汽车起重机伸缩臂结构有限元分析及优化

论文摘要

由于伸缩臂是双向压弯构件,所以,对其综合性能:刚度、强度以及稳定性等方面都必须进行详细的分析和考虑,尤其是稳定性。考虑到截面的形状类型多变,需要的精度更高,加工时间更久,所以导致当今所使用的起重机中很少利用该类型的截面。为此,本文针对汽车起重机伸缩臂结构强度及刚度问题,采用有限元分析法,建立其有限元分析模型,并施加载荷及约束条件,对伸缩臂结构的强度和刚度进行仿真分析,并通过试验进行验证,分析其结构强度和刚度存在的问题,并针对性对伸缩臂截面进行了优化设计。首先,分析了汽车起重机主要技术参数,分析确定其工况类型,并计算各工况下伸缩臂承受的载荷及载荷系数;并在此基础上,并对该汽车起重机伸缩臂的截面形状及尺寸进行设计,包括变幅平面、回转平面的受力分析,以及伸缩臂截面的选取;此外进一步对伸缩臂强度及刚度进行校核,重点分析了其危险截面的受力,校核结果表明,本文研究的伸缩臂强度和刚度符合标准要求。其次,结合该汽车起重机的工作环境,分析其典型的工况,并建立其伸缩臂的几何模型,进行网格划分,并施加载荷及约束条件,然后分析各工况下伸缩臂的强度和刚度,结果表明:1)其应力最大的位置是基本臂和变幅油缸的铰接位置,同时对于该位置周围,应力也较为突出,在具体设计的时候,需要特别添加有效的解决措施,例如,针对其中的应力突出位置,设置垫板,或使用强度更高的铰轴;2)该论文3中主要选用的是HQ80板,对应的[?]=800MPa>699.19MPa,在经过模型简化处理之后,所设计的伸缩臂满足相关标准和应用要求。针对其在静力学方面的测试,将SQ200ZB4同车起重机伸缩臂在伸出整体和3节两种最大应力情况下,对其臂的应力应变大小进行测试,实验检测方法使用的是应变电测法,测量设备选择的是DH3819A型应变仪,实际结果显示:通过有限元仿真获得的计算值和实测值虽然存在一定的误差,但都控制在15%以内,所以,可以证明,论文使用的有限元分析方法符合实际要求,具有良好的参考价值。最后,对伸缩臂的截面进行形状优化,包括设计变量的确定、状态变量的确定、目标函数的确定,并对伸缩臂截面进行优化,结果表明优化前伸缩臂总质量为7.8t,优化后总质量为7.06t,减重9.6%。优化后结构性能符合设计和使用要求,且能充分发挥材料性能,节约材料,降低成本,并且重心更接近中心,提高了稳定性。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 卢冬琴

导师: 杨晋,闫新中

关键词: 汽车起重机伸缩臂,结构优化设计,结构强度,结构刚度,有限元分析

来源: 兰州交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 数学,工业通用技术及设备,机械工业,建筑科学与工程

单位: 兰州交通大学

分类号: TH213.6;TB115

DOI: 10.27205/d.cnki.gltec.2019.001306

总页数: 55

文件大小: 2320k

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