基于响应面法的沉井掘进机回转装置优化设计

作者：徐光亿; 齐志冲; 田彦朝; 宋德华; 张朋真; 陈凯歌

来源：机械设计, 2022, S2: 92-97.

DOI：10.13841/j.cnki.jxsj.2022.s2.021

• 沉井掘进机回转装置
• 参数化建模
• 灵敏度分析
• 响应面分析
• 结构优化

以沉井掘进机的关键结构件——回转装置为研究对象，提出了以结构最大等效应力和结构质量为优化目标的结构优化设计方法。简述了沉井掘进机的主要结构组成和回转装置结构组成；基于厂内工业试验下主机的受力工况对回转装置进行受力分析，建立回转装置受力分析简易模型；通过PTC Creo软件对回转装置进行参数化建模并基于有限元法对回转装置进行静强度分析；以环板、法兰板和筋板等结构关键尺寸为设计输入变量，以最大等效应力、质量为优化目标，对设计参数进行灵敏度分析和响应面分析；利用设计变量与输出参数之间的灵敏度大小简化需优化的模型，在保证回转装置静态特性的基础上以回转装置质量最小为优化目标，运用多目标多尺寸的优化分析，基于响应面法对回转装置进行结构优化设计。结果表明，优化后回转装置质量减小了19.7%，最大应力值降低了11.1%，达到了优化的效果。证明了基于有限元分析、参数灵敏度分析、响应面分析和多目标优化的沉井掘进机回转装置优化设计方法的有效性。