發(fā)布時間：2020-07-22 10:37

【摘要】：“節(jié)能環(huán)保”日益成為全社會關(guān)注的焦點,用更少的消耗,產(chǎn)生更多的效用成為制造業(yè)追求的目標。目前,輕量化已成為升降機行業(yè)的一種發(fā)展趨勢。本文以倉儲物流用某型具有彎曲導(dǎo)軌的連續(xù)式升降機進料口滾筒線支架為研究對象,從滾筒線支架輕量化的參數(shù)設(shè)計角度,基于6σ穩(wěn)健設(shè)計方法,考慮輕量化方案的可靠性及結(jié)構(gòu)性能的穩(wěn)健性,開展對升降機輕量化方法及實際工程應(yīng)用的研究,主要研究工作如下:(1)針對滾筒線支架各性能指標值的獲取問題,建立了滾筒線支架靜力學有限元分析模型。首先基于Solidworks和ANSYS Workbench軟件以及有限元數(shù)值模擬技術(shù),建立了滾筒線支架靜力學有限元分析模型;然后對滾筒線支架原模型進行了靜力學有限元分析。為后續(xù)建立滾筒線支架各性能指標的響應(yīng)面代理模型奠定了基礎(chǔ)。(2)針對滾筒線支架各性能指標關(guān)于設(shè)計變量的顯式表達式的獲取問題,基于二階多項式響應(yīng)面模型,構(gòu)建了滾筒線支架各性能指標的響應(yīng)面代理模型。首先提出了直接靈敏度分析和相對靈敏度分析相結(jié)合的策略來進行設(shè)計變量的篩選;然后基于中心復(fù)合設(shè)計和有限元數(shù)值模擬技術(shù),利用最小二乘法構(gòu)造了滾筒線支架重量、最大等效應(yīng)力和最大變形的響應(yīng)面代理模型;最后對所構(gòu)建的響應(yīng)面代理模型進行了精度檢驗。為后續(xù)建立基于6σ穩(wěn)健性的滾筒線支架輕量化設(shè)計模型做好了鋪墊。(3)針對滾筒線支架傳統(tǒng)的確定性輕量化設(shè)計結(jié)果缺乏可靠性與穩(wěn)健性的問題,提出了基于6σ穩(wěn)健性的滾筒線支架輕量化設(shè)計方法。首先歸納了考慮穩(wěn)健性的輕量化設(shè)計模型的構(gòu)建思路,構(gòu)建了基于6σ穩(wěn)健性的滾筒線支架輕量化設(shè)計流程,建立了基于6σ穩(wěn)健性的滾筒線支架輕量化設(shè)計模型;然后采用序列二次規(guī)劃算法進行了優(yōu)化求解,利用均值二次二階矩法計算了優(yōu)化結(jié)果的可靠度并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的σ水平;最后對優(yōu)化結(jié)果進行了工程可行性驗證,并將優(yōu)化結(jié)果與傳統(tǒng)的確定性輕量化設(shè)計結(jié)果進行了對比分析。結(jié)果表明,最終的輕量化方案滿足可靠性要求,最大等效應(yīng)力和最大變形的穩(wěn)健性有了一定提高,重量減少了9.3kg,減重率達到了29.1%,輕量化效果顯著;且與確定性輕量化設(shè)計相比,該方法不僅使得滾筒線支架最大等效應(yīng)力和最大變形得到了一定的降低,而且還提高了輕量化方案的可靠性、最大等效應(yīng)力和最大變形的穩(wěn)健性,而缺點為重量增加了1.8kg。由此驗證了該方法的有效性。為升降機的輕量化設(shè)計提供了可借鑒的方法。
【學位授予單位】：江西理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TH211.6
【圖文】：

第一章 緒論國外關(guān)于具有彎曲導(dǎo)軌的連續(xù)式升降機輕量化設(shè)計方面的研究卻基本未見。在國內(nèi)，關(guān)于升降機的研究多集中在礦井提升機[3-4]、施工升降機[5-6]、剪升降機[7-8]和電梯[9-10]上，而具有彎曲導(dǎo)軌的連續(xù)式升降機因最近兩年才引入，因此，國內(nèi)尚沒有關(guān)于該類型升降機的相關(guān)研究。.2.2 輕量化設(shè)計目前，輕量化設(shè)計已成為制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢之一，相應(yīng)的輕量化方法到了快速發(fā)展。圖 1.1 展示了當前實現(xiàn)輕量化的主要途徑。輕量化的主要實徑有[11]：輕質(zhì)材料的應(yīng)用、結(jié)構(gòu)優(yōu)化及先進制造工藝的引入等。

圖 3.3 支架有限元模型有限元模型中所劃分的網(wǎng)格的質(zhì)量對有限元的計算結(jié)果有很大影響。如量較差，那么有限元計算精度就會很低，可能導(dǎo)致仿真結(jié)果與實際值相從而喪失工程可行性。因此需要對網(wǎng)格質(zhì)量進行檢查，滾筒線支架網(wǎng)格及相應(yīng)的標準[41]見表 3.1。表 3.1 滾筒線支架網(wǎng)格質(zhì)量指標及相應(yīng)標準格質(zhì)量指標 本文網(wǎng)格質(zhì)量指標平均值 網(wǎng)格質(zhì)量指標屬性單元質(zhì)量 0.91 1 最好，0 最差縱橫比 1.51 1 最好，不應(yīng)超過 20雅克比率 2.6 1 最好，不應(yīng)超過 40平行偏差 2.9° 0°最好，不應(yīng)超過 70°傾斜度 0.14 0 最好，1 最差，一般不大于 0.7正交質(zhì)量 0.90 1 最好，0 最差由表 3.1 可知，滾筒線支架網(wǎng)格質(zhì)量各指標都在其允許范圍內(nèi)，且都比

第三章 滾筒線支架靜力學有限元分析3.3.7 約束處理滾筒線支架是通過固定板 1 和固定板 2 固定在機架上的，固定板 1 和固定2 均是通過六個螺栓與機架相聯(lián)接。然而，螺栓的聯(lián)接行為是相當復(fù)雜的，完按照螺栓實際情況進行螺栓建模及接觸設(shè)置會導(dǎo)致計算量的急劇增加和有可造成計算結(jié)果不收斂，因此工程實際上往往需要對螺栓進行簡化處理。由于螺的剛度比其所連接部件剛度大很多，螺栓受力時的變形可以忽略不計，因此可用剛性單元模擬螺栓連接[40]�；�于此，本文在各螺栓墊片與固定板的接觸區(qū)域加固定約束來進行滾筒線支架的約束處理。3.3.8 靜力學有限元分析模型基于建立好的滾筒線支架三維模型，按照上述方法進行三維模型幾何處理材料設(shè)置、連接模擬、網(wǎng)格劃分、載荷施加以及約束處理，得到的滾筒線支架力學分析有限元模型如圖 3.5 所示。

【參考文獻】

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本文編號：2765699