一種新型起重機吊臂的輕量化設(shè)計與研究

 

    2吊臂截面形式的確定吊臂由上下翼緣板和腹板焊接而成，是非對稱的類橢圓截，如所示。此截面與傳統(tǒng)的箱型及多邊形截面相比，特點是：（D前后滑塊分別支承在圓角處，能傳遞大部分側(cè)向力，無需另加側(cè)向支承，且能較好的傳遞扭矩與橫向力。（2）當承受滑塊局部應力時候，由于曲邊截面良好的力學性能，使得上下翼緣板板厚更小。（3）下翼緣板和腹板的實際計算寬度較小，曲板相對于平板剛度系數(shù)大，抗屈曲性能強，有利于提高抗失穩(wěn)能力。（4）大圓角可以有效減少平板的寬度，并且對平板形成很強的嵌固大大提高其局部臨界力。綜上所述，該種截面可以較好發(fā)揮材料的機械性圖I各節(jié)臂設(shè)計變量3吊臂有限元分析3.1參數(shù)化實體模型的建立在DM模塊中建立吊臂模型，建模過程中將每節(jié)臂的各個板厚、三節(jié)臂的腹板高度及其腹板間距設(shè)置成變量，即中的P1~Pn共11個設(shè)計變量，模型及設(shè)計變量與Mechanical模塊實現(xiàn)無縫連接。

 

    3.2載荷計算及約束處理在Mechanical模塊中進行吊臂有限元分析，滑塊材料采用鑄青銅，吊臂采用高強鋼，并按歷類載荷計算。其中，仰角a=32°，起升載荷Q=1212.750kN，鋼絲繩拉力S=212.763kN，側(cè)向載荷T=100.656kN，重力加速度g=9.8m/s'2，吊臂優(yōu)化的數(shù)學模型如下：滑塊滑塊燮04.2基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的響應面設(shè)計為了選取典型樣本，并且減少計算時間，采用DOE（實驗設(shè)計）法。在測量數(shù)據(jù)融合研究中，唐克倫以視覺測量的空間截面曲線為初始曲線，以三坐標測量機測定的經(jīng)半徑補償后的位置點為曲線變形給定的型值點，通過曲線變形使新構(gòu)建的曲線通過型值點，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的融合，提高了主動視覺提取輪廓的精度口。高瑩忠將三維激光測量技術(shù)和立體視覺技術(shù)相結(jié)合，用立體視覺獲取數(shù)據(jù)的靈活性彌補三維激光測量技術(shù)的易漏采缺陷，通過二者的數(shù)據(jù)融合獲得較完整的模型數(shù)據(jù)利用逆向工程中接觸式測量精度明顯高于非接觸式（掃描）測量精度的這一特點，提出了一種基于曲面變形技術(shù)的接觸式測量和非接觸式測量數(shù)據(jù)融合的方法，即把零件掃描后的點云經(jīng)逆向建模作為初始變形曲面，在零件的復雜曲面上用接觸式測量方法測量一系列特征點作為變形條件，導入ThinkDesign軟件中通過曲面變形的方式對初始模型進行調(diào)整，以此提高逆向建模的精度。在逆向建模時，由掃描儀獲取的零件的點云數(shù)據(jù)，經(jīng)逆向建模軟件處理，一般都可以體進行優(yōu)化以后，考慮到加工條件，需要對優(yōu)化值進行圓整，從表2中可以看出，對板厚圓整后，吊臂的強度滿足要求，優(yōu)化后的吊臂重量減少了21.09%，吊臂自重明顯降低。通過對圓整后的優(yōu)化結(jié)果進行分析計算，吊臂的剛度也滿足要求，此處不再贅述。（4）結(jié)果表明，將基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的響應面法和多目標遺傳算法優(yōu)化有效地結(jié)合起來，在致力于解決一些非線性程度較高的問題上，優(yōu)勢明顯。該方法對于包括大型起重機在內(nèi)的相關(guān)工程機械設(shè)計，具有推廣意義。