船舶起重机电液驱动卸挂吊具的设计与仿真

摘要

船用起重机作为一种重要的甲板机械，在进行船舶与船舶之间、船舶与港口之间的货物驳运，以及舰船的补给方面发挥着不可替代的作用。通常情况下，船舶上使用的吊具不具备自动卸挂功能，在释放浮标等工作过程中需要人工脱挂，与此同时船舶容易受到风、浪、流等外部环境的影响，产生横摇或纵摇，进一步增加工作环境的危险性。因此，设计一款具有自动卸挂功能的吊具，可以保障相关工作人员的安全，提高工作效率。
　　本文首先确定了自动卸挂吊具的设计方案为以电-液系统为驱动单元，以抓手为执行单元的结构。通过对吊具结构分析，选取了合金钢、延性铁以及结构钢作为吊具材料，确定了自动卸挂吊具的尺寸。吊具结构和吊具各部件设计完毕后，为更清楚地了解卸挂吊具的运动过程，对吊具的开合工作过程进行运动学仿真。为对吊具进行强度分析，设定外部静载荷4900N，并通过Adams进行运动学分析，获得最大动载荷10900N。在利用Ansys对抓手、承载平台、推力杆进行强度分析的基础上，对吊具的整体结构进行有限元分析，通过校核吊具结构的应力、形变量以及在X（抓手张合方向）与Y（重力方向）两个方向上的形变量，验证结构设计和选材的合理性。为了进一步增强吊具的工作性能，利用响应曲面模块对卸挂吊具进行优化设计，降低吊具质量。同时对吊具进行疲劳分析，进一步提高船舶吊具的可靠性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究目的

1．2 国内外吊具技术的研究现状

1．2．1 国外起重机及吊具概况

1．2．2 国内起重机及吊具概况

1．3 有限元法及优化设计现状

1．4 主要工作内容

第2章 卸挂吊具结构设计

2．1 确定卸挂吊具结构方案

2．1．1 确定卸挂吊具结构

2．1．2 卸挂吊具工作原理

2．2 吊具选材及载荷确定

2．2．1 吊具选材

2．2．2 确定吊具静、动载荷

2．3 确定吊具尺寸

2．4 卸挂吊具运动仿真

2．5 本章小结

第3章 卸挂吊具的有限元仿真分析

3．1 有限元分析概述

3．2 基于Ansysworkbench的主要部件有限元分析

3．2．1 抓手的强度分析

3．2．2 承载平台的强度分析

3．2．3 推力杆的强度分析

3．3 基于Ansysworkbench的吊具整体分析

3．3．1 建立吊具模型

3．3．2 吊具网格划分

3．3．3 添加连接关系

3．3．4 卸挂吊具强度分析

3．4 本章小结

第4章 基于Ansysworkbench的响应面优化和疲劳仿真分析

4．1 响应面优化概述

4．1．1 响应面法的基本理论

4．1．2 疲劳分析的基本理论

4．2 基于Ansysworkbench的吊具响应面优化

4．2．1 设计变量、约束条件和目标参数

4．2．2 优化分析

4．2．3 吊具优化后的Ansys强度分析

4．3 基于Ansys后处理的吊具疲劳仿真分析

4．3．1 设置参数

4．3．2 计算结果分析

4．4 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 工作总结

5．2 展望

参考文献

致谢

作者简介