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桥式起重机桥架结构动力学及刚强度仿真分析

桥式起重机桥架结构动力学及刚强度仿真分析

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作者：张红伟北京交通大学

学位级别：硕士

起重机是一种空间运输工具,主要作用是完成物体的位置变化。桥式起重机的桥架结构包括主梁、端梁和小车等,是起重机的主要承力部件。刚强度是验证起重机安全性能的重要指标。本文基于有限元理论和起重机动力学理论,以有限元分析软件MAR... 详细信息

起重机是一种空间运输工具,主要作用是完成物体的位置变化。桥式起重机的桥架结构包括主梁、端梁和小车等,是起重机的主要承力部件。刚强度是验证起重机安全性能的重要指标。本文基于有限元理论和起重机动力学理论,以有限元分析软件MARC和多体动力学仿真分析软件ADAMS为平台,对某16t-22.5m桥式起重机的桥架结构进行多种典型工况下的刚强度仿真分析,为起重机的安全性能及轻量化研究提供了可靠有效的技术和理论支撑。首先应用Solidworks软件对桥式起重机的桥架结构进行三维几何建模,分别采用了装配体模型和简化抽壳式模型两种方案,从建模时间、模型构件之间的连接关系对比分析了两种建模方案的特点,并通过仿真分析模型对比得到桥架结构多体动力学仿真分析时宜采用简化抽壳式模型及刚强度有限元仿真分析时宜采用装配体模型的结论。其次提取出起重机小车满载于主梁跨中起动、小车满载于主梁跨端起动、小车于主梁跨中加载、小车满载于主梁跨中卸载四种典型工况。采用ADAMS多体动力学软件对以上四种工况下的桥架结构进行虚拟样机建模及多体动力学仿真分析。提取不同工况下主梁承受的极值载荷,作为主梁刚强度有限元仿真分析时的输入载荷。针对吊重用钢丝绳仿真模型的柔性化建模进行了深入地研究,对钢丝绳的柔性特性,采用多个连续小圆柱体通过轴套力连接的方式,确定了钢丝绳的柔性连接模型和刚度计算公式,通过多次仿真试验获得符合实际的绳索阻尼系数,实现了符合绳索机械特性的动力学仿真模型。最后应用有限元分析软件MARC对小车满载于主梁跨中卸载及跨端卸载两种极限工况下的桥式起重机的单根主梁结构和整机桥架结构进行了刚强度有限元仿真分析,得到两种极限工况下桥架结构的应力分布云图和变形图,校核了该桥式起重机的桥架结构刚强度,为在役桥式起重机结构的安全性、可靠性提供了有效的技术路线和理论支撑;同时有限元分析云图也为该桥式起重机的轻量化研究设计提供了依据。

关键词：桥式起重机桥架结构多体动力学钢丝绳刚、强度分析有限元

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新型梳棉机机架的结构、材料优化仿真分析研究

新型梳棉机机架的结构、材料优化仿真分析研究

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作者：张鹏程青岛科技大学

学位级别：硕士

本课题来源于青岛纺织机械股份有限公司新产品研发计划。青岛纺织机械股份有限公司作为我国梳棉机的龙头生产企业，经过多年努力，已开发了具有自主知识产权的新型梳棉机，并初步实现了梳棉机的数字化、智能化。梳棉机机架是整个梳棉机... 详细信息

本课题来源于青岛纺织机械股份有限公司新产品研发计划。青岛纺织机械股份有限公司作为我国梳棉机的龙头生产企业，经过多年努力，已开发了具有自主知识产权的新型梳棉机，并初步实现了梳棉机的数字化、智能化。梳棉机机架是整个梳棉机的安装基础，它承受工作时梳棉机各部件的全部作用力，要求具有足够的强度、刚度和耐冲击振动。在传统设计中，其结构参数一般根据经验确定，缺乏精确的强度计算，这样容易造成整机刚强度不足的现象。因此，本课题组与青岛纺织机械股份有限公司合作，开展了新型梳棉机机架的仿真分析研究。本文在总结国内外梳棉机发展现状的基础上，以新型梳棉机机架为研究对象，采用三维参数化建模软件PRO/E和有限元分析软件ANSYSWORKBENCH的协同仿真分析方法对新型梳棉机机架进行优化仿真分析研究。首先，基于本论文的优化基础，采用三维建模软件对梳棉机机架进行参数化建模;然后将建好的梳棉机机架三维参数化模型导入有限元分析软件ANSYSWORKBENCH中，分析机架刚度和强度，获得了新型梳棉机机架的静态最大变形值和应力值及其分布情况,并通过电阻应变片电测法对机架进行了动应力实验，验证了机架的有限元分析的准确性。其次，本论文还研究分析了梳棉机机架的动态模态分析，获得了梳棉机机架的振动固有频率和振型。在以上基础上本论文重点对梳棉机机架结构参数进行了优化分析，最后获得了一个新的梳棉机机架三维模型。将优化后的梳棉机机架模型进行相应的刚强度分析和动态模态分析，与优化分析前机架模型相比较，发现优化后的机架在结构刚强度和动态模态上都要优于优化前机架模型。最后，本论文对机架的材料进行了优化仿真分析，将钢纤维树脂混凝土的梳棉机机架与铸铁机架在材料性能、刚强度分析、动态性能等方面进行了优化对比分析，发现钢纤维树脂混凝土机架的静、动态性能都要优于铸铁机架，因此从提高机架静动态特性的原则上，使用新材料也是一种优化。

关键词：梳棉机参数化建模刚、强度分析模态分析结构优化材料优化

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JWF1207梳棉机锡林机构的分析与研究

JWF1207梳棉机锡林机构的分析与研究

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作者：宗荣青岛科技大学

学位级别：硕士

青岛宏大纺机作为我国梳棉机的龙头生产企业，经过多年努力，已开发了具有自主知识产权的新型梳棉机，并初步实现了梳棉机的数字化、智能化。但是新机还存在一些缺点，如梳理的棉花质量不高等。因此，本课题组与青岛宏大纺机合作，开展... 详细信息

青岛宏大纺机作为我国梳棉机的龙头生产企业，经过多年努力，已开发了具有自主知识产权的新型梳棉机，并初步实现了梳棉机的数字化、智能化。但是新机还存在一些缺点，如梳理的棉花质量不高等。因此，本课题组与青岛宏大纺机合作，开展了新型梳棉机JWF1207锡林机构的分析与研究。本文在总结国内外梳棉机发展现状的基础上，对锡林机构进行了静力学和动力学分析。根据锡林机构的工作原理和结构特点，把锡林机构模型简化为两端带弹性支承的转子系统，然后基于有限元和动力学理论，推导了简化后模型的刚度、振动和动平衡方程。运用Pro/E软件建立参数化模型，并结合ANSYS Workbench对锡林机构进行有限元分析，为锡林机构的改进奠定基础。主要内容包括：（1）利用ANSYS Workbench对锡林机构进行静态刚、强度分析。通过分析获得该机构的变形云图和应力云图，并对结果进行了分析和评价，为后续的优化设计做好准备。（2）对锡林机构进行模态分析，提取了锡林机构的前10阶固有频率和振型，并对模态分析的结果进行了分析和评价，验证了此锡林机构在工作过程中振动的安全性。然后，通过分析不同轴承刚度对转子临界转速的影响，为高速锡林机构的研究提供了依据。最后，结合工程实际分析由不平衡质量引起的惯性离心力作用下的位移、应力和加速度载荷频率变化的曲线，提出了一种减小锡林机构振幅的方法。（3）基于静态和模态的参数化分析。利用Design Exploration功能，分析了不同参数对锡林机构变形、应力和模态分析的影响，为锡林机构的优化设计提供了基础。基于上述分析，本文对该机构的尺寸进行了初步优化，并且对比了优化前后锡林机构的性能。

关键词：梳棉机锡林机构动平衡刚、强度分析振动分析

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