起重机回转支承建模方法与有限元分析的研究

论文摘要

本文针对工程机械中的汽车起重机回转机构存在的问题,以QY25t型号汽车起重机的回转支承为研究对象,做了详细的分析与研究。按设计提供的载荷及几何参数,构建回转支承的三维模型,并进行了有限元分析与可靠性计算。主要工作内容如下：1.运用三维软件Pro/ENGINEER 2.0,对回转支承的部件进行了建模。尤其是针对其内圈即一个渐开线圆柱直齿轮,进行精确建模。为了以后设计研究的便利,本文作者还利用Pro/E的二次开发工具——族表,分别建立了回转支承外圈、回转支承内圈、滚珠零件库,以及回转支承的部件库。2.采用有限元分析软件ANSYS Workbench 9.0,利用其与Pro/E的接口技术,可快捷而方便地将回转支承的零件模型或部件模型导入有限元分析的系统中,进行结构有限元分析,即刚性分析和强度分析。根据应力变形情况得出所选用的回转支承是否合理,能否承受各种工况下的载荷。也可用于其他的动态分析,如模态分析、热分析、耦合分析等等。3.对得到应力结果的模型,根据其得到的应力结果,运用可靠性计算,求解可靠度。再根据可靠度与目标可靠度相比较,可进行一定的结构尺寸的设计计算。不仅能核算应力或应变是否在材料性能所允许的范围之内,还达到了再次验算的目的,使有限元分析具有更高的可信度。利用Pro/ENGINEER系统完成有限元分析的前处理工作,快速建立有限元模型,方便设计时的调用。然后将模型输入到专业有限元分析软件中进行计算、分析,既可克服专业有限元软件前处理能力不足的缺点,又可以大大提高整个有限元分析工作的效率,达到珠联璧合的目的。此种设计方法,不仅为回转支承的专业制造厂家提供了开发的系统方法和数字依据。同时也为以后不同吨位的汽车起重机或其它回转类工程机械的研究开发奠定了坚实的基础。使整个设计达到快捷、有效、可靠、经济的目的,最终获取较好的企业效益和社会效益。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪言
• 1.1 课题背景
• 1.2 起重机行业发展与未来趋势
• 1.2.1 国外起重机的发展概况
• 1.2.2 国内起重机的发展概况
• 1.3 回转支承的应用情况
• 1.3.1 回转支承的概况与现状
• 1.3.2 国内外研究现状及水平
• 1.4 回转支承研究的目的和意义
• 1.4.1 回转支承研究的目的
• 1.4.2 回转支承研究的意义
• 2 回转支承的建模
• 2.1 CAD技术在我国制造业中的应用和发展趋势
• 2.1.1 计算机辅助设计技术的发展方向
• 2.1.2 计算机辅助设计技术的应用
• 2.1.3 Pro/ENGINEER系统的特点
• 2.2 回转支承的组成和典型型式
• 2.2.1 回转支承的工作原理
• 2.2.2 结构特点
• 2.2.3 选型计算
• 2.2.4 安装及维护保养
• 2.3 回转支承模型的建立
• 2.3.1 回转支承的结构参数
• 2.3.2 回转支承内圈的模型建立
• 2.3.3 回转支承外圈及滚珠的模型建立
• 2.3.4 回转支承的模型建立
• 2.4 回转支承库的创建
• 2.4.1 回转支承内圈零件库的建立
• 2.4.2 回转支承外圈和滚珠零件库的建立
• 2.4.3 回转支承库的建立
• 2.5 本章小结
• 3 回转支承的有限元分析
• 3.1 有限元法的基本思想
• 3.2 有限元分析的流程
• 3.2.1 有限元软件的发展
• 3.2.2 ANSYS软件的运用
• 3.2.3 ANSYS Workbench 9.0的特性及功能
• 3.3 回转支承有限元模型的建立
• 3.3.1 回转支承计算模型
• 3.3.2 实体模型建立及网格划分
• 3.3.3 计算工况、载荷及约束施加
• 3.4 回转支承有限元分析结果
• 3.5 回转支承螺栓副的安装
• 3.6 本章小结
• 4 回转支承的可靠性设计
• 4.1 可靠性的应用情况
• 4.1.1 可靠性设计的发展
• 4.1.2 可靠性的应用
• 4.1.3 应力—强度分布理论
• 4.2 可靠性分析计算
• 4.2.1 滚动体承载能力极限状态方程
• 4.2.2 回转支承装置的可靠度求解模型
• 4.2.3 应力和强度分布的参数估计
• 4.3 可靠性设计结果
• 4.4 本章小结
• 5 结论和展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢