起重机伸缩臂结构优化设计及有限元分析

发布时间：2020-05-09 11:19

【摘要】： 伸缩臂作为起重机的主要受力构件,其结构性能的好坏不仅影响作业的安全可靠性,还是决定整机质量与经济成本的重要因素。因此,快速有效的设计出自重最小的伸缩臂对于伸缩臂式起重机的发展有着至关重要的作用。 本文通过对伸缩臂结构分析,将其简化为两个优化模块(变幅机构三铰点位置优化和伸缩臂结构尺寸优化),采用了人工智能粒子群优化算法和功能强度的有限元优化工具,并利用Visual C++ 6.0进行编程,开发具有良好的交互界面和高度可视化的伸缩臂优化设计软。 1、粒子群优化算法 对伸缩臂变幅机构进行受力分析,得出变幅机构三铰点位置优化问题的目标函数和优化变量,根据粒子优化算法处理多目标优化问题的原则编写变幅机构三铰点位置优化子程序,不仅准确快捷、调用方便,且由于伸缩臂变幅机构受力原理基本相同,使程序具有较好的通用性。 2、有限元优化设计 利用功能强大的有限元分析软件ANSYS的参数化设计语言APDL编写参数化的伸缩臂有限元模型命令流文件,并通过ANSYS的优化功能模块完成对伸缩臂的尺寸优化。 3、开发伸缩臂辅助设计软件 以Visual C++6.0为开发工具,编写具有良好的交互性界面,伸缩臂种类繁多,功能齐全的起重机伸缩臂计算机辅助设计软件
【图文】：

型钢和薄壁型钢，减小结构件连接时的拼接焊缝；优化结构件构造形式，充分利用材料采用高强度合金钢，增加承载构件的承载能力，改善受力情况，减轻自重并使整车外形更加美观；在机构方面研发性能更优的传动零部件，简化机构，以焊代铸，采用机电液一体化技术，提高使用性能和可靠性；在电控方面开发性能优良，成本低，可靠性高的电控系统和调速系统。1.2 伸缩臂式起重机伸缩臂发展概况伸缩臂作为起重机的主要受力构件，其重量一般占整机重量的 13％～20％，而在大型起重机中其重量所占的比例则更大。因此，伸缩臂结构性能的好坏不仅影响作业的安全可靠性，还是决定整机质量与经济成本的重要因素，，尤其对于中、大吨位起重机在大幅度、高起升高度情况下伸缩臂性能的影响至关重要，而伸缩臂的关键技术在于其伸缩机构形式和截面形状。伸缩臂式起重机的伸缩臂是一个双向压弯构件，除了受整体刚度、强度、稳定性的约束外，局部稳定性也是其主要约束因素，因此，通常把伸缩臂制成为箱形截面。

图 2.4 变幅机构模型图Fig.2.4 derricking mechanism model变幅机构是平面运动机构，所以三个铰接点需要 6 个坐标定位臂比λ ，起重臂最大仰角maxα 和最小仰角minα ，共 9 个设计变量λ 作为约束条件，所以设计变量只有 7 个，其矢量表达式为：1 1 maxx=[ , , , , , , ]Te f h g l e α数的确定变幅机构三铰接点位置进行优化设计时，根据其工作特性可以按目标函数：足起重力矩前提下，变幅油缸受力最小；油缸最轻；受力最小；
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH21

【引证文献】

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本文编号：2656061