一種新型起重機吊臂的輕量化設計與研究

 

    2吊(diao)臂(bi)截(jie)麵(mian)形(xing)式(shi)的(de)確(que)定(ding)吊(diao)臂(bi)由(you)上(shang)下(xia)翼(yi)緣(yuan)板(ban)和(he)腹(fu)板(ban)焊(han)接(jie)而(er)成(cheng)
，是(shi)非(fei)對(dui)稱(cheng)的(de)類(lei)橢(tuo)圓(yuan)截(jie)
，如(ru)所(suo)示(shi)。此(ci)截(jie)麵(mian)與(yu)傳(chuan)統(tong)的(de)箱(xiang)型(xing)及(ji)多(duo)邊(bian)形(xing)截(jie)麵(mian)相(xiang)比(bi)，特(te)點(dian)是(shi)：（D前後滑塊分別支承在圓角處
，能傳遞大部分側向力

，無需另加側向支承，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，由於曲邊截麵良好的力學性能
，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，曲板相對於平板剛度係數大
，抗屈曲性能強，有利於提高抗失穩能力。（4）大(da)圓(yuan)角(jiao)可(ke)以(yi)有(you)效(xiao)減(jian)少(shao)平(ping)板(ban)的(de)寬(kuan)度(du)
，並(bing)且(qie)對(dui)平(ping)板(ban)形(xing)成(cheng)很(hen)強(qiang)的(de)嵌(qian)固(gu)大(da)大(da)提(ti)高(gao)其(qi)局(ju)部(bu)臨(lin)界(jie)力(li)。綜(zong)上(shang)所(suo)述(shu)，該(gai)種(zhong)截(jie)麵(mian)可(ke)以(yi)較(jiao)好(hao)發(fa)揮(hui)材(cai)料(liao)的(de)機(ji)械(xie)性(xing)圖(tu)I各節臂設計變量3吊臂有限元分析3.1參數化實體模型的建立在DM模塊中建立吊臂模型，建模過程中將每節臂的各個板厚、三節臂的腹板高度及其腹板間距設置成變量
，即中的P1~Pn共11個設計變量，模型及設計變量與Mechanical模塊實現無縫連接。

 

    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，並按曆類載荷計算。其中，仰角a=32°，起升載荷Q=1212.750kN，鋼絲繩拉力S=212.763kN
，側向載荷T=100.656kN，重力加速度g=9.8m/s'2，吊臂優化的數學模型如下：滑塊滑塊燮04.2基於神經網絡的響應麵設計為了選取典型樣本

，並且減少計算時間，采用DOE（實驗設計）fa。zaiceliangshujurongheyanjiuzhong
，tangkelunyishijiaoceliangdekongjianjiemianquxianweichushiquxian
，yisanzuobiaoceliangjicedingdejingbanjingbuchanghoudeweizhidianweiquxianbianxinggeidingdexingzhidian，tongguoquxianbianxingshixingoujiandequxiantongguoxingzhidian，shixianshujuderonghe，tigaolezhudongshijiaotiqulunkuodejingdukou。gaoyingzhongjiangsanweijiguangceliangjishuhelitishijiaojishuxiangjiehe，yonglitishijiaohuoqushujudelinghuoxingmibusanweijiguangceliangjishudeyiloucaiquexian，tongguoerzhedeshujuronghehuodejiaowanzhengdemoxingshujuliyongnixianggongchengzhongjiechushiceliangjingdumingxiangaoyufeijiechushi（掃描）celiangjingdudezheyitedian，tichuleyizhongjiyuqumianbianxingjishudejiechushicelianghefeijiechushiceliangshujuronghedefangfa
，jibalingjiansaomiaohoudedianyunjingnixiangjianmozuoweichushibianxingqumian
，zailingjiandefuzaqumianshangyongjiechushiceliangfangfaceliangyixilietezhengdianzuoweibianxingtiaojian，daoruThinkDesignruanjianzhongtongguoqumianbianxingdefangshiduichushimoxingjinxingtiaozheng，yicitigaonixiangjianmodejingdu。zainixiangjianmoshi

，yousaomiaoyihuoqudelingjiandedianyunshuju，jingnixiangjianmoruanjianchuli

，yibandoukeyitijinxingyouhuayihou，kaolvdaojiagongtiaojian，xuyaoduiyouhuazhijinxingyuanzheng
，congbiao2中可以看出，對板厚圓整後
，吊臂的強度滿足要求，優化後的吊臂重量減少了21.09%，吊臂自重明顯降低。通過對圓整後的優化結果進行分析計算，吊臂的剛度也滿足要求
，此處不再贅述。（4）結jie果guo表biao明ming
，將jiang基ji於yu神shen經jing網wang絡luo的de響xiang應ying麵mian法fa和he多duo目mu標biao遺yi傳chuan算suan法fa優you化hua有you效xiao地di結jie合he起qi來lai
，在zai致zhi力li於yu解jie決jue一yi些xie非fei線xian性xing程cheng度du較jiao高gao的de問wen題ti上shang，優you勢shi明ming顯xian。該gai方fang法fa對dui於yu包bao括kuo大da型xing起qi重zhong機ji在zai內nei的de相xiang關guan工gong程cheng機ji械xie設she計ji，具ju有you推tui廣guang意yi義yi。