基于adams的起重机.doc
约70页DOC格式手机打开展开
基于adams的起重机,摘要啃轨现象是起重机使用过程中的三大顽疾之一，啃轨是指起重机的大车或小车在运行过程中车轮轮缘与轨道侧面接触磨损，影响起重机正常安全运行的现象。随着起重机在各行业广泛使用，研究啃轨现象发生的原因并加以预防消除具有十分重要的意义。本文主要研究内容是：1.采用pro/e与adams软件完成对自动化轨道吊rmg的实体造型与动力...
内容介绍
此文档由会员 违规屏蔽12 发布
摘 要
啃轨现象是起重机使用过程中的三大顽疾之一，啃轨是指起重机的大车或小车在运行过程中车轮轮缘与轨道侧面接触磨损，影响起重机正常安全运行的现象。随着起重机在各行业广泛使用，研究啃轨现象发生的原因并加以预防消除具有十分重要的意义。
本文主要研究内容是：
1. 采用Pro/E与ADAMS软件完成对自动化轨道吊RMG的实体造型与动力学模型。通过有限元软件Altair Hypermesh与ABAQUS完成有限元建模，计算输出ADAMS/Flex柔性分析所需要的模态中性文件MNF(Model Neutral File)，运用ADAMS软件对RMG进行刚柔耦合分析，获得机构系统的运动特性。
2. 根据起重机动力学理论，建立自动化轨道吊小车运行机构的动力学模型，确定引起啃轨现象的外部边界条件，并分析不同踏面形状车轮在载荷作用下的力学响应，找出它们在整机运行时自动走直作用的基理，对比分析自动走直效果以及各自的优缺点。
3. 在ADAMS/Flex中结合FEA和MSS分析桥架系统的各阶主要模态特性以及模态叠加特性，探究起重机运行过程中的水平刚度和垂直刚度对啃轨现象的影响，并进行局部的结构设计优化。
4. 在ADAMS/Insight中设计试验来评价啃轨影响因子变量在一定边界条件下对目标函数的影响性能，通过敏感度分析得到变量的影响权重，更好地分析试验设计的结果，有效区分关键变量和非关键变量。
在大多数起重机设计时，一般先考虑垂直刚度，它决定起重机承载能力，然后校核水平刚度，然而对于啃轨现象，水平刚度的影响同样重要，特别是小车的啃轨。通过在ADAMS中结合FEA(有限元分析)和MSS(多刚体机械系统仿真)的系统大位移弹性体研究，发现了起重机桥架局部结构变动引起其模态差异进而影响啃轨现象发生的趋势。
本文通过虚拟样机技术针对起重机啃轨现象影响因素进行研究，为解决起重机啃轨问题提供了技术和理论上的支持。
关键词 起重机；啃轨；ADAMS；试验设计
Abstract
Gnawed rail, the contacting abrasion generated between wheel flange and slide flange of track in the process of gantry crane walking, is one of the three sufferings in the using process of gantry crane, which affects the natural and safe operation of crane. As gantry crane becomes more widely used in various industries, it is significant to study the reason of gnawed rail phenomenon and how to prevent and offset it.
The main contents of research include:
1. The three Dimension model and dynamic model of automatic track crane RMG were established by using Pro/E and ADAMS. FEM of RMG was obtained by using finite element software Altai Hypermesh and ABAQUS. MNF which is needed for ADAMS/Flex flexible analysis was calculated and locomotion character of mechanical system was gained through firm and flexible coupling analysis of RMG using ADAMS.
2. According to the dynamic theory of crane, the dynamic model of walking machine of automatic track crane was established. External boundary conditions inducing gnawed rail were confirmed. Mechanical response of different tread wheels under load were analyzed. Basic principles of automatically go straight effect when they are in the walking process was found.
3. Combining the FEA AND MSS in ADAMS/Flex to analyze the main modal character and modal superposition character of bridge system, the affectness of level and vertical stiffness on gnawed rail in the walking process was researched, and partical structural was optimized.
4. In ADAMS/Insight, complex experiment was designed to eva lute the impacting character of factor variables of gnawed rail on objective functions under certain boundary conditions. Impacting extent of variables was obtained through the sensitivity analysis, which makes it better to analyze the experimental results, distinguish between key variables and non-critical variables.
This thesis studied the impacting factors of gnawed rail phenomonen of gantary crane based on virtual prototyping technology and provides technical and academic supports for solving the phenomenon.
Key word gantry crane, gnawed rail, ADAMS, experimental design
目 录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.1.1 研究背景 1
1.1.2 研究意义 1
1.2 课题研究现状及发展趋势 2
1.2.1 研究现状 2
1.2.2 发展趋势 9
1.2.3 存在问题 10
1.3 课题研究内容及章节安排 10
1.3.1 研究内容 10
1.3.2 章节安排 11
第2章 多体动力学理论 12
2.1 多体系统动力学 12
2.2 多刚体系统动力学 12
2.3 多柔体系统动力学 16
2.4 多体系统动力学方程求解 18
2.5 本章小结 20
第3章 不同踏面形状车轮对啃轨的影响 21
3.1 不同踏面车轮的种类及其特点 21
3.2 引起啃轨现象的载荷分析 23
3.3 车轮与轨道接触定义 26
3.4 驱动轮布置 28
3.5 车轮与轨道接触应力分析 29
3.6本章小结 32
第4章 起重机桥架刚度对啃轨的影响 33
4.1 桥架的理想变形状态 33
4.2 桥架的刚度与模态 34
4.2.1 桥架的刚度 34
4.2.2 桥架的模态 34
4.3 桥架的结构特点与刚度计算 35
4.4 桥架模态中性文件的建立 36
4.4.1 Pro/E实体建模 37
4.4.2 Hypermesh网格划分 38
4.4.3 Abaqus生成MNF文件 40
4.5 桥架ADAMS模态分析 41
4.6 桥架的模态优化分析 44
4.7 本章小结 47
第5章 啃轨现象影响因素的试验设计与DOE分析 48
5.1 设计变量选择 48
5.2 参数化建模 48
5.2.1设计变量参数化 49
5.2.2创建目标函数 50
5.2.3求解器设置 51
5.3 变量的设计研究 52
5.4 变量的试验设计 55
5.5 ADAMS/Insight DOE(Design of Experiments..
啃轨现象是起重机使用过程中的三大顽疾之一，啃轨是指起重机的大车或小车在运行过程中车轮轮缘与轨道侧面接触磨损，影响起重机正常安全运行的现象。随着起重机在各行业广泛使用，研究啃轨现象发生的原因并加以预防消除具有十分重要的意义。
本文主要研究内容是：
1. 采用Pro/E与ADAMS软件完成对自动化轨道吊RMG的实体造型与动力学模型。通过有限元软件Altair Hypermesh与ABAQUS完成有限元建模，计算输出ADAMS/Flex柔性分析所需要的模态中性文件MNF(Model Neutral File)，运用ADAMS软件对RMG进行刚柔耦合分析，获得机构系统的运动特性。
2. 根据起重机动力学理论，建立自动化轨道吊小车运行机构的动力学模型，确定引起啃轨现象的外部边界条件，并分析不同踏面形状车轮在载荷作用下的力学响应，找出它们在整机运行时自动走直作用的基理，对比分析自动走直效果以及各自的优缺点。
3. 在ADAMS/Flex中结合FEA和MSS分析桥架系统的各阶主要模态特性以及模态叠加特性，探究起重机运行过程中的水平刚度和垂直刚度对啃轨现象的影响，并进行局部的结构设计优化。
4. 在ADAMS/Insight中设计试验来评价啃轨影响因子变量在一定边界条件下对目标函数的影响性能，通过敏感度分析得到变量的影响权重，更好地分析试验设计的结果，有效区分关键变量和非关键变量。
在大多数起重机设计时，一般先考虑垂直刚度，它决定起重机承载能力，然后校核水平刚度，然而对于啃轨现象，水平刚度的影响同样重要，特别是小车的啃轨。通过在ADAMS中结合FEA(有限元分析)和MSS(多刚体机械系统仿真)的系统大位移弹性体研究，发现了起重机桥架局部结构变动引起其模态差异进而影响啃轨现象发生的趋势。
本文通过虚拟样机技术针对起重机啃轨现象影响因素进行研究，为解决起重机啃轨问题提供了技术和理论上的支持。
关键词 起重机；啃轨；ADAMS；试验设计
Abstract
Gnawed rail, the contacting abrasion generated between wheel flange and slide flange of track in the process of gantry crane walking, is one of the three sufferings in the using process of gantry crane, which affects the natural and safe operation of crane. As gantry crane becomes more widely used in various industries, it is significant to study the reason of gnawed rail phenomenon and how to prevent and offset it.
The main contents of research include:
1. The three Dimension model and dynamic model of automatic track crane RMG were established by using Pro/E and ADAMS. FEM of RMG was obtained by using finite element software Altai Hypermesh and ABAQUS. MNF which is needed for ADAMS/Flex flexible analysis was calculated and locomotion character of mechanical system was gained through firm and flexible coupling analysis of RMG using ADAMS.
2. According to the dynamic theory of crane, the dynamic model of walking machine of automatic track crane was established. External boundary conditions inducing gnawed rail were confirmed. Mechanical response of different tread wheels under load were analyzed. Basic principles of automatically go straight effect when they are in the walking process was found.
3. Combining the FEA AND MSS in ADAMS/Flex to analyze the main modal character and modal superposition character of bridge system, the affectness of level and vertical stiffness on gnawed rail in the walking process was researched, and partical structural was optimized.
4. In ADAMS/Insight, complex experiment was designed to eva lute the impacting character of factor variables of gnawed rail on objective functions under certain boundary conditions. Impacting extent of variables was obtained through the sensitivity analysis, which makes it better to analyze the experimental results, distinguish between key variables and non-critical variables.
This thesis studied the impacting factors of gnawed rail phenomonen of gantary crane based on virtual prototyping technology and provides technical and academic supports for solving the phenomenon.
Key word gantry crane, gnawed rail, ADAMS, experimental design
目 录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.1.1 研究背景 1
1.1.2 研究意义 1
1.2 课题研究现状及发展趋势 2
1.2.1 研究现状 2
1.2.2 发展趋势 9
1.2.3 存在问题 10
1.3 课题研究内容及章节安排 10
1.3.1 研究内容 10
1.3.2 章节安排 11
第2章 多体动力学理论 12
2.1 多体系统动力学 12
2.2 多刚体系统动力学 12
2.3 多柔体系统动力学 16
2.4 多体系统动力学方程求解 18
2.5 本章小结 20
第3章 不同踏面形状车轮对啃轨的影响 21
3.1 不同踏面车轮的种类及其特点 21
3.2 引起啃轨现象的载荷分析 23
3.3 车轮与轨道接触定义 26
3.4 驱动轮布置 28
3.5 车轮与轨道接触应力分析 29
3.6本章小结 32
第4章 起重机桥架刚度对啃轨的影响 33
4.1 桥架的理想变形状态 33
4.2 桥架的刚度与模态 34
4.2.1 桥架的刚度 34
4.2.2 桥架的模态 34
4.3 桥架的结构特点与刚度计算 35
4.4 桥架模态中性文件的建立 36
4.4.1 Pro/E实体建模 37
4.4.2 Hypermesh网格划分 38
4.4.3 Abaqus生成MNF文件 40
4.5 桥架ADAMS模态分析 41
4.6 桥架的模态优化分析 44
4.7 本章小结 47
第5章 啃轨现象影响因素的试验设计与DOE分析 48
5.1 设计变量选择 48
5.2 参数化建模 48
5.2.1设计变量参数化 49
5.2.2创建目标函数 50
5.2.3求解器设置 51
5.3 变量的设计研究 52
5.4 变量的试验设计 55
5.5 ADAMS/Insight DOE(Design of Experiments..
