越野轮胎起重机车架有限元分析

摘要

越野轮胎起重机是一种由支腿、车架、转台、吊臂四大部件构成的重要工程起重机,它具有机动性好、移动作业现场快、利用率高等优点,广泛应用于港口、码头、车站、机场和一些建筑工地,主要用来装卸和搬运货物、建筑结构安装以及建筑材料、预制构件的装卸。作为越野轮胎起重机最重要部件之一的车架,在起重机中起着承上起下的作用,在大载荷工作状态下车架通过支腿支承于地面,承受着该起重机的上车自重和吊重,其载荷形式包括纵向弯曲、扭转、横向弯曲,以及它们的组合,而且车架多采用由钢板焊接而成的单室或多室的箱形薄壁结构,因此,车架是整台起重机的薄弱环节,一旦车架主要结构出现破坏问题,将会导致整台起重机产生致命的损伤。在起重机吊重行驶时,路面的激励可能会引起车架共振,使车架的使用寿命降低,所以对车架进行刚度、强度及动态特性分析,设计出满足强度、刚度要求,质量轻结构合理,动态特性好的车架,对推动我国越野轮胎起重机的发展具有非常重要的意义。
　　本课题从实际情况出发,以目前国内最大吨位75吨越野轮胎起重机产品开发为背景,将有限元理论、软件工具和试验结合起来,主要对两种越野轮胎起重机车架方案在最危险工况进行静、动态有限元分析,并把计算得到的应力值和试验值比较,确定车架在规定安全系数下具有足够的刚度和强度,得到的位移、应力云图为车架结构改进和优化提供依据。通过车架模态分析和谐响应分析,得到车架固有频率、振型和位移、应力随频率变化曲线,指导车架的加工和使用,避免车架在起重机中行驶时产生共振。在课题研究过程中充分利用了现有的计算机软件,在I-DEAS软件中建立两方案的车架三维几何模型,在HyperMesh前处理软件中建立其有限元模型,运用ANSYS软件进行计算分析,还利用ADMAS虚拟样机软件求解有限元模型中的载荷大小。
　　通过本课题的研究和实践证明,采用有限元分析和多种软件综合运用对新产品的开发研究是一种高效的方法,能显著缩短新产品研发周期,降低新产品开发成本,使设计出的产品在行业中处于领先地位。

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第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 国外越野轮胎起重机的特点及发展趋势

1.3 国内越野轮胎起重机的发展概况和发展趋势

1.4 有限元法在车架分析方面的应用和发展

1.5 课题研究背景及来源

1.6 课题研究的意义

1.7 课题研究的基本思路

1.8 本文主要的研究工作

第2章 车架有限元分析法和软件基础

2.1 有限元法基本构成

2.2 车架分析所用软件介绍

2.3 本章小结

第3章 越野轮胎起重机车架的有限元分析模型建立

3.1 越野轮胎起重机的结构组成

3.2 越野轮胎起重机车架的结构特点

3.3 越野轮胎起重机车架传统的计算方法

3.4 越野轮胎起重机车架分析方案确定

3.5 车架、支腿和转台三维几何模型的建立

3.6 车架结构分析有限元模型在HYPERMESH中的建立

3.7 工况、载荷、边界条件的确定

3.8 本章小结

第4章 车架静态分析与应力实验

4.1 引言

4.2 静力分析基础

4.3 车架静态刚度分析

4.4 车架静态强度分析

4.5 车架静态应力测试试验

4.6 本章小节

第5章 车架有限元动态分析

5.1 引言

5.2 模态分析

5.3 谐响应分析

5.4 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间所发表的论文