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正面吊臂架有限元分析及结构优化研究
| 论文题名： | 正面吊臂架有限元分析及结构优化研究 |
| 关键词： | 集装箱正面吊运机;臂架结构;有限元分析;优化设计 |
| 摘要： | 集装箱正面吊运机作为港口新型特种起重设备，主要用于完成集装箱装卸、堆码和水平转运作业，具有机动灵活、转运效率高等优点。臂架结构作为正面吊的核心工作装置，是载荷直接承担部件，其强度的高低决定最大起重量和整机的安全性。臂架工作过程中需要频繁伸缩、俯仰，工况复杂，增加了臂架设计难度，国内在臂架设计中往往根据经验选取较大的安全系数，导致臂架结构笨重，增加了整机的自重。为解决结构笨重的问题，本文以湖南中铁五新重工有限公司自主研发的WX45T型集装箱正面吊为研究对象，以臂架轻型化为主线展开研究，完成以下研究工作: 1.利用Solidworks建立正面吊虚拟样机模型，通过RecurDyn软件对两种控制模式下的典型工况进行仿真分析，得到臂架动态受力特点及最危险的工况位置，为臂架结构有限元分析提供依据。 2.选择臂架最危险的工况，利用ANSYS软件对正面吊臂架进行结构有限元分析，计算结果显示臂架强度、刚度、模态固有频率及屈曲稳定性满足设计要求，且最大应力远小于臂架材料的许用应力，强度存在较大盈余量，材料性能利用率较低，优化空间大。 3.针对臂架强度盈余量大的问题提出结构优化研究的方法:(1)建立臂架三铰点变幅系统数学模型，利用Matlab粒子群算法工具箱进行铰点位置优化，获得臂架受力合理的铰点位置，改善臂架受力状态。(2)建立截面参数化模型，对臂架截面参数进行优化设计，优化结果使得臂架重量降低1005kg，占臂架总质量的9.54％，直接降低了正面吊的制造成本，同时减少整机油耗，从而降低了排放、实现低碳环保的目的。 4.通过WX45T型样机调试实验，验证仿真模型及结果的可靠性和准确性。 |
| 作者： | 田明华 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 胡仕成 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中南大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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