水泥输送泵车结构动态仿真与优化设计

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1、摘要本论文以某公司生产的水泥输送泵车为研究对象，采用ADAMS软件作为分析计算手段，建立了该泵车的动力学仿真模型，对该泵车臂架系统进行了模态分析及动态响应分析。通过模态分析，掌握了该水泥输送泵车的固有频率和振型，找出了该泵车臂架部分振动较大的原因.通过动态响应分析，讨论了工作冲击载荷对泵车臂架振动的影响。通过改变油缸冲击作用的峰值，观察臂架机构在不同油缸冲击载荷作用下的响应，可知减小泵车油缸冲击峰值也是减小臂架振动的有效途径之一。进一步利用有限元分析软件MSCINASTRAN建立了三个水泥输送泵车结构有限元优化模型。在第一个优化模型中，首先选择出尽可能多的参数，对其进行灵敏度分

2、析，找出了一阶频率对设计参数的灵敏度与质量对设计参数的灵敏度的比值较大的设计参数。选择比值较大的结构参数为设计变量，以一阶频率为性能约束，进行了旨在提高一阶固有频率的优化设计，提高了泵车的一阶固有频率，使一阶固有频率尽可能高于油缸冲击载荷的频率，从而减小泵车臂架系统的振动幅度。在第二个优化模型中，考虑减小泵车的一阶频率，尽量低于油缸冲击载荷的频率，同时可使结构质量有较大幅度下降。在第三个优化模型中，以强度和一阶频率作为性能约束，对泵车有限元优化模型进行强度、刚度和质量多方面综合优化。最后给出了两种推荐的优化设计方案。关键词:水泥输送泵车动力学仿真优化灵敏度ABSTRACTInt

3、hispaper,abumpautopipingconcreteisusedasanobjectofstudy.TheADAMSsoftwareisusedtoestablishthemodelofabumpautopipingconcrete,includingmodelanalysisanddynamicresponseanalysis.Inherentfrequencyandvibrationtypearegotbywayofmodelanalysis.Atthesametime,thereasonthatcausesseriousbranchvibrationdurin

4、gthebumpautoworkingisfound.Theeffectthatbruntloadactonthearmframeofthebumpautoisdiscussedbywayofdynamicresponseanalysis.Theresponsethatthearmframeisaffectedbydifferentbruntloadisobservedthroughchangingthepeakofbruntload.Solowingthedynamicload'speakisameantosolvetheproblemthatvibrationistoobi

5、g.ThreestructuralFEmodelareestablishedwiththeFEMbasedonMSC/NASTRAN.Inthefirstoptimizationmodel,theexhaustiveparametersareselectedfirstly.Bywayofsensitivityanalysis,thedesignparameterthattheratiobetweenthesensitivityofthefirstmodefrequencyagainstthedesignparameterandthesensitivityofthemassaga

6、instthedesignparameterislargerisfound.Thedesignparameterswhoseratiosarelargerareselectasthedesignvariable.Meanwhile,Thereisakindofconstraint,onlythefrequencyconstraint.Theoptimizationdesigniscomputedtoincreasethefirstmodefrequency.Astheresults,thefirstmodefrequencyisincreasedandtheamplitudeo

7、fthearmframeiscutdown.Inthesecondoptimizationmodel,thefirstmodefrequencyisdecreasedtoletitbelowthefrequencyofbruntloadandcutdowngreatlythestructuralmass.Inthethirdoptimizationmodel,thestressandthefirstmodefrequencyareselectedtoformtheperformancecon