基于非线性弯曲的伸缩臂优化研究

发布时间：2020-04-09 08:22

【摘要】： 汽车起重机具有机动灵活、转移速度快等特点,广泛应用于建筑、能源、化工、造船、物流等领域。伸缩臂是汽车起重机重要组成部分,其重量在整机重量中占有较大比重,其性能也是影响整机性能的主要因素。在满足强度、刚度、稳定性的条件下,降低伸缩臂重量,对于提高整机性能有重要意义。因此,本文基于非线性弯曲理论,采用优化设计方法对汽车起重机伸缩臂进行优化研究,具有理论意义及实用价值。 伸缩臂是典型的薄壁、双向压弯、大柔度构件,受力复杂。非线性弯曲是在伸缩臂设计过程中必须要考虑的一个因素。本文采用逐步逼近算法,分析伸缩臂危险截面的挠度,从而为伸缩臂优化设计奠定基础。 本文采用遗传算法对伸缩臂进行优化计算。在众多优化算法中,遗传算法具有自适应性、全局搜索性、无需梯度计算等特点,在解决多变量、多约束的工程问题上具有一定优势。在满足截面形状要求的基础上,以伸缩臂重量最轻为目标函数,以截面相关参数为优化设计变量,以伸缩臂力学性能和结构设计要求为约束条件,建立优化数学模型。采用惩罚函数法处理力学性能约束条件,设计合适的适应度函数；采用实值编码方式,提高算法的精度和全局搜索能力；编写C++ Builder优化程序。 以QY70型汽车起重机五节伸缩臂为实例,对其截面参数进行优化。分析优化过程中每代平均适应度值和每代最佳个体对应的重量,结果表明算法中采用的终止准则的正确性。对最优解和原方案进行比较分析,结果表明相同约束情况下,优化后伸缩臂重量比优化前降低了12.6%(约919kg),验证程序的有效性。 本文的研究内容有助于提高伸缩臂的设计效率和设计水平,为汽车起重机伸缩臂的设计及计算提供参考。
【图文】：

汽车起重机如图 1.1所示。声才忿;扩刃月;j刀夕;J万布钾几’_产犷恕谬盯称一““墨止终酬图1Fig.汽车起重机 TfllCkCrane伸缩臂是汽车起重机的最主要受力构件。在中小型汽车起重机中，伸缩臂的重量占整机重量的13一20%左右，在大吨位起重机则高达25%，而整机重量是衡量汽车起重机设计水平的一个重要指标;同时，伸缩臂重量还直接影响起重机的作业性能l2]。所以伸缩臂设计水平的高低直接决定了整机性能水平。目前，国内大多数生产厂家采用的设计方法是在比照国内外同类产品的基础上，形成初始的伸缩臂截面参数，按照现行的相关国家标准校核，对截面参数进行反复调整

对于伸缩臂这种压弯构件，，尽管每一节臂的变形较小，属于弹性小变形的范围，但由于悬臂特点，使得伸缩臂端部位移较大，而端部是轴向集中载荷的作用点，所以非线性作用明显。三节伸缩臂变形如图2.1所示。下面以三节伸缩臂为例对非线性弯曲进行说明。i翻裂州州州州‘.吐l‘图2.1三节伸缩臂变形示意图(回转平面) Fig.2.1SketchofDefieetionontheThirdTeleseoPieBoom(SlewingPlane)
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH213.6

【引证文献】

相关硕士学位论文 前2条

1 蔡宇子;现代伸缩臂截面及尺寸优化研究[D];大连理工大学;2012年

2 程鹏;汽车起重机伸缩臂有限元分析及优化设计研究[D];太原科技大学;2012年

本文编号：2620525