32T随车起重机吊臂有限元分析及优化.pdf

应用与试验
2014年第3期(第27巻,总第131期)?机械研究与应用
32T随车起重机吊臂有限元分析及优化
曹文钢,黄飞,展亮
(合肥エ业大学机械与汽车工程学院,安徽合肥23000)
摘要:以32T随车起重机吊臂为分析对象,以有限元分析软件的 Workbench为平台,进行强度、刚度计算,通过分析
受力最危险エ沉,证明吊臂设计满足要求;并在平台中将一节基本臂参数化建模,以减少质量为目标函数,以满足强
度、刚度要求为约東条件,对其臂厚进行尺寸优化,计算出最合理的结构,以节省生产成本。
关键词: Workbench;吊臂;静力分析;优化设计
中图分类号:TH21
文献标志码:A
文章编号:1007-414(2014)03-0060-02
Finite Element Analysis and Optimization for Boom of 32T Lorry Crane
CAO Wen-gang, HUANG Fei, ZHAN Liang
(School of Mechanical and Automotwe Engineering, Hefei University of Technology, Hefei Anhui 230009, China)
Abstract Based on ANSYS Work ench software plat orm, the strength and rigidity of 32T truck mounted crane boom is calcu-
lated by analyzing the force of the most dangerous working conditions, then the design of boom is proved that it can meet the
requirements. Simultaneously, the parametric modeling is built for a basic arm, which established the objective function on the
basis of reducing the mass and the constraints are meeting the strength and rigidity requirements. the size of the most reasona
ble structure of the arm are calculated and optimized which could save production costs
Key words: Workbench; boom; static analysis; optimization design
Workbench分析平台进行计算。且 Workbench含有
随着工业的飞速发展,起重机已经慢慢替代人工建模的功能,还提供了很多自动化模块和较强的适用
起重,人们对起重机的依赖成度也越来越高。吊臂是能力,一些新增工具可以自动检测并处理常见问题
起重机的主要结构,是外载荷承担者,因此吊臂的结如小边、碎面、孔洞、裂痕以及尖角面等?,特别是模
构必须经过反反复复的设计以趋于合理。
型参数化让吊臂的优化的方法和过程变的简单、易理
随着汽车起重机的不断发展,汽车起重机吊臂的解,操作过程更为简明。
截面也在不断的变化,从箱形截面到六边形、椭圆形
由于整个吊臂零件多达200个,应用一般网格方
截面,而椭圆形截面由于生产技术过于困难,没有得式得到的节点单元较多,计算量过大,且吊臂结构多
到广泛的应用。笔者以32T随车起重机研究对象,其以板为主,可以用中面抽取结合自动网格划分方式,
吊臂为六边形截面
得到83394个节点,61835个单元。
早期汽车起重机吊臂的设计只局限于人工计算
随车起重机只有最危险工况满足要求才能保证
按照经验公式进行分析,尤其对吊臂的应变分析,计所有工况达到要求,其最危险工况是吊臂处于水平且
算难度大且精度较低。有限元软件的出现,给吊臂的伸长到最端位置,故选择该工况进行有限元分析。起
结构设计帯来了巨大的便利,提高了设计水平、效率重机起升额定载荷Q=30380N,按经验公式将吊臂
和精度,降低了设计难度2。
自重1/3折算到吊臂端部,得出总载荷Q'=38921
1有限元分析
N,添加在最前端。
1.1分析前处理
1.2强度分析
笔者以吊臂整体进行分析,吊臂的整体零件多达
对于高强度钢材,基本许用应力按[]=
300个,必须将与计算无关或关系微小的液压部分及0.5o,+0.355算,其结构材料为高强度钢Q460
其他部分除,将原有的例角、圆角还原,以筒便计
算。简化后的模型仍有200个零件,在考虑到约束方得出许用应力为[o]=324.0MP3い。
面, Workbench对于接触连接默认为刚性连接,即无
吊臂有限元应力分布见图1,其最大值为281.6
须对每个零件之间添加约東的优势情况下,使用MPa,整体应力处为40MPa,基本臂重叠处为160
*收稿日期:2014-03-1
基金项目:国家科技支撑项目(编号:2013BAEO2BO0)
作者简介:曹文钢(1957-),男,河北涞源人,硕士,教授,研究方向:数字化设计与制造,CAD/CAF