单臂架门座式起重机臂架变幅系统的优化设计

论文摘要

随着门座式起重机大型化的发展趋势,采用钢丝绳变幅的单臂架门座起重机逐渐取代了四连杆门座起重机在市场上的主导地位。对于这种类型的门座起重机,对其变幅机构的深入研究还比较少,目前一直依赖经验设计方法。这种方法设计时大部分参数还是需要靠经验和试凑来确定,往往顾此失彼,设计的质量和效率也得不到有效保证。本文主要对采用卷筒补偿变幅系统的单臂架门座起重机进行了研究,分析了这种钢丝绳变幅系统的原理和特点,介绍了一种简单合理的卷筒补偿变幅系统:将变幅卷筒和补偿卷筒合二为一,设计和制造维护都更加方便。针对这种类型的绳索变幅系统,提出了其关键的设计要素,强调水平性并不是唯一的衡量标准。为了更好的满足设计要素,采用现代优化设计的方法,建立相关的数学模型,利用matlab软件的优化工具箱进行了优化计算。最后将通过优化设计得到的结果与常规计算的结果进行了详细对比,证明了优化过程的正确有效,可以将该方法直接应用于设计,提高了该类型起重机设计的质量和效率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的意义及国内外研究现状综述
• 1.1.1 课题的来源及背景
• 1.1.2 课题研究的意义
• 1.1.3 国内外研究现状
• 1.1.3.1 优化设计的发展及研究动态
• 1.1.3.2 门座起重机变幅机构优化设计的研究动态
• 1.2 课题的研究内容和方法
• 1.2.1 研究内容
• 1.2.2 研究方法
• 1.3 本章小结
• 第二章 门座起重机臂架变幅系统形式及原理
• 2.1 门座起重机概述
• 2.2 门座起重机变幅系统
• 2.2.1 门座起重机变幅系统概述
• 2.2.2 门座起重机变幅系统的分类
• 2.3 组合臂架门座起重机变幅形式介绍
• 2.4 单臂架门座起重机绳索变幅形式介绍
• 2.4.1 滑轮组补偿系统
• 2.4.2 卷筒补偿系统
• 2.5 各种变幅形式的对比分析
• 2.5.1 组合臂架与单臂架变幅的对比分析
• 2.5.2 滑轮组补偿和卷筒补偿变幅的对比分析
• 2.6 本章小结
• 第三章 直卷筒补偿变幅系统的设计
• 3.1 研究机型介绍
• 3.2 新颖的直卷筒补偿设计
• 3.3 卷筒补偿变幅的常规设计原理
• 3.3.1 臂架系统几何尺寸的确定
• 3.3.2 参数的选择
• 3.3.3 计算变幅过程中起升绳和变幅绳长度变化量的比例关系
• 3.3.4 设计变幅卷筒
• 3.3.5 计算起升绳的总补偿量
• 3.3.6 水平性校验
• 3.4 卷筒补偿变幅的常规设计过程及结果
• 3.4.1 常规设计过程
• 3.4.2 常规设计结果
• 3.5 本章小结
• 第四章 卷筒补偿变幅系统的优化设计
• 4.1 机械优化设计介绍
• 4.1.1 机械优化设计概述
• 4.1.2 机械优化设计的步骤
• 4.1.3 机械优化设计算法的分类
• 4.2 设计要点
• 4.2.1 水平性要求
• 4.2.2 变幅力要求
• 4.3 数学模型的建立
• 4.3.1 简化变幅模型，建立设计变量
• 4.3.2 建立数学模型
• 4.4 优化模型的建立
• 4.4.1 目标函数
• 4.4.2 约束条件
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于matlab 的卷筒补偿变幅系统优化计算
• 5.1 Matlab 简介及主要特点
• 5.2 Matlab 优化工具箱
• 5.3 优化算法的选取
• 5.4 Matlab 中优化程序的编制
• 5.5 利用matlab 优化工具箱的优化计算
• 5.6 优化计算结果与常规计算结果的对比
• 5.7 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 本文的不足及展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文