【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,各行各業(yè)對(duì)高空作業(yè)平臺(tái)的需求量愈來(lái)愈大,對(duì)其綜合性能的要求也越來(lái)越嚴(yán)格。目前,高空作業(yè)平臺(tái)向著輕量化和小型化的趨勢(shì)發(fā)展,而作為技術(shù)高度集成的伸縮臂式高空作業(yè)平臺(tái),將是未來(lái)高空作業(yè)平臺(tái)的引領(lǐng)者,對(duì)其進(jìn)行研究契合高空作業(yè)平臺(tái)未來(lái)的發(fā)展方向;伸縮臂作為伸縮臂式高空作業(yè)平臺(tái)的主要部件,其重要程度不言而喻,將直接影響整機(jī)的性能和制造使用成本,而目前對(duì)其開(kāi)展的研究,主要是在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案上做一定的優(yōu)化改進(jìn),具有一定的局限性,并沒(méi)有完全發(fā)揮其機(jī)械性能,進(jìn)而造成材料的浪費(fèi)和生產(chǎn)成本的提高;國(guó)外眾多大型高空作業(yè)平臺(tái)企業(yè)均對(duì)其伸縮臂截面形式展開(kāi)了深入的研究,并將其截面形狀、相關(guān)參數(shù)以及對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)加工工藝作為高性能的代表進(jìn)行技術(shù)保密,由此可窺見(jiàn)其重要性;目前隨著拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟,將其應(yīng)用于工程領(lǐng)域也日臻完善,但將之運(yùn)用于高空作業(yè)平臺(tái)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究相對(duì)較少,因此,從現(xiàn)實(shí)需求和實(shí)用性方面考量,利用拓?fù)鋬?yōu)化方式進(jìn)行概念設(shè)計(jì),再通過(guò)其他的優(yōu)化方式進(jìn)行后續(xù)跟進(jìn),最終實(shí)現(xiàn)伸縮臂最優(yōu)化的研究方式是一條“蹊徑”。針對(duì)以上問(wèn)題和現(xiàn)狀,本文展開(kāi)如下研究工作:1.對(duì)某高空作業(yè)平臺(tái)原型機(jī)伸縮臂進(jìn)行了仿真分析研究。考慮實(shí)際工況,利用CAE軟件對(duì)原型機(jī)進(jìn)行仿真分析研究,確定其危險(xiǎn)部位及材料富余狀況以找尋其優(yōu)化方向。2.對(duì)伸縮臂截面進(jìn)行了拓?fù)鋬?yōu)化研究。以原型機(jī)伸縮臂為研究對(duì)象,建立其拓?fù)鋬?yōu)化數(shù)學(xué)模型和相關(guān)力學(xué)模型,并利用Hyperworks中的Optistruct優(yōu)化模塊完成拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì),并按照其拓?fù)鋱D形的分布規(guī)律提出了合理建議。3.對(duì)拓?fù)鋬?yōu)化后的伸縮臂截面進(jìn)行了輕量化設(shè)計(jì)研究。將參數(shù)化模型進(jìn)行截面尺寸優(yōu)化進(jìn)而確定伸縮臂的最佳截面參數(shù),并經(jīng)分析驗(yàn)證,確定了其優(yōu)化方式的合理性。本文利用拓?fù)鋬?yōu)化和尺寸優(yōu)化相互結(jié)合的方式對(duì)伸縮臂截面進(jìn)行合理的優(yōu)化設(shè)計(jì),在保證結(jié)構(gòu)安全性的前提下,極大地節(jié)約了材料,使得伸縮臂經(jīng)過(guò)最終優(yōu)化后,質(zhì)量比原型機(jī)降低了15.5%,同時(shí)提高了其綜合機(jī)械性能。本文采用的研究方法,可為類(lèi)似的工程實(shí)例提供指導(dǎo),并啟發(fā)新的思路。
【圖文】：

有限元分析基本流程圖

長(zhǎng)安大學(xué)碩士學(xué)位論文14圖 2.2 有限元分析實(shí)際應(yīng)用流程圖2.2 拓?fù)鋬?yōu)化基本理論目前，在工程領(lǐng)域中，較為常用的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法主要有三種，分別為尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化以及拓?fù)鋬?yōu)化（基本圖解如圖 2.3 所示）。其中，尺寸優(yōu)化主要應(yīng)用于詳細(xì)設(shè)計(jì)階段、形狀優(yōu)化主要應(yīng)用于基本設(shè)計(jì)階段，目前對(duì)其兩者的研究和應(yīng)用相對(duì)較多，發(fā)展也較為成熟[27]。而隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷提升和其利用于概念設(shè)計(jì)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)今對(duì)拓?fù)鋬?yōu)化的關(guān)注不斷加強(qiáng)。拓?fù)鋬?yōu)化是指在概念設(shè)計(jì)階段，，在給定的設(shè)計(jì)區(qū)域內(nèi)，根據(jù)已知的約束、載荷及邊界條件，通過(guò)合理的計(jì)算，尋求滿(mǎn)足設(shè)計(jì)約束的最優(yōu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。由工程優(yōu)化實(shí)踐可知，在概念設(shè)計(jì)階段合理使用拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)，不僅能克服傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的盲目性、減輕結(jié)構(gòu)重量和提升產(chǎn)品性能，更能縮短開(kāi)發(fā)周期，最終提出更為合理的設(shè)計(jì)方案。目前學(xué)者主要從三個(gè)方面對(duì)拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)進(jìn)行研究：拓?
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TH211.6

【參考文獻(xiàn)】

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2 馬軍;彭博;路迪;謝歡;;高空作業(yè)車(chē)工作裝置整體性能有限元優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J];機(jī)械設(shè)計(jì);2015年06期

3 蔣大偉;芮執(zhí)元;;控制臂多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化研究[J];機(jī)械強(qiáng)度;2014年03期

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5 張積洪;杜陽(yáng);龐s

本文編號(hào)：2671284