门座起重机变幅机构优化设计及其系统实现

发布时间：2023-04-03 04:24

　　门座起重机广泛应用于港口、码头的货物装卸、船厂的船舶建造与施工等领域,是现代生产过程中不可或缺的装卸机械,其设计过程繁琐,特别是其关键部件——变幅机构是设计的难点和重点,如何实现该机构的能耗最小是关键。本文提出了一种集杆系优化、截面优化、动力学分析为一体的变幅机构优化设计思路,以实现降低门座起重机制造运行成本、提高经济效益的目标,具体完成工作分为以下几部分。(1)对四连杆式变幅机构的组成杆系及平衡系统进行优化设计研究,提出了一种改进的臂架仰角计算方法以保证优化结果合理性,以变幅平面内机构的9个关键参数作为设计变量,以变幅机构质量、不平衡力矩和变幅齿条拉力作为优化目标,以实际工况中的工作性能要求作为约束条件建立变幅机构杆系及平衡系统优化模型,应用改进的自适应权重的粒子群算法进行模型求解,得到优化结果。(2)在变幅机构杆系及平衡系统优化基础上,对变幅机构杆件截面优化设计进行研究以实现进一步减轻系统质量的优化目标。选取各杆件关键截面参数作为设计变量,以变幅机构结构性能要求作为约束条件,以变幅机构质量作为优化目标,在变量设计域中应用有限元一阶优化算法进行截面优化设计,在满足强度和刚度要求前提下...

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景
        1.1.1 门座起重机概述
        1.1.2 四连杆式门座起重机变幅机构设计
    1.2 门座起重机变幅机构优化研究现状
        1.2.1 机械优化设计方法研究概述
        1.2.2 门座起重机变幅机构优化研究现状
    1.3 课题研究意义及主要工作内容
        1.3.1 课题研究意义
        1.3.2 课题主要工作内容
2 门座起重机变幅机构杆系及平衡系统优化设计
    2.1 变幅机构杆系及平衡系统优化模型
        2.1.1 设计变量
        2.1.2 臂架仰角计算
        2.1.3 目标函数
        2.1.4 约束条件
    2.2 粒子群算法概述
        2.2.1 标准粒子群算法
        2.2.2 粒子群算法的改进概述
    2.3 基于自适应权重粒子群算法的变幅机构优化设计
    2.4 本章小结
3 门座起重机变幅机构杆系截面优化设计
    3.1 基于APDL的变幅机构有限元分析
        3.1.1 参数化有限元模型建立
        3.1.2 边界条件及载荷施加
        3.1.3 有限元结果分析
    3.2 变幅机构杆系截面优化模型
        3.2.1 设计变量
        3.2.2 优化目标
        3.2.3 约束条件
        3.2.4 状态变量
    3.3 基于一阶优化方法的变幅机构截面优化设计
        3.3.1 一阶优化方法概述
        3.3.2 变幅机构截面优化
        3.3.3 优化结果分析
    3.4 本章小结
4 门座起重机变幅机构动力学仿真
    4.1 多体动力学分析概述
        4.1.1 虚拟样机技术含义
        4.1.2 ADAMS刚体动力学基础
    4.2 变幅机构杆件运动规律分析
        4.2.1 臂架质心运动规律计算
        4.2.2 象鼻梁质心运动规律计算
        4.2.3 大拉杆质心运动规律计算
        4.2.4 平衡梁质心运动规律计算
        4.2.5 变幅拉杆质心运动规律计算
    4.3 变幅机构参数化模型建立
        4.3.1 变幅机构多刚体模型建立
        4.3.2 约束及驱动添加
    4.4 变幅机构优化方案动力学仿真
        4.4.1 仿真参数设置
        4.4.2 仿真结果分析
    4.5 本章小结
5 门座起重机变幅机构优化设计系统实现
    5.1 变幅机构优化设计系统方案设计
        5.1.1 系统总体结构
        5.1.2 各模块功能联系
    5.2 系统应用
        5.2.1 系统登录界面
        5.2.2 系统主界面
        5.2.3 杆系及平衡系统优化模块
        5.2.4 截面优化模块
        5.2.5 动力学分析模块
    5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3780652