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大型宽幅摊铺机熨平板系统结构分析与优化
| 论文题名： | 大型宽幅摊铺机熨平板系统结构分析与优化 |
| 关键词： | 道路施工;摊铺机;熨平板;结构优化 |
| 摘要： | 随着中国公路建设事业的快速发展，工程建设对道路施工机械的数量和质量提出了更高的要求。在此背景下，作为筑路机械关键设备之一的沥青混凝土摊铺机，得到了迅速发展。熨平板作为摊铺机的核心工作装置，其主要功能是对摊铺介质进行预压、整形和熨平，故其结构动静态特性的优劣会直接影响到摊铺路面的质量。但目前中国在大型宽幅摊铺机熨平板研究领域技术相对落后，进口大型宽幅摊铺机占领着国内市场。基于以上背景，本论文以国内某公司的12m机械拼装式熨平板为研究对象，对熨平板箱体结构的动静态特性进行深入研究，并采用多种不同的优化设计方法对其进行结构优化。论文的主要研究内容如下: (1)建立包含螺栓结合面的熨平板箱体结构有限元模型，并通过熨平板两箱体的模态试验验证有限元模型的准确性。 (2)对熨平板箱体结构进行动静态特性分析，综合分析结果认为:熨平板两段1.5m加长段箱体为整体结构的薄弱环节，为后续的优化设计提供方向。 (3)对熨平板两段1.5m加长段箱体进行多目标拓扑优化设计，通过折衷规划法结合功效函数法将单工况静刚度最大化和前三阶固有频率最大化的多目标优化问题转化为单目标优化问题，建立熨平板两箱体多目标拓扑优化模型，并根据优化后的结果对箱体结构进行改进，改进后的熨平板两箱体纵向弯曲变形减小6.58％，一阶固有频率提高4.39％，动静态特性得到明显改善。 (4)运用基于代理模型的方法对两段1.5m加长段箱体进行轻量化设计，建立箱体各响应与箱体尺寸参数之间的代理模型。以箱体质量为目标函数，以其他各响应为约束条件，采用粒子群优化算法对其进行轻量化设计，优化后得到的熨平板两箱体质量比原设计方案减小37.94kg(6.59％)。 (5)对优化后的熨平板箱体整体结构进行动静态特性分析，并与原模型进行对比，优化后的模型动静态特性明显提升，为了进一步抑制整体结构的热变形，运用正交试验法对撑拉杆的组合方式进行优化，得到撑拉杆安装的最佳组合方式。 |
| 作者： | 石统蒙 |
| 专业： | 机械工程；机械制造及其自动化 |
| 导师： | 卢熹 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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