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履带起重机臂架优化设计及参数化建模

作　者: 杨会鹏
导　师: 隋天中
学　校: 东北大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 有限元分析履带起重机臂架参数化建模优化设计 SolidWorks ANSYS
分类号: TH213.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

起重机臂架是臂架式起重机中重要的承载部件,分析起重机臂架力学性能一直是起重机生产企业和用户关注的内容之一。臂架结构复杂,而且臂架不同臂长的组合多,因此用传统方法建立臂架三维模型耗时、费力而且效率低。针对上述问题,本文以YTQU160液压式履带起重机实际臂架结构为研究对象,根据结构力学模型简化理论,将臂架根部连接、臂架臂节之间连接、臂架顶部与拉杆连接、拉杆与机座连接进行铰接处理。在ANSYS软件中,用节点耦合的方式来模拟铰接连接,用Beam单元和Shell单元共用节点来模拟主弦杆和腹板之间的焊接。建模后,分别对不同臂长臂架进行了分析计算；然后,以体积最小为目标函数,强度、刚度等为约束条件,对臂架截面和杆件截面进行了优化；同时,采用VB语言对SolidWorks进行二次开发,完成了臂架的参数化建模；最后,通过数据接口读取ANSYS优化参数,在SolidWorks环境下实现了自动建模和装配。论文经过分析和计算,获得了臂架受最大应力值和最大应力点位置和臂架高度上主弦杆应力变化趋势图。通过改变命令流参数,对不同臂长臂架进行计算,对比了不同臂长主弦杆应力变化趋势。优化计算后,得到了合理的设计参数,优化结果实现了起重机臂架轻量化。最后,以YTQU160液压式履带起重机臂架系统为例,验证SolidWorks环境下臂节参数化建模和装配的可行性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-18
  1.1 起重机的发展现状  10-15
    1.1.1 国内外起重机的发展动向  10-12
    1.1.2 起重机的设计方法和现状  12-15
  1.2 课题的来源及意义  15-16
  1.3 论文的主要工作  16-18
第2章臂架的静力学分析  18-48
  2.1 ANSYS软件和APDL参数化语言  18-20
  2.2 臂架的结构参数  20-22
  2.3 臂架力学模型和有限元模型分析  22-26
  2.4 建立臂架有限元模型  26-29
    2.4.1 定义单元类型  26-27
    2.4.2 几何模型的建立  27-28
    2.4.3 单元的划分  28-29
  2.5 载荷的确定与施加  29-33
    2.5.1 计算工况分析  29-30
    2.5.2 计算载荷的分类  30-31
    2.5.3 载荷系数  31
    2.5.4 计算载荷的确定  31-33
  2.6 边界条件的处理  33-34
  2.7 有限元结果分析  34-42
    2.7.1 18m臂架复合工况下臂架的计算结果与分析  35-37
    2.7.2 48m臂架复合工况下臂架的计算结果与分析  37-38
    2.7.3 81m臂架的计算结果与分析  38-42
  2.8 强度和刚度校核  42-43
  2.9 长臂架的稳定性校核  43-48
第3章履带起重机臂架尺寸的优化  48-58
  3.1 最优化数学模型的建立  49-52
  3.2 臂架尺寸优化结果  52-58
第4章臂架的参数化建模  58-74
  4.1 SolidWorks二次开发方法  58-61
  4.2 履带起重机臂架参数化建模  61-67
    4.2.1 VB与SolidWorks连接  61-62
    4.2.2 臂架参数化建模的实现  62-66
    4.2.3 履带起重机臂架的装配  66-67
  4.3 ANSYS结果文件的数据传递与利用  67-69
  4.4 读取优化参数在SolidWorks环境下再建模  69-74
    4.4.1 设计程序界面  70-71
    4.4.2 应用实例  71-74
第5章结论和展望  74-76
参考文献  76-80
致谢  80

履带起重机臂架优化设计及参数化建模

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