【摘要】：伸縮臂是汽車起重機(jī)重要的組成部分與主要的受力構(gòu)件。伸縮臂在工作過程中受到多種外載荷的共同作用,其結(jié)構(gòu)力學(xué)性能不僅影響工作的安全可靠性,還決定著整機(jī)性能與承載能力,對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化與有限元結(jié)構(gòu)分析是具有重要意義的。本文以TC75汽車起重機(jī)伸縮臂為研究對象,以有限元分析軟件ANSYS為工具。首先,分析了伸縮臂具體結(jié)構(gòu),并根據(jù)伸縮臂三維模型,利用ANSYS Parametric Design Language建立了伸縮臂的整機(jī)參數(shù)化有限元模型,并對伸縮臂危險(xiǎn)工況進(jìn)行了有限元靜力學(xué)分析,得出整體位移情況與應(yīng)力分布情況;然后,對危險(xiǎn)工況進(jìn)行了應(yīng)力測試試驗(yàn),對比分析測試結(jié)果與分析結(jié)果,驗(yàn)證有限元模型的正確性;其次,改進(jìn)了危險(xiǎn)位置的結(jié)構(gòu),并采用梯度尋優(yōu)法在ANSYS優(yōu)化模塊中,以截面尺寸為設(shè)計(jì)變量,應(yīng)力與位移為狀態(tài)變量,整體質(zhì)量為目標(biāo)函數(shù),對伸縮臂截面進(jìn)行了優(yōu)化,優(yōu)化后伸縮臂減重9.6%;最后,針對優(yōu)化后模型進(jìn)行了有限元靜力學(xué)分析,對比優(yōu)化工況優(yōu)化前后危險(xiǎn)位置的應(yīng)力情況、整機(jī)應(yīng)力分布情況與位移情況,并校核其他三個(gè)工況下優(yōu)化后強(qiáng)度與剛度;對每個(gè)工況進(jìn)行了模態(tài)分析,得到其振動參數(shù),為避免工作時(shí)出現(xiàn)共振現(xiàn)象提供了依據(jù);進(jìn)行了屈曲分析,確定了每個(gè)工況下的臨界失穩(wěn)載荷,證明伸縮臂在正常工作條件下不會發(fā)生失穩(wěn)。本文對TC75汽車起重機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了理論指導(dǎo),同時(shí)也為同類工程實(shí)際問題提供了參考與解決思路。
【圖文】：

1.1 課題背景及研究的目的和意義工程起重機(jī)行業(yè)在“十二五”期間一直處于低迷的勢態(tài)，但是在長江經(jīng)濟(jì)帶、京津冀一體化和“一帶一路”三大戰(zhàn)略的影響下，工程機(jī)械行業(yè)迎來了持續(xù)近一年半的增長，并且增長勢頭未有減弱的跡象，令整個(gè)行業(yè)為之振奮�！笆濉币�(guī)劃中更有國家出臺的為推動國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，加快經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐的政策，有效支持工程機(jī)械行業(yè)發(fā)展，預(yù)計(jì)在“十三五”期間收入年均增長 6.5%左右[1-3]。起重機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，汽車起重機(jī)因具有機(jī)動性好、轉(zhuǎn)移迅速快捷、效率高、適用各種場地作業(yè)等突出特點(diǎn)[4]。而伸縮臂系統(tǒng)是汽車起重機(jī)中重要的工作部件，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，占起重機(jī)整機(jī)重量的 13%~20%，在大型起重機(jī)中所占比重更大[5-6]。在工作過程中，伸縮臂系統(tǒng)是主要的承重部件，要求伸縮臂具有足夠高的剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性，所以針對伸縮臂進(jìn)結(jié)構(gòu)分析是必要的[7]。由于起重機(jī)伸縮臂的強(qiáng)度和剛度不足而導(dǎo)致的工程事故時(shí)常發(fā)生，帶來了巨大的財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡，事故發(fā)生現(xiàn)場如圖 1-1。

d）十二邊形 e）U 形 f）橢圓形圖 1-4 伸縮臂截面形狀截面的改進(jìn)，對剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性分析的逐步深入，四形工藝演變成為了六邊形、八邊形、十二邊形和 U 形截板的寬厚比，對提高伸縮臂的整體穩(wěn)定性與受壓板的局部同時(shí)扭矩和橫向力可以更好的在各節(jié)臂之間傳遞，進(jìn)而使能更好的發(fā)揮。多邊形截面隨著邊數(shù)的增多，其性能同樣于大噸位的汽車起重機(jī)的伸縮臂中。后來逐步被 U 形截對象就是使用了 U 形截面。面是 U 形截面之后研究人員發(fā)現(xiàn)的一種理想截面形狀，平，這種截面形式有這更優(yōu)良的抗彎剛度和抗扭強(qiáng)度，，更不需要添加加強(qiáng)筋，且全部臂筒的截面形狀更為相似�？赡艹浞职l(fā)揮出來，伸縮臂的重量也可以更一步減輕。因?yàn)?
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH213.6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2633251