椭圆伸缩吊臂动态特性研究与轻量化设计

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1、￡誦＿士学位论文丨＿ＭＡＳＴＥＲＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ＃■题目：摘圆伸ｉｆｇ吊臂ｉｉ态特性研究与轻量化设计…工学位翻：学领士，学科专业：机械设计及舰—．年级：＾一｜ｉ：导老师：张仲教授－￣￣ｉ．：国内图书分类号：ＴＨ２Ｕ．６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＿圆伸缩吊臂动态特性研究与轻量化设计年级二〇一二级姓名缀强申请学位级别工学硕士专业机械设计及理论指导教师张仲鹏教授二〇一五年五月ａｓｓｉｆｉｅｄｎｄｅｘ■ＣｌＩ：ＴＨ２１３－．６Ｕ．Ｄ．Ｃ：６２１

2、ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＭａｓｔｅｒＤｅｇｒｅｅＴｈｅｓｉｓＯＶＡＬＪＩＢＤＹＮＡＭＩＣＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＴＩＣＳＡＮＤＬＩＧＨＴＷＥＩＧＨＴＤＥＳＩＧＮＧｒａｄｅ：２０１２Ｃａｎｄｉｄａｔｅ：ＱｉａｎｇＭｉａｏＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｇｒｅｅＡｐｐｌｉｅｄｆｏｒ：ＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｐｅｃｉａｌｉｔｙ：ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＤｅｓｉｇｎａｎｄＴｈｅｏｒｙＳｕｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＺｈｏｎｅｎＺＨＡＮＧｐｇｐｇＭａ．２０１５ｙ西南交通大学学位论

3、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□，在年解密后适用本授权书；２．不保密ｒｆ，使用本授权书。“’’（请在以上方框内打Ｖ）学位论文作者签名：队騎老师签名：广Ａ？广＾‘丨厂曰期：７／＾？曰期：ｙ／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

4、或贡献如下：１．基于Ａｎｓｙｓｗｏｒｋｂｅｎｃｈ集成仿真平台，完成了椭圆形截面伸缩吊臂有限元分析与轻量化设计，优化结果显著。以图表的方式讨论了设计参数之间的相关性、吻合度以及灵敏度等一，为未来进步优化研究奠定了基础。２．以机械振动理论为基础，建立了吊重被突然提升离地、吊重悬空静止时开始起升、吊重勾速上升时制动三种工况的动力学模型。在建立动力平衡方程式过程中引入，对微分方程组进行了求解，推导出动态载荷理论计算公式了钢丝绳阻尼系数，绘制出了载荷时程曲线。．３．模态分析与谐响应分析相结合能够清晰准确地得出椭圆形截面伸缩吊臂的固有频率与振型和频率振幅相位角

5、之间的关系。并通过谐响应分析筛选出共振频率与振型。得出变幅平面第二阶固有频率为摘圆形截面伸缩吊臂最易发生共振的频率４．研究了载荷频率与伸缩吊臂固有频率比值对椭圆形截面伸缩吊臂最大应力的影响，得出两者之间的关系曲线图。在共振区间，即使载荷振幅衰减较快，椭圆形截面伸缩吊臂振幅同样会急速攀升，最大应力很容易超过材料的屈服极限。为设计人员提供一个新的参考。５．采用指数衰减函数能够有效的模拟伸缩吊臂的卸载过程。得出卸载时间与伸缩吊臂卸载后由于振动产生的最大应力之间的关系曲线。结果显示卸载时间小于０．１ｓ时，椭圆形截面伸缩吊臂最大应力值将大于伸缩吊臂静态分析中的最大应

6、力值，这可能超过椭圆形截面伸缩吊臂许用应力值，给伸缩吊臂带来破坏。为今后椭圆形截面伸缩吊臂吊重卸载提供一个参考。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宄工作所得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其它个人或集体己经发表或撰写过的研宄成果。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：＾曰期：西南交通大学硕士研究生学位论文第Ｉ页摘要当前，铁路起重机已经成为保证铁路畅通不可或缺的重要装备，作为铁路起重机的主要承载构件，伸

7、缩吊臂的设计合理与否对起重机的承载能力、整机实用性和安全，随着铁路起重机大型化，可靠性有很大影响。同时、高速化伸缩吊臂的动态特性越来越不容忽视。本文以铁路救援起重机三节伸缩吊臂为研宄对象，探析了椭圆形伸缩吊臂动态特性：，并对其结构轻量化技术进行了研究。主要内容如下１基于Ａｎｓｓｗｏｒｋｂｅｎｃｈ协同仿真平台，完成了新型椭圆形截面伸缩吊臂的参数化（）ｙ建模、有限元分析。采用目标驱动优化模块对椭圆形截面伸缩吊臂进