TDJ60060型胎带机布料臂架伸缩机构设计毕业论文 本文简介：
存档编号XX大学NorthChinaUniversityofWaterResourcesandElectricPower毕业论文题目TDJ600/60型胎带机布料臂架伸缩机构设计学院机械学院专业机械设计制造及其自动化姓名学号指导教师完成时间20XX年X月X日教务处制目录中文摘要IAbstractII
TDJ60060型胎带机布料臂架伸缩机构设计毕业论文 本文内容：
存档编号
XX大学North
China
University
of
Water
Resources
and
Electric
Power
毕
业
论
文
题目TDJ600/60型胎带机
布料臂架伸缩机构设计学院
机械学院
专业
机械设计制造及其自动化
姓名
学号
指导教师
完成时间20XX年X月X日
教务处制
目录
中文摘要
I
Abstract
III
第一章
绪论
1
1.1课题研究背景
1
1.2胎带机机的国内外应用研究概况
2
1.3胎带机的结构组成
4
1.4主要内容研究内容
6
1.4.1胎带机设计技术指标
6
1.4.2课题研究内容
7
1.4.3研究难点
8
1.4.4论文研究技术方案
8
1.5本章小结
9
第二章
布料臂架整体方案设计计算
10
2.1布料臂架结构简介
10
2.2型材选用
11
2.3臂架间支承装置
12
2.4.1
确定布料臂架长度
14
2.4.2确定布料臂架高度
15
2.4.3
布料臂架尺寸参数
15
2.5
胎带机作业环境及材料性能
16
2.5.1
胎带机作业环境
16
2.5.2
材料性能参数
16
2.6
前臂应力计算
17
2.7
中间臂应力计算
19
2.8基础臂应力计算
21
2.9
本章小结
23
第三章
布料臂架ANSYS有限元分析
24
3.1
有限元软件及基于APDL
的结构模型参数化技术
24
3.1.1
ANSYS软件简介
24
3.1.2
APDL
参数化建模方法简介
25
3.1.3
布料臂架有限元模型的建立及载荷与边界条件处理
25
3.2
前臂架ANSYS有限元分析
27
3.3
中间臂架ANSYS有限元分析
35
3.4
基础臂架ANSYS有限元分析
38
3.5
布料臂架ANSYS整体分析
42
3.5.1布料臂架整体应力变形
42
3.5.2
油缸铰接点支座反力
47
3.5.3布料臂架引起的倾翻力矩
48
3.6
本章小结
49
第四章
总结与展望
50
参考文献
51
致谢
53
附录
54
附录一
ANSYS命令流程序
54
附录二
外文原文
65
附录三
外文翻译
66
附录四
TDJ600/60型胎带机任务书
84
附录五
开题报告
87
TDJ600/60型胎带机布料臂架金属结构设计
中文摘要
胎带机车载伸缩式皮带机是一种具有多用途、移动式、可在各种条件下连续运输物料的设备，具有机动性强、输送量大、能输送多种物料的特点。胎带机不仅结构简单，维护方便，工作性能稳定，而且它的噪音小、燃料消耗少、对环境污染小、维护成本低廉，能够集中控制和工作自动化的实现。胎带机便于管理维护而且可以在持续装载条件下进行连续工作。因此胎带机在电力、化工、冶金、港口、煤炭、矿山等各行业中有着极其广泛的应用。
胎带机的主体结构由布料系统、上料系统、回转机构、变幅机构、活动配重及底盘等几部分组成，其中布料系统的是其核心工作机构。布料系统主要由伸缩臂架、伸缩驱动装置、滚筒、输送带及托辊等组成，关键部件为伸缩臂架和驱动装置组成的伸缩机构。胎带机通过伸缩机构可以在一定范围内持续改变其输送距离，以适应不同的施工要求。
我的本次设计的重点是布料系统的金属结构分析，主要是对布料系统臂架进行受力分析，采用ANSYS软件进行辅助分析，主要分析臂架完全伸出的工况，以便确定合理的臂架结构。设计臂架时，要求依据已经确定的最大输送距离（此次设计为60m），科学合理的确定三节臂架的长度。设计时，尽量使三节臂的取值接近，并要尽量减小臂架完全缩回时的长度，以便伸缩行程的最大化，以此达到最长的输送距离和最大的工作区域面积。
关键词:
胎带机
；布料系统
；有限元分析；金属结构分析
METAL
STRUCTURE
OF
THE
CLOTH
SYSTEM’S
TDJ600/60
VEHICLE
MOUNTED
TELESCOPICBEIT
CONVEYORAbstract
The
vehicle-mounted
telescopic
belt
conveyor
is
a
portable
and
multipurpose
equipment
that
cRn
transport
material
continuously
under
various
conditions．Its
feature
is
simple
structure,
stable
running,
reliable
operation,
low
energy
consumption,
less
pollution,
easy
centralized
control
and
automation,
and
management
and
easy
maintenance,
and
continuous
load
conditions
can
be
achieved
continuous
transport.so
it
is
widely
used
for
electric
power,
chemical,
metallurgy,
ports,
coal,
mining
and
other
industries.
The
main
structure
of
the
belt
conveyor
is
composed
of
several
parts
of
the
jib
scalable
system,
the
fabric
tape
conveyor
system
,
the
slewing
mechanism,
the
luffing
mechanism,
which
the
jib
scalable
system
is
the
core
institution.
Boom
telescopic
system
is
composed
of
the
composition
of
the
telescopic
boom,
telescopic
drives,
rollers,
conveyor
and
roller,
the
key
components
of
telescopic
boom
is
the
telescoping
composed
of
telescopic
boom
and
the
drive
equipment,
the
transport
distance
within
a
certain
range
of
continuous
change
can
be
achieved
by
telescoping.
The
focus
of
my
design
is
the
metal
structure
analysis
of
the
material
conveying
system,
mainly
to
analysis
stress
of
the
boom
of
the
material
conveying
system
,
ANSYS
software
assisted
analysis,
main
analysis
of
the
conditions
when
the
arms
is
fully
extended
and
slowly
retracted,
in
order
to
determine
a
reasonable
boom
structure.
When
design
the
boom,
we
are
required
to
design
the
three
boom
reasonable
length
by
the
given
maximum
transport
distance
to
minimize
the
length
of
the
boom
fully
retracted,
in
order
to
obtain
the
maximum
telescopic
travel,
and
maximum
transport
distances
and
the
largest
area.
Key
Words:
vehicle-mounted
telescopic
belt
conveyor：Cloth
system；finite
element
calculation
；Analysis
of
metal
structures
第一章
绪论
1.1课题研究背景
本论文课题是2014届华北水利水电大学机械学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计课题。本课题依据已经完成的50m胎带机设计资料，进行60m胎带机的设计和计算。
胎带机也被称为车载式皮带输送机，是一种集混凝土输送及布料于一体的专用作业车辆。胎带机不仅安装方便而且机动性强、混凝土浇筑强度大、布料均匀，是一种机动性强、输送量大、效率高的布料输送设备。胎带机不仅能够输送各种级配的混凝土和各类颗粒性物料，并且能够适应各种复杂的地形条件[1]，能够在任何条件下连续运输物料。在国内主要用于工程中的混凝土的输送，因此在水电大坝，涵洞建设等大工程中较受欢迎。
胎带机可以输送石头、沙子、混凝土等多物料，然而混凝土泵车功能比较单一，只能够泵送一些混凝土材料。另外胎带机可以非常快地从一个位置移到另一位置，从而实现多点布料。由于胎带机具有输送多种物料如混凝土、砂、砾石、谷物、矿石、煤炭、水泥、粮食等的功能，因此在矿山、水利水电、机场、码头、桥梁等大型工程中的高强度混凝土浇筑中有着广泛的应用[2]。胎带机不仅维护方便，工作性能稳定，而且它的噪音小、燃料消耗少、维护成本低廉，具有极大的市场潜力。
胎带机是泵送机械的一种有益补充，是一种与混凝土输送泵配套的新型施工机械。胎带机不仅可以极大地提高输送混凝土等浇筑物的速度，还能够有效地扩大输送物料的距离。它就如同一只长长的机械手,可以非常灵巧的把混凝土从地面输送到施工面需要浇注的部位而且可以进行持续浇注，浇筑效果好，布料均匀，从而可以很好地解决混凝土等浇筑物的水平和垂直输送与摊铺等问题。
目前，我国胎带机的自主设计制造的厂家不多，投入应用的也屈指可数，设计制造尚处于起步阶段。但随着我国国民经济建设的快速发展，不断有交通运输工程、大型水利工程和房地产建设等国家基础建设工程的开工与投入。这些建设项目的增多，对混凝土需求量和输送量产生巨大的需求，众多项目的开工和建设为胎带机带来了难得的的发展机遇。
1.2胎带机机的国内外应用研究概况
胎带机是采用PLC控制技术而且开式输送，不仅安装方便、机动性强、浇筑强度大、布料均匀，并且它的输送速度不会受到骨料的影响，可以工作在各种复杂的地形条件下，所以在国外使用很广[3]。与国外胎带机的发展路径相同，中国胎带机率先启动于水利水电施工领域。小浪底、三峡、龙滩等国内大型水电工程建设中，胎带机都有较多应用，其发展趋势逐渐向其他各个领域扩散。
目前，在国内外诸多工程建设领域，美国罗泰克公司生产的Creter
Crane和德国的普茨迈斯特公司生产的Telebelt胎带机应用最多而且被用户评价极高。两家公司的胎带机无论在结构上还是原理上基本类似。其中罗泰克的产品通用化水平最高，其研发投放到全球市场的系列产品中，又以CC200—24型胎带机的应用最为广泛[4]。胎带机自从被推向市场，经过多年的研发和改进，已发展为几种不同类型的设备。按照底盘类型可以分为以下三类：第一类是使用标准汽车底盘类产品，如普茨迈斯特公司Telebelt；第二类是使用汽车起重机底盘，如美国罗泰克公司的CC型胎带机；第三类是使用履带式起重机底盘，如中国水利水电第八工程局设计制造的BLJ600型带式混凝土布料机。现在在胎带机的领域内，标准汽车底盘的产品为市场主流。
美国的罗泰克公司生产的CC200－24（如图1.2—1所示）胎带机，在仓贮工地主要被用于大方量混凝土的布料和输送。CC200－24胎带机主要由1节上料皮带、3节伸缩布料臂架和1台起重机底盘组成。对比普茨迈斯特的Telebelt，该机不仅浇注覆盖面广，浇注强度高，而且工程适应范围更加广泛，对高坝混凝土的浇注具有独特的优势。然而由于其自重过大，在施工现场进行转场移位时，其灵活性远不如Telebelt，而且对施工现场工况要求也远高于TelebeIt。图1.2-1美国罗泰克轮胎式胎带机
普茨迈斯特公司的Telebelt（如图1.2-2
所示）系列，当前的主要机型为TB80、TB105、TB110以及TB130。其中TB130拥有5节可伸缩臂架，最大施工距离可以达到38m，是该系列中最大的机型。第4节臂架采用了性能优越的高强度铝合金材料。第3节和第4节臂架能够实现同步伸缩；使用的特殊的液压伸缩支腿可以在狭窄的场地条件下实现快速架设。该公司随后推出TB110型胎带机，对支腿的伸缩方式和皮带材料作了优化，伸缩支腿采用了旋出后再进行液压顶升的“蝴蝶”式设计方案[5]。为便于维护，TB系列产品的伸缩臂架零件都具有良好的通用性。为了在工地中能够便于定位，输送机采用液压驱动，TB110能够将伸缩式主输送带用作输料带，把原输料带当成卸料带，具有实现反输送的功能，该功能通常用于转移废料，或在自卸车不易进入工地时，透过反输送功能可以轻易的把物料装载到自卸车上。图1.2-2
德国普茨迈斯特车载伸缩式皮带机
在我国最初主要是对引进的国外设备在大型工程中的实际应用和设计分析进行研究，近年来的研究成果主要有胎带机的伸缩臂架结构设计、伸缩驱动机构设计、胶带缠绕方式、伸缩驱动装置设计等伸缩机构方面的设计，可以说在国内胎带机设备的研发工作刚刚起步[5]。我国关于车载伸缩皮带机(简称胎带机)的研究起步较晚，2006年TSD32伸缩式皮带输送机（如图1.2-3所示）是由三一重工股份有限公司自主研发的、国内首创车型，打破了进口产品一统天下的局面。随后中联重科、水利水电八局、河南理工大学等企业科研单位均进行了深入的研究。国内目前已经应用于水利水电施工现场的就有水电八局常德机械厂生产的BLJ600型带式混凝土布料机（如图1.2-4所示）和三一重工的TSD32伸缩式皮带输送车[6]。三一重工的TSD32伸缩式皮带输送车以自行式汽车底盘为基础，上部采用可伸缩布料输送机，其伸缩臂架采用高强度的铝合金板材，最大布料距离32m。图1.2-3三一重工TSD32伸缩式皮带输送机图1.2-4制安分局中水重工分公司研发生产的BLJ600－60型履带式液压布料机
2013年3月28日中午，在湘江航电综合枢纽工程由制安分局中水重工分公司研发生产的国内首个60米的BLJ600－60型履带式液压布料机[8]成功完成了首次混凝土布料。此布料机采用白行式履带底盘作为基础，布料臂架采用桁架结构型式，其最大布料半径为60m。采用履带式能够轻松驰骋于施工现场复杂的地形，且适用面广，可应用于输送各种级配的混凝土和各类颗粒性物料。
总体来看，国内对胎带机的研究虽然达到了一定的水平，但整体设计水平与欧美发达国家还存在不小的差距。尤其是在胎带机的整体结构设计、功能完备以及系统可靠性方面，与国外的差距尤为明显。而且一些核心液压件依赖于进口，但随着我国科学技术的进步和经济建设的不断发展，我国的科研水平一定会再上新台阶，胎带机的研发也一定会日趋完善。
1.3胎带机的结构组成
胎带机的主要结构组成与汽车起重机相似(如图1.3-1所示)主要由布料系统、上料系统、上车回转系统、底盘，再辅以相应控制系统构成[9]，其中布料系统是整机的核心工作部件。胎带机可以依靠伸缩机构可在一定范围内连续改变其物料输送范围。图1.3-1
胎带机结构简图
回转机构和变幅液压缸铰接在布料系统的基础臂尾部。布料臂架的两节或多节臂架在回转机构和变幅机构的作用下，依靠钢丝绳的伸缩来实现直线运动，其水平回转范围可以达到360。，在垂直方向上可以在-15。～+30。范围内不断灵活的改变布料倾角，扩大工作范围，以便于适应各种施工条件。
上料系统的臂架一般采用桁架结构的设计，上料系统和布料系统的皮带均采用环形皮带，电动滚筒作为驱动装置。成熟的工程机械比如起重机或重型卡车底盘都可以作为胎带机的底盘，用来支撑上车系统，保证整车的稳定性。各个执行机构主要由液压和电气控制系统等控制设备来实现精确可靠的工作。
布料系统上装有电动滚筒、输送带、改向滚筒、上下托辊、张紧装置、清扫器、防偏装置、料斗及溜管、电气控制系统及其安全装置。输送带缠绕方式如图1.3-2所示。图1.3-2布料机构输送带缠绕方式
布料臂架伸缩机构由带减速器的液压马达、驱动滚筒、被动滚筒、滑轮组、钢丝绳及绳端固定装置等结构组成。由于该布料臂架的伸缩行程为26m---60m，比较大，且要求尽量减轻自重，所以不宜采用齿轮齿条方式或者液压缸方式来驱动该布料臂架的伸缩。目前均采用以钢丝绳为驱动方式的设计方案，即把钢丝绳当作伸缩牵引构件。
其伸缩原理为：通过驱动装置使主动轮转动，进而使钢丝绳的各段长度发生
变化，致使中间臂架来回移动，从而实现中间臂架的伸缩：由于中间臂架的伸缩，
又会使得钢丝绳各段长度发生变化，使得前臂也发生伸缩运动，从而实现整个臂架的伸长和收缩运动
。图1.3-3
布料臂架伸缩机构结构组成
图1.3-4
布料臂架伸缩机构钢丝绳缠绕方式
回转机构主要由回转支承装置和回转驱动机构组成。回转支承装置采用滚动轴承式，具有结构紧凑、工作平稳、安全可靠、装配与维护简单、回转阻力小等特点。
底盘采用轮胎式起重机底盘，主要由车轮、车架、伸缩支腿等结构组成。胎带机的上车系统架装到底盘上。同时在上车系统上设置活动配重系统，用来确保胎带机能够稳定作业，防止胎带机在运行过程中发生倾翻。
1.4主要内容研究内容
1.4.1胎带机设计技术指标
胎带机的主要技术参数见表1.4.1-1。
表1.4.1-1
胎带机的主要技术参数
序
号
名
称
技术参数
备
注
1
额定输送能力
220m3/h
理论最大输送能力227
m3/h
2
布料半径范围
26～60m3
布料高度范围
+27m～-11m
含2m溜管
4
布料臂架最大仰角
+30°5
布料臂架最小俯角
-15°6
回转角度
360°
无上料臂架时
7
布料臂架回转角度范围
-30°～30°
正常作业时
8
布料机带宽
600mm9
胶带输料速度
3.15m/s10
臂架伸缩速度
0.12m/s11
臂架伸缩驱动功率
22kW12
布料、上料额定功率
30kW13
输送混凝土最大骨料
≤15°时，150mm14
输送混凝土最大骨料
≤20°时，80mm15
输送混凝土最大骨料
≤25°时，40mm
1.4.2课题研究内容
本论文以TDJ60/600型车载伸缩式皮带机(即布料半径范围60m、布料机带宽
600mm的胎带机)为研究对象，主要负责对布料系统的臂架金属结构设计计算，
布料臂架是布料系统的关键部件，其结构形式属于大悬臂结构，不仅结构复杂、工况繁杂、而且边界条件不稳定，是布料系统的重要承载部件[10]，为保证设计使用的可靠，分析研究其应力、应变等规律就显得极为重要[11]。它的设计合理与否会直接影响到整个设备运行的安全性与可靠性。其设计，要求布料臂架重量小、结构紧凑、制造工艺简便，工作范围广，远距离运输时，安装、调试方便。
布料臂架金属结构设计就是对布料系统的基础臂、中间臂、前臂组成的三节可伸缩金属臂架结构进行的设计与分析。优先进行各个单节臂架的计算分析和校核。图1.4.2-1
布料金属臂架简图
1.4.3研究难点
①怎样依据已有的使用参数，能比较快速准确地估算出布料系统倾翻力矩等，从而对相关联机构作出选型和设计计算；
②对布料系统的金属臂架的有限元分析进行参数化处理，使其有限元计算能较快地满足使用要求；
③对于确定的初步方案，做怎样的调整更加可靠。
1.4.4论文研究技术方案
运用ANSYS有限元软件，对布料臂架进行参数化建模，并对单节臂架在单一工况的条件下进行有限元分析，利用计算机校核金属臂架的强度和刚度。并根据分析的结果，分析桁架是否需要进行局部加强比如添加加劲肋之类的措施。保证设计结果的安全可靠。
为保证结果的准确性，先根据已有的50m胎带机的布料臂架尺寸，建立50m的布料臂架金属桁架结构模型，并进行分析。熟悉设计流程，掌握基本方法尤其是参数化建模及网格划分和施加载荷的方法。使得60m胎带机布料系统金属桁架结构的设计更加顺畅。
使用ANSYS软件进行有限元分析的简单流程如下[8]：
（1）分析布料臂架结构并对其进行适量简化处理，并对其结构、荷载进行参数化处理。
（2）根据各零部件位置，基于APDL
参数化语言，建立各节布料臂架的有限元模型，并划分网格。
（3）处理荷载与边界条件，对有限元模型的计算结果进行综合分析，校核桁架强度，分析桁架受力和变形状况。为桁架尺寸的修改或优化奠定基础。
在对臂架进行有限元结构分析时，根据实际工况（实际工况很复杂，要考虑风载，物料自重等各种因素）不仅要考虑臂架的俯仰、还要考虑臂架的伸缩，因此涉及到的计算工作工况比较多。由于时间不多并且本人实际能力所限，在导师的指导下，只进行单一工况下的各个臂架分析，不
再进行整体臂架的全工况分析。通过对单一工况的分析以对今后的优化提供参考和借鉴。
1.5本章小结
本章主要介绍了课题的来源及其研究背景，汇总了胎带机的发展应用及国内外研究现状，阐述了胎带机的整体结构组成及其用途，确定了论文的研究内容、研究难点及采取的技术路线，同时也阐明了该论文的研究目的和研究意义。为以下几章提供了一个整体的设计模型。
第二章
布料臂架整体方案设计计算
2.1布料臂架结构简介
布料臂架是典型的大悬臂结构也是胎带机的关键部件之一。它的设计合理与否将直接影响到胎带机整个设备运行的安全性和可靠性。布料臂架是由三节可伸缩式的桁架结构组成的，分别称之为基础臂、中间臂和前臂，其中中间臂和前臂可以伸缩。整体结构为桁架结构，为使腹杆数和节点数最少，采用应用最广泛的人字式腹杆体系，为减小载荷，在应力大的地方加竖杆。如图2.1-1所示。1
前臂
2
中间臂
3
基础臂
4
伸缩机构
5
变幅油缸
图2.1-1
布料臂架的结构简图
伸缩臂架是由三节嵌套在一起的臂架组成，其断面结构如图2.2-1所示。1
内节臂架
2
中间节臂架
3
基础节臂架
4
支承滑道
图2.1-2伸缩臂架截面图
基础臂架尾部与底盘的回转机构和变幅机构铰接；伸缩臂架属于两级伸缩结构，嵌套在里面的两节臂架可如抽屉一般自由拉出和缩回，以扩大伸缩行程，改变布料臂架的输送长度，从而正价、、增加布料半径。
2.2型材选用
整个布料臂架属于大型悬臂结构，完全伸出时悬臂长度可以达到60
m，在进行结构设计时应除了考虑材料的刚度和强度因素外，应尽可能的减轻臂架自身的重量，当然材料的经济性也要考虑到。钢材选用的基本原则是：在结构满足安全需求，且工作可靠的前提下，节约钢材，降低成本。在选用钢材的过程中，应综合考虑各种因素:比如市场供应情况、结构的重要性、荷载特征、连接方法、工作环境和钢材的厚度。在设计时应特别注意厚度大的钢材由于轧制的压缩比小，同厚度小的钢材相比，强度较差，而且塑性、冲击韧性和焊接性能也都较差，而且焊接结构对化学成分和机械性能要求也比较高。
由于整个臂架为悬臂结构，虽然基础臂有伸缩油缸和卷筒支架保证其平衡，但是钢材选用时还得考虑尽量减轻自重，以免受力分析时不能保证整个悬臂的稳定，而且设计时还得考虑保证刚度。目前大多数布料臂架的设计方案都是采用管材焊接构成的。弦杆都使用高强度方形钢管来满足支承、滑动方面的结构设计需要；腹杆使用圆型钢管；考虑到伸缩过程中托辊的运动，上弦平面内同样采用圆形钢管材料来作托辊横梁兼作水平腹杆。
布料臂架主截面型式、尺寸及管材型号如图3.2-2所示。图2.2-1布料臂架主截面型式、尺寸及管材型号
整个臂架选材如下：
前臂：弦杆采用□80×80×6-GB/T3094-2000的冷拔无缝等壁厚方型钢管，材料为390D-GB/T1591-1994（高强度低合金钢），屈服极限390MPa。腹杆使用Φ48×5-GB/T17395-1998的无缝钢管，材料45-GB/T8162-1999，屈服极限335MPa。前臂头部支架采用□70×50×6-GB/T3094-2000的冷拔无缝等壁厚矩形钢管，材料Q235D-GB/T700-2006，屈服极限235MPa。
中间臂：弦杆采用□110×110×8-GB/T3094-2000的冷拔无缝等壁厚方型钢管，材料为390D-GB/T1591-1994（高强度低合金钢），屈服极限390MPa。腹杆用Φ48×5-GB/T17395-1998（横向）和Φ60×7-GB/T17395-1998（竖向）的无缝钢管，材料45-GB/T8162-1999，屈服极限335MPa。加强板材料为Q345D-GB/T8162-1999，屈服极限345MPa。
基础臂：弦杆采用□120×80×10-GB/T3094-2000的冷拔无缝等壁厚矩形钢管，材料为Q390D-GB/T1591-1994（高强度低合金钢），屈服极限390MPa。腹杆用Φ48×5-GB/T17395-1998（横向）和Φ60×7-GB/T17395-1998（竖向）的无缝钢管，材料45-GB/T8162-1999，屈服极限335MPa。加强板材料为Q345D-GB/T8162-1999，屈服极限345MPa。
2.3臂架间支承装置
由于中间臂架和前臂架要进行伸缩运动，所以，布料臂架的设计需要使用支承滚轮或支承滑道。在实际设计时，不采用滚轮支承的方案，采用支承滑道的设计会更有优势。因为输送机和臂架自重会使得支承载荷比较大，而且相对运动速度比较低(2～4
m／min)，此处如果采用滚动轴承的方案设计会使布料系统整体体积和重量大大的增加。所以使用支承滚轮既不能有效地减轻臂架重量，而且在整体结构布置上也不容易达到。
由于伸缩过程中，前臂和中间臂是运动的，在运动过程中各个臂架间存在相互作用力，所以要在基础臂架和中间臂架的水平横撑上安装支撑滑道，在伸缩过程中分别用来支撑前臂和中间臂。在基础臂架的头部下弦杆顶端安装V型下滑道，由于臂架比较长，伸缩行程比较大，每间隔两个腹杆就安装一个支撑滑道，以保证臂架在伸缩过程中的稳定和工作的可靠。为了保证中间臂架和前臂架在缩回过程中不会由于受到皮带和钢丝绳向后的拉力而使得内层的臂架头部撅起，在基础臂和中间臂的上弦杆的横撑上安装
压板和V型上滑道。压板布置在臂架最前面，向后一个节距布置一个上滑道用于防止前臂和中间臂完全伸出后臂架尾部抬起，限制其运动方向[12]。
如图2.3-1所示，支承滑道都采用V形槽结构。滑道可以绕销轴在±5的范围内摆动，能够适应臂架在各种工况下的轻度变形。安装在中后部的滑道，将其摆动轴向后偏置(图2.3-1)。当嵌套在内的臂架向前面伸出时，由于自身重力的作用V形槽会自动向前下方摆动。当嵌套在内的臂架向后方缩回时，能够准确的滑入到V形槽内，从而可以使机构进入正常工作状态。所以V型滑道偏置结构能够有效的解决臂架由于受力变形或运动方向发生偏斜等原因而使得布料臂架无法准确进入V形槽的问题[12]。图2.3-1V形支承滑道
布料臂架滑道结构型式如图3.2-6所示。图2.3-2布料臂架滑道结构形式
依据已有的50米胎带机数据材料，滑道数据如下：
中间臂的上滑道取其长度为0.5m，下滑道取其长度为0.8m；
基础臂的上滑道取其长度为0.8m，基础臂下滑道取其长度为0.8m；
中间臂的偏心下滑道的长度取为0.5m；基础臂的偏心下滑道长度取为0.5m。
2.4确定布料臂架尺寸
2.4.1
确定布料臂架长度
设计时一般给定了最大输送距离。一般要求三节臂架的长度设计经济规范，并要尽可能的减小缩回时布料臂架的长度。布料臂架合理的设计长度能够减轻臂架质量，以最小的输送距离获得最大伸缩行程，从而扩大布料施工区域。
如图3.2-1所示，布料臂架全部伸展开时的长度。臂架完全缩回的长度主要取决于基础臂的长度。并且为给定值，且三节臂架的取值应该尽量近似。所以，如何使三节臂架完全伸出时搭接部分的长度和最小是保证布料臂架展开后的长度最短的关键。图2.4.1-1
伸缩臂架示意图
此外，确定搭接长度还需综合考虑其他结构设计和其他构件的位置安排比如改向滚筒、伸缩驱动钢丝绳滑轮等。
在搭接时，通常搭接长度应该短一些，便于臂架的轻量化。但是搭接部分过短会使反力增大，引起吊臂的搭接部分局部失稳。同时也会增大吊臂的间隙变形，因此布料臂架的强度和刚度是确定搭接长度所必须要考虑。如果搭接长度过短，强度和刚度不能满足结构要求，太长则会大大增加伸缩行程，浪费材料，增加重量。选择搭接长度时一般要根据实际经验和优化设计而定，搭接长度一般取为伸缩臂外伸部分的步伸缩1/4—1/5（吊臂较长者取后者，较短者取前者，同步伸缩者可取后者）此处为同步伸缩可取为1/5。
根据三节臂长度近似原则以及已经有的50m胎带机臂架尺寸确定60m三节
臂如下：前臂长度：22660mm，中间臂长度21790mm，基础臂长度23650mm。
在布料臂架完全展开时，中间臂与基础臂的搭接长度约为4080mm，前臂与中间臂搭接长度约为4200mm。
2.4.2确定布料臂架高度
根据布料臂架结构布局和皮带输送机的结构特点，臂架高度如下：
基础臂高度>>驱动滚筒直径+改向滚筒直径+托辊高度=929
中间臂高度>>改向滚筒直径+托辊高度=299
前臂高度>>改向滚筒直径+托辊高度=257
截面尺寸经过经验值加上带宽400mm进行确定的，考虑到前臂端部受力较大，参考50m胎带机布料臂架高度取60m
胎带机布料臂架高度为：基础臂高度为1800mm，中间臂高度为1350mm，前臂高度为750mm。
2.4.3
布料臂架尺寸参数
前臂结构型式及长度方向尺寸如图2.4.3-1所示
图2.4.3-1
前臂尺寸
中间臂结构型式及长度方向尺寸如图2.4.3-2所示。图2.4.3-2
前臂尺寸
基础臂结构型式及长度方向尺寸如图2.4.3-3所示2.4.3-3基础臂尺寸。
前臂重量约为1950kg，中间臂重量约为3520kg，，基础臂重量约为4190kg
本次设计中，对布料臂架的安全装置布置如下：
①
为了保证机构能够平稳安全运行，可以及时停动和开启，在各运转机构上均设置制动器；
②臂架伸缩机构中设置限位开关，通过限位开关控制臂架俯仰角范围和臂架的伸缩长度，以防止发生臂架因为超范围工作而引发安全事故；
③布料系统料斗处设置超负荷限制器，且卸料斗下方出料口处通过快速接头与溜管联接。
2.5
胎带机作业环境及材料性能
2.5.1
胎带机作业环境
(1)工作场地温度：-20℃~40℃
(2)施工时风力≤5级；不然要求停止作业，并将臂架完全收回。
(3)作业环境必须无易燃、易爆、有毒等危险品及腐蚀性气体。
2.5.2
材料性能参数
金属臂架主弦杆使用Q390D矩形钢管，侧杆使用45圆钢管，泊松比为0.3，弹性模量为，密度为，重力加速度取。
安全系数n取1.33，则材料的许用应力为：
依据起重机设计规范[16]，臂架全伸展开的端部许用刚度为：
(4.1)
式中
——为臂长
此次设计的臂架全伸开时，臂架长度为60m
因此臂架端部许用刚度值为：
2.6
前臂应力计算
在简化受力模型时，整个前臂架可以当成一根压弯梁进行应力计算，并且弦杆主要承受的是弯矩，因此把后部两个接触位置距离比较近的滑道支撑，当成两个支点考虑。由前臂架结构示意图计算其自身每米载荷，前臂自身质量为1950kg，如下图所示，由此则可以计算出前臂自身每米载荷,采用质量除去总长度的计算公式，得出计算结果如下。由于长度计算时端部为折合值，难免有误差：
除了前臂自身载荷，还有物料载荷为50kg/m，附加载荷为50kg/m，则前臂所受载荷为：N·m图2.6-1前臂架受力结构示意图其中，，,
由受力分析图可清晰看到前臂受到均布载荷，头部集中力，前臂与中间臂接触的支反力。
前臂头部受力为：
F＝600kg×9.8＝5880N
则根据受力分析，可列下列平衡方程：
对X轴平衡：
由B点，列弯矩平衡方程：
求得：
A，D两端点所受弯矩为0，
B点所受弯矩为：
N·m
C点所受弯矩为：
N·m
前臂弯矩图如下图所示图2.6-2前臂受力弯矩图
由前面所述前臂钢材选用可知：
前臂方钢截面积：惯性矩为：
由这些数据可算出前臂的偏心距为：
Ιz＝4×（163＋17.76×402）＝114316cm4
因此可以算出前臂所受最大应力为：
=140MPa
前臂钢架选材为Q390钢，许用应力为，所以，该设计满足强度设计值。
2.7
中间臂应力计算
中间臂架主梁弦杆依旧采用高强度方钢管，其它采用圆形钢管（局部加强处采用方钢管）。中间臂架质量为=3520kg，由此则可以计算出中间臂自身每米载荷，采用质量除去总长度的计算公式，得出计算结果如下：（由于长度计算时端部为折合值，所以难免有误差）
N/m
除了中间臂自身载荷，还有物料载荷为50kg/m，附加载荷为50kg/m，则中间臂所受载荷为
＝1600＋50×9.8＋50×9.8
＝2580N/m
中间臂架受力分析图如下图所示：图2.7-1中间臂架受力分析图
其中，，
由受力分析图可清晰看到中间臂受到均布载荷，前臂施加的支反力，还有
力矩，中间臂与基础臂接触的支反力。
由上面前臂计算结果知道支反力：
则根据受力分析，可列下列平衡方程：
对X轴平衡：
由K点，列弯矩平衡方程：
求得：
P端点点所受弯矩为：
N·m
K点所受弯矩为：
N·m
中间臂的弯矩图如下图所示：图2.7-2中间臂的弯矩图
中间臂方钢截面积：惯性矩为：由这些数据可算出前臂的偏心距为：
Ιz＝4×（569.46＋40×552）＝397221.84cm4
因此可以算出前臂所受最大应力为：
=257.39MPa
中间臂架钢架选材为Q390钢，许用应力为，，所以，该设计满足强度设计值。
2.8基础臂应力计算
基础臂架主梁弦杆采用高强度方钢管，其它采用圆形钢管（局部加强处采用方钢管）。基础臂架质量为=4190kg，由此可计算出基础臂每米载荷。采用质量除去总长度的计算公式，由于长度计算时端部为折合值，所以难免有误差：
N/m
除了中间臂自身载荷，还有物料载荷为50kg/m，附加载荷为50kg/m，则基础臂臂所受均布载荷为：
＝1785.3＋50×9.8＋50×9.8＝2765.3N/m
基础臂受力分析图如下图所示：
图2.8-1基础臂受力图
由受力分析图可清晰看到基础臂受到均布载荷，中间臂臂施加的支反力，还有力矩，油缸铰支座的支反力且角度，与基础臂铰支点竖直方向距离为1600mm，
m，m。
由上面的受力分析图知，可设铰支端受到的水平方向的力为Fx，受到的垂直方向的力为Fy，方向如上面固定臂架受力分析图所示
从铰支端可列如下平衡方程：
对X轴平衡：
Fx－＝0
对Y轴平衡：
Fy＋－F3－q＝0
铰支端弯矩平衡：
＝0
由上面中间臂计算结果知道支反力：
N·m
综上可解得：
Fx＝8.21N
Fy＝－6.55N
F2＝N
计算固定臂架各点弯矩为：
B端弯矩等于中间臂传递的弯矩：
MB＝N·m
受力点处弯矩为：
＝
＝N·m
基础臂与支架铰接处即A点的弯矩为：0
基础臂架弯矩图如下所示图2.8-2基础臂架弯矩图
基础臂方钢截面积：
惯性矩为：由这些数据可算出前臂的偏心距为：Ιz＝4×（652＋36×602）＝521008cm4
因此可以算出前臂所受最大应力为：
=276.16MPa
基础钢架选材为Q390钢，许用应力为，所以，该设计满足强度设计值。
2.9
本章小结
本章内容主要介绍了布料臂架的基本组成和工作原理，并就设计过程中特别注意的地方进行了比较详细的介绍，确定了布料臂架的型材尺寸及结构形式，还对布料臂架进行基础分析，分别简单计算了布料臂架3节臂的应力。为下章的ANSYS有限元分析提供基本数据。
第三章
布料臂架ANSYS有限元分析
3.1
有限元软件及基于APDL
的结构模型参数化技术
3.1.1
ANSYS软件简介
ANSYS软件是由美国ANSYS公司研制开发的英文界面的大型通用有限元分析（FEA)软件（暂时没有中文版面世），经过多年的完善已经成为业界最为流行的分析软件之一，是全球使用人数增长最快的CAE软件。ANSYS软件以它的多物理场耦合分析功能而成为CAE软件的应用主流，在有限元软件领域占据了重要的地位，被世界各工业领域广泛接受[13]。在历年FEA评比中都名列前茅，现在中国大多数科研院校采用ANSYS软件进行有限元分析或者作为标准教学软件。
ANSYS软件可以对结构、热、声流体以及电磁场等学科进行分析研究，在核工业、机械制造、能源、电子、日用家电、土木工程、轨道运输、石油化工、航空航天等不同领域都有着广泛的应用[14]。ANSYS功能全面，分析能力强，操作简便，能够导入PROE、Auto
CAD、NASTRAN、ALGOR、I-DEAS等多数CAD软件的数据，可以在不同操作系统上运行。
ANSYS软件既可以使用图形界面的GUI操作方式，也能在有限元分析过程中使用命令流语言。而且命令流语言有很好的通用性，可在不同的ANSYS版本中运行。利用ANSYS软件能够减少设计周期、降低施工成本，能够极大的提高设计水平、有利于行业竞争力的提升。随着计算机技术的发展和设计理论的不断优化，采用计算机辅助工程分析技术(CAE)是大势所趋。
ANSYS的静力分析适用于对外载荷作用下的的力、变形和应力的求解。静力分析主要是针对惯性问题或者阻尼比较小，不会对整体结构产生比较显著的影响时的求解分析。其的研究对象是静载荷下的结构响应，即研究结构在外力作用下的变形，位移等变化。静力分析能够处理位移、外部作用力（压力，重力等）、温度载荷（温度应变）、能流载荷（核能膨胀）等载荷。
ANSYS程序的静力分析主要分为线性静力分析（即线弹性分析）和非线性静力分析。非线性静力分析比较复杂，主要涉及塑性、应力钢化、大变形、蠕变、接触分析，以及超弹性分析等。
3.1.2
APDL
参数化建模方法简介
APDL
是ANSYS
自带的类似FORTRAN
的解释性编程语言。通过APDL能够定义各种参数、提取任意对象的数据、完成基本的数值运算、进行流程控制、调用函数、实现文件的输入输出等。对较复杂的大型机械装备进行有限元分析时。可以使用APDL语言设定其载荷分布状况，模型网格参数等。通过参数化建模可进行许多通用性很强的工程分析，是完成自适应网格划分和优化设计的重要前提。
对布料臂架进行有限元分析的过程中，要实现建模运算的参数化就要对模型数据进行统一定义。比如对布料臂架的几何特征（即长、宽和高)
预先进行统一设定；把所用到的材料特性参数比如弹性模量E和泊松比γ进行定义；将所用到的梁截面尺寸和样式进行统一编号，并在划分网格时，使用命令流直接调用截面编号对模型进行网格划分设定网格密度，赋予其单元属性。进行参数化设定的优点在于修改时非常方便，使得程序规范，简单明了而且可以避免很多重复操作，缩短设计时间。
模型的建立既要尽量接近实际、简单而又典型，能够比较客观地反映出臂架的应力、应变和自重等参数[9]。可以利用APDL建立布料臂架的尺寸模型，定义各种材料属性和梁单元的截面属性，以保证建立的模型接近实际工况的要求。
利用ANSYS对布料臂架进行结构分析的基本步骤为：利用APDL语言，对布料臂架单元属性和载荷分布状况进行设定；调用ANSYS
求解器，对整个臂架进行分析；建立后处理流程，输出数据和图形。
3.1.3
布料臂架有限元模型的建立及载荷与边界条件处理
布料臂架包括弦杆、腹杆、加强筋板等构件，彼此之间通过焊接和螺纹连接等形式组合在一起。在有限元分析中把个构件间的焊接和螺纹连接当成高强度梁连接来处理；在前臂与中间臂和中间臂与前臂的搭接处，把滑道与各臂架间的接触按照梁单元的接触进行设定（因而滑道要取为梁单元）。根据布料臂架的结构与受力特点把布料臂架上的构件设定为梁，杆，壳等有限元单元。对不同的分析单元类型赋予不同的力学要素，各个单元经连接后共同构刚架模型[9]，如图2
.5-1所示(
坐标原点为基础臂尾部中心点,
x
轴表示臂架的长度方向,
y
轴表示臂架的高度方向,
z
轴表示臂架宽度方向)。图
3.1.3-1
伸缩臂架有限元模型正视图
在公共边界上不同的单元之间可能会出现不协调的情况，会造成求解时传递不适当的载荷。为了保证分析结果的准确可靠，必须保证在搭接的公共部分的不同单元之间具有相同的自由度。
布料臂架上承受的载荷比较复杂而且与施工环境有着很大的关联比如风力大小，路面坡度等。在无风载的条件下布料臂架的三节臂全部完全伸展开的工况下进行有限元分析要考虑臂架自身的重量、臂架上输送的混凝土等物料的重量以及安装在臂架上的各种托辊和驱动卷筒等部件的附加载荷。布料臂架工况复杂，伸缩过程臂架间的力相互作用，载荷分布也发生很大变化，但是布料臂架是铰接在驱动滚筒支架和伸缩油缸上的，其约束条件不会因为布料臂架的伸缩发生变化。布料臂架的载荷分布状况和约束可以用图2.5-2来表示。其中A处铰支座表示布料臂架与驱动滚筒支架间的铰接；B处铰支座表示布料臂架与变幅油缸的铰接。图中F
为前臂溜管料斗的重力，P
为分布在布料臂架上的均布载荷。图3.1.3-2布料臂架简化模型与约束图3.1.3-3
基础臂架与支架及滚筒支架的铰接
3.2
前臂架ANSYS有限元分析
在ANSYS14.0平台上建立计算模型，其中弦杆、腹杆及底面拉杆采用beam188单元，板材采用shell63单元。整个计算模型中的采用单位为：长度、时间、质量、力、应力。
ANSYS分析基本过程主要包含三个主要的步骤
1
创建有限元模型并划分网格
2
施加载荷并求解
3
后处理过程
每个步骤的具体操作为:
第一、设定单元类型
*指定工程名称和分析标题
在创建ANSYS文件时，必须为文件命名。定义名字时不能含有中文字符。
*定义单元类型
在ANSYS的单元库中有150多种不同的单元类型，每个单元都有特定的编号和一个标识单元类型的前缀。例如：PLANE55，SOLID96等。针对不同的分析问题应选该选取相对应的单元类型。有关各单元类型的属性可以在ANSYS软件的帮助文件中找到详细的设定。
ANSYS划分网格之前必须要先定义单元类型。单元类型决定了单元的维度和具有的自由度数目。
定义前臂单元类型为梁单元的命令：ET,1,BEAM188
*定义单元常数
单元实常数是由单元类型的特性决定的。然而并非所有的单元类型都需要实常数，有的可以不需要定义实常数，而且即使是同类型的不同单元也可以定义不同的实常数。
定义单元常数前臂命令：
!定义前臂型材
FRL1=80
!方钢管长度为80mm
FRW1=80
!宽度为80mm
FRT1=6!厚度为6mm
FCI1=19
!圆钢管内径38mm
FCO1=24
!外径48mm
第二、定义材料特性
根据材料特性的区别可以分为以下几种：
1、?
线形和非线形；
2、?
各向同性、正交异性、各向异性；
3、?
不随温度变化和随温度变化。
*定义材料特性
和单元类型、实常数一样，每一组材料特性都有一个材料参考号，与材料特性组对应的材料参考号表称为材料表。在一个分析中，可以有多个材料特性组，相应的模型中有多种材料，ANSYS通过独特的参考号来识别每个材料特性组。
定义材料特性前臂命令如下：
MP,EX,1,210E3
MP,PRXY,1,0.3
MP,DENS,1,7800E-9
第三、创建有限元模型并划分网格
*创建或读入有限元模型
在ANSYS分析过程中，工作量最大，花费时间比较多的是建模。
创建有限元模型的方法可分为实体建模和直接生成。也可以导入现有的模型，
本次设计就是在ANSYS程序中使用命令流直接建模。
截取前臂部分命令列举如下：
建立的前臂几何模型如下图所示：
!(1)定义关键点
K,(20:360:20),(A1::DF),H1,0
K,(330:650:20),(A2::DF),0,0
K,(10:90:20),(-A2::DF),H1,0
K,323,A1,0,0
K,(341:421:20),(A1+DF::DF),0,0
!后补充的弦杆
K,15,-0.5*A2,0.5*H1,0
!前补充弦杆
K,311,17*DF+A2,H1,0
K,601,17*DF,0,0
K,611,17*DF+0.5*A2,0.5*H1,0
K,621,18*DF-0.5*A2,0.5*H1,0
K,631,18*DF+0.5*A2,0.5*H1,0
!线连接
L,(10:90:10),(20:100:10)
L,(100:340:20),(120:360:20)
L,360,311
L,323,330
图3.2-1前臂几何模型
ANSYS允许用户将CAD系统中生成的模型导入到ANSYS中来。即用户可以在CAD系统中生成模型，把模型存为IGES文件格式，然后用ANSYS把模型输入到ANSYS中来进行分析。IGES是一种用来在不同的CAD和CAE系
统之间交换几何模型的中间标准格式。
*划分网格：
ANSYS的网格划分方式可分为自由网格划分和映射网格划分。两种划分网格的方式都支持四边形和三角形的网格形状。自由网格划分可以使用四面体的单元形状，而映射划分方式支持六面体的单元形状。划分网格时六面体和四面体尽量不要混用。对空间自由曲面和复杂实体划分网格时一般采用自由网格划分方式，而对于曲线、曲面、实体等规则的几何形状划分网格时采用映射网格划分比较好。此次设计使用映射网格划分。
划分网格命令截取前臂部分命令列举如下：
!划分前臂网格
LSEL,S,,,1,46
!选定划分的线，划分方钢管LESIZE,ALL,50!控制给定线上的单元数为50
LATT,1,10,1,,1853,,13
!赋予单元属性，梁截面编号为13
LMESH,ALL
!在线上生成选定的单元
ALLSEL,ALL
!恢复所选择的对象
通过划分网格，可以把模型的几何元素转化为有限元单元，前臂几何模型经过网格划分后将具有梁单元属性，如下图所示：3.2-2前臂网格划分模型
第四、加载和求解
*定义分析类型
选择分析类型要依据载荷条件和要计算的响应。在ANSYS程序中可以进行稳态、瞬态、调谐、模态、频谱、挠度和子结构分析。本设计使用的是静力结构分析。
定义分析类型施加载荷部分前臂分析命令如下：
/SOLU
ACEL,0,9.8,0
!前臂载荷
FK,770,FY,-2940
!头部集中荷载600kg
FK,1770,FY,-2940
FK,(420:760:20),FY,-548.8
!上面均布荷载
FK,(1420:1760:20),FY,-548.8
加载后的前臂模型如下图所示：图3.2-3前臂加载与约束图
第五、查看分析计算结果
完成有限元计算后，可以通过ANSYS的后处理来查看模型的计算结果。
ANSYS后处理由通用后处理POST1和时间处理器POST26两个后处理器组成。
POST1后处理器通常用来查看轮廓线显示、变形形状、等值线显示，POST26
是做与时间相关的后处理。也就是瞬态分析中可能用的比较多。本次设计就使用POST1后处理器来查看应力分布云图和变形云图。
本次对胎带机的ANSYS分析采用命令流加菜单命令的方式进行建模、划分网格及施加载荷分析求解。具体每个命令步骤的意义在命令流中也会解释。
前臂完全伸出时的应力分析结果如下图所示：为了更好的更接近实际的分析出来前臂在在各种工况下的受力是否超出钢材的许用应力，我们挑选出前臂完全伸出时的工况来分析，
对前臂架与中间臂架的下滑道接触点施加X,Y,Z三个方向的约束，对前臂架与中间臂架的上滑道接触点施加X,Y两个方向色约束。
各臂架的分析情况如下图所示：图3.2-4前臂应力分布云图
由应力云图可知，此工况前臂架最大应力位于前臂与中间臂架下滑道接触的位置，最大应力为252.153MPa
＜
[σ
]
＝293.23MPa，满足强度使用要求。
图3.2-5前臂应力最大位置处云图图3.2-6前臂变形云图
最大变形结果截图如上：从上面的图中可以看出臂端端部垂直方向变形为：Y
＝438.489mm
。图3.2-7前臂弦杆应力分布云图
前臂弦杆的最大应力处就是整个臂架的最大应力处为252.153MPa，即前臂与中间臂下滑道接触的位置。图3.2-8前臂腹杆应力分布云图
如图所示
前臂腹杆最大应力为153.545MPa，位于与中间臂下滑道接触的位置。图3.2-9前臂底面横杆应力分布云图前臂底面横杆最大应力为1.652MPa，位于与中间臂上滑道接触的位置。
3.3
中间臂架ANSYS有限元分析
对中间臂架加载并限制其与基础臂架下滑道接触点的自由度进行有限元分析，计算结果如下：图3.3-1中间臂应力分布云图
图3.3-2中间臂最大应力云图
中间臂整体最大应力为241.484=293.23MPa，位于与基础臂下滑道接触的斜腹杆上，如下图所示图3.3-3中间臂变形云图
中间臂分析结果，最大变形结果截图如下：从图中可以看出水平伸出工况下最大变形为：Y＝557.715mm。
图3.3-4中间臂弦杆应力分布云图
中间臂架弦杆应力分布云图如上图所示，最大应力为208.533MPa，位于与基础臂下滑道接触的位置。
图3.3-5中间臂腹杆应力分布云图中间臂腹杆应力如下图所示，最大应力为241.484MPa，位于与基础臂下滑道接触的位置。
图3.3-6中间臂底面横杆和支撑滑道应力分布云图
从上图可知，中间臂底面横杆和斜拉杆最大应力为222.448MPa，位于与前臂下滑道接触的位置。
3.4
基础臂架ANSYS有限元分析
基础臂整体最大应力为291.496=293.23MPa，位于基础臂尾部上弦杆。
图3.4-1基础臂应力分布云图
图3.4-2基础臂最大应力云图
图3.4-3基础臂变形云图
基础臂整体最大变形为Y＝460.93mm。图3.4-5基础臂弦杆应力云图
基础臂弦杆最大应力为265.154MPa，在上弦杆中间位置。
图3.4-6基础臂腹杆应力分布云图基础臂腹杆最大应力为241.459，位于与中间臂下滑道接触的位置。
图3.4-7基础臂底面横杆应力云图基础臂底面横杆最大应力为262.704，位于与中间臂下滑道接触的位置。
图3.4-8驱动卷筒支架应力分布云图
驱动卷筒支架的最大应力为25.0859MPa变形为5.92mm，最大应力在与基础臂铰接的位置。
3.5
布料臂架ANSYS整体分析
3.5.1布料臂架整体应力变形
整体臂架的分析设计，就是把基础臂与中间臂和前臂组装在一起进行分析设计。整体分析时，采用ANSYS软件进行分析时采用三个臂架的搭接部分采用耦合的方式进行连接，这样可以较为形象的模拟出来臂架整体受力的变形应力变化情况，整体分析时，由相关资料可以看到臂架完全伸出的工况为臂架整体最危险的工况，只要保证臂架整体在臂架完全伸出的工况下的应力在钢材的许用应力范围之内，就能保证整体臂架在各种工况的安全性。
在使用整体分析时，直接调用已经建好的CDB臂架模型文件比如调用前臂家的命令：
!装入前臂
CDOPT,ANF
CDREAD,COMB,qianbijia,CDB
LSEL,S,,,1,220
!只显示前臂
LPLOT
为如实反映各个臂架搭接部分未知支反力通过滑道传递到下节臂架的实际受力状况，要对臂架进行自由度耦合。所谓自由度耦合就是迫使两个或多个自由度（DOFs）取相同值（未知）。耦合自由度集包含一个主自由度和一个或多个其他自由度。耦合只将主自由度保存在分析的矩阵方程里，而将耦合集内的其他自由度删除。计算的主自由度值将分配到耦合集内的所有其他自由度中。滑道与布料臂架自由度耦合的部分命令如下：
CP,NEXT,UX,8051,8140
!前臂与里下滑道铰接
CP,NEXT,UY,8051,8140
CP,NEXT,UZ,8051,8140
CP,NEXT,ROTX,8051,8140
CP,NEXT,ROTY,8051,8140
CP,NEXT,UY,8139,9165
!CP,NEXT,UX,8139,9165
图3.5-1中间臂与基础臂节点耦合图
整个臂架加载完成后，其载荷分布如下图所示：
图3.5-2整体臂架载荷分布
在计算过程中可能会出现应力集中或者局部应力过大等现象，对应力集中等现象出现的原因进行分析，可以使用加强板，改变连接点钢管数目等手段进行改进。如下图的应力集中现象：
图3.5-3
应力集中图
由图可知，整体臂架应力分布在许可范围内，在上弦杆后部铰接处出现集中应力达到516.7MPa，可以采取加强板试一试，如下图所示：图3.5-4
初步处理后应力集中图
通过在基础臂尾部添加加强板，再次进行ANSYS分析时，最大集中应力由516.7MPa降到429.503MPa，当然，相对于材料的需用应力还是有点大，但是通过整体应力分布可以看到，臂架上大部分的应力是在许用应力范围之内的，只是有一小部分应力较大，可能是应力集中现象。如果因此而更换整个臂架的材料的话并不经济，会造成很大的浪费，所以可以继续通过在基础臂架上的不同部位添加加强版的方式，改进臂架结构，减小集中应力，直到应力降到许用应力范围内。
当然如果是大面积出现实际应力超出材料的许用应力，则说明当前材料的性能不能够满足现在的使用需求，这时候就不需要通过添加加劲肋来减小所受应力了，此时最合适的方法是更换型材。比如某根云杆应力很大，可以不添加板，而换成更粗的圆钢管甚至是方钢管。
布料臂架最大应力在基础臂铰接点，最大应力为291.682MPa。由此可知：
=293.23MPa，满足设计要求，整体变形为1442.13mm，满足刚度要求。
应力及变形云图如下图所示：
图3.5-5布料臂架整体应力分布云图图3.5-6布料臂架最大应力分布云图图3.5-7布料臂架变形云图
3.5.2
油缸铰接点支座反力
图3.5.2-1
布料臂架铰接点及其支撑油缸上、下铰接点有限元节点编号
由ANSYS有限元分析，可以直接得到各个铰支座的支反力。布料臂架与驱动滚筒支架铰接点支反力和油缸与底盘下铰点支反力分别见表3.5.2-1、表3.5.2-2。
表3.5.2-1
布料臂架与驱动滚筒支架铰接点支反力
NODE
FX(N)
FY（N）
FZ(N)
MX(N·mm)
MY(N·mm)
MZ(N·mm)
1
-0.51254E+06
-0.15733E+06
1785
-0.12253E+07
0.51524E+06
0
461
-0.53247E+06
-0.15904E+06
-17850.11188E+07
0.52486E+06
0
表3.5.2-2
油缸与底盘下铰点支反力
NODE
FX(N)
FY（N）
FZ(N)
MX(N·mm)
MY(N·mm)
MZ(N·mm)
20000
0.51254E+06
0.23963E+06
0.00
0.00
0.00
0
20010
0.53246E+06
0.24894E+06
0.00
0.00
0.00
0节点20000的合力：kN
节点20010的合力：kN
油缸上铰点支反力见表4.5-3。
表3.5.2-3
油缸与布料臂架上铰点支反力
NODE
FX(N)
FY（N）
FZ(N)
MX(N·mm)
MY(N·mm)
MZ(N·mm)
20020
0.51254E+06
0.23963E+06
0.00
0.00
0.00
0
20040
0.53246E+06
0.24894E+06
0.00
0.00
0.00
0
节点20020的合力：kN
节点20040的合力：kN
3.5.3布料臂架引起的倾翻力矩
图3.5.3-1为布料臂架与上车架相对位置。图3.5.3-1
布料臂架与上车架相对位置
FX1
（N）
FY1
（N）
FX2
（N）
FY2
（N）
X1
(mm)
X2
(mm)
Y1
(mm)
Y2
(mm)
倾翻力矩
（t·m）
5.625E+5
1.973E+5
-5.625E+5
-2.896E+5
200
950
3358
208
200.8
409
5.824E+5
2.09E+05
-5.824E+5
-2.989E+5
200
950
3358
208
207.7
3.6
本章小结
本章内容主要对ANSYS有限元软件及使用有限元软件对布料臂架进行基础分析的过程进行了介绍和梳理，把需要注意的方面进行了简单的阐述。应用ANSYS有限元软件进行辅助设计计算，可以大大缩短设计进程，提高设计效率，得到更精确的计算数据，大大优化了设计进程。
本次设计分析到此基本结束，从ANSYS分析图可以清晰的看到臂架应力具体的分布状况，了解结构的薄弱环节，极大的简化了计算。由云图可以看出其最大应力都在钢材的许用应力以内，而且都有一定的余量，从以上分析可以看出所设计的臂架能够满足强度和应力要求。
第四章
总结与展望
在本设计说明书中，我对胎带机的市场应用，国内外现状进行了简要的概述，介绍了国内外主要的三种胎带机机型，对胎带机总体结构也进行了比较详尽的解说，对胎带机金属布料臂架的设计路线进行了初步设定。
在设计过程中先对布料臂架进行了简单的强度校核，由于是近似计算，只能大概的了解整体臂架的最大应力的近似值，然后使用有限元软件ANSYS对金属结构进行分析，将ANSYS有限元分析结果与前面的计算结果进行简单的比较，结果基本一致，即说明使用有限元软件对金属臂架的分析是比较符合实际状况的。使用有限元软件进行辅助设计可以极大的简化计算过程，缩短设计流程，节省设计时间和设计成本。并且通过有限元软件可以对臂架整体盈利状况进行分析，找到臂架薄弱环节，进行有针对性的改进。
但是此次毕业设计毕竟只是一次“练兵”性质的演练，与实际中的设计还是有些差别，比如在设计中，只对布料臂架全展开的单一工况进行了校核，没有对不同伸缩长度等多种全工况进行分析，而且没有考虑风载及工地上的其他复杂施工条件。在使用ANSYS对金属结构进行校核只是初级应用，更深层次的全工况自动耦合以及金属结构轻量化优化等技术由于本人的时间和能力所限，并没有应用到此次设计之中。
通过此次毕业设计，使我认识到在将来的学习工作中还要继续加强专业理论的学习。同时要多实践，只有能够把理论与实践结合起来才能达到更加理想的效果。在实际的工作生活中，要不断地汲取经验教训，丰富自身的阅历，才能不断的完善自我。四年来老师对我的教诲都是我一生的宝贵财富，相信以后对我必然会有更大的益处。我对自己的能力充满信心，不管以后的人生之路有多么艰难，我也一定会通过不懈的努力坚持走下去，走的稳，走的远，走的好！参考文献
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致谢
岁月如梭，经过数月的努力，这次的毕业设计基本结束，同时也意味着大学求学生涯即将终结，站在毕业的门槛上，回首往昔，奋斗和辛劳成为丝丝的记忆，甜美与欢笑也都尘埃落定。值此毕业论文完成之际，我谨向所有关心、爱护、帮助我的人们表示最诚挚的感谢与最美好的祝愿。
本论文是在指导老师韩林山教授的精心指导和鼓励鞭策下完成的。在这一个学期里，我们组的每一个人都非常认真努力，争取以最好的成果站好大学的最后一次岗。在设计过程中，首先要感谢导师对我学习、生活上的关心和帮助。在毕业设计期间，我们组的指导教师韩老师认真负责，每周都检查督促我们按任务说明书，完成设计任务，并且耐心解答我们遇到的难题。在韩教授的帮助下，我们组顺利解决了毕业设计中出现的问题。我们遇到问题马上就去老师办公室向韩老师提问，有针对性的解决问题从而避免了问题的堆积。老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。韩老师在我毕业设计的学习期间给予了很多帮助，在论文的研究过程中提出了很多有益的指导。在此，我要向他致以最诚挚的感谢和深深的敬意：衷心祝愿老师身体康泰、工作顺心!
感谢我的同学，在毕业设计过程中给我许多鼓励和帮助，正是由于与他们快
乐的相处，我才有了大学生涯难忘的时光。他们的支持、关爱和鼓励给了我极
大的动力，激励着我不断前进。感谢我的师兄郭小江在完成论文过程中给予的帮助。其次要感谢我的母校华北水利水电大学，为我的学习、生活提供了舒适的环境，在这里结识一辈子的朋友，度过自己无悔的青春。当然还要特别感谢父母在我求学过程中给予的关心与照顾，以及他们一如既往地支持与鼓励。
感谢在百忙之中抽出时间参与论文评审、参加答辩的诸位专家教授!
最后，再次向所有支持、帮助我顺利完成学业的人们致以崇高的敬意。
附录
附录一
ANSYS命令流程序
/PREP7
!进入前处理器
ET,1,BEAM188
!定义梁单元
MP,EX,1,210E3
!弹性模量
MP,PRXY,1,0.3
!泊松比
MP,DENS,1,7800E-9
!质量密度
R,10!指定实常数
i=0
!
无风载
!定义前臂型材
FRL1=80
!方钢管长度80mm
FRW1=80
!宽度80mm
FRT1=6!厚度6mmFCI1=19
!圆钢管内径38mm
FCO1=24
!外径48mmFRL2=70
!矩形钢管长度70mm
FRW2=50
!矩形钢管宽度50mm
FRT2=6
!矩形钢管厚度6mm
!读入每个单元的数据信息
SECTYPE,11,BEAM,HREC
SECOFFSET,CENT
!读入不偏移
SECDATA,FRL1,FRW1,FRT1,FRT1,FRT1,FRT1SECTYPE,12,BEAM,CTUBE
SECOFFSET,CENT
SECDATA,FCI1,FCO1SECTYPE,13,BEAM,HREC
SECOFFSET,CENT
SECDATA,FRL2,FRW2,FRT2,FRT2,FRT2,FRT2SECTYPE,14,BEAM,CTUBE
SECOFFSET,CENT
SECDATA,FCI1,FCO1!定义中间臂型材
MRL2=110
!方钢管高度110mm
MRW2=110
!宽度110mm
MRT2=8
!厚度8mmMCI2=23
!圆钢管内径46mm
MCO2=30!外径60mmSECTYPE,28,BEAM,CTUBE
SECOFFSET,CENT
SECDATA,MCI2,MCO2SECTYPE,21,BEAM,HREC
SECOFFSET,CENT
SECDATA,FRL1,FRW1,FRT1,FRT1,FRT1,FRT1SECTYPE,22,BEAM,CTUBE
SECOFFSET,CENT
SECDATA,FCI1,FCO1SECTYPE,23,BEAM,CTUBE
SECOFFSET,CENT
SECDATA,FCI1,FCO1SECTYPE,24,BEAM,HREC
SECOFFSET,CENT
SECDATA,MRL2,MRW2,MRT2,MRT2,MRT2,MRT2SECTYPE,25,BEAM,CTUBE
SECOFFSET,CENT
SECDATA,MCI2,MCO2SECTYPE,26,BEAM,MESH
SECOFFSET,ORIGIN
SECREAD,"smiddle_xiao","sect","",MESH
!读取一个用户自定义的截面!定义固定臂型材
BRL3=120
!方钢管高度120mm
BRW3=80
!宽度80mm
BRT3=8
!厚度8mmBRL4=120
!方钢管高度120mm
BRW4=160
!宽度160mm
BRT4=8
!厚度8mmSECTYPE,32,BEAM,CTUBE
SECOFFSET,CENT
SECDATA,MCI2,MCO2SECTYPE,33,BEAM,HREC
SECOFFSET,CENT
SECDATA,BRL3,BRW3,BRT3,BRT3,BRT3,BRT3SECTYPE,35,BEAM,CTUBE
SECOFFSET,CENT
SECDATA,MCI2,MCO2SECTYPE,37,BEAM,HREC
SECOFFSET,CENT
SECDATA,BRL3,BRW3,BRT3,BRT3,BRT3,BRT3SECTYPE,38,BEAM,CTUBE
SECOFFSET,CENT
SECDATA,MCI2,MCO2SECTYPE,39,BEAM,MESH
SECOFFSET,ORIGIN
SECREAD,"sbasicup","sect","",MESHSECTYPE,40,BEAM,MESH
SECOFFSET,ORIGIN
SECREAD,"sbasicdown","sect","",MESHSECTYPE,30,BEAM,HREC
SECOFFSET,CENT
SECDATA,BRL4,BRW4,BRT4,BRT4,BRT4,BRT4SECTYPE,31,BEAM,HREC
SECOFFSET,CENT
SECDATA,BRL3,BRW3,BRT3,BRT3,BRT3,BRT3SECTYPE,34,BEAM,HREC
SECOFFSET,CENT
SECDATA,FRL1,FRW1,FRT1,FRT1,FRT1,FRT1SECTYPE,36,BEAM,HREC
SECOFFSET,CENT
SECDATA,BRL3,BRW3,BRT3,BRT3,BRT3,BRT3SECTYPE,45,BEAM,MESH
SECOFFSET,ORIGIN
SECREAD,"sbasicdown_20","sect","",MESHSECTYPE,46,BEAM,MESH
SECOFFSET,ORIGIN
SECREAD,"sbasicup_20","sect","",MESHSECTYPE,47,BEAM,MESH
SECOFFSET,ORIGIN
SECREAD,"sbasicdown_ud","sect","",MESH!定义滑道截面
SECTYPE,41,BEAM,MESH
SECOFFSET,ORIGIN
SECREAD,"MUP","sect","",MESHSECTYPE,42,BEAM,MESH
SECOFFSET,ORIGIN
SECREAD,"MDOWN","sect","",MESHSECTYPE,43,BEAM,MESH
SECOFFSET,ORIGIN
SECREAD,"BUP","sect","",MESHSECTYPE,44,BEAM,MESH
SECOFFSET,ORIGIN
SECREAD,"BDOWN","sect","",MESH!装入固定臂
CDOPT,ANF
CDREAD,COMB,BASIC_han_11,CDB
!固定臂文件为BASIC_han-11!划分固定臂网格
LSEL,S,,,3000,3027!划分矩形钢管120×80×8
LSEL,U,,,3001,3006
!去除选择命令
LSEL,U,,,3013,3020
LSEL,A,,,3500,3527
!增加选择命令
LSEL,U,,,3501,3506
LSEL,U,,,3513,3520
LESIZE,ALL,50
!划分的单元数
LATT,1,10,1,,,,37
!指定使用的单元37
LMESH,ALL
!划分所有的网格
ALLSEL,ALL
!选定所有的实体单元LSEL,S,,,3001,3002
LSEL,A,,,3501,3502
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,,,47
LMESH,ALL
ALLSEL,ALLLSEL,S,,,3003,3006
!划分加厚上主矩形钢管
LSEL,A,,,3503,3506
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,,,39
LMESH,ALL
ALLSEL,ALLLSEL,S,,,3013,3014
LSEL,A,,,3513,3514
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,,,46
LMESH,ALL
ALLSEL,ALLLSEL,S,,,3015,3016
!划分加厚下主矩形钢管
LSEL,A,,,3515,3516
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,,,40
LMESH,ALL
ALLSEL,ALLLSEL,S,,,3017,3018
!划分加厚下油缸上铰点处弦杆
LSEL,A,,,3517,3518
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,,,45
LMESH,ALL
ALLSEL,ALLLSEL,S,,,3019,3020
!划分加厚下主矩形钢管
LSEL,A,,,3519,3520
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,,,40
LMESH,ALL
ALLSEL,ALLLSEL,S,,,3028,3029
!划分十字轴
LSEL,A,,,3528,3529
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,,,37
LMESH,ALL
ALLSEL,ALLLSEL,S,,,3560,3563
!划分底面圆钢管
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,,,32
LMESH,ALL
ALLSEL,ALLLSEL,S,,,3044,3056
!部分加强弦杆
LSEL,A,,,3544,3556
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,,,38
LMESH,ALL
ALLSEL,ALLLSEL,S,,,3032,3034!部分加强弦杆
LSEL,A,,,3037,3039
LSEL,A,,,3532,3534
LSEL,A,,,3537,3539
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,,,31
LMESH,ALL
ALLSEL,ALLLSEL,S,,,3035,3036
LSEL,A,,,3040,3043
LSEL,A,,,3535,3536
LSEL,A,,,3540,3543
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,,,35
LMESH,ALL
ALLSEL,ALLLSEL,S,,,3057
!部分加强弦杆
LSEL,A,,,3557
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,,,36
LMESH,ALL
ALLSEL,ALLLSEL,S,,,3058
!部分加强弦杆
LSEL,A,,,3558
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,,,38
LMESH,ALL
ALLSEL,ALLLSEL,S,,,3059
LSEL,A,,,3559
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,,,34
LMESH,ALL
ALLSEL,ALLLSEL,S,,,3564,3571!划分支撑滑道横梁
LSEL,U,,,3569,3570
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,,,33
LMESH,ALL
ALLSEL,ALLLSEL,S,,,3569,3570
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,,,30
LMESH,ALL
ALLSEL,ALLLSEL,S,,,3572,3575
!划分上滑道
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,,,43
LMESH,ALL
ALLSEL,ALLLSEL,S,,,3576,3579
!划分下滑道
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,,,44
LMESH,ALL
ALLSEL,ALL!装入中间臂
CDOPT,ANF
CDREAD,COMB,MIDDLE,CDB
LSEL,S,,,2000,2570
!只显示中间臂
LPLOT
!显示选中的线!中间臂网格划分
LSEL,S,,,2000,2025
!划分中间臂主体方型
LSEL,U,,,2014,2019
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,2821,,24
LMESH,ALLLSEL,S,,,2500,2525
LSEL,U,,,2514,2519
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,2822,,24
LMESH,ALLLSEL,S,,,2014,2019
LSEL,A,,,2514,2519
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,,,26
LMESH,ALLLSEL,S,,,2026,2044
!尾部弦杆加强采用70×6
LSEL,U,,,2031,2034
LSEL,U,,,2041,2043
LSEL,A,,,2526,2544
LSEL,U,,,2531,2534
LSEL,U,,,2541,2543
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,,,28
LMESH,ALLLSEL,S,,,2045,2050
!侧面竖直加强杆
LSEL,A,,,2545,2550
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,,,22
LMESH,ALLLSEL,S,,,2031,2034
!头部弦杆
LSEL,A,,,2041,2043
LSEL,A,,,2531,2534
LSEL,A,,,2541,2543
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,,,25
LMESH,ALLLSEL,S,,,2551,2555!底面采用前臂圆钢管
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,,,23
LMESH,ALLLSEL,S,,,2556,2562!支撑滑道横梁方钢,采用前臂方钢管
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,,,21
LMESH,ALL
ALLSEL,ALLLSEL,S,,,2563,2566
!划分上滑道
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,,,41
LMESH,ALL
ALLSEL,ALLLSEL,S,,,2567,2570
!划分下滑道
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,,,42
LMESH,ALL
ALLSEL,ALLWPSTYLE,,,,,,,,1
WPAVE,14050-400-50*i,320,200
CSWPLA,11,0,1,1,
CSYS,0
LTRAN,11,2000,2570,1,,0,1!装入前臂
CDOPT,ANF
CDREAD,COMB,qianbijia,CDB
LSEL,S,,,1,220
!只显示前臂
LPLOT!划分前臂网格
LSEL,S,,,1,46
!划分方钢管
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,1851,,11
LMESH,ALL
ALLSEL,ALLLSEL,S,,,101,146
!划分方钢管
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,1852,,11
LMESH,ALL
ALLSEL,ALLLSEL,S,,,47,87
!划分弦杆圆钢管48×5
LSEL,A,,,147,187
LSEL,U,,,49,54
LSEL,U,,,149,154
LSEL,U,,,67,72
LSEL,U,,,167,172
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,,,12
LMESH,ALL
ALLSEL,ALLLSEL,S,,,90,99
!划分竖直加强弦杆圆钢管48×5
LSEL,A,,,190,199
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,,,12
LMESH,ALL
ALLSEL,ALLLSEL,S,,,200,219
!划分底面横杆圆钢管48×5
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,,,14
LMESH,ALL
ALLSEL,ALLLSEL,S,,,49,54
!尾部弦杆加强采用48×5
LSEL,A,,,149,154
LSEL,A,,,67,72
LSEL,A,,,167,172
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,,,12
LMESH,ALL
ALLSEL,ALLLSEL,S,,,88,89
!划分头部矩形钢管70×50×4
LSEL,A,,,188,189
LSEL,A,,,220
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,,,13
LMESH,ALL
ALLSEL,ALLWPAVE,29530-400-100*i,640,375
CSWPLA,12,0,1,1,
CSYS,0
LTRAN,12,1,220,1,,0,1!驱动滚筒支架
QGL1=200
!方钢管长度80mm
QGW1=240
!宽度80mm
QGT1=20!厚度6mmQGL2=240
!方钢管长度80mm
QGW2=200
!宽度80mm
QGT2=20!厚度6mmQGL3=200
QGW3=240
QGT3=20SECTYPE,51,BEAM,HREC
SECOFFSET,CENT
SECDATA,QGL1,QGW1,QGT1,QGT1,QGT1,QGT1SECTYPE,52,BEAM,HREC
SECOFFSET,CENT
SECDATA,QGL2,QGW2,QGT2,QGT2,QGT2,QGT2SECTYPE,53,BEAM,I
SECOFFSET,CENT
SECDATA,QGL3,QGL3,QGW3,QGT3,QGT3,QGT3CDOPT,ANF
CDREAD,COMB,zhijia_qudong,CDBLSEL,S,,,9000,9002,2
LSEL,A,,,9006,9008,2
LESIZE,ALL,10
LATT,1,10,1,,,,51
LMESH,ALL
ALLSEL,ALLLSEL,S,,,9003,9009,6
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,,,52
LMESH,ALL
ALLSEL,ALLLSEL,S,,,9001
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,9015,,53
LMESH,ALL
ALLSEL,ALLLSEL,S,,,9007
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,9515,,53
LMESH,ALL
ALLSEL,ALLLSEL,S,,,9004,9005
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,9045,,53
LMESH,ALL
ALLSEL,ALLLSEL,S,,,9010,9011
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,9545,,53
LMESH,ALL
ALLSEL,ALLLSEL,S,,,9012
LESIZE,ALL,50
LATT,1,10,1,,9065,,53
LMESH,ALL
ALLSEL,ALLWPAVE,-1400-400,1350,0
!移动工作平面到指定点
CSWPLA,13,0,1,1,
!定义一个局部坐标系在工作平面（0为笛卡尔坐标系）
CSYS,0
!启动之前定义的坐标系
LTRAN,13,9000,9012,1,,0,1
!转换线型至另一个坐标系!耦合
CP,NEXT,UX,8075,8122
!前臂与里上滑道铰接
CP,NEXT,UY,8075,8122
CP,NEXT,UZ,8075,8122
CP,NEXT,ROTX,8075,8122
CP,NEXT,ROTY,8075,8122CP,NEXT,UY,8121,8181
CP,NEXT,UZ,8121,8181CP,NEXT,UY,8123,8182
CP,NEXT,UZ,8123,8182CP,NEXT,UY,8124,8170
CP,NEXT,UZ,8124,8170CP,NEXT,UY,8125,8197
CP,NEXT,UZ,8125,8197CP,NEXT,UY,8127,8199
CP,NEXT,UZ,8127,8199CP,NEXT,UY,8128,8200
CP,NEXT,UZ,8128,8200CP,NEXT,UY,8129,8201
CP,NEXT,UZ,8129,8201CP,NEXT,UY,8126,8202
CP,NEXT,UZ,8126,8202CP,NEXT,UX,8094,8131
!前臂与外上滑道铰接
CP,NEXT,UY,8094,8131
CP,NEXT,UZ,8094,8131
CP,NEXT,ROTX,8094,8131
CP,NEXT,ROTY,8094,8131CP,NEXT,UY,8130,10003
CP,NEXT,UZ,8130,10003CP,NEXT,UY,8132,10004
CP,NEXT,UZ,8132,10004CP,NEXT,UY,8133,9992
CP,NEXT,UZ,8133,9992CP,NEXT,UY,8134,10019
CP,NEXT,UZ,8134,10019CP,NEXT,UY,8136,10021
CP,NEXT,UZ,8136,10021CP,NEXT,UY,8137,10022
CP,NEXT,UZ,8137,10022CP,NEXT,UY,8138,10023
CP,NEXT,UZ,8138,10023CP,NEXT,UY,8135,10024
CP,NEXT,UZ,8135,10024CP,NEXT,UX,8051,8140
!前臂与里下滑道铰接
CP,NEXT,UY,8051,8140
CP,NEXT,UZ,8051,8140
CP,NEXT,ROTX,8051,8140
CP,NEXT,ROTY,8051,8140CP,NEXT,UY,8139,9165
!CP,NEXT,UX,8139,9165CP,NEXT,UY,8141,9166
!CP,NEXT,UX,8141,9166CP,NEXT,UY,8142,9167
!CP,NEXT,UX,8142,9167CP,NEXT,UY,8143,9168
!CP,NEXT,UX,8143,9168
CP,NEXT,UY,8151,9319
!CP,NEXT,UX,8151,9319CP,NEXT,UY,8152,9320
!CP,NEXT,UX,8152,9320CP,NEXT,UY,8153,9321
!CP,NEXT,UX,8153,9321CP,NEXT,UY,8147,9322
CP,NEXT,UX,8147,9322CP,NEXT,UX,8070,8155
!前臂与外下滑道铰接
CP,NEXT,UY,8070,8155
CP,NEXT,UZ,8070,8155
CP,NEXT,ROTX,8070,8155
CP,NEXT,ROTY,8070,8155CP,NEXT,UY,8154,10987
!CP,NEXT,UX,8154,10987CP,NEXT,UY,8156,10988
!CP,NEXT,UX,8156,10988CP,NEXT,UY,8157,10989
!CP,NEXT,UX,8157,10989CP,NEXT,UY,8158,10990
!CP,NEXT,UX,8158,10990CP,NEXT,UY,8166,11141
!CP,NEXT,UX,8166,11141CP,NEXT,UY,8167,11142
!CP,NEXT,UX,8167,11142CP,NEXT,UY,8168,11143
!CP,NEXT,UX,8168,11143CP,NEXT,UY,8162,11144
CP,NEXT,UX,8162,11144CP,NEXT,UX,3624,3654
!中间臂与里上滑道铰接
CP,NEXT,UY,3624,3654
CP,NEXT,UZ,3624,3654
CP,NEXT,ROTX,3624,3654
CP,NEXT,ROTY,3624,3654CP,NEXT,UY,3653,3713
CP,NEXT,UZ,3653,3713CP,NEXT,UY,3655,3715
CP,NEXT,UZ,3655,3715CP,NEXT,UY,3656,3716
CP,NEXT,UZ,3656,3716CP,NEXT,UY,3657,3717
CP,NEXT,UZ,3657,3717CP,NEXT,UY,3665,3725
CP,NEXT,UZ,3665,3725CP,NEXT,UY,3666,3726
CP,NEXT,UZ,3666,3726CP,NEXT,UY,3667,3727
CP,NEXT,UZ,3667,3727CP,NEXT,UY,3661,3728
CP,NEXT,UZ,3661,3728CP,NEXT,UX,3649,3669
!中间臂与外上滑道铰接
CP,NEXT,UY,3649,3669
CP,NEXT,UZ,3649,3669
CP,NEXT,ROTX,3649,3669
CP,NEXT,ROTY,3649,3669CP,NEXT,UY,3668,4896
CP,NEXT,UZ,3668,4896CP,NEXT,UY,3670,4898
CP,NEXT,UZ,3670,4898CP,NEXT,UY,3671,4899
CP,NEXT,UZ,3671,4899CP,NEXT,UY,3672,4900
CP,NEXT,UZ,3672,4900
CP,NEXT,UY,3680,4908
CP,NEXT,UZ,3680,4908CP,NEXT,UY,3681,4909
CP,NEXT,UZ,3681,4909CP,NEXT,UY,3682,4910
CP,NEXT,UZ,3682,4910CP,NEXT,UY,3676,4911
CP,NEXT,UZ,3676,4911CP,NEXT,UX,3592,3684
!中间臂与里下滑道铰接
CP,NEXT,UY,3592,3684
CP,NEXT,UZ,3592,3684
CP,NEXT,ROTX,3592,3684
CP,NEXT,ROTY,3592,3684CP,NEXT,UY,3683,6093
!CP,NEXT,UX,3683,6093CP,NEXT,UY,3685,6094
!CP,NEXT,UX,3685,6094CP,NEXT,UY,3686,6095
!CP,NEXT,UX,3686,6095CP,NEXT,UY,3687,6096
!CP,NEXT,UX,3687,6096CP,NEXT,UY,3695,6104
!CP,NEXT,UX,3695,6104CP,NEXT,UY,3696,6105
!CP,NEXT,UX,3696,6105CP,NEXT,UY,3697,6106
!CP,NEXT,UX,3697,6106CP,NEXT,UY,3691,6107
CP,NEXT,UX,3691,6107CP,NEXT,UX,3617,3699
!中间臂与外下滑道铰接
CP,NEXT,UY,3617,3699
CP,NEXT,UZ,3617,3699
CP,NEXT,ROTX,3617,3699
CP,NEXT,ROTY,3617,3699CP,NEXT,UY,3698,6212
!CP,NEXT,UX,3698,6212CP,NEXT,UY,3700,6213
!CP,NEXT,UX,3700,6213CP,NEXT,UY,3701,6214
!CP,NEXT,UX,3701,6214CP,NEXT,UY,3702,6215
!CP,NEXT,UX,3702,6215
CP,NEXT,UY,3710,6223
!CP,NEXT,UX,3710,6223CP,NEXT,UY,3711,6224
!CP,NEXT,UX,3711,6224CP,NEXT,UY,3712,6225
!CP,NEXT,UX,3712,6225CP,NEXT,UY,3706,6226
CP,NEXT,UX,3706,6226!驱动滚筒支架耦合
CP,NEXT,ALL,1653,13924
CP,NEXT,ALL,1672,13974!加强板
ET,2,SHELL63
!定义壳单元
R,11,10A,9570,9580,9883
A,10570,10580,10883ASEL,S,,,1,2
!划分单元
ESIZE,50
AATT,1,11,2
AMESH,ALLA,13422,13432,13612
A,13922,13932,14112ASEL,S,,,3,4
ESIZE,50
AATT,1,11,2
AMESH,ALLA,17352,17387,17392,17372
A,17352,17387,17382
A,17852,17887,17892,17872
A,17852,17887,17882!A,17426,17422,17442,17436
!A,17436,17442,17446
A,17446,17442,17457,17456
A,17456,17457,17462,17466
!A,17926,17922,17942,17936
!A,17936,17942,17946
A,17946,17942,17957,17956
A,17956,17957,17962,17966A,17412,17410,17416
A,17416,17412,17432,17430
A,17912,17910,17916
A,17916,17912,17932,17930A,17572,17562,17582
A,18072,18062,18082A,17892,17912,17887
A,17392,17412,17387
ASEL,S,,,5,20
ESIZE,50
AATT,1,11,2
AMESH,ALL
!不同耦合的复制耦合文件夹ET,3,LINK8
MP,EX,2,210E3
MP,PRXY,2,0.3
MP,DENS,2,0
R,12,7850N,20000,KX(17352)+750,KY(17352)-3150,0
N,20010,KX(17852)+750,KY(17852)-3150,1650N,20020,KX(17457),KY(17457),KZ(17457)
N,20040,KX(17957),KY(17957),KZ(17957)!N,20020,NX(1335),NY(1335),NZ(1335)
!N,20040,NX(1514),NY(1514),NZ(1514)MAT,2
TYPE,3
REAL,12E,20020,20000
E,20040,20010
EPLOT!油缸上铰点耦合
CP,NEXT,UX,20020,NODE(KX(17457),KY(17457),KZ(17457))
CP,NEXT,UY,20020,NODE(KX(17457),KY(17457),KZ(17457))
CP,NEXT,UZ,20020,NODE(KX(17457),KY(17457),KZ(17457))
CP,NEXT,ROTX,20020,NODE(KX(17457),KY(17457),KZ(17457))
CP,NEXT,ROTY,20020,NODE(KX(17457),KY(17457),KZ(17457))CP,NEXT,UX,20040,NODE(KX(17957),KY(17957),KZ(17957))
CP,NEXT,UY,20040,NODE(KX(17957),KY(17957),KZ(17957))
CP,NEXT,UZ,20040,NODE(KX(17957),KY(17957),KZ(17957))
CP,NEXT,ROTX,20040,NODE(KX(17957),KY(17957),KZ(17957))
CP,NEXT,ROTY,20040,NODE(KX(17957),KY(17957),KZ(17957))/SOLU
ACEL,0,9.8,0
!重力环境!前臂载荷
FK,10181,FY,-2940!头部集中荷载600kg
FK,11181,FY,-2940
FK,(9580:9920:20),FY,-548.8
!上面均布荷载从9580到9860步进20逐个施加
FK,(10580:10920:20),FY,-548.8!中间臂载荷
FK,(13442:13582:20),FY,-837
FK,(13942:14082:20),FY,-837!固定臂载荷FK,(17412:17912:500),FY,-1029.3!上面的载荷
FK,(17452:17572:20),FY,-1029.3
FK,(17952:18072:20),FY,-1029.3
FK,(17942:18062:20),FY,-806.4
!行走架给固定臂的载荷
FK,(17942:18062:20),MX,241920FK,17402:17902:500,FY,-430
!改向滚筒
FK,9050:9550:500,FY,-4900!加约束
DK,(17352:17852:500),ALL
DKDELE,(17352:17852:500),ROTZD,(20000:20010:10),ALL
DDELE,(20000:20010:10),ROTZSOLVE
!运算
FINISH附录二
外文原文
附录三
外文翻译
利用响应面法对复合三角桁架进行多参数优化
Su
Ju
a,,
R.A.
Shenoi
b,
Dazhi
Jiang
a,
A.J.
Sobey
b
a国防科技大学，航天与材料工程学院，中国
长沙410073，
b南安普敦大学，工程科学院，英国，南安普敦SO171BJ，
摘要：本文根据非线性结构响应约束对轻质玻璃钢复合三角桁架进行多参数优化。通过实验和数值模拟，复合桁架在三点弯曲的条件下呈现出双线性特性。通过相关性分析，评估几何参数对复合材料桁架弯曲性能的影响。从有限元分析的角度，用四个关键几何参数来表示响应面的非线性结构响应的变化。从MATLAB优化程序组中选择和植入了基于梯度和遗传算法的优化程序，最后根据相关性分析的结果通过MATLAB对优化设计进行调整。结果表明，采用了优化设计程序，桁架在重量方面有着非常显著地改善。
关键词：复合材料(PMCs)；机械性能；有限元分析(FEA)；统计方法
1.绪论
高分子纤维复合材料能够减轻结构重量而且由于其优良的比刚度，足够的强度，耐久性，以及更少的能源消耗等特点使得其在结构应用方面日益广泛[1]。桁架，作为一种有效的结构形式，已被广泛用于土木工程和工业，而复合桁架结构已被广泛应用于先进的运输技术。比如在齐柏林飞艇上就采用了三角形截面的轻质碳纤维复合材料的桁架[2]。
随着制造技术的发展，现在已经能够使用在长度上具有相同结构元素的纤维，利用纤维缠绕的工艺制造整体复合桁架。这种连续单纤维的新类型FRP复合桁架结构，也被称为梁状晶格结构，因为它们负载分布效率高，跨度大，整体性好（几乎没有关节），有良好的比刚度和强度，已经引起了广泛的关注。杰森等人就研发出一种复合束管状材料的结构，[3–5]
其制造技术和机械特性已经被研究多年。荷载传递的路径主要是沿着这些桁架结构单元。连续单向纤维的FRP复合材料特别适合于制造具有高方向性的单向玻璃钢的复合桁架。这些复合材料在定向沿载荷传递路径上满足刚度和强度要求。高比刚度和强度
单向玻璃钢复合材料被充分应用在桁架之中，从而实现减轻重量的目的。
通过几何优化的方法可以进一步减轻玻璃钢复合桁架结构重量。由于必须同时考虑众多的设计变量和状态变量，所以对复合材料结构的优化设计并不是一件简单的事情。复合结构的优化程序往往是针对那些几何形状简单的结构而特定开发的。因为这些结构对外力的响应具有精确的表达式[6]。结构的响应，如应力，应变，载荷和位移，在一个优化过程通常被作为约束条件。几何形状和载荷条件复杂的工业复合结构，
必须借助有限元分析（FEA）才能得到准确的数据。对于这些结构，采用耦合优化法和有限元（FE）计算法。帕卢赫[6]，沃克和史密斯[7]都结合有限元程序和遗传算法对合叠层结构的腹板厚度进行了优化。刘和陆两人结合结构体系剖面的标准有限元分析和多因素优化技术开发出了一种对超轻复合桁架的多参数优化程序。结合有限元分析方法（商业FE代码）与标准的优化过程可以用优化程序自动提取线性静力作用下结构响应的数据。对于非线性力学作用下的结构数据，用有限元分析时，耗费时力也难以得到。因此，对于非线性有关的问题，有限元分析时由于变形量过大，边界收敛困难使得网格失真，在优化过程中导致故障或效率低下。因而，要寻求新的手段以便于获得优化过程中结构响应的数值。
在20世纪70年代中期，研究人员开始探索使用近似概念作为一个降低结构分析变量的方法，以减轻总的计算量。响应曲面法（RSM），作为一个强大的全局逼近方法，在一个广泛的设计空间里更能令人满意地预测结构响应[9]。RSM是一套技术包括：
(1)设计一组能够产生精确的与响应紧密关联的可测变量的实验；
(2)对有关模型参数的猜想进行适当测试，确定最符合(1)中数据的数学模型；
(3)确定对响应影响最大（或最小）的实验因素的最优值。
RSM由博克斯和威尔逊[10]在1951首次提出，初步应用于探讨化工过程中产量和一组假定有影响的输入变量之间的关系。由于博克斯和他同事的开创性工作，RSM已成功地应用于化学工程，工业发展，生物研究，计算机模拟等领域[11]。阿布-奥德赫和琼斯在复合板上一点构建的响应面垂直位移和三个弯矩分量，用来替代约束评估中的有限元分析的方法已经被应用于复合板的优化。陈等人[12]
把响应面法和一阶可靠性方法结合起来用来计算安全指标和失效概率。探讨包括影响可靠度等因素在内的各个变量之间的相关性。陶
德科和石川[13]新提出了一种获得复合板的屈曲载荷响应面的实验方法。兰兹和盖沃特[14]已经开发了一种对复合加筋板和响应面设计进行多目标优化设计的程序，并用于复合加筋板的后屈曲行为的近似计算。
以前主要在复合层合板或加筋面板的优化中采用响应面法。几乎没有对大跨度非线性结构响应下的复合桁架结构进行类似研究。本文结合标准优化方案和响应面法提出了一种多参数优化设计方法，以尽量减少玻璃钢复合桁架在非线性结构响应约束下的重量。
2.优化设计框架
本文结合RSM和标准程序研究开发了一种多参数优化程序来优化非线性结构响应约束下复杂的复合结构。并以大跨度三角形截面的玻璃钢复合桁架为例来说明提出的优化程序。
图1中的流程图描述了所提出的对非线性结构响应的复杂组合结构的优化设计框架。为了保证优化结果是符合实际的，在有限元模型的被正式用于研究之前，有必要通过实验验证数值结果。对有限元模型进行必要的修改
，直到实验和有限元分析的结果相一致。使用参数化建模来建立有限元模型，因为这将有利于采样步骤的相关性分析。进行相关度分析，以探讨设计变量对结构响应的影响，同时也对如何选择实际设计变量值提供指导。RSM在整个设计空间内尽可能详尽的收集采样点数据。提供足够的信息来构建一个尽可能准确的响应表面模型。在整个优化过程中的工作中计算和提取采样点的数据是最耗时的。然而，对于复杂的复合结构，与嵌入到有限元进行分析优化的方法相比仍然能节省大量时间，特别是对非线性的进行分析时效果更加显著。然后用这些样本点构造一个响应面模型。通过结构响应模型和有限元分析的对比，预测两者之间的误差然后进行评估。可以通过在特定的关键区域增加采样点的方法来提高响应面模型的精度，当响应面模型达到满意的精确度，然后连接到某些标准优化程序（例如MATLAB优化工具箱?
）。相较于有限元，RSM是一种近似方法有些错误是不可避免的。RSM优化往往会导致结果是接近真实的全局最优，但不可能达到这种精确值。在获得最终的优化设计之前，要通过参照相关性分析，对优化的结果进行调整。图一:优化设计框图对于三角形截面轻质FRP复合桁架结构，同时考虑到作为设计变量有四个几何参数：外三角形截面D，纵向构件直径D1
，螺旋部件直径d2和节点数N。总长度L是固定的。在这种复合桁架结构中，沿着三面长度方向相同的结构要素|X|。它实际所关心的是将桁架结构的重量W减到最小。在许多应用中，对于在弯曲载荷下大跨度复合桁架结构的临界条件是及其苛刻的。因此，复合桁架结构在三点弯曲的状况被当为临界荷载条件。许多复合结构元件在承受外部负荷而
没有遭受过大变形是最理想的状况。从这个角度来看，可以把此负载下的极限荷载Lt和位移St作为约束条件。因此，
对减少非线性结构响应的轻便玻璃钢复合桁架结构的重量优化设计问题可以按下列步骤进行：最小结构重量受极限荷载和位移不等式约束
图二：三角形截面轻质玻璃钢复合桁架几何约束是：
其中f是目标函数可写为:QL和QH分别表示桁架结构的纵向和横向的密度,G1和G2用来表示在评价分析或数值优化[16]的过程中设计变量和结构响应[15]之间的关系。根据实际应用的要求，对极限载荷和位移约束，LPT和SPT分别取最小和最大允许值。本设计将根据制造工艺可行性和复合结构合理性分别用l和U表示在几何约束中的上界和下界。
应用本文提出的优化设计框图，在这个案例分析中的三个主要步骤，包括：
（1）一个长6米，断面呈三角形，GF
环氧树脂轻质
玻璃钢复合桁架在三点弯曲条件下进行实验。在实验研究的同时进行相应的有限元分析。将实验结果和数值进行比较。将极限荷载LT和相应位移ST的临界结构响应作为循环的约束优化条件。用来确定实验结果和模拟数据是否一致。通过APDL（ANSYS参数化设计语言）建立有限元模型并进行相关性分析。通过相关性分析确定d，n，D1?D2等设计变量对函数f和约束性能（S
T，LT）的关系。
（2）与优化循环中通过分析或模拟技术获得（ST，LT）不同的是，RSM被用于构造性能函数G1和G2。这是在优化过程中直接涉及最终优化设计精度的关键性的一步。中心复合设计
（CCD）方法[11]采用设计“数值实验”，
也被称为采样。每个样本是四个设计变量（D，N，D1，D2）与不同值的组合。在整个设计空间中，用商业有限元计算软件ANSYS选取有限的样本，提取的每个样本中都有（ST，LT）。用所有样点（D，N，D1，D2）与对应的（ST，LT）点，来为G1??和G2建立完整的二次响应面模型。图三：三点弯曲试验装置图四：复合材料桁架在三点弯曲实验中有限元模型图5复合材料桁架在三点弯曲实验中荷载-位移曲线
为了评估近似模型与有限元分析结果之间的误差，可以通过对由G1和G2预测的（St,Lt）和有限元分析得到的（St,Lt）进行对比，得到两者间的差值。
（3）用MATLAB优化工具箱?优化程序。把性能函数G1和G2作为约束函数。使用梯度和遗传算法来优化数学公式的问题并对优化的结果进行比较。通过有限元分析，对限制约束的优化结果进行进一步的验证。
可能需要轻微调整几何形状，议确保不会出现不合格数据，并从相关性分析中找出依据，最终完善优化设计。图6：通过APDL语言进行相关性分析流程图
3.
复合桁架的弯曲性能
3.1实验和数值研究
在三点弯曲试验中的复合桁架总长度（L）为6米，三角形的横截面外切直径（D
）348
mm
，节点（N
）18，纵向直径（
d1）为8.5mm，横向直径（d2）为5.2毫米。复合桁架的总重量为5.3千克。纵向构件具有的平均密度（ρ1）为2.092
g/cm3,轴向拉伸模量（E1）45.8
GPa，竖向平均密度(ρ2)2.099
g/cm3且竖向拉伸模量（
E1
）为46.6GPa。复合桁架是由一种预浸处理的强环氧树脂的玻璃纤维和二氨基二苯基甲烷（DDM）固化剂制造的。该纤维是从塑性为2400的
碱性的玻璃纤维粗砂，A型双酚环氧树脂CYD-
128
（环氧当量为184-194
，环氧树脂）[
18
]中提取出来的。就像在复合束管状结构材料中一样，纤维缠绕工艺已用于制造三角形截面的复合桁架。
如图3所示，在万能试验机（UTM）上进行三点弯曲试验。在复合材料桁架的中间，把三角形截面的顶点作为加载点。两个机电千分表安装在截面为三角形的其他顶点上，用来测量桁架组合中间的垂直位移。以1mm/分钟的速率对复合桁架试样进行加载。用同一数据采集系统同时记录力传感器和机电千分表的数据。
有限元分析是使用通用的ANSYS有限元程序对三点弯曲的试验过程进行数据模拟。对复合桁架的有限元模型的示意图如图4所示：在三点弯曲实验中使用的复合桁架具有相同的几何形状（L=
6
M，D=
348毫米，N
=18，D1=
8.5毫米，
D2=
5.2毫米）。建模时对三个节点选用BEAM189梁单元。为了模拟简支边界条件，四个支承节点的平移自由度是固定的，但它们可自由旋转。非线性几何条件下，有限元网格尺寸选为0.05米。
图7;不同的设计变量的载荷位移曲线的：（a）D；（b）N；（C）d1；（D）D2
三点弯曲实验中，复合桁架的实验数据与模拟数值绘于图5。两条负载
-
位移曲线都接近对方，表示在三点弯曲实验中，该复合桁架的抗弯性能可以通过有限元模拟分析达到足够的精度。通过图可以进一步的看出，构件在405N是开始弯曲，这也是负载–位移曲线的弹性限度（ST，LT）。实验曲线和模拟曲线
都由一个转折点和两个线性部分（包括直线线和双线性曲线）组成。在第一部分线性弹性内定义边坡（K），K=LT/ST此图为33.75N/毫米，用来表示该复合桁架结构的刚度。在线弹性后面，持续荷载使位移快速增加，但轴向载荷几乎没有变
化。复合桁架试件达到弹性极限后迅速失效，这是构件的局部弯曲造成的。因而极限荷载比负载略高会导致结构损坏。正如负载–位移曲线表明在弹性区间内，可以把轻质复合桁架的承载能力和弯曲刚度作为该复合材料桁架在三点弯曲条件下的最显著的特征并选为结构优化设计的响应约束。
3.2
相关性分析
要确定复合桁架的最终优化方案，需要对目标和约束结构的设计变量进行相关性分析。通常，灵敏度分析是很重要的，能够确定设计变量的改变与复合结构的性能的关联。拥有与建立良好结构模型有关的技术对准确，有效的进行相关性分析是很重要的[20]。在ANSYS中利用APDL参数化建立的有限元模型是用于确定设计变量（D，N，D1，D2）与结构性能（ST，LT）之间作用关系的。为确保载荷点位于跨中，总支点数目（N）被规定为偶数个。式（8）是用来评估参数（D，N，D1，D2）对目标函数f的影响的。对于初始设计，选择下面的值为：L
=5.2米，D=
330毫米，N
=18，D1=
8.5毫米，D2=
5.4毫米。实际上，
D取值为190毫米到650mm，N被设定在10-44之间;d1和d2是4.0毫米至10.0mm之间。只有一个变量是随着时间变化的，而其他三个变量保持在初始值。从负载
-
位移图中可以看到每一种变化，然后依据每一个单独变量看出复合桁架的弯曲性能。通过APDL进行相关性分析的流程图如图6所示。每个设计变量对三点弯曲条件下的复合桁架的载荷-位移曲线的影响如图七所示。每个设计变量对弹性极限（ST，LT）和结构
重量W的影响关系被分别绘制在图8和图9中。
如图7和图8所示，随着d的增加，Lt增加而ST下降，导致结构刚度K明显增加。可以看出，这些轻质复合材料桁架结构的弯曲性能是高度依赖于D，复
合桁架的抗弯刚度和极限承载力也随着这个值得改变发生明显的变化。保持K
值不变，增大St和Lt，可以观察到N从10变化到44。然而，N甚至比D对提图8;设计变量与（ST，LT）：(a)
D;
(b)
N;
(c)
d1
和
(d)
d2.的关系
高极限承载力Lt更加有效。这表明外接圆直径，D和支点数N分别是整体抗弯刚度K和极限荷载的关键。D1和D2从4毫米到10毫米时，ST，LT和K将同时增大。然而，D1对刚度k和承载极限Lt的影响不如D和N那么明显。与D1相比，，D2的增加也会导致Lt的增大，但对结构刚度k的影响不大。虽然任何设计变量的增大都会使结构重量W增大，但是D2的增大对其影响最大，（见图9）。
4.设计约束的响应面模型
在优化循环约束中使用响应面能够节省时间，解决在非线性有限元分析中大变形高度扭曲的元件收敛困难的问题。最优解决方案的精度仅依赖于RSM的性能。RSM性能则由样本的数目和选择样本的方法决定。
响应面模型的多元多项式模型可写为：其中a0，ai，aij和aii是系数，xi和xj是变量。该模型包括，从左边到右边，截距，线性项，二次互动面和平方项。高阶项是变化的。线性生产模型响应曲面是超平面。此外，相互作用条件允许超平面翘曲。平方项是简单模型中，在响应面中有最大的或最小值时求最佳的响应[
11
]。这个三角形截面的复合材料桁架是一个用G1和G2构建性能函数的完整的二次响应模型：其中ai和bi（i＝0，1，2，，，14）的系数通过用线性最小二乘法拟合样本的数值来确定。
虽然响应面的精度取决于样本数，但是收集大量的样本将大大增加计算成本。因此，在确保重要区域的精度的前提下，选择合适的样本数对于提高优化过程的准确性是非常重要的。为了获得足够的样本点来拟合曲线，在设计数值试验中采用被称为博克斯–威尔逊设计的中央复合设计（CCD）。表1由参数D,N，D1，D2和4个CCD因子组成。四个变量和每个变量的5种不同数值共有25种可能的组合。例如，在变量D∈[Dl,Du]时可以在给定的样本空间[Dl,Du]中，用
-2,
2,
0,
-1
和1来代替
Dl,
Du,
(Du
+
Dl)/2,
[Dl+(Du
+
Dl)/2]/2
和
[(Du
+
Dl)/2
+
Du]/2的值。为了增加样本点的数量，提高响应面模型的精度，除了给定的设计
空间(D∈[190,650],
N∈[10,
44],
d1∈[4.0,
10.0],
d2∈[4.0,
10.0])外还有3个子区域(D∈[200,
400],
N∈[12,
30],
d1∈[4.5,
9.0],
d2∈[4.5,
9.0]；
D∈[220,420],
N∈[14,
32],
d1∈[4.1,
6.0],
d2∈[4.1,
6.0];；D∈[340,560],
N∈[24,
42],
d1∈[5.6,
9.0],
d2∈[5.6,
9.0])。一共获得了100个采样点，在相关性分析中的有限元模型参数被用来计算和提取所有的采样点的（ST，LT）数据。
（D，N，D1，D2）的100个样本集和相应的（ST，LT）通过方程（10）和（11）联系到一起。并运用MATLAB统计工具箱?解决拟合中线性最小二乘法的问题。g1和g2的拟合系数列于表2中。为了评估响应面模型g1和g2的性能，用残差（R）来表示有限元的精确结果（y）和响应面模型的预测结果（Y0）之间的差值。
图9：设计变量（a）D，（b）N，（c）D1（d）D2对重量W的影响
这100个通过有限元模拟得到的（St，Lt）和G1，G2计算得到的（St’，Lt’）的差值绘制于图10。除少数边界采样点（样点位于一个给定的设计空间的边界），大多数由G1，G2预测的结果具有良好的精度，优化结果中G2的精度比G1的精度高。
5.优化结果
通过RSM获得性能函数G1，G2，并使用MATLAB优化工具箱中的有约束的非线性最小化求解器和遗传算法求解器来解决非线性约束最小化的优化问题。“fmincon”求解器能在最初的多变量函数中找到最小的标量。这通常被称为非线性约束优化。遗传算法是基于推动生物进化的过程中自然选择的原理，解决约束和无约束的优化问题。该算法首先创建一个随机初始种群，并多次修改种群法则。在每个步骤中，算法从目前的种群中随机选择一个个体作为“母体”并让它们来产生“下一代”。不断的“繁衍”，使种群朝着最优方向进化。当满足停止准则时算法停止。
在方程（8）中，结构重量的表达式W
=?F（D，N，D1，D2）被指定为非线性多变量最小化的目标函数。在这个例子里，允许的最小极限荷载的Ltp和相应的最大允许位移Stp分别为1000
N和20
mm。在构建G1，G2的响应面模型时D，N，d1和d2四个参数分的上下限分别为[190
mm,650
mm],[10,
44],[4.0
mm,10.0
mm]和[4.0
mm,10.0
mm]。按照MATLAB的优化工具箱?的规定，非线性不等式约束
c和非线性等式约束ceq应该是如下的形式c≦0和ceq
=
0，在这种情况下，非线性约束函数可以
可以写成：
在方程（16）是非线性等式约束确保N是个偶数。在这100个采样点中，取满足约束(St,
Lt)
=
(17.23
mm,1098
N)的一点(D,N,d1,d2)
=
(450
mm,24,7.3
mm,7.3
mm)
并取w
=9.57kg作为结构最小设计重量。对于“fmincon求解器，可选用“有效集法”和“内点法”来解决优化问题。三大终止准则：迭代次数达到最大，设计变量超出规定，函数值超出可行域当满足任何一个终止准则，则停止迭代[17]。所有的参数设置为默认。用给定边界中（d，n，D1，D2）的不同的随机组合作为“fmincon“求解器的起始点。通过“遗传算法”求解是不需要起始点的。遗传算法能够全局优化，但往往造成结果只是接近全局最优。所以优化结果往往要根据从相关性分析中得到的数据进行修改。图10
所有的采样点的残差通过“fmincon”求解算法和“遗传”算法求解得到的优化结果按照不同的选项都列在表3。通过有限元模拟对这些优化设计方式进行筛选，符合（ST，LT）的值也在表中列出。在表3中的10个最佳结果中，第八个具有最小优化结构重量4.394千克同时满足性能约束(Stp≦20
mm,Ltp≧1000
N)。因此作为临时的优化设
计进行调整。螺旋件直径D2对结构重量影响最大，已经到了下限不能改变如图9所示，结构重量会随着D，N与D1的降低而降低，为了进一步减轻重量，在满足性能约束的前提下使D，N，和D1取最小值。与改变D1相比，改变D和N更能有效降低重量。因此，最好是调整D和N而不是D1。对于临时性的优化设计，St=19.78mm已经足够接近允许值20毫米但是Lt=1151.48N远远超过允许值1000N。
由图8可以看出减少N会使Lt和St也减少，但是减少D会使Lt减小，St增大。因此首先是对N从28到26进行调整，同时（St，Lt）从（19.78毫米，1151.48N）到（17.63mm，1033.89
N）变化。然后将D从391.91毫米调为378毫米而（St，Lt）变为（18.19mm，1000.05
N）。当Lt=1000.05
N时已经足够接近允许极限负载1000
N，D，N或D1任何调整都会违反设计约束。因此，(D,N,d1,d2)
=
(378
mm,
26,
8.61
mm,
4.00
mm)重量为4.179kg的结构设计可以作为最终的优化结果。与最初的设计相比，使用这种优化方法重量减轻了56%。
6.结论
结合响应面法和标准优化程序提出的多参数优方法已成功地应用于非线性结构响应约束下的轻质玻璃钢复合材料桁架结构的优化。复合三角形桁架在三点弯曲试验中呈现出双线性特征。有限元分析结果与实验结果吻合。用参数化有限元模型
进行相关性分析并获取四个设计变量对复合材料桁架的抗弯性能的作用关系。响应面方法已经被用于构造三点弯曲条件下的复合桁架结构的功能函数。
实验结果表明，响应面模型对结构的弯曲性能的预测具有很好的精度。
优化程序中应用了通过RSM构造的性能函数。可以用MATLAB中的“fmincon”和“遗传”算法来解决优化中的问题。最终的优化设计方案是在相关性分析的基础上对变量轻微调整后得到的。与最初的设计相比显著的减轻了结构的重量（56%）。这表明，把合响应面法与标准优化程序结合起来，也是解决非线性结构响应下的复杂的复合结构的好工具
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2009;88:468–80.附录四
TDJ600/60型胎带机任务书XX大学
毕
业
设
计
任
务
书设计题目：TDJ600/60型胎带机
专业：
机械设计制造及其自动化
班级学号：
姓名:指导教师：
设计期限：20XX年02月24日开始
20XX年05月30日结束机
械
学
院
20XX年01月20日
一、毕业设计的目的
通过该课题设计，培养学生综合运用所学的知识，分析和解决工程技术实际问题的工作能力；巩固、深化及扩大学生所学基本理论、基本技能；使学生得到机械设计综合能力的培养（如调查研究、查阅文献和收集资料的能力、理论分析的能力、确定设计方案的能力、设计计算和绘图能力、技术经济分析和组织工作能力等）；同时培养学生的创新能力和团队精神，树立良好的学术思想和工作作风。
二、主要内容
1．研制TDJ600/60型胎带机的背景及意义；
2．TDJ600/60型胎带机的工作原理及结构组成；
3．布料臂架金属结构设计；
4．布料机构皮带输送系统设计；
5．布料臂架伸缩机构设计；
6．上料系统金属结构设计；
7．上料机构皮带输送系统设计；
8．活动配重结构设计；
9．上车结构设计及整车稳定性分析；
10．虚拟样机设计及动画演示（分组进行）。
三、重点研究问题
1．上料系统、布料系统金属结构有限元计算分析；
2．上料机构、布料机构皮带输送系统结构设计、计算；
3．布料臂架伸缩机构设计、计算；
4．活动配重、上车结构设计有限元计算分析；
5．整车稳定性分析；
6．虚拟样机设计及动画演示技术。
四、主要技术指标或主要参数
1．额定输送能力：220m3/h
2．最大布料半径范围：60m
3．布料臂架最大仰角：+30°
4．布料臂架最小俯角：-15°
5．回转角度(无上料臂架时)：360°
6．布料机带宽：600mm
7．胶带输料速度：3.15m/s
8．臂架伸缩速度：0.12m/s
9．底盘选用越野轮胎式起重机底盘
五、设计成果要求
1．开题报告一份；
2．外文翻译一篇（要求翻译内容与设计课题有关，是近5年正式出版的国外外文期刊中文献，且译文不低于2000汉字）；
3．设计计算说明书一份（要求中、英文摘要，且中文摘要500字左右，正文15000字以上，参考文献应在15篇以上）；
4．设计图纸若干（要求图纸工作量折合成A0图纸不低于2.5张）；
5．设计成果光盘1份，毕业设计总结1份。
六、其它
要求严格依据：
1．华北水利水电大学全日制本科生毕业设计（论文）管理办法
2．华北水利水电大学全日制本科生“毕业设计（论文）格式和要求”附录五
开题报告
XX本科生毕业设计开题报告
指导教师：XX教授
时间：20XX年3月1日
学生姓名学号专业
机械设计制造及其自动化
题目名称
《胎带机布料系统金属结构有限元计算分析》
课题来源
自选
主
要
内
容
研究背景
胎带机也称为移动式皮带输送机，是一种具有多用途、可在各种条件下连续运输物料的设备，适用于输送各种级配的混凝土和各类颗粒性物料，并能够适应各种复杂的地形条件，大运量的工作[1]。它是泵送机械的一种有益补充，具有连续工作、输送机浇筑能力大、设备轻、输送物料快速高效等优点。由于它能完成多种物料如常态混凝土、不可泵送混凝土、砂、砾石、谷物、矿石、煤炭、水泥、防洪材料等的输送布料，因此在水电、铁路、公路、机场、桥梁、地下工程、场馆、船坞码头等的建设、浇注及物流中都能发挥极大的作用[2]。
胎带机国内外研究现状
目前胎带机在水电工程、建筑工程、矿山工程等领域，应用最多的是美国罗泰克公司生产的CC系列和德国的普茨迈斯特公司生产的TB系列胎带机。两公司的产品在结构和原理上基本一致，其中罗泰克的产品通用化水平最高，其研发投放到全球市场的系列产品中，又以CC200．24型胎带机的应用最为广泛。
我国早在三峡一期导流工程中，就引进了美国罗泰克公司生产的CC系列胎带机和德国普茨迈斯特公司的TB系列胎带机，为三峡工程作出了有益的贡献。美国罗泰克公司生产的CC系列胎带机以工程机械底盘为基础，上部为桁架结构型式的布料系统[3]，其最大布料半径60m，总价2600多万元；。1999年三峡葛洲坝公司作为重点施工设备进口了德国普茨迈斯特公司TBl05(32米)车载混凝土输送设备用于三峡大坝水利工程建设，该车型以重型卡车底盘为基础，上部为3节～5节可伸缩臂架，伸缩臂架采用高强度铝合金板材，最大布料半径为40m，整机造价约1500多万元。由于该产品输送效率高、工作可靠、使用方便经济，确保了工程质量和进度，取得了良好的社会经济效益。
国内企业对于胎带机的研究起步较晚，三一重工自主研发生产的TSD32型伸缩式皮带输送机率先研制成功，开启了胎带机国产化的大门。随后中联重科、青岛锐尔凯机械有限公司、河南焦作科瑞森机械有限公司等企业，水利水电八局、河南理工大学等科研单位均进行了深入的研究。
在我国最初主要是对引进的国外设备在大型工程中的实际应用和设计分析进行研究[4]，近年来的研究成果主要有胎带机的伸缩臂架结构设计、伸缩驱动机构设计、胶带缠绕方式、伸缩驱动装置设计等伸缩机构方面的设计，可以说在国内胎带机设备的研发工作刚刚起步。国内目前已经应用于水利水电施工现场的就有水电八局常德机械厂生产的采用自行式履带底盘作为基础，布料臂架采用桁架结构型式，其最大布料半径为40m，整机造价为300多万元的BLJ600．40型带式混凝土布料机，和三一重工自主研发的以自行式汽车底盘为基础，上部采用可伸缩布料输送机，其伸缩臂架采用高强度的铝合金板材，最大布料距离32m，造价在370多万的TSD32伸缩式皮带输送车。
总体来看，国内工程机械生产厂家和设计单位对伸缩皮带输送机的研究取得了初步成效，但整体水平落后于欧美发达国家，其整体结构设计、功能完备以及系统可靠性方面，与国外相比都有不小的差距。而且一些核心液压件依赖于进口，但随着国家水利工程建设力度的加大，为胎带机的发展带来了难得的机遇。
研究内容
胎带机主要由布料系统、上料系统、上车系统、底盘系统、液压和电气控制系统等组成[5]。布料系统主要由臂架(
桁架式多节伸缩臂，结构复杂、工况繁杂、边界条件不稳定，是胎带机的重要承载部件[6])及其伸缩机构、布料皮带输送系统、变幅油缸等组成，系统工作时，两节或多节臂架通过钢丝绳的运动来实现直线伸缩，通过变幅油缸的作用来实现变幅运动；上料系统臂架一般设计为桁架结构，上料及布料皮带均设计为环形皮带结构，驱动装置为电动滚筒。
本次设计的主要内容是胎带机布料系统金属臂架的计算和分析。布料臂架是胎带机的关键部件之一，属于典型的大悬臂结构，它的设计合理与否将直接关系到胎带机整个设备的安全可靠运行。其设计，要求布料臂架桁架结构合理、工艺简便；整台设备可短距离移动，作业范围大；设备远距离转场时，运输、拆装、调试方便。
布料臂架金属结构设计是对布料系统的基础臂、中间臂、前臂组成的三节可伸缩金属臂架结构进行的设计与分析。优先进行各个单节臂架的计算分析和校核。
查阅相关资料，对比分析各种伸缩臂架后后，其臂架采用桁架式。布臂架结构复杂、工况繁杂、边界条件不稳定，是胎带机的重要承载部件，为保证设计使用的可靠，分析研究其应力、应变等规律就显得极为重要[7]。因此借助于ANSYS有限元分析软件进行辅助设计，以简化设计流程，精确设计结果，节省设计时间。以ANSYS的分析结果对计算数据进行修正。
研究意义
通过本课题，对布料臂架的金属结构进行全面、系统的计算、分析及研究，更方便地了解设计流程，掌握必要的机械设计辅助软件，了解大型机械设计原理，增长实际经验，为自己今后可能从事的工作提供一些帮助，并从设计流程中得到启发，对今后的学习和工作有所启迪。
采取的主要技术路线或方法
通过互联网技术和毕业实习环节，收集胎带机或类似机构的结构组成及工作原理的资料，了解结构组成及工作原理，并收集桁架结构计算方法，在已有的50m胎带机资料的基础上，进一步模拟设计60m胎带机布料臂架。在手算的基础上，初步确定桁架的截距，宽和高等基本尺寸。运用有限元分析软件ANSYS进行简单的校核与分析。
采用ANSYS有限元软件，对布料臂架进行参数化建模，并对单节臂架在单一工况的条件下进行有限元计算，从而完成金属结构强度和刚度的校核。并根据分析的结果，分析桁架是否需要进行局部加强比如添加加劲肋之类的措施。保证设计结果的安全可靠。
为保证结果的准确性，先根据已有的50m胎带机的布料臂架尺寸，建立50m的布料臂架金属桁架结构模型，并进行分析。熟悉设计流程，掌握基本方法尤其是参数化建模及网格划分和施加载荷的方法。使得60m胎带机布料系统金属桁架结构的设计更加顺畅。
使用ANSYS软件进行有限元分析的简单流程如下：（1）分析布料臂架结构并对其进行适量简化处理，并对其结构、荷载进行参数化处理。（2）根据各零部件位置，基于APDL
参数化语言，建立各节布料臂架的有限元模型，并划分网格。（3）处理荷载与边界条件，对有限元模型的计算结果进行综合分析，校核桁架强度，分析桁架受力和变形状况。为桁架尺寸的修改或优化奠定基础。
在对臂架进行有限元结构分析时，根据实际工况（实际工况很复杂，要考虑风载，物料自重等各种因素）不仅要考虑臂架的俯仰、还要考虑臂架的伸缩，因此涉及到的计算工作工况比较多。由于时间不多并且本人实际能力所限，在导师的指导下，只进行单一工况下的各个臂架分析，不在进行耦合及整体臂架的全工况分析。通过对单一工况的分析以对今后的优化提供参考和借鉴。
预期的成果及形式
1.开题报告一份。
2.专业外文翻译一篇。
2胎带机布料系统金属臂架毕业设计说明书。
3.胎带机布料系统金属缩臂架图纸。
4.设计成果光盘一张。
时间安排
第1、2周：
⑴查阅有关牵胎带机设计资料，掌握胎带机的工作原理及结构组成；
⑵熟悉计算机绘图理论与技巧，达到能独立、正确绘制一般复杂程度的零件图；
⑶熟悉计算机Word文档，能较熟练进行文字及公式处理；
⑷部分同学能够用有限元软件对金属结构进行计算分析。
第3、4周：
毕业实习，并完成开题报告（文献综述）、外文翻译内容。
第5周：
确定胎带机的总体设计方案。
（1）阐述课题的工程背景及意义；
（2）胎带机的工作原理及结构组成。
第6~8周：
布料系统的设计计算（含臂架及其伸缩机构、布料输送系统及其支撑装置等）；
第9~12周：图纸设计等
第13周：
⑴完善设计图纸；
⑵整理、装订设计计算说明书；
⑶准备答辩。
第14周：
毕业答辩。指导教师意见
签
名：
年
月
日
备注
参考文献
[1]
胡平均．Putzmelster胎带机在湖南株溪口水电站砼浇筑中的应用[J]．科技信息，2009，(17)；
[2]
张瑜，陈雄．CC200-24型胎带机在龙滩水电站的应用[J]．红水河，2006，(4)；
[3]
王书才．胎带机生产线在三峡工程的应用与故障分析[J]．水利电力施工机械，1997，19(4)；
[4]
陈雄．CC200-24型胎带机在龙滩水电站的应用[J]．水力发电，2006，32(4)：54—55；
[5]
周长江，官凤娇，韩旭，等，布料机布料臂架有限元建模与仿真研究[J]．工程机械，2007，38(11)；20—25；
[6]
严大考
，钟艺谋
，张阳勇，基于ANSYS的胎带机布料臂架金属结构的有限元分析[J]，华北水利水电学院学报，2013,.(4)；94—97；
[7]
韩林山，於进，钟艺谋，基于ANSYS
的胎带机布料臂架全工况分析，施工技术[J]，第42
卷第18
期2013
年9
月下；
TDJ60060型胎带机布料臂架伸缩机构设计毕业论文 本文关键词：伸缩，布料，毕业论文，机构，带机
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