起重机伸缩臂参数化建模及优化设计
发布时间：2020-10-22 14:30
伸缩臂是汽车起重机承载力的主要构件,并且占起重机总质量的20%~30%,占整机质量比重较大。因此,伸缩臂架的力学性能不仅决定了起重机的整体机能,而且还影响着起重机在市场竞争中的经济性能。汽车起重机臂架的工况较为复杂,应用传统设计不仅需要大量的重复计算工作、设计周期长,而且精确度不高,设计结果比较保守,导致产品笨重,不能充分发挥材料的力学性能。本文以汽车起重机U型截面伸缩臂为研究对象,在载荷施加和约束条件确定的基础上,利用ANSYS软件,应用APDL语言实现对伸缩臂的参数化建模、静力学分析、和优化设计。通过对伸缩臂臂架进行静力学分析,得到应力、应变和位移云图,直观的了解伸缩臂架的力学性能;应用模态分析了解伸缩臂各阶固有频率和振型变化情况,规避由外部载荷激励引起的共振;应用屈曲分析得到伸缩臂的屈曲特征值,通过特征值判定伸缩臂臂架的整体稳定性。在优化工具箱中,结合零阶和一阶优化方法对汽车起重机伸缩臂进行优化,根据强度、刚度和稳定性条件,找到伸缩臂的最优截面形状,使伸缩臂材料充分利用,减轻了伸缩臂的重量。这种优化方法,很大程度上减轻了伸缩臂臂架的自重,对提高起重机伸缩臂架的起升高度和起重机整体性能有着很大的意义,同时也为大吨位的汽车起重机伸缩臂的设计,提供了参考价值。
【学位单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TH21
【部分图文】：
2图 1.2 伸缩臂起重机 图 1.3 混合臂起重机Figure1.2 telescopic boom crane Figure1.3 brachial crane重机的臂架分为直臂式和混合式，直臂式如图 1.2 和混合臂式如图 1.3。在我国对重机的生产普遍采用伸缩臂形式，起重机正常作业时，伸缩臂是主要的受力构件，占起重机总重的 20%~30%。在小幅度时，伸缩臂受到臂架自重和吊重，在力的，导致臂架弯曲，而且超载可能导致臂架弯曲而不能正常工作，因而臂架的强度重机正常工作时的起吊能力。大幅度时，伸缩臂受到臂架自重和吊重，大部分力导向液压缸承受，超载的情况下，可能导致伸缩臂臂根形成压溃，造成局部失稳，造成起重机失稳，会导致起重机倾翻。因而，降低伸缩臂起重机臂架自重，对提机整体性能有着很大的意义，也成为了起重机行业的竞争趋势[5]。重机行业持续不断的发展过程中，伸缩臂臂架的截面也在不断的优化，臂架也在
2图 1.2 伸缩臂起重机 图 1.3 混合臂起重机Figure1.2 telescopic boom crane Figure1.3 brachial crane重机的臂架分为直臂式和混合式，直臂式如图 1.2 和混合臂式如图 1.3。在我国对重机的生产普遍采用伸缩臂形式，起重机正常作业时，伸缩臂是主要的受力构件，占起重机总重的 20%~30%。在小幅度时，伸缩臂受到臂架自重和吊重，在力的，导致臂架弯曲，而且超载可能导致臂架弯曲而不能正常工作，因而臂架的强度重机正常工作时的起吊能力。大幅度时，伸缩臂受到臂架自重和吊重，大部分力导向液压缸承受，超载的情况下，可能导致伸缩臂臂根形成压溃，造成局部失稳，造成起重机失稳，会导致起重机倾翻。因而，降低伸缩臂起重机臂架自重，对提机整体性能有着很大的意义，也成为了起重机行业的竞争趋势[5]。重机行业持续不断的发展过程中，伸缩臂臂架的截面也在不断的优化，臂架也在
典型代表有：矩形、梯形、倒置梯形、五边形、六边形、八边形、大圆角矩形、多边形、U 型以及椭圆形截面如图1.4 所示。图 1.4：伸缩臂截面Figure 1.4the cross section of the telescopic boom四边形截面生产制造中，工艺简单，制造设备要求低，而且在抗弯能力和抗扭转有突出的亮点，因此，在中、小吨位伸缩臂式汽车起重机生产中，四边形截面形式的运用非常广泛。但是这种四边形截面臂架在汽车起重机的承载能力方面不足，不能够充分发挥材料的性能，并且为得到可靠地传递扭矩和横向力，还需要设附加支撑。矩形截面下盖板较厚，下盖板承受压力能力变大，因而增加了局部稳定性。但矩形截面具有多处焊缝，导致焊缝处产生应力集中，增加了作业时的安全隐患。五边形截面具有上盖板宽，呈倒“V”形特点，此结构不仅改善了下盖板的局部稳定性能，而且材料的力学性能也能够得到较好的发挥。多边形截面是在矩形截面的基础上，是上、下盖板弯折形成。多边形下盖板换人腹板宽厚比比较低，有利于提高臂架的整体抗失稳能力和局部稳定性，受力
【参考文献】
本文编号：2851716
【学位单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TH21
【部分图文】：
2图 1.2 伸缩臂起重机 图 1.3 混合臂起重机Figure1.2 telescopic boom crane Figure1.3 brachial crane重机的臂架分为直臂式和混合式，直臂式如图 1.2 和混合臂式如图 1.3。在我国对重机的生产普遍采用伸缩臂形式，起重机正常作业时，伸缩臂是主要的受力构件，占起重机总重的 20%~30%。在小幅度时，伸缩臂受到臂架自重和吊重，在力的，导致臂架弯曲，而且超载可能导致臂架弯曲而不能正常工作，因而臂架的强度重机正常工作时的起吊能力。大幅度时，伸缩臂受到臂架自重和吊重，大部分力导向液压缸承受，超载的情况下，可能导致伸缩臂臂根形成压溃，造成局部失稳，造成起重机失稳，会导致起重机倾翻。因而，降低伸缩臂起重机臂架自重，对提机整体性能有着很大的意义，也成为了起重机行业的竞争趋势[5]。重机行业持续不断的发展过程中，伸缩臂臂架的截面也在不断的优化，臂架也在
2图 1.2 伸缩臂起重机 图 1.3 混合臂起重机Figure1.2 telescopic boom crane Figure1.3 brachial crane重机的臂架分为直臂式和混合式，直臂式如图 1.2 和混合臂式如图 1.3。在我国对重机的生产普遍采用伸缩臂形式，起重机正常作业时，伸缩臂是主要的受力构件，占起重机总重的 20%~30%。在小幅度时，伸缩臂受到臂架自重和吊重，在力的，导致臂架弯曲，而且超载可能导致臂架弯曲而不能正常工作，因而臂架的强度重机正常工作时的起吊能力。大幅度时，伸缩臂受到臂架自重和吊重，大部分力导向液压缸承受，超载的情况下，可能导致伸缩臂臂根形成压溃，造成局部失稳，造成起重机失稳，会导致起重机倾翻。因而，降低伸缩臂起重机臂架自重，对提机整体性能有着很大的意义，也成为了起重机行业的竞争趋势[5]。重机行业持续不断的发展过程中，伸缩臂臂架的截面也在不断的优化，臂架也在
典型代表有：矩形、梯形、倒置梯形、五边形、六边形、八边形、大圆角矩形、多边形、U 型以及椭圆形截面如图1.4 所示。图 1.4：伸缩臂截面Figure 1.4the cross section of the telescopic boom四边形截面生产制造中，工艺简单，制造设备要求低，而且在抗弯能力和抗扭转有突出的亮点，因此，在中、小吨位伸缩臂式汽车起重机生产中，四边形截面形式的运用非常广泛。但是这种四边形截面臂架在汽车起重机的承载能力方面不足，不能够充分发挥材料的性能，并且为得到可靠地传递扭矩和横向力，还需要设附加支撑。矩形截面下盖板较厚，下盖板承受压力能力变大，因而增加了局部稳定性。但矩形截面具有多处焊缝，导致焊缝处产生应力集中，增加了作业时的安全隐患。五边形截面具有上盖板宽，呈倒“V”形特点，此结构不仅改善了下盖板的局部稳定性能，而且材料的力学性能也能够得到较好的发挥。多边形截面是在矩形截面的基础上，是上、下盖板弯折形成。多边形下盖板换人腹板宽厚比比较低，有利于提高臂架的整体抗失稳能力和局部稳定性，受力
【参考文献】
相关期刊论文 前5条
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2 曾成奇;卫良保;;起重机伸缩臂有限元参数化分析[J];建筑机械;2010年09期
3 孙焕纯;王跃方;刘春良;;桁架结构稳定分析的几何非线性欧拉稳定理论[J];计算力学学报;2007年04期
4 纪爱敏;彭铎;刘木南;;三种工况下大型吊臂的有限元分析[J];工程机械;2006年02期
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1 王彪;全地面起重机伸缩臂截面优化设计[D];吉林大学;2014年
2 黄琳;起重机伸缩臂结构优化研究[D];大连理工大学;2007年
本文编号：2851716
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