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履带起重机提升与回转系统动力学仿真与分析

作　者: 刘万立
导　师: 隋天中
学　校: 东北大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 履带起重机 ADAMS 虚拟样机技术动力学仿真动载系数
分类号: TH213.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着吊装等行业的不断发展,履带起重机向大型化、复杂化发展,起升高度、作业幅度和起重量越来越大,所以对设计方法和手段提出了更高要求。由于起重机在工作过程中(如货物的起升、下降过程)产生的动力载荷会对金属臂架结构产生强烈的冲击和振动,对疲劳计算也有很大的影响,因此本课题对履带起重机进行了动力学问题的研究。本文基于虚拟样机技术以QUY150为研究对象,进行了动力学建模与仿真分析,主要研究了起重机在启动、制动和其他工作状态突然改变时系统的振动规律,据此确定了系统的动力响应,起升钢丝绳拉力,偏摆和侧摆的变化规律,得出了系统在不同工况下的动载系数和冲击系数大小。本文在进行履带起重机动力学建模时,采用了ADAMS、PRO/E以及Ansys联合建模方法建立了柔性臂架以及其它刚性体的建模；采用了bushing力方法建立了钢丝绳模型,在此基础上运用ADAMS/View仿真功能对构建的模型进行动力学仿真；同时采用试验设计方法对提升系统进行了试验设计优化。通过对提升系统与回转系统的动力学仿真分析,得出了起重机在最大额定工况下的动载系数、冲击系数以及重物的摆振曲线,为臂架结构的动态设计分析提供了依据和参考。利用ADAMS/Insight对起重机提升系统进行的设计实验,得到了较优的参数组合,为提升系统的参数设置提供了一个参考方案。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-15
  1.1 履带起重机发展概述  10-13
    1.1.1 履带起重机国外发展现状  10-11
    1.1.2 履带起重机国内发展现状  11
    1.1.3 履带起重机的发展趋势  11-13
  1.2 课题的研究背景、目的和意义  13-14
  1.3 本文研究工作路线及内容  14-15
第2章虚拟样机技术的基本理论与方法  15-22
  2.1 虚拟样机技术  15-16
  2.2 多体系统动力学理论基础  16-18
    2.2.1 多体系统动力学研究概述  16
    2.2.2 多体动力学理论  16-17
    2.2.3 多体动力学理论在ADAMS软件中的运用  17-18
  2.3 柔性体建模方法  18-22
    2.3.1 模态中性文件法  18
    2.3.2 轴套力方法建模  18
    2.3.3 旋转副方法建模  18-19
    2.3.4 ADAMS理论基础和求解方法  19-22
第3章履带起重机动力学模型的建立  22-41
  3.1 起重机重要参数  22-23
  3.2 刚性体建模技术  23-24
  3.3 钢丝绳模型的构建  24-41
    3.3.1 建立钢丝绳模型的方法  24-28
    3.3.2 Bushing连接刚度系数的计算  28-33
    3.3.3 添加约束  33-34
    3.3.4 添加接触力  34-35
    3.3.5 ADAMS柔性体生成及其与ANSYS的接口  35-37
    3.3.6 模型检验  37-38
    3.3.7 节点应力的测量  38-41
第4章起重机提升系统动力学仿真与分析  41-58
  4.1 动载系数设计规范  41-45
    4.1.1 起升动载系数概述  41-42
    4.1.2 起升动载系数的标准与选择  42-45
  4.2 起升过程的动力学仿真  45-58
    4.2.1 冲击系数的分析  46-50
    4.2.2 起升动载系数的分析  50-56
    4.2.3 起升过程臂架应力测量  56-58
第5章起重机回转系统动力学仿真与分析  58-68
  5.1 臂架悬吊点的摆振分析  58-62
    5.1.1 转速的影响  58-60
    5.1.2 吊重质量的影响  60-61
    5.1.3 钢丝绳直径的影响  61-62
  5.2 吊重摆振分析  62-68
    5.2.1 转速的影响  63-64
    5.2.2 吊重质量的影响  64-65
    5.2.3 钢丝绳直径的影响  65-68
第6章提升系统的试验设计与优化  68-80
  6.1 ADAMS参数化分析简介  68
  6.2 提升系统试验设计与分析  68-77
    6.2.1 速度和吊重为变量的试验设计  68-71
    6.2.2 速度和绳直径为变量的试验设计  71-75
    6.2.3 速度、吊重和钢丝绳直径为变量的试验设计  75-77
  6.3 ADAMS用户仿真界面的设计  77-80
    6.3.1 设计变量建立和定制对话框  77-78
    6.3.2 下拉式菜单的定制  78-80
第7章结论与展望  80-81
参考文献  81-84
致谢  84

履带起重机提升与回转系统动力学仿真与分析

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