大噸位履帶式起重機的計算與優化

履帶起重機是廣泛應用于國民經濟各領域的一種起重設備。隨著我國經濟建設的發展,對其需求量越來越大,對其性能及起重量的要求也越來越高。但是目前國內履帶起重機的開發能力、產品規模和質量都與國外有相當大的差距。本文的研究工作正是為了提高大噸位履帶起重機的設計水平,并且根據我國經濟發展的實際需要,大規模生產高性能、高水平的履帶起重機而提出的。

本文根據大噸位履帶起重機的結構和工作原理,對履帶起重機的上車結構件作較為全面、系統而深入的研究,并結合各種先進計算方法,提出一些具有較強實用價值的設計及優化方法。本文主要工作是以吉林大學機械科學及工程學院聯合開發的大型履帶起重機整機參數化設計及計算軟件為背景,針對國內大型履帶起重機設計中急需解決的上車構件鉸點位置及長度的確定依據和臂架截面與管徑優化設計方法進行的研究。上車構件位置關系直接影響到構件自身乃至整機結構的受力狀況,是履帶起重機設計的關鍵之一。

臂架截面和管徑決定了整個起重機的性能,是所有設計中的重中之重。本文對上車構件的幾何關系及運動機理作了較為深入的研究,并建立了上車構件鉸點位置及長度優化數學模型,確定了以優化的方法作為設計依據的思路。通過分析,選用遺傳算法作為優化方法。同時完成了相關軟件的開發。在臂架截面與管徑優化設計中,在臂架已經初步參數化的前提下,利用了ANSYS中自帶的優化模塊進行了多目標結構優化,同樣得到了很好的效果。