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铰链式共振破碎机前车架有限元分析及动态性能优化
| 论文题名： | 铰链式共振破碎机前车架有限元分析及动态性能优化 |
| 关键词： | 铰链式道路共振破碎机;前车架;结构优化;静力学特性;动力学特性;有限元法 |
| 摘要： | 铰链式道路共振破碎机，利用共振原理，通过前车架搭载的共振系统以接近水泥混泥土路面固有频率敲击水泥路面，从而高效改造水泥混凝土路面。本文源自校企合作项目，研究对象为铰链式道路共振破碎机前车架，通过有限元静力学分析和动力学分析对破碎机前车架的各项性能进行综合评价并对存在的问题进行结构优化。本文主要工作如下： 一、首先介绍了破碎机的工作原理以及前车架结构，并根据前车架结构特点建立了以面网格为主，包含体网格的有限元模型。 二、前车架静力学分析：首先阐述了静力学分析的基本理论，然后根据前车架的受力特点确定了两种分析工况，即共振系统举升工况和工作工况，最后对两种工况进行静力学分析，最大应力分别为224MPa、284MPa，最大位移分别为8.275mm、3.52mm，结构满足结构强度刚度要求并有一定的优化空间。 三、前车架动力学分析：首先对前车架进行了模态分析，发现第4阶频率42.27Hz及第5阶频率46.11Hz极为接近于破碎机常用工作频率45Hz；根据频率响应分析的结果，参考点的位移响应在第4阶频率及第5阶频率处都有较大幅值，说明4、5阶模态对结构动态性能影响较大；根据瞬态分析的结果，在45Hz的激振作用下，前车架结构出现了大幅度的振动。动力学分析结果表明前车架结构动态性能不佳，应当优化前车架结构使其固有频率最大程度避开破碎机工作频率。 四、前车架动态性能尺寸优化：首先确定了组成前车架的14块板厚的采样范围并进行了拉丁超立方采样完成试验设计，随后根据主效应分析结果筛选得到影响4、5阶频率较大的10块板，并采用克里金插值法完成了4、5阶频率与10块板厚参数的响应面拟合，用遗传-梯度混合算法完成了4、5阶频率的多目标优化，其中4阶频率降低到39.86Hz，降低了5.70％，而5阶频率升高到52.37Hz，提高了13.58%，有效的避开了工作频率45Hz。 本文的工作表明，当前设计的破碎机前车架结构上有待进一步的改善，且采用基于试验设计的前车架尺寸优化取得了很好的优化效果，验证了本文方法的可行性并为后续工作提供了参考。 |
| 作者： | 王奕睿 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 杨波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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