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旋挖钻机钻桅结构力学特性分析及参数优化
| 论文题名： | 旋挖钻机钻桅结构力学特性分析及参数优化 |
| 关键词： | 旋挖钻机;钻桅结构;力学特性;参数优化 |
| 摘要： | 旋挖钻机是一种取土成孔灌注桩施工机械装备，凭借其钻进效率高、成孔质量好、自动化程度高和环境污染小等优点，已广泛应用于各类大型交通工程建筑及工民建领域，并在国内外的桩基础施工工程中占领了主力地位。钻桅是旋挖钻机的重要受力部件，对作业质量和整机稳定性起着至关重要的作用，因此对钻桅进行力学特性分析和优化设计显得尤为重要。 本文首先介绍了国内外的旋挖钻机概况，通过分析旋挖钻机和钻桅的结构和工作原理，引出了本文的研究内容和研究意义。结合钻桅的工作特点，找到钻桅工作的典型工况，并对钻桅在典型工况下进行了力学分析，计算出各个关键点的受力。利用三维造型软件Solidworks建立钻桅的模型并利用有限元分析软件ANSYSWorkbench建立钻桅的有限元模型，对钻桅在典型工况下进行了静强度、刚度分析，得到了钻桅的应力、应变情况，发现其薄弱区域和过剩部位，为进一步优化和改进钻桅结构提供依据。通过现场实验，实验结果表明测量值和计算分析数据相吻合，验证理论分析以及仿真模型的正确性与有效性；同时对钻桅进行了屈曲稳定性分析，得到了钻桅的前六阶稳定性系数和屈曲模态，仿真表明钻桅结构满足稳定性要求；接着对钻桅进行了模态分析，得到了前六阶的频率和振型，为结构的动态特性预测及优化设计提供了基础。 最后结合有限元分析的结果，以钻桅结构的自重作为目标函数，利用ANSYSWorkbench的优化模块，通过参数化建模，对钻桅的结构参数进行了优化，紧接着对优化后的钻桅进行了强度、刚度、屈曲稳定性及模态分析，结果表明，优化后的结构更加合理和可靠。通过分析为旋挖钻机桅杆的设计和应用在理论和设计方面提供一定的参考价值。 |
| 作者： | 徐信芯 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 焦生杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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