登高车摇臂锻件结构结构参数优化,   江门登高车出租, 江门出租登高车, 登高车出租   液压登高车摇臂铸件改成锻件后，锻造摇臂结构强度和刚度远远超过液压登高车摇臂一般所需承载力，导致摇臂材料利用率降低；为此，在满足摇臂结构后续安装需求，且符合摇臂使用刚度和强度的条件下，采用有限元分析软件ANSYS的优化模块对摇臂进行结构参数优化，降低摇臂的重量，提升摇臂锻件结构的材料使用率，节约生产成本。

    运用三维制图软件Solidworks完成对登高车摇臂锻件结构的绘制。  三维实体模型创建时，添加载荷与约束为了确保摇臂模拟在析时需要对其结构进行约束加无位移转动约束。经分析点与摇臂工作装置的支点况。在摇臂与铲斗连杆连接的铰点与支点此时，在摇臂和拉杆连接铰点KN。载荷分布情况如图，对其结构应力影响不大的特征进行了简化处理的倒角特征等。在服役状态下的真实性，在对摇臂锻件进行有限元静力分对其结构进行约束。摇臂工作装置的支点用销钉连接经分析，当载荷垂直施加在摇臂与铲斗连杆连接的铰点与摇臂工作装置的支点连线延长线上时，是摇臂模型的最大载荷工在摇臂与铲斗连杆连接的铰点处施加外载荷的连线。参考登高车的极限载荷情况，取连接铰点处施加液压油缸的输出力载荷分布情况。

    结构应力影响不大的特征进行了简化处理，对摇臂锻件进行有限元静力分用销钉连接，因此添在摇臂与铲斗连杆连接的铰点（A摇臂模型的最大载荷工且F1垂直于铰点取F1=80KN。处施加液压油缸的输出力F2，3.网格划分摇臂属于单一结构模型可以采用自由网格划分法，该划分法适用于复杂的体或面结构。该划分法所划分出的单元无形状和固定模式限制，经过划分共生成60万个节点，40万个单元，摇臂离散模型。

   摇臂有限元静力结果分析,  通过有限元求解计算可以得到液压登高车摇臂锻件受到载荷作用时的位移分布云图和应力分布云图。在极限载荷作用下摇臂的最大偏移量发生在摇臂与铲斗连杆连接的铰点处，最大偏移量为0.64mm。摇臂的大部分应力值都处于较小的范围内，而在摇臂与动臂连接的工作装置支点处应力比较集中，出现峰值为114.21MPa，从而可以看出液压登高车摇臂在极限载荷工况下的最大应力值远远小于许用应力，具有很大的优化空间。因此可以对液压登高车摇臂锻件进行结构参数优化，提升摇臂材料使用率，节约生产成本。

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     优化分析,  1.优化数学模型优化试验是为了减少液压登高车摇臂材料的浪费，使材料得到充分利用。因此，以液压登高车摇臂重量为优化目标，重量是体积与密度的乘积，而体积又是由设计变量xi所决定。约束条件为：最大偏移量不能超过摇臂许用偏移量，最大应力不能超过摇臂材料的许用应力。因此，摇臂的优化数学模型可描述为：12ρσσ=≤≤(x)maxmax[],[][x,x,...]mVdd式中，m为摇臂的重量/kg；ρ为摇臂的材料密度/kg·mm-3；(x)V为摇臂的体积/mm3；x1，x2，x3...为优化设计变量/mm；σmax为摇臂受到最大应力/MPa；[σ]为摇臂材料的许用应力/MPa；maxd为摇臂的最大位移量/mm；[d]为摇臂许用偏移量/mm，参考桥式起重机械的设计规范，取[d]=1.01mm。目标函数：约束条件：设计变量：0.64Max0.420.210Min0.25Min38.0576.14114.21MaxUnit:mmUnit:MPa优化算法：遗传算法.

     设计变量优化设计过程中为了不改变摇臂上选取摇臂厚度方向的结构参数作为优化设计变量不一，无法由简单的拉伸特征完成因此选取切除特征中的x1、x2、x的轮廓尺寸，合理改变它们的大小可使得摇臂结构更加合理的利用，因此选择以上6变量的取值情况设置如表Tab设计变量x1x2x3x4x5x63.优化结果及分析摇臂结构参数优化的且最大偏移量小于摇臂许用结构优化目标函数进行寻优求解迭代次数为20，其优化过程曲线如图为了不改变摇臂长度方向的形状尺寸，在静力分析的基础之上选取摇臂厚度方向的结构参数作为优化设计变量。摇臂结构在厚度方向上无法由简单的拉伸特征完成，摇臂模型是由拉伸、切除特征创建完成的个参数作为设计变量。  3、x4、x5、x66个参数均为成形厚度方向不规则形状处理，材料个参数作为摇臂优化的设计变量。根据优化目标将设计设置。 求解目标为最大应力小于使用材料的许用应力量偏移量1.01mm时重量最小。运用遗传算法对。选择每次迭代样本数为100其优化过程2-8，经过13次迭代求得摇臂最优解在静力分析的摇臂结构在厚度方向上大小切特征创建完成的，材料得到更加充分根据优化382MPa，运用算法对摇臂个，最大进化次迭代求得摇臂最优解。优化设计后的摇臂三维模型。  通过优化摇臂的重量由原来的418.24Kg减小到334.09Kg，减少了20.12%。优化后的摇臂在最大载荷工况下，最大应力与最大偏移量分别为211.24MPa、0.95mm，最大应力和最大位移量虽然有所增加，但仍然小于液压登高车摇臂的许用应力与许用偏移量。优化后摇臂模型形状与优化前摇臂形状保持一致，且长度方向上的尺寸没有发生改变，保证了摇臂原先的安装尺寸不发生变化。

     x1，x2对于摇臂应力、位移量的影响较大，x2，x4对于摇臂重量的影响较大。在对工程结构进行结构优化设计试验过程中如果设计变量比较多，可以根据灵敏度分析，比较不同设计变量对于优化目标的影响程度，挑选出对优化目标影响较大的设计变量进行试验设计，从而可以达到简化优化模型的效果，大幅度的提高优化效率。

    

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