新型起吊设备的研发及优化设计

发布时间：2017-04-05 21:08

  本文关键词：新型起吊设备的研发及优化设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着物流业的蓬勃发展，起吊设备行业也步入一个快速发展的时期，应用越来越广泛。同时，用户对起吊设备的静态性能及稳定性等都提出了更高的要求。以前起吊设备生产厂家根据经验或者很简单的类似计算方法已经不能达到要求，而应该采用详细的算法或先进的计算机辅助设计分析，使起吊设备的质量达到一个新高度。本文以研发一种简易的起吊设备并在SolidWorks中将各个零件建好模型并进行装配、运用ADAMS软件验证其稳定性是否良好、对其内门架进行力学计算、利用ANSYS Workbench软件对起吊设备内门架进行有限元分析并在此基础上进行优化设计展开的，研究的主要内容包括： (1)研发一种简易的起吊设备，对其外门架、叉架、货叉及起重链条等工作装置，动力装置和行走装置运用SolidWorks软件进行三维造型。参数化建立内门架实体模型，最后将各零部件装配并检查其是否发生干涉。模型的建立为起吊设备的有限元分析、优化设计及稳定性分析奠定基础。 (2)将起吊设备三维模型导入ADAMS软件中并建立其虚拟样机模型，按照实际工况对其进行动态仿真，获取起吊设备四个支腿的振动曲线。 (3)对起吊设备内门架进行力学计算，包括内门架承受的外作用力；内力有扭矩、弯矩和双力矩；强度有约束扭转正应力、整体弯曲正应力、接触挤压应力及立柱翼缘局部弯曲正应力；最后进行了刚度计算。 (4)采用ANSYS Workbench软件对起吊设备的内门架进行了静力学分析，得到了其在最危险工况下的应力图和位移图。通过分析，验证了内门架设计的合理性。 (5)运用ANSYS Workbench软件的优化模块，以内门架立柱截面尺寸为设计变量，刚度及强度为约束条件，质量最小为目标函数建立数学模型并进行优化求解。结果显示，优化后的内门架在质量减少12%的情况下，最大应力值和最大位移值也降低了，取得了良好的效果。
【关键词】：起吊设备 内门架 稳定性 有限元 优化设计
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH21
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-18
• 1.1 国内外起吊设备发展概况12-13
• 1.1.1 国内起吊设备发展概况12-13
• 1.1.2 国外起吊设备发展概况13
• 1.2 起吊设备发展趋势13-14
• 1.3 优化设计和有限元的发展历史及研究现状14-15
• 1.3.1 优化设计的发展历史及研究现状14-15
• 1.3.2 有限元的发展历史及研究现状15
• 1.4 课题研究的目的和意义15-16
• 1.5 课题研究的主要内容及技术路线16-17
• 1.5.1 课题研究的主要内容16-17
• 1.5.2 课题研究的技术路线17
• 1.6 本章小结17-18
• 第2章 新型起吊设备的研发和三维建模18-29
• 2.1 起吊设备的研发18-21
• 2.1.1 内、外门架19-20
• 2.1.2 叉架20
• 2.1.3 货叉20-21
• 2.1.4 起重链条及滚轮21
• 2.2 起吊设备三维造型21-28
• 2.2.1 SolidWorks 软件简介21-22
• 2.2.2 起吊设备各部件三维造型22-24
• 2.2.3 基于 SolidWorks 的内门架参数化建模24-25
• 2.2.4 起吊设备的虚拟装配25-28
• 2.3 本章小结28-29
• 第3章 起吊设备稳定性分析29-38
• 3.1 虚拟样机技术29-30
• 3.1.1 虚拟样机技术概念29
• 3.1.2 虚拟样机的一般设计流程29-30
• 3.1.3 虚拟样机技术的应用30
• 3.2 ADAMS 软件简介30-31
• 3.3 ADAMS 理论基础31-32
• 3.4 虚拟样机建模32-36
• 3.4.1 导入模型32-33
• 3.4.2 添加材料33
• 3.4.3 添加约束副33
• 3.4.4 施加载荷33-35
• 3.4.5 定义驱动35-36
• 3.4.6 模型验证36
• 3.5 结果仿真分析36-37
• 3.6 本章小结37-38
• 第4章 起吊设备内门架力学分析与计算38-50
• 4.1 内门架外力计算38-41
• 4.2 内门架内力计算41-44
• 4.2.1 弯矩计算41-42
• 4.2.2 扭矩计算42
• 4.2.3 双力矩计算42-44
• 4.3 内门架强度计算44-48
• 4.3.1 整体弯曲正应力44-45
• 4.3.2 约束扭转正应力45-46
• 4.3.3 立柱翼缘局部弯曲正应力46-47
• 4.3.4 接触挤压应力47-48
• 4.4 内门架刚度计算48-49
• 4.5 本章小结49-50
• 第5章 起吊设备内门架有限元分析50-60
• 5.1 有限元分析方法概述50-52
• 5.1.1 有限元基本理论50
• 5.1.2 结构线性静力分析基础50-51
• 5.1.3 有限元法分析的一般步骤51-52
• 5.2 ANSYS Workbench 软件简介52-53
• 5.3 内门架有限元模型的建立53-57
• 5.4 有限元结果分析57-59
• 5.5 本章小结59-60
• 第6章 起吊设备内门架优化设计60-70
• 6.1 优化设计概述60-61
• 6.2 基于 ANSYS Workbench 的优化设计61-62
• 6.3 内门架优化数学模型的建立62-64
• 6.3.1 设计变量62-63
• 6.3.2 目标函数63
• 6.3.3 约束条件63-64
• 6.4 内门架优化设计过程及结果分析64-69
• 6.4.1 设定优化尺寸取值范围64-65
• 6.4.2 优化尺寸灵敏度分析65-66
• 6.4.3 输入参数响应66-67
• 6.4.4 优化设计67
• 6.4.5 内门架优化后的强度、刚度分析67-69
• 6.5 本章小结69-70
• 总结与展望70-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-76
• 作者简介76
• 攻读硕士学位期间发表的论文76-77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 吴剑国,赵莉萍,王建华;工程结构混合离散变量优化的模拟退火方法[J];工程力学;1997年03期

2 张德强,李为民,曾红;叉车货叉的三维造型及有限元分析[J];机床与液压;2004年01期

3 赵坚;王太勇;胡世广;刘宁;胥永刚;李志潭;;基于模态综合方法的叉车门架系统振动特性研究[J];机械强度;2006年03期

4 周志鳌;叉车门架刚度计算[J];起重运输机械;1976年05期

5 张德强,胡亚斌,张旭;叉车内架三维造型及有限元分析[J];起重运输机械;2003年09期

6 孟宪颐;李韶岗;;基于虚拟样机技术的振动冲击夯参数设计研究[J];系统仿真学报;2007年02期

7 徐献忠;王伟兵;;AWB有限元分析及其与CAD的接口[J];科技创新导报;2010年17期

  本文关键词：新型起吊设备的研发及优化设计，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：287686