橋式起重機小車架輕量化設計研究.pdf

1、輕量化技術是指采用優(yōu)化結(jié)構(gòu)、優(yōu)選材料、優(yōu)選加工方法等方式，減輕機械零部件或整機的質(zhì)量，從而達到提高產(chǎn)品性能、降低成本、節(jié)能減排等綜合效益的一項技術。我國生產(chǎn)的橋式起重機大都具有太大的安全系數(shù)，這樣導致材料浪費，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)笨重。
　　本文以32/160t橋式起重機小車架為研究對象，結(jié)合輕量化設計的基礎理論，得出小車架的輕量化設計方案；然后建立了小車架參數(shù)化結(jié)構(gòu)模型，通過對模型有限元分析表明小車架輕量化的可行性和必要性；最后對小車架進行

2、結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化，并在優(yōu)化結(jié)果基礎上進行了尺寸與形狀優(yōu)化設計，得到小車架輕量化的最終模型。
　　介紹了小車架參數(shù)化設計系統(tǒng)，細致的描述了系統(tǒng)所生成的參數(shù)化模型各部件的主要尺寸，并在此基礎上對模型進行簡化處理，然后從單元類型、材料屬性到網(wǎng)格劃分介紹了小車架有限元模型的建立，最后充分利用Ansys有限元分析軟件對小車架進行了模態(tài)分析和靜力學分析。模態(tài)分析和靜力學分析從整體到局部，對小車架的結(jié)果進行分析比較，為后續(xù)優(yōu)化設計奠定基礎。

3、　　采用均勻化方法，以卷筒梁和組合梁為分析對象，將其柔度作為優(yōu)化目標，體積為約束條件進行拓撲優(yōu)化。探討拓撲優(yōu)化設計過程中，從基本模型建立、優(yōu)化區(qū)域選擇、優(yōu)化過程控制及優(yōu)化結(jié)果分析與應用等問題。然后在得出的拓撲結(jié)構(gòu)的基礎上，綜合考慮工藝、裝配關系等設計要求，對小車架進行了尺寸及形狀優(yōu)化設計，并對每次優(yōu)化結(jié)果進行校核，最后得到了小車架輕量化模型，并對最終模型作了強度、剛度即穩(wěn)定性校核，實現(xiàn)減重4.1t，減輕的重量占原車架模型重量的20.6％