转动架是“SRFT”型游乐设备的主要承载和传动部件,转动架结构设计的合理性直接决定着该型游乐设备整机的运转能力、乘坐安全以及舒适性。本文以转动架作为研究对象,完成其结构的静力学计算、动态特性分析、变量灵敏度分析以及结构优化和6σ质量分析,本文要点如下:1.根据“SRFT”型游乐设备的设计要求和相关设计规范,运用经典力学理论和有限元分析软件完转动架主要构件的强度、刚度、局部稳定性的校核。运用有限元分析软件ANSYS Workbench建立转动架的整体模型,通过对多种工况进行仿真计算,明确了工况2为其最危险工况。同时,也发现该结构在强度和刚度方面均存在较大的富裕量,具备优化的可能与必要。2.运用ANSYS Workbench模态分析模块完成转动架的模态分析,得到转动架结构的前8阶固有模态频率,并在模态分析的基础上完成结构的谐响应分析,得出在2.3Hz处结构产生的变形最大。通过研究旋转主轴和液压马达所产生的激励频率对于转动架共振的影响,结果表明主轴和液压马运转达不会引起结构的共振。本文还对该结构进行了线性屈曲分析,得出该结构发生一阶屈曲失稳的屈曲特征值为22.52,表明其抗受压失稳能力较强。3.为找出对转动架结构强度、刚度和稳定性影响最为显著的设计变量,采用最优拉丁超立方抽样法,得到关于12个输入参数和5个输出参数的140个样本点,再运用所得的样本点建立BP神经网络近似模型,并采用GDX训练算法完成了神经网络的训练。通过描述性蒙特卡洛数值模拟法对BP神经网络模型进行1400随机抽样,得出12个设计变量对于5个设计指标的pareto影响度分布图,并分析其中对设计指标影响最大的部分设计变量,为结构设计优化中变量的高效选取提供依据。4.结合灵敏度分析结果,本文选取6个对转动架结构重量影响最为显著的设计变量进行重新抽样。经对比三种代理模型对样本点的拟合精度,确定采用拟合精度相对较高的响应面模型代替转动架的有限元模型,并运用多岛遗传算法完成转动架结构的优化设计,优化后该结构重量下降14.21%,效果显著。为检验优化后该结构的可靠性,本文将载荷、尺寸及材料等参数作为干扰因素,运用描述性蒙特卡洛抽样法对转动架结构进行6σ质量分析,分析结果表明,在优化后的该结构设计指标的σ水平较高均为8σ,可靠度均接近100%。