移车台结构优化设计及轮轨接触分析

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1、国内图书分类号:U260.8+2密级:公开国际图书分类号:621西南交通大学研究生学位论文移车台结构优化设计及轮轨接触分析年级2015级姓名徐江平申请学位级别工程硕士专业机械工程指导老师于兰峰教授二零一八年五月ClassifiedIndex:U260.8+2U.D.C:621SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisStructuraloptimizationdesignandwheel/railcontactanalysisoftransferplatformGra

2、de:2015Candidate:XuJiangpingAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MechanicalEngineeringSupervisor:Prof.Lan-fengYuMay.2018西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可

3、以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1.保密□,在年解密后适用本授权书;2.不保密□,使用本授权书。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名:指导老师签名:日期:日期:西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下:1.利有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA建立移车台结构有限元模型,对其在移动载荷作用下的动态响应进行分析,并研究了不同质量或不同速度的机车在移车台上运行时结构的位移及应力响应;2.依据动力学分析结果并结合《起重机设计规范》,确

4、定了移车台静力分析工况,利用ANSYS对移车台结构各设计参数进行了灵敏度分析,筛选出对结构性能及自重影响较大的参数,提高了优化效率;3.针对移车台悬臂端刚度不足的问题,提出一种支承优化设计方法,联合ANSYS与多学科优化软件ISIGHT,建立两种优化模型,其一仅对结构尺寸进行优化,其二除尺寸变量外,将悬臂端支撑位置作为优化变量,对这两种数学模型进行优化设计并对相应结构的性能进行对比;4.利用有限元软件ABAQUS建立轮轨接触有限元模型,分析比较了各种轮轨接触影响因素的变化对轮轨接触特性的影响,并分别对不同因素的影响

5、机理进行了说明。本人郑重声明:所呈交的学位论文,是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名:日期:西南交通大学硕士研究生学位论文第III页摘要在机车生产或检修作业中,移车台是一种常用的大型移送设备,主要用于机车在厂房内不同轨道间的移送作业。目前,由于移车台产品结构大多采用经验设计,且无统一的设计规范,

6、相关的研究主要针对结构设计、静力学分析及电气控制等方面,对结构的动态性能及优化设计等方面研究较少。因此,本文以某型移车台为研究对象,对其结构静、动态性能,结构优化及轮轨接触等关键技术进行了研究。利用ANSYS/LS-DYNA建立移车台结构有限元模型,计算了移车台在移动载荷作用下的动态响应,并研究了不同机车质量、不同机车速度情况下移车台位移及应力响应。分析表明:额定质量的机车以2m/s的速度在移车台上运行时,远离支承点的横梁具有较大位移响应,结构悬臂处最大垂向位移已超出许用设计值;机车质量、牵引速度对移车台各节横梁垂

7、向位移均有较大影响;在移动载荷作用下移车台结构动态应力未超出许用应力值,且有一定的富余量。在动力响应分析基础上,结合《起重机设计规范》与当前移车台结构研究现状,确定了移车台计算工况,针对移车台结构悬臂端刚度不足问题,对结构进行了改进及优化。首先,利用ANSYS对移车台结构各设计变量进行灵敏度分析,筛选出对结构目标响应影响较大的参数以减少设计变量数量,提高优化设计效率。其次,针对移车台结构特点,提出结构支承位置优化方法并探讨支承位置改变对整体结构刚度的影响。最后,联合ANSYS与多学科优化软件ISIGHT,建立两种优

8、化模型,其一是仅对结构尺寸进行优化,其二除尺寸变量外,引入结构支承位置变量,对这两种数学模型进行优化设计并进行对比。结果表明:仅对移车台结构尺寸进行优化时,其自重仅减少6.39%,对第二种模型进行优化时,结构自重下降了33.72%,取得了显著的优化效果,大幅度提高了材料利用率,为移车台结构方案的合理制定及改进提供了参考依据。利用有限元软件ABAQUS建立了移

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