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1、分类号：TH1210710-2013225061专业硕士学位论文旋挖钻机底盘机架有限元分析及优化设计杨鑫晶导师姓名职称成建联副教授专业学位类别申请学位级别硕士机械工程及领域名称论文提交日期2015年5月27日论文答辩日期2015年6月8日学位授予单位长安大学StructureAnalysisandOptimizationDesignfortheChassisFrameofRotaryDrillingRigADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：：：YangXinjingSupervisor：
2、：：AssociateProf.ChengJianlianChang’anUniversity,Xi’an,China摘摘摘摘要要要要旋挖钻机是当前主流的桩工机械，具有成孔速度快、成桩质量高等优点。旋挖钻机发展迅速，对旋挖钻机的研究已经成为工程机械研究领域一个重要的分支。本文针对旋挖钻机底盘机架做了相关研究分析，旨在对旋挖钻机的发展起到促进作用。本文从理论研究出发，对旋挖钻机的两种典型工况——提钻工况和钻进工况进行了载荷分析。载荷通过钻桅、三脚架、变幅机构、动臂、回转平台传递到底盘机架，底盘机架承受整个车辆作用的所有载荷。根据载荷分析结果，分工况对以上传
3、递载荷的部件做了受力分析，建立两种典型工况的数学模型。通过不同工况时的参数，分析底盘机架在不同工况下的受力情况。借助三维建模软件Pro/E建立了底盘机架的三维模型，并导入到有限元软件ANSYSWorkbench中，根据有限元理论划分了网格完成有限元建模过程。运用Modal模块，对机架做了模态分析，得到机架前6阶固有频率和振型，根据固有频率和振型图对机架动态性能做了简要分析。将不同工况的载荷和约束分别施加至模型进行静力学仿真分析，得到不同工况下机架的应力、应变、位移、安全系数云图。根据云图，可以看出最远变幅最大提钻工况的应力、应变、位移最大，安全系数最低，
4、是机架最危险的工况。同时发现，机架在满足目前所有工况使用要求的前提下，仍有优化空间。然后运用ANSYSWorkbench的DesignExplorer模块，对机架结构进行了以板厚为设计变量，以减轻自重为目标的优化设计，通过优化，将底盘机架的重量减少了6.75%。关键词：旋挖钻机，底盘机架，模态分析，优化设计iAbstractRotarydrillingrigiscurrentlymainpopularpilemachinery,andhastheadvantagesofspeedilypilingholeandhighquality.Rotarydril
5、lingrigisrapidlydeveloped,whichresearchingonrotarydrillingrighasbecomeanimportantbranchofmechanicalengineeringfield.Inpaper,thechassisoftherotarydrillingrigisstudied,whichhelptoacceleratethedevelopmentofRotarydrillingrig.Fromthetheoryresearchstarting,twotypicaloperatingconditions
6、ofrotarydrillingrig，liftingoperatingconditionanddrillingoperatingcondition，areconsideredandanalyzedtheloadindetail.Theloadistransferredtothechassisbymast,threetripod,boom,luffingmechanism,rotatingplatform,whichthechassissupportsthefullloadofequipment.Therefore,accordingtotheresul
7、tsofloadanalysis,underrespectiveworkingconditions,stressesoftheloadtransmissioncomponentsareanalyzed,andmathematicalmodelsoftheabovetwotypicaloperatingconditionsareestablished.Consideringtheparametersunderdifferentconditions,stressoftheclassicindifferentworkingconditionsisobtaine
8、d.3DmodelingofthechassisbuiltbysoftwareP
