20t多功能铁路起重机的设计与主要钢结构优化

摘要

加速实现铁路机车车辆装备现代化，是铁路跨越式发展中一项重要而又紧迫的任务。随着我国铁路事业的不断壮大，开发小吨位的自力走行速度快、回送速度高，能满足电气化线路的立杆作业的全液压铁路起重机迫在眉睫。因此，对NS0201A型20t多功能铁路起重机的研究具有重要意义。本文主要进行了以下几方面的研究： 首先，对主要用于铁路电气化线路电杆、铁塔的架设与维护，铁路线路施工及维护作业的集吊钩、抓斗、电磁盘为一体的NS0201A型20t多功能铁路起重机进行了方案设计，主要包括：主要参数及结构的选取、主要性能指标和技术参数的确定，以及20t多功能铁路起重机的主要组成部分：钢结构、动力机械传动系统、液压传动系统、操纵系统、空气制动系统、电气系统的设计。 其次，根据底架和转台钢结构的几何特点，创建了底架和转台用于有限元分析的模型；以GB/T3811-1983《起重机设计规范》为计算依据，对底架和转台的强度和刚度进行了分析，并依据分析结果修改设计，以达到起重机设计规范的要求。 然后，基于I-DEAS软件的二次规划法对底架和转台结构进行优化设计，优化完成设计变量圆整后的计算结果表明：各工况下底架和转台均满足强度和刚度要求；转台优化前质量3.435t，优化后质量3.172t，减重达7.7％，改进后的转台各部位应力分布更加合理，优化效果是令人满意的，达到降低该车的制造成本的目的，提高起重机的机动性和灵活性；底架优化前质量为11.04t，优化完成设计变量圆整后质量为9.87t，减重达10.6％，改进后的底架各部位应力分布更加合理，优化效果是令人满意的，达到降低该车的制造成本的目的，提高起重机的机动性和灵活性。

目录

文摘

英文文摘

绪 论

1国内铁路起重机的发展

2国外铁路起重机的发展

3研制20t多功能铁路起重机的必要性

4本文研究的主要内容

第一章20t多功能铁路起重机设计

1.1主要参数及结构的选取

1.1.1主要参数的选取

1.1.2主要结构选择和确定

1.2主要性能指标和技术参数的确定

1.2.1主要起重性能

1.2.2额定工作速度

1.2.3线路指标

1.2.4主要结构尺寸

1.2.5转向架参数

1.2.6其它

1.3主要系统设计

1.3.1钢结构部分

1.3.2动力机械传动系统

1.3.3液压系统

1.3.4操纵系统

1.3.5空气制动系统

1.3.6电气系统

1.4主要特点

1.5主要用途

本章小结

第二章基本理论

2.1有限元法原理

2.2敏度分析原理

2.2.1位移敏度分析

2.2.2应力敏度分析

2.3连续变量结构优化设计原理

2.3.1结构设计的分类及其模式

2.3.2结构优化设计的分类与层次

2.3.3结构优化设计的数学模型

2.3.4结构优化设计的二次规划法

本章小结

第三章转台和底架有限元分析及优化

3.1转台有限元分析及优化设计

3.1.1计算模型

3.1.2转台载荷分析

3.1.3起升载荷动载系数

3.1.4转台受力分析及计算工况

3.1.5约束条件

3.1.6转台有限元分析

3.1.7转台的优化

3.2底架有限元分析及优化设计

3.2.1计算模型

3.2.2底架载荷分析

3.2.3计算工况

3.2.4约束条件

3.2.5底架有限元分析

3.2.6底架优化

本章小结

结论和展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致 谢