履带起重机臂架参数化设计系统开发及应用

论文摘要

臂架是履带起重机的重要承载部件,其力学性能直接关系到整机的正常运转,现代设计中普遍采用有限元法对臂架系统进行计算分析。臂架结构复杂,而且具有多种不同的臂长组合,用传统方法建立臂架三维模型耗时、费力而且效率低下。臂架是四弦杆的空间格构式结构,不同型号臂架之间拓扑结构一致,只有少量特征差异,十分适合进行参数化设计。本文以SolidWorks, ANSYS软件及Visual Basic高级语言为工具,开发了履带起重机臂架参数化设计系统。用户通过人机交互界面输入臂架的设计参数后,系统在后台调用ANSYS软件,完成臂架在危险工况下的静态分析,并提取计算结果,对臂架进行强度刚度校核。强度刚度校核合格后,系统根据输入的臂架设计参数,驱动SolidWorks软件完成臂架零部件的三维建模、自动装配和自动生成工程图。工程图模板按照我国国家标准定制,可以直接用于生产实践。文中以YTQU160A履带起重机臂架为研究对象,对履带起重机臂架参数化设计系统进行了验证。结果表明,本系统各模块操作简单、数据传递流畅,建模速度较快,分析结果可信,基本达到了预期的设计要求。通过履带起重机臂架参数化设计系统的开发和应用,可以缩短臂架的设计周期,提高设计质量,降低设计费用。另外使用ANSYS软件对臂架进行受力分析和强度刚度校核,可以保证履带起重机臂架的力学性能,符合现代设计技术的发展要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 履带起重机发展现状
• 1.1.1 国内外履带起重机发展现状
• 1.1.2 履带起重机设计技术发展现状
• 1.2 参数化技术的研究及应用
• 1.3 课题来源及意义
• 1.4 论文的主要工作
• 第2章 基于ANSYS的臂架有限元参数化分析
• 2.1 有限元参数化建模
• 2.1.1 有限元软件介绍
• 2.1.2 有限元参数化建模与APDL语言
• 2.2 臂架的结构参数
• 2.3 臂架的力学模型
• 2.4 载荷的确定与施加
• 2.4.1 计算载荷的确定
• 2.4.2 载荷加载方式
• 2.5 单元类型选择及网格划分
• 2.5.1 单元类型的选择
• 2.5.2 网格的划分
• 2.6 边界条件的处理
• 2.7 臂架有限元参数化模型的建立
• 2.7.1 臂架模型的简化
• 2.7.2 臂架有限元模型参数化的实现
• 2.8 本章小结
• 第3章 基于SolidWorks的臂架参数化建模
• 3.1 SolidWorks二次开发方法
• 3.2 臂架参数化建模的实现
• 3.3 参数化建模实例
• 3.3.1 中臂节参数化三维建模
• 3.3.2 中臂节装配体的生成
• 3.3.3 中臂节工程图的生成
• 3.4 本章小结
• 第4章 臂架参数化设计系统开发与实现
• 4.1 系统需求及功能分析
• 4.2 系统工作流程
• 4.3 软件连结与数据传递
• 4.3.1 VB和ANSYS的连接
• 4.3.2 VB和SolidWorks的连接
• 4.3.3 数据的传递与保存
• 4.4 系统运行环境与操作界面
• 4.4.1 系统运行环境
• 4.4.2 系统操作界面
• 4.5 本章小结
• 第5章 臂架参数化设计系统应用实例
• 5.1 YTQU160A履带起重机臂架参数
• 5.2 履带起重机臂架强度刚度校核
• 5.3 履带起重机臂架参数化建模
• 5.3.1 臂架的三维建模
• 5.3.2 臂架的自动装配
• 5.3.3 臂架工程图的生成
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论及展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录