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《沈阳建筑大学》 2014年
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中小吨位汽车起重机起重臂自动优化设计系统研究

骆坚刚  
【摘要】:近年来,随着社会经济的不断发展,工程项目的规模也不断朝着大型化发展,这就需要工程机械制造企业不断提高自身产品的性能,不断研发新产品从而快速响应瞬息万变的市场要求,而现代设计方法的引入已成为企业提升产品研发水平的首要选择。汽车起重机作为一种重要的起重设备,以其灵活机动,行驶通过性强等特点,被广泛应用到民用、商用、军工等各大中型施工项目中。作为一种大载荷起重装备,其结构设计的优劣会直接影响整机工作性能乃至整机成本。汽车起重机制造企业在产品材料使用过程中往往偏于保守,使起重臂结构强度冗余、材料利用不够充分,且在结构优化中对设计人员的软件使用要求较高,同时往往需要对不同尺寸形状相似的结构进行重复多次建模。这样浪费了产品设计时间,从而增加了产品开发成本。针对以上问题,本文将参数化虚拟设计和结构基于拓扑思想的优化方法及屈曲分析引入到中小吨位汽车起重机起重臂的优化设计过程中。在查阅国内外相关文献的基础上,通过下厂实地调研,对汽车起重机起重臂结构参数特征进行定义。对中小吨位汽车起重机起重臂的实际结构特征参数、载荷及工况参数等进行提取,并以某一特定吨位的U型汽车起重机起重臂为研究对象,依据起重臂实际工作状态,对起重臂结构进行截面优化和屈曲分析研究,并对相应的有限元模型进行分析,找出在起重臂结构分析中方法简单、结果精度高、易于实现程序化的有限元建模及分析方法。以此为核心,本文将参数化设计思想与之融合用于起重臂的结构分析与设计,依据起重机设计规范(GB/T3811-2008),对不同臂形的汽车起重机起重臂的结构尺寸、载荷、材料属性、网格大小等参数进行变量参数化,借助Hyperworks的TCL语言编制程序,实现起重臂结构的参数化建模、优化分析、屈曲分析、结果输出。最后以VB为平台,开发了汽车起重机起重臂截面自动优参数化设计系统。并以QY25U汽车起重机起重臂拓扑优化为例,在特定工况下,验证系统的可用性。验证结果表明,该系统以其参数输入界面直观、人机对话便捷、建模分析后台运行的使用方式使得设计人员无需掌握较深的虚拟设计、结构拓扑优化及屈曲分析理论,从而降低了使用技术难度、拓展了实用范围,对提升汽车起重机生产企业的产品研发水平具有推动作用。
【学位授予单位】:沈阳建筑大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TH213.6

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