本文關(guān)鍵詞：橋式起重機(jī)減速器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)及疲勞壽命分析

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【摘要】：隨著制造和裝卸作業(yè)場所慢慢轉(zhuǎn)向室內(nèi),橋式起重機(jī)生產(chǎn)和物流中發(fā)揮著越來越重要的作用,這就要求橋式起重機(jī)具有可靠性高、振動(dòng)小、重量輕、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)等性能特點(diǎn)。而減速器作為橋式起重機(jī)的關(guān)鍵部件,對橋式起重機(jī)的綜合性能有著重要的影響。因此,開展橋式起重機(jī)減速器的振動(dòng)特性分析、動(dòng)力學(xué)性能優(yōu)化、疲勞壽命預(yù)估及可靠性分析,對減速器的減振降噪及輕量化設(shè)計(jì)具有重要的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。論文來源于國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目。以橋式起重機(jī)減速器為研究對象,綜合應(yīng)用振動(dòng)分析理論、疲勞損傷理論、優(yōu)化設(shè)計(jì)方法及有限元仿真技術(shù),對減速器進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和疲勞壽命分析。論文的主要研究工作如下:①建立橋式起重機(jī)減速器參數(shù)化有限元模型,采用分塊Lanczos法對減速器進(jìn)行模態(tài)分析,求得減速器的固有頻率和振型;在模態(tài)分析的基礎(chǔ)上,計(jì)算包括剛度激勵(lì)、誤差激勵(lì)和沖擊激勵(lì)的內(nèi)部激勵(lì)和輸入轉(zhuǎn)矩波動(dòng)引起的外部激勵(lì),采用模態(tài)疊加法求解減速器動(dòng)響應(yīng),得到振動(dòng)位移、振動(dòng)速度以及振動(dòng)加速度。②基于減速器參數(shù)化模型,以箱體壁厚為優(yōu)化設(shè)計(jì)變量,軸承座上評估點(diǎn)的振動(dòng)加速度最小為優(yōu)化目標(biāo),箱體體積為狀態(tài)變量,建立橋式起重機(jī)減速器結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)動(dòng)力優(yōu)化模型;采用零階優(yōu)化算法,對減速器結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力優(yōu)化,并對優(yōu)化后的減速器進(jìn)行振動(dòng)響應(yīng)評估。③采用集中參數(shù)法建立傳動(dòng)子系統(tǒng)純扭轉(zhuǎn)動(dòng)力學(xué)模型,推導(dǎo)振動(dòng)微分方程,運(yùn)用諧波平衡法求得構(gòu)件振動(dòng)加速度函數(shù)表達(dá)式;以振動(dòng)加速度和質(zhì)量的線性加權(quán)為目標(biāo)函數(shù),齒輪模數(shù)、齒數(shù)和螺旋角等為設(shè)計(jì)變量,齒輪副傳動(dòng)比、靜強(qiáng)度和中心距等為約束條件,建立減速器傳動(dòng)子系統(tǒng)動(dòng)力優(yōu)化模型;采用分枝定界法,對傳動(dòng)子系統(tǒng)進(jìn)行離散優(yōu)化。④基于輪齒動(dòng)態(tài)接觸力確定疲勞分析載荷譜,根據(jù)GL規(guī)范計(jì)算齒輪材料S-N曲線,結(jié)合靜力分析結(jié)果,在Fe-safe軟件中利用名義應(yīng)力法對優(yōu)化前后的齒輪副進(jìn)行疲勞壽命分析;以輸入轉(zhuǎn)速、齒寬和材料彈性模量等為隨機(jī)變量,建立優(yōu)化后的齒輪副可靠性分析模型,計(jì)算齒輪副可靠度,并分析了齒輪副可靠度靈敏度。
【關(guān)鍵詞】：橋式起重機(jī)減速器 振動(dòng)分析 動(dòng)力優(yōu)化 疲勞壽命 可靠性分析
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH215
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-16
• 1.1 課題學(xué)術(shù)意義及實(shí)用意義8
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-14
• 1.2.1 齒輪系統(tǒng)動(dòng)態(tài)激勵(lì)及振動(dòng)特性研究現(xiàn)狀8-11
• 1.2.2 齒輪傳動(dòng)子系統(tǒng)動(dòng)力優(yōu)化研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 齒輪系統(tǒng)疲勞壽命的研究及可靠性分析現(xiàn)狀12-14
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容14-16
• 2 橋式起重機(jī)減速器有限元建模及振動(dòng)特性分析16-32
• 2.1 引言16
• 2.2 動(dòng)力學(xué)分析理論16-18
• 2.2.1 模態(tài)分析16-17
• 2.2.2 動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析17-18
• 2.3 橋式起重機(jī)減速器動(dòng)力有限元分析模型18-19
• 2.4 橋式起重機(jī)減速器模態(tài)分析19-22
• 2.5 橋式起重機(jī)減速器動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析22-31
• 2.5.1 減速器動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析模型22-25
• 2.5.2 減速器動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析結(jié)果25-31
• 2.6 本章小結(jié)31-32
• 3 橋式起重機(jī)減速器結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)動(dòng)力優(yōu)化設(shè)計(jì)32-42
• 3.1 引言32
• 3.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)理論32-34
• 3.2.1 不等式約束最優(yōu)化求解33
• 3.2.2 ANSYS的優(yōu)化設(shè)計(jì)33-34
• 3.3 橋式起重機(jī)減速器結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)動(dòng)力優(yōu)化34-40
• 3.3.1 減速器結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型34-35
• 3.3.2 減速器結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)果35-37
• 3.3.3 減速器結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)優(yōu)化后動(dòng)響應(yīng)評估37-40
• 3.4 本章小結(jié)40-42
• 4 橋式起重機(jī)減速器傳動(dòng)子系統(tǒng)動(dòng)力優(yōu)化設(shè)計(jì)42-58
• 4.1 引言42
• 4.2 橋式起重機(jī)減速器傳動(dòng)子系統(tǒng)振動(dòng)微分方程42-49
• 4.2.1 減速器傳動(dòng)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型42-44
• 4.2.2 減速器傳動(dòng)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)微分方程44-45
• 4.2.3 減速器動(dòng)力學(xué)微分方程的Runge-Kutta法數(shù)值求解45-49
• 4.3 橋式起重機(jī)減速器傳動(dòng)子系統(tǒng)多目標(biāo)動(dòng)力優(yōu)化模型49-57
• 4.3.1 減速器傳動(dòng)子系統(tǒng)動(dòng)力優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)49-52
• 4.3.2 減速器傳動(dòng)子系統(tǒng)動(dòng)力優(yōu)化設(shè)計(jì)變量52
• 4.3.3 減速器傳動(dòng)子系統(tǒng)動(dòng)力優(yōu)化約束條件52-54
• 4.3.4 橋式起重機(jī)減速器傳動(dòng)子系統(tǒng)動(dòng)力優(yōu)化結(jié)果及評估54-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 5 橋式起重機(jī)減速器關(guān)鍵零部件疲勞壽命預(yù)估及可靠性分析58-80
• 5.1 引言58
• 5.2 分析理論58-62
• 5.2.1 疲勞壽命計(jì)算相關(guān)理論58-60
• 5.2.2 可靠性理論60-62
• 5.3 輸入級斜齒輪副疲勞壽命分析62-71
• 5.3.1 靜力接觸分析62-65
• 5.3.2 材料的疲勞特性65-68
• 5.3.3 齒輪嚙合過程的載荷譜68-69
• 5.3.4 疲勞壽命計(jì)算69-71
• 5.4 輸入級斜齒輪副可靠性分析71-77
• 5.4.1 可靠性分析模型71-72
• 5.4.2 可靠性計(jì)算72-75
• 5.4.3 可靠性靈敏度分析75-77
• 5.5 本章小結(jié)77-80
• 6 結(jié)論與展望80-82
• 6.1 結(jié)論80
• 6.2 展望80-82
• 致謝82-84
• 參考文獻(xiàn)84-90
• 附錄90
• 作者在攻讀學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目90

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本文編號：797459