大吨位双回转铁路救援起重机转台系统研究

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1、国内图书分类号：TH213．6国际图书分类号：621西南交通大学研究生学位论文密级：公开太吨僮双回鳖迭路救援起重扭鞋台年姓专二。一四年五月ClassifiedIndex：TH213．6U．D．C：621SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisSTUDIESONTHESTEELSTIWCTUREOFTHELARGE．TONNAGEDOUBLEROTARYRAII眦YCRANETURNTABLESYSTEMGrade：Candidate：AcademicDegreeAppliedfor：

2、Speciality：Supervisor：2011YangDIMasterofEngineeringMechanicalEngineeringProf．ZhongpengZHANGMay．2014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．保密口，在年解密后适用

3、本授权书；2．不保密d使用本授权书。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：彩历I指导老师签名：修彳州刍日期：伽f止．口‘·oS日期：加，妒．口6．oS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．首先分析了国内外铁路起重机的发展概况，针对其回转机构的单回转和双回转方案分析其优劣，以QTJSl60型起重机为研究背景，确立为其设计双回转转台机构的设想。2．其次，创造性地将拓扑优化技术与尺寸优化技术相结合并应用到双回转转台机构的轻量化设计中，对上、下转台机构分别完成了拓扑优化设计，在初始结

4、构的基础上去除应力较小的区域，在载荷传递路径上对结构进行加强，有效地利用了材料的力学性能，轻量化设计效果显著。3．基于ANSYSWorkbench集成仿真平台，对拓扑优化设计出的双回转结构进行进一步的轻量化设计，首先通过灵敏度分析找出对转台应力和总体质量影响较大的设计参数，基于响应面法以及结合MOGA法完成了对上、下转台回转机构的尺寸优化，确定了转台结构的最佳板厚组合方案，并用图表的方式直观的表达出优化前后的差异；最后将上、下转台结构进行联合仿真分析，进一步验证优化后的转台结构是符合设计要求的。4．最后，在转台系统静力学强度和刚度得

5、到充分校核之后，完成了一系列其他方面的分析工作，包括：转台系统的动态分析、屈曲分析以及非线性分析。在动态分析中通过BlockLanczos模态提取方法得到转台前六阶频率，然后模拟转台系统在正弦载荷作用下的谐响应，找出第四阶容易产生转台系统的共振。在屈曲分析中，主要是研究转台结构在特定载荷下的稳定性以及确定结构失稳时候的临界载荷。最后的非线性分析，由于第三章与第四章的内容主要是对结构的轻量化设计，主要采用静力学分析，因此涉及到接触的区域均采用绑定接触来模拟，这是不符合实际情况的，因此对涉及接触的区域进行接触非线性分析，了解真实的接触情

6、况，查看分析结果，对结构提出改进意见。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它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。学位敝储答名：让p日期：hmo&谚西南交通大学硕士研究生学位论文第1N摘要当前，铁路救援起重机是保证铁路畅通，以及处理突发事故的不可或缺的重要装备，转台系统作为铁路救援起重机的重要组成部分，铁路起重机的性能在很大程度上受到转

7、台结构的重量以及结构形式的影响。因而本文以我国自主研发的QTJSl60型起重机为研究背景，希望为祖国未来的铁路起重机的发展提出自己的一些设想。本文在研究了国内外铁路起重机发展现况以及对比了两种回转方案的优劣之后，决定以QTJSl60型起重机为设计背景，提出初步的双回转机构方案，并在此基础上对初始方案进行轻量化设计，主要内容如下：(1)创造性地将拓扑优化技术应用到铁路起重机转台结构的轻量化设计中，以转台结构的柔度最小为目标函数，优化后的体积为约束条件，研究了常用的拓扑优化方案和数学计算方法，推导出拉格朗日乘子法求解变密度法的拓扑优化问

8、题，建立了基于变密度法的转台机构拓扑优化的数学模型。依托ANSYSWORKBENCH协同仿真平台，建立了上、下转台初始结构的参数化模型，利用ShapeOptimization(形状优化)模块完成对初始模型的拓扑优化设计，经可制造化处理