应急抢险救援车上装作业装置有限元分析及优化设计研究
发布时间：2021-05-17 09:44
应急抢险救援车作为一种目前应用特别广泛的工程车辆,兼具良好的机动性和全地形通过性。目前应用在城市交通、隧道坍塌、道路障碍、森林火灾、泥石流等危险应急救援事故中,能够在雪地、沼泽、沙漠、森林等复杂路况下行驶,实现应急抢险救援任务。然而工作装置在复杂环境中作业会出现不同的磨损疲劳、铰点损坏等安全问题,需要对上装作业装置进行研制并完成优化设计研究,来提高应急抢险救援车面对突发事件的通过性和机动性,进一步提高面向应急抢险救援车等工程车辆的燃油经济性。上装作业装置主要由回转底座、三节作业臂、连杆、摇杆和可更换的作业属具组成。作为工程车辆应急抢险救援重要的作业装置,进行有限元分析及其优化设计研究,确保上装作业装置结构的安全特性和最优的作业性能。研究课题来源于校企合作项目“基于能量回收技术的混合动力作业系统”,以多功能无人清障车为依托,面向应急抢险救援车在不同环境条件下作业任务展开,分别进行铰点位置的设计与优化、强度刚度校核和实现轻量化优化设计研究。首先简要阐述了多功能清障车的结构组成,基于三维建模软件Pro/E,建立了整车初步的三维模型。重点对上装作业装置进行了介绍,通过对比不同作业方式,选择三节...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：113 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及来源
1.2 应急抢险救援车的国内外发展状况
1.2.1 国外发展状况
1.2.2 国内发展状况
1.3 本文研究的目的
1.4 本文的主要研究内容
第2章 上装作业装置结构及其铰点位置设计
2.1 多功能无人清障车的结构介绍
2.1.1 整车结构介绍
2.1.2 上装作业装置结构介绍
2.2 三节臂的优势
2.3 三节作业臂总体布局和反铲作业装置设计方法
2.3.1 总体布局
2.3.2 反铲作业装置铰点位置设计
2.4 本章小结
第3章 上装作业装置铰点优化设计
3.1 上装作业装置相关参数介绍
3.2 三节作业臂运动学数学模型的搭建
3.2.1 动臂1 机构
3.2.2 动臂2 机构
3.2.3 .斗杆机构
3.2.4 .铲斗及其连杆之间的传动
3.3 基于RecurDyn三节作业臂铰点位置的优化模型
3.3.1 优化设计的基本思想
3.3.2 设计变量的选择
3.3.3 基于RecurDyn铰点参数化建模
3.3.4 上装作业装置铰点参数DOE试验设计
3.3.5 目标函数的建立
3.4 基于Isight三节作业臂数学模型的多目标优化求解
3.4.1 多目标模型的建立
3.4.2 多目标优化运算流程控制
3.4.3 多目标优化算法的选择
3.4.4 多目标优化设计的运行
3.4.5 优化结果分析与处理
3.5 本章小结
第4章 上装作业装置有限元分析
4.1 有限元理论及其软件介绍
4.1.1 有限元分析及其步骤
4.1.2 相关软件的应用
4.2 三节作业臂有限元模型的建立
4.2.1 单元类型的选择
4.2.2 回转底座的简化处理
4.2.3 三节作业臂的简化处理
4.2.4 铲斗及其连杆的简化
4.2.5 特殊连接处理
4.2.6 材料类型及属性
4.3 回转底座的工况分析
4.3.1 回转底座的工况分析
4.3.2 不同工况回转底座的强度和刚度分析
4.4 作业臂的工况分析
4.4.1 工况1
4.4.2 工况2
4.4.3 工况3
4.4.4 工况4
4.4.5 工况5
4.4.6 工况6
4.4.7 工况7
4.4.8 工况8
4.4.9 结果分析
4.5 本章小结
第5章 上装作业装置的轻量化设计
5.1 结构轻量化方法理论
5.1.1 轻量化设计方法
5.1.2 轻量化设计技术路线
5.2 优化设计方案及其程序编写
5.3 回转底座轻量化模型的建立
5.3.1 回转底座的轻量化设计
5.3.2 回转底座优化后的性能分析
5.4 作业臂轻量化模型的建立
5.4.1 作业臂的轻量化设计
5.4.2 作业臂优化后的性能分析
5.5 上装作业装置轻量化设计效果分析
5.6 本章小结
第6章 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 展望
参考文献
作者简介及科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Isight电动拖拉机传动系统参数设计与优化[J]. 吴花军,夏长高. 重庆理工大学学报(自然科学). 2019(09)
[2]基于Isight的液压机下横梁筋板布置位置优化设计[J]. 林谢昭,沈梦安. 机械制造与自动化. 2019(04)
[3]液压挖掘机动臂有限元分析及优化设计[J]. 黄建娜,王璇,刘松林. 拖拉机与农用运输车. 2019(04)
[4]基于ISIGHT的变刚度平衡机设计优化研究[J]. 杨戬. 机电工程技术. 2019(07)
[5]基于遗传算法的清洗车机架机构铰点位置优化[J]. 李宗,马登成,韩国武,李平. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2019(04)
[6]抢险救援车伸缩式挖掘臂动力学仿真分析[J]. 董栓牢,刘洋,管培鹏,李刚元. 消防科学与技术. 2019(04)
[7]8t液压挖掘机工作装置的运动仿真[J]. 王健,王虎奇. 广西科技大学学报. 2019(01)
[8]破障清理车的设计[J]. 刘加勇,李辉. 新技术新工艺. 2018(08)
[9]优化液压挖掘机的反铲工作装置[J]. 黎云志. 黑龙江科学. 2018(09)
[10]基于模态试验的特种车驾驶室有限元模型修正[J]. 邢宏健,张生,杨波,陆江,赵长冠. 导弹与航天运载技术. 2018(02)
博士论文
[1]重载汽车动力学性能与多目标优化研究[D]. 张景梅.北京交通大学 2018
[2]液压挖掘机工作装置设计关键技术研究[D]. 杜文靖.吉林大学 2007
硕士论文
[1]基于ISIGHT平台的蜗壳式混流泵多目标优化及空化特性分析[D]. 何松.江苏大学 2019
[2]基于现代应急抢险的全地形救援车设计研究[D]. 朱斐然.大连理工大学 2019
[3]铰接履带车车体结构的强度分析及轻量化设计[D]. 师亮.吉林大学 2018
[4]装载机工作装置轻量化设计[D]. 李晨昱.长安大学 2018
[5]新型挖装机挖掘臂关键技术研究[D]. 郑彦宁.河北科技大学 2017
[6]挖掘机动臂疲劳试验加载谱的编制及其疲劳寿命预测[D]. 童远斌.长安大学 2017
[7]商用车驾驶室白车身轻量化优化设计与分析[D]. 孙万来.吉林大学 2016
[8]新型多自由度可控机构式反铲挖掘机构的理论研究与仿真分析[D]. 朱凯君.广西大学 2016
[9]WK-75型机械式挖掘机动臂的疲劳裂纹扩展寿命预测与分析[D]. 李维多.太原理工大学 2016
[10]挖掘机动臂有限元分析与结构改进[D]. 李琦.燕山大学 2016
本文编号：3191545
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：113 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及来源
1.2 应急抢险救援车的国内外发展状况
1.2.1 国外发展状况
1.2.2 国内发展状况
1.3 本文研究的目的
1.4 本文的主要研究内容
第2章 上装作业装置结构及其铰点位置设计
2.1 多功能无人清障车的结构介绍
2.1.1 整车结构介绍
2.1.2 上装作业装置结构介绍
2.2 三节臂的优势
2.3 三节作业臂总体布局和反铲作业装置设计方法
2.3.1 总体布局
2.3.2 反铲作业装置铰点位置设计
2.4 本章小结
第3章 上装作业装置铰点优化设计
3.1 上装作业装置相关参数介绍
3.2 三节作业臂运动学数学模型的搭建
3.2.1 动臂1 机构
3.2.2 动臂2 机构
3.2.3 .斗杆机构
3.2.4 .铲斗及其连杆之间的传动
3.3 基于RecurDyn三节作业臂铰点位置的优化模型
3.3.1 优化设计的基本思想
3.3.2 设计变量的选择
3.3.3 基于RecurDyn铰点参数化建模
3.3.4 上装作业装置铰点参数DOE试验设计
3.3.5 目标函数的建立
3.4 基于Isight三节作业臂数学模型的多目标优化求解
3.4.1 多目标模型的建立
3.4.2 多目标优化运算流程控制
3.4.3 多目标优化算法的选择
3.4.4 多目标优化设计的运行
3.4.5 优化结果分析与处理
3.5 本章小结
第4章 上装作业装置有限元分析
4.1 有限元理论及其软件介绍
4.1.1 有限元分析及其步骤
4.1.2 相关软件的应用
4.2 三节作业臂有限元模型的建立
4.2.1 单元类型的选择
4.2.2 回转底座的简化处理
4.2.3 三节作业臂的简化处理
4.2.4 铲斗及其连杆的简化
4.2.5 特殊连接处理
4.2.6 材料类型及属性
4.3 回转底座的工况分析
4.3.1 回转底座的工况分析
4.3.2 不同工况回转底座的强度和刚度分析
4.4 作业臂的工况分析
4.4.1 工况1
4.4.2 工况2
4.4.3 工况3
4.4.4 工况4
4.4.5 工况5
4.4.6 工况6
4.4.7 工况7
4.4.8 工况8
4.4.9 结果分析
4.5 本章小结
第5章 上装作业装置的轻量化设计
5.1 结构轻量化方法理论
5.1.1 轻量化设计方法
5.1.2 轻量化设计技术路线
5.2 优化设计方案及其程序编写
5.3 回转底座轻量化模型的建立
5.3.1 回转底座的轻量化设计
5.3.2 回转底座优化后的性能分析
5.4 作业臂轻量化模型的建立
5.4.1 作业臂的轻量化设计
5.4.2 作业臂优化后的性能分析
5.5 上装作业装置轻量化设计效果分析
5.6 本章小结
第6章 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 展望
参考文献
作者简介及科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Isight电动拖拉机传动系统参数设计与优化[J]. 吴花军,夏长高. 重庆理工大学学报(自然科学). 2019(09)
[2]基于Isight的液压机下横梁筋板布置位置优化设计[J]. 林谢昭,沈梦安. 机械制造与自动化. 2019(04)
[3]液压挖掘机动臂有限元分析及优化设计[J]. 黄建娜,王璇,刘松林. 拖拉机与农用运输车. 2019(04)
[4]基于ISIGHT的变刚度平衡机设计优化研究[J]. 杨戬. 机电工程技术. 2019(07)
[5]基于遗传算法的清洗车机架机构铰点位置优化[J]. 李宗,马登成,韩国武,李平. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2019(04)
[6]抢险救援车伸缩式挖掘臂动力学仿真分析[J]. 董栓牢,刘洋,管培鹏,李刚元. 消防科学与技术. 2019(04)
[7]8t液压挖掘机工作装置的运动仿真[J]. 王健,王虎奇. 广西科技大学学报. 2019(01)
[8]破障清理车的设计[J]. 刘加勇,李辉. 新技术新工艺. 2018(08)
[9]优化液压挖掘机的反铲工作装置[J]. 黎云志. 黑龙江科学. 2018(09)
[10]基于模态试验的特种车驾驶室有限元模型修正[J]. 邢宏健,张生,杨波,陆江,赵长冠. 导弹与航天运载技术. 2018(02)
博士论文
[1]重载汽车动力学性能与多目标优化研究[D]. 张景梅.北京交通大学 2018
[2]液压挖掘机工作装置设计关键技术研究[D]. 杜文靖.吉林大学 2007
硕士论文
[1]基于ISIGHT平台的蜗壳式混流泵多目标优化及空化特性分析[D]. 何松.江苏大学 2019
[2]基于现代应急抢险的全地形救援车设计研究[D]. 朱斐然.大连理工大学 2019
[3]铰接履带车车体结构的强度分析及轻量化设计[D]. 师亮.吉林大学 2018
[4]装载机工作装置轻量化设计[D]. 李晨昱.长安大学 2018
[5]新型挖装机挖掘臂关键技术研究[D]. 郑彦宁.河北科技大学 2017
[6]挖掘机动臂疲劳试验加载谱的编制及其疲劳寿命预测[D]. 童远斌.长安大学 2017
[7]商用车驾驶室白车身轻量化优化设计与分析[D]. 孙万来.吉林大学 2016
[8]新型多自由度可控机构式反铲挖掘机构的理论研究与仿真分析[D]. 朱凯君.广西大学 2016
[9]WK-75型机械式挖掘机动臂的疲劳裂纹扩展寿命预测与分析[D]. 李维多.太原理工大学 2016
[10]挖掘机动臂有限元分析与结构改进[D]. 李琦.燕山大学 2016
本文编号：3191545
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