大型履带起重机支重轮与履带板设计技术研究

履带起重机是工程起重机行业的一个重要门类,是现代工程建设施工中不可缺少的大型设备之一。支重轮、履带板作为整车的主要承载部件,其设计和制造质量直接关系着起重机的整机安全,目前国内履带起重机支重轮、履带板的设计研究尚属空白,通常采用类比、仿制的设计方法,该方法主要依赖经验,理论依据不足。因此对支重轮、履带板设计方法的研究及结构优化是非常必要和有实际意义的。 本文以大连理工大学工程机械研究所与山东奥奇重工机械有限公司合作开发的履带起重机系列研发项目为背景,对大型履带起重机支重轮进行基于有限元法的接触力学分析,对履带板进行截面拓扑优化设计,用于指导实际设计。 (1)针对支重轮,在深入了解接触力学及有限元软件ANSYS中接触行为设置方法的基础上,研究接触应力、等效应力(von Mises stress)与支重轮结构尺寸的关系,提出以有限元等效应力作为设计依据的支重轮设计方法。 (2)针对履带板,分析拓扑优化中材料变密度法及其相关参数对拓扑优化结果的影响并在HyperMesh软件中建立拓扑优化模型,进行变截面拓扑结构优化,并按等强度变截面设计理论建立数学模型,推导履带板变截面厚度通用公式,为实际施工提供理论及数据支持。 (3)利用Visual Basic编程语言对ANSYS有限元软件进行二次开发,研究支重轮参数化有限元分析方法的实现,使得支重轮的设计实现从结构受力到接触有限元分析一体化;研究履带板变截面厚度参数化设计;编制成一套实用、可靠、通用性强、操作简单的应用程序,以实现大型履带起重机支重轮、履带板的参数化设计。 总之,本文提出的支重轮与履带板设计技术应用于与奥奇重工联合开发的实际项目—QUY350履带起重机设计中,该产品现已投入使用。本文为大型履带起重机设计及整机结构优化,奠定了良好的理论基础,为实际设计工作提供了良好的理论依据,具有实际的应用前景。