本文關(guān)鍵詞：QY20型汽車起重機吊臂有限元分析及優(yōu)化設(shè)計

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【摘要】：起重機是實現(xiàn)生產(chǎn)過程機械化、自動化,提高勞動生產(chǎn)率必不可少的重要機械設(shè)備。它對于發(fā)展國民經(jīng)濟,改善人們的物質(zhì)文化需要起著重要的作用。隨著經(jīng)濟建設(shè)的迅速發(fā)展,機械化、自動化程度不停提高,與此相適應(yīng)的起重機技術(shù)也在高速發(fā)展,產(chǎn)品種類不斷增加。汽車式起重機具有轉(zhuǎn)場靈活,方便快捷等優(yōu)點,在我們生活中應(yīng)用十分廣泛。吊臂作為汽車起重機的核心部件,是汽車起重機完成起重作業(yè)的主要承載和受力構(gòu)件,其設(shè)計是否合理對起重性能有著重大的影響,一直是起重機行業(yè)內(nèi)技術(shù)研發(fā)的焦點。為了使吊臂同時滿足安全穩(wěn)定性和經(jīng)濟性的要求,有必要對其結(jié)構(gòu)進行精確的靜力學(xué)分析和動力學(xué)分析,以便優(yōu)化其結(jié)構(gòu)形式,使其具備良好的工作性能和經(jīng)濟性。本文簡要介紹了國內(nèi)外起重機的發(fā)展現(xiàn)狀,總結(jié)了汽車起重機的發(fā)展方向。根據(jù)起重機設(shè)計規(guī)范和相關(guān)力學(xué)知識對吊臂結(jié)構(gòu)進行了力學(xué)理論分析。以QY20型汽車起重機吊臂為主要研究對象,利用SolidWorks三維設(shè)計軟件建立了吊臂的三維模型,并導(dǎo)入有限元分析軟件ANSYS中。在ANSYS workbench中利用Static Structural模塊對吊臂進行強度和剛度分析。分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),一節(jié)臂變幅鉸點處最大應(yīng)力值超過材料許用應(yīng)力值,三、四節(jié)臂最大應(yīng)力值遠小于許用應(yīng)力值。調(diào)用Linear Buckling模塊對吊臂進行穩(wěn)定性分析,得到了吊臂在不同工況下的線性屈曲模態(tài)和載荷系數(shù),發(fā)現(xiàn)一節(jié)臂變幅鉸點處最易發(fā)生屈曲失穩(wěn)現(xiàn)象。利用Mod al模塊對吊臂進行模態(tài)分析,得到了吊臂的前6階振型和頻率,這些數(shù)據(jù)為吊臂的共振分析提供了理論依據(jù)。本文利用有限元分析法和應(yīng)力貼片法分別對吊臂進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化和三種工況下的應(yīng)力值測量。將有限元分析結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)進行對比分析,得出了有限元分析結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)相吻合的結(jié)論。由此可見,采用有限元法對吊臂分析的結(jié)果準確,為起重機吊臂的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了經(jīng)濟可靠的依據(jù),具有廣泛的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：起重機吊臂 有限元分析 優(yōu)化設(shè)計 應(yīng)力試驗
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH213.6
【目錄】：

• 摘要10-11
• ABSTRACT11-13
• 第1章 緒論13-19
• 1.1 國內(nèi)外汽車起重機的發(fā)展概況13-16
• 1.1.1 國外汽車起重機的發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.1.2 國內(nèi)汽車起重機的發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.1.3 汽車起重機發(fā)展動向15-16
• 1.1.4 汽車起重機吊臂有限元分析的發(fā)展狀況16
• 1.2 主要研究內(nèi)容16-19
• 1.2.1 本文研究背景和研究意義16-17
• 1.2.2 工作內(nèi)容17-19
• 第2章 吊臂強度與剛度分析19-35
• 2.1 汽車起重機吊臂的受力分析19-25
• 2.1.1 載荷分類19-21
• 2.1.2 吊臂靜力分析21-23
• 2.1.3 結(jié)構(gòu)剛度計算23
• 2.1.4 構(gòu)件結(jié)構(gòu)的許用應(yīng)力23-25
• 2.2 利用有限元法分析吊臂強度和剛度25-33
• 2.2.1 有限元法與ANSYS軟件簡介25-26
• 2.2.2 起重性能與計算工況26-27
• 2.2.3 吊臂三維建模和網(wǎng)格劃分27-28
• 2.2.4 載荷及約束處理28-29
• 2.2.5 求解結(jié)果與分析29-33
• 2.3 本章小結(jié)33-35
• 第3章 吊臂結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析35-47
• 3.1 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析理論35
• 3.2 解析法吊臂穩(wěn)定性計算35-37
• 3.2.1 壓縮、剪切和局部壓應(yīng)力分別作用時的臨界應(yīng)力35-36
• 3.2.2 壓縮、剪切和局部壓應(yīng)力同時作用時的臨界復(fù)合應(yīng)力36-37
• 3.2.3 局部穩(wěn)定性許用應(yīng)力和局部穩(wěn)定性計算37
• 3.3 有限元法線性屈曲分析37-45
• 3.3.1 計算工況37-38
• 3.3.2 線性屈曲分析前處理38
• 3.3.3 求解結(jié)果與分析38-45
• 3.4 本章小結(jié)45-47
• 第4章 吊臂的模態(tài)分析47-57
• 4.1 模態(tài)分析理論47-48
• 4.2 吊臂的模態(tài)分析48-56
• 4.2.1 ANSYS Workbench模態(tài)分析算例48-49
• 4.2.2 模態(tài)分析結(jié)果49-56
• 4.3 本章小結(jié)56-57
• 第5章 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計57-67
• 5.1 國內(nèi)外結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)研究概況57-58
• 5.1.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計發(fā)展歷程57
• 5.1.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計目前發(fā)展狀況57-58
• 5.1.3 典型結(jié)構(gòu)優(yōu)化簡介58
• 5.2 吊臂結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計58-66
• 5.2.1 優(yōu)化設(shè)計依據(jù)58-59
• 5.2.2 優(yōu)化設(shè)計目標和限制條件59
• 5.2.3 優(yōu)化設(shè)計內(nèi)容59-60
• 5.2.4 優(yōu)化設(shè)計結(jié)果60-66
• 5.3 本章小結(jié)66-67
• 第6章 有限元分析結(jié)果的試驗驗證67-73
• 6.1 試驗?zāi)康暮头椒?/span>67
• 6.2 試驗設(shè)備與儀器67-68
• 6.3 試驗條件68
• 6.4 試驗測試工況68
• 6.5 試驗方法及步驟68-69
• 6.6 試驗結(jié)果與有限元分析結(jié)果的分析比較69-71
• 6.7 本章小結(jié)71-73
• 結(jié)論73-75
• 參考文獻75-79
• 致謝79-80
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況表80

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