大型梭车参数优化及刮板运输机关键零件的有限元优化

发布时间：2017-04-14 02:15

  本文关键词：大型梭车参数优化及刮板运输机关键零件的有限元优化，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：为了满足某机械有限公司的生产需要,改善25m3大型梭车的车身长、结构复杂、重量大、操作维护耗时费力、链轮磨损严重、耗能高等不足等问题,对梭车整体参数进行优化以及刮板运输机关键零件的有限元优化。 (1)基于Solidworks软件完成了25m3大型梭车零件和装配体三维模型设计,经干涉检查验证了零部件模型机构及装配的正确性,另外通过Solidworks插件和3dmax软件制作了梭车装配过程、工作运行情况动画。基于装配体的三维设计模型,根据实际运行情况对梭车刮板运输机进行运动仿真,揭示了链条位移、速度、加速度等运动规律,为后续的优化提供了方向。 (2)为了解决梭车运行过程中能耗高问题,通过对梭车整机设计及相关参数进行分析和计算,在满足梭车正常运输条件、保证运输量不减小的基础上建立了以电机功率为目标函数的数学模型,利用Matlab软件对其进行参数优化,揭示了车箱高度、宽、刮板间距、链条运行速度与电机功率之间的关系,获得了一组优化车箱高、宽、刮板间距、链条运行速度参数,结果显示优化后的电机功率减小了1.6735kw,比优化前减小了约4%。 (3)针对梭车受力复杂、低速重载,以及链轮结构的特殊性(齿数为四个),链轮齿面极易产生疲劳点蚀问题,通过Ansys Workbench分析软件对链轮进行有限元接触分析,揭示了链轮啮合过程等效应力、接触应力分布规律和相关数值,结果显示链轮最大接触应力为1333.1Mpa,接近链轮许用最大接触应力。利用Ansys Workbench优化功能,在有限元接触分析的基础上,提取链轮结构参数作为设计变量,并根据链轮齿形要求为设计变量设置优化范围,以链轮许用接触应力为为约束条件,以链轮最大接触应力为目标函数对链轮进行结构尺寸优化,获得了一组最佳齿面圆弧半径Re、齿沟圆弧半径Ri、齿沟角α以及轴向齿廓倒角宽ba参数,结果显示优化后链轮最大接触应力为1034Mpa,接触应力下降了约22.45%。
【关键词】：大型梭车 刮板运输机 链轮 接触分析 参数优化
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH22
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-5
• 目录5-7
• 第一章 绪论7-15
• 1.1 课题来源7
• 1.2 课题研究的意义与目的7-8
• 1.3 梭车基本介绍8-10
• 1.3.1 梭车工作原理8
• 1.3.2 梭车基本组成结构8-10
• 1.4 梭车发展现状10-13
• 1.4.1 国外发展状况10-11
• 1.4.2 国内发展状况11-13
• 1.5 本章小结13-15
• 第二章 梭车参数优化15-28
• 2.1 参数优化简介15-17
• 2.2 梭车正常运输的条件17
• 2.3 梭车优化设计相关参数17-21
• 2.3.1 梭车车箱的静力学分析17-19
• 2.3.2 梭车运输能力19
• 2.3.3 梭车物料断面面积19-20
• 2.3.4 梭车刮板运输机牵引力20-21
• 2.3.5 梭车驱动功率21
• 2.4 梭车参数优化21-27
• 2.4.1 优化设计目标函数21-22
• 2.4.2 设计变量22
• 2.4.3 约束条件22-24
• 2.4.4 优化结果及其分析24-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第三章 梭车三维模型的建立及刮板运输机运动学仿真28-40
• 3.1 梭车三维模型的建立28-34
• 3.1.1 三维建模系统的简述28
• 3.1.2 Solidworks建模系统的简述28-29
• 3.1.3 梭车三维模型建立29-34
• 3.2 动画制作34-35
• 3.3 梭车刮板运输机运动仿真35-39
• 3.3.1 COSMOsMotion的简介35-36
• 3.3.2 模型的简化36-37
• 3.3.3 运动仿真的设置37
• 3.3.4 运动仿真结果及其分析37-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第四章 梭车刮板运输机链轮有限元接触分析40-48
• 4.1 有限元接触分析理论40-42
• 4.2 传统接触分析理论以及计算42-43
• 4.3 链轮有限元接触分析43-47
• 4.3.1 模型的建立43
• 4.3.2 设置接触对43-44
• 4.3.3 设置材料属性44
• 4.3.4 划分网格44-45
• 4.3.5 添加约束条件和施加载荷45-46
• 4.3.6 非线性有限元求解及结果分析46-47
• 4.4 本章小结47-48
• 第五章 梭车刮板运输机链轮结构优化48-57
• 5.1 结构优化理论48-50
• 5.1.1 结构优化简介48
• 5.1.2 结构优化变量选取的要求48-49
• 5.1.3 结构优化的方法49-50
• 5.2 链轮的结构尺寸优化50-55
• 5.2.1 链轮结构尺寸优化的基本流程50-52
• 5.2.2 链轮结构尺寸优化变量的选取52-53
• 5.2.3 优化分析结果及其分析53-55
• 5.3 本章小结55-57
• 第六章 总结与展望57-59
• 6.1 总结57
• 6.2 展望57-59
• 参考文献59-61
• 致谢61-62
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果62-63

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