大吨位履带式起重机的计算与优化

履带起重机是广泛应用于国民经济各领域的一种起重设备。随着我国经济建设的发展,对其需求量越来越大,对其性能及起重量的要求也越来越高。但是目前国内履带起重机的开发能力、产品规模和质量都与国外有相当大的差距。本文的研究工作正是为了提高大吨位履带起重机的设计水平,并且根据我国经济发展的实际需要,大规模生产高性能、高水平的履带起重机而提出的。

本文根据大吨位履带起重机的结构和工作原理,对履带起重机的上车结构件作较为全面、系统而深入的研究,并结合各种先进计算方法,提出一些具有较强实用价值的设计及优化方法。本文主要工作是以吉林大学机械科学及工程学院联合开发的大型履带起重机整机参数化设计及计算软件为背景,针对国内大型履带起重机设计中急需解决的上车构件铰点位置及长度的确定依据和臂架截面与管径优化设计方法进行的研究。上车构件位置关系直接影响到构件自身乃至整机结构的受力状况,是履带起重机设计的关键之一。

臂架截面和管径决定了整个起重机的性能,是所有设计中的重中之重。本文对上车构件的几何关系及运动机理作了较为深入的研究,并建立了上车构件铰点位置及长度优化数学模型,确定了以优化的方法作为设计依据的思路。通过分析,选用遗传算法作为优化方法。同时完成了相关软件的开发。在臂架截面与管径优化设计中,在臂架已经初步参数化的前提下,利用了ANSYS中自带的优化模块进行了多目标结构优化,同样得到了很好的效果。