佛山顺德乐从镇高空作业车出租, 佛山顺德区乐从镇高空作业车出租公司, 佛山顺德区乐从镇高空作业车租赁 🎠 人到知羞处, 方知艺不高 🎠 基于ANSYSWorkbench的高空作业车动臂截面优化设计. 工况复杂、节臂尺寸较多无法实现臂架尺寸最优是高空作业车伸缩臂设计过程中经常遇到的问题，针对此情况研究探索了动臂截面形状优化的设计方法，并基于ANSYSWorkbench软件对臂架截面尺寸参数进行了优化设计计算。在满足强度和刚度约束条件下得到了自重相对减小了10%的动臂截面尺寸参数值，从而实现了轻量化设计。 当下，随着世界经济的飞速发展，人们对高空作业车的起重能力、安全性、稳定性等要求也在不断提高。高空作业车起重作业的过程主要是由臂架来完成的，所以，臂架的各项指标直接影响到整机的性能，而其结构重量占到了整机的20%～30%，因此，有必要通过优化设计的方法在保证安全可靠的前提下增大起重量、降低伸缩臂自重。当前高空作业车经过多年的不断发展完善，得出U型截面臂架的综合适应能力最强这一结论。因此，本文利用ANSYSWorkbench软件对现有的高空作业车U型臂架做了分析优化，最终找到了更合理的U型截面尺寸数据，实现了轻量化的目标。
1工况及载荷确定, 高空作业车的工作级别一般在A3-A6之间。正常情况下臂架上所受的载荷分别有起升载荷、惯性载荷、臂架自重、及风载荷等。在变幅平面内，动臂受到:轴向力N1=φ2PQsinθ+Gbsinθ+φ2PQin (1)横向力H1=φ2PQcosθ+Gbcosθ (2)弯矩M1=e2φ2PQsinθ－e1φ2PQin (3)在回转平面内，动臂受到:横向力H2=PQtanα+PW2+φ5mbaτ(4)扭矩T=PQe2tanα(5)式中i———滑轮组倍率(吊钩)，η———滑轮组效率，φ2———起升动载系数，φ5———动力效应载荷系数，θ———动臂仰角，PQ———额定起升载荷，PQ=(mQ+mo)g(g为重力加速度，mQ为变幅平面起升质量，m0为吊具质量)，Gb———臂架自重，Gb=mbg(mb为臂架质量)，α———钢丝绳最大偏摆角，取3°～6°，ατ———臂架端部的切向加速度，e1，e2—起升绳导向滑轮轴心和吊钩定滑轮轴心到动臂中性轴线的距离，PWΠ———工作状态中所受最大风载荷。由于高空作业车工作环境及工作状态的不同，会出现很多种不同的工况，如果每种情况都加以分析，会大大增加工作量及分析难度，我们可以分析其最大载重量时的状态达到减小分析难度的目的。以常见的高空作业车为例，其额定起重量为50t，当达到最大仰角45°时，最大起重力矩为1500kN·m．本文选取此状态下的QY50伸缩臂基臂为研究对象，对高空作业车U型臂截面进行分析研究。
2参数化建模和静力学分析高空作业车的额定起重量50t，最小额定幅度3m，最大起重力矩1500kN·m，最大回转速度2r/min，基臂长12．5m，变幅液压缸铰点于基臂位置q=5．50m。伸缩臂静力学分析运用ANSYSWorkbench对高空作业车基臂的强度、刚度进行分析，得到它们的应力云图、变幅平面位移云图。伸缩臂基臂的最大应力为392MPa，最大静位移为28．359mm，分别出现在变幅液压缸交点处和伸缩臂基臂臂端。高空作业车机臂材料为低合金高强度钢，查得此材料的屈服极限为σs=550MPa，取安全系数为1．34，通过公式“许用应力=屈服强度/安全系数”求得［σ］=410MPa．得到高空作业车臂架在变幅平面内的最大静位移为L2c×10－5(cm)，其中Lc为臂架长度，单位为cm，得出许用刚度为156．25mm．高空作业车伸缩臂强度和刚度都小于许用值，满足安全要求，但却造成了材料的浪费，所以有必要通过优化设计改善。
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伸缩臂结构优化设计, 设计变量在高空作业车伸缩臂各节臂长度不变的情况下，截面尺寸参数决定了臂架重量，故本文将伸缩臂基臂U形截面尺寸作为本优化的设计变量。 腹板内间距/mmP1(L1)513～624, 腹板高度/mmP2(H1)373．5～456．5, 盖板厚度/mmP3(B1)31．5～38．5, 腹板厚度/mmP4(B2)13．5～16．53．. 约束条件由于QY50在上述工况下达到安全状态时强度、刚度都有很大盈余，所以将强度和刚度设为状态变量。高空作业车动臂变幅平面的最大许用静位移为156mm，最大许用应力为370MPa．状态变量应满足:0≤σmax≤［σ］，0≤yDmax≤［yD］式中［yD］—变幅平面的最大许用静位移，［σ］—伸缩臂的最大许用应力。
目标函数本文设计的目的是为了使动臂在安全范围内最大程度的减小自重，因此我们将动臂自重作为优化的目标函数，求解总体积V的最小值。其表达式为:F(X)=fmin(X). 优化方法及结果运用ANSYSWorkbench优化工具对高空作业车伸缩臂进行优化。指定输入参数规律:我们设计第一个输入参数范围．选择一次迭代的优化方法，经计算得到27个设计点的输入参数以及对应的输出参数的值。并得出候选优化设计点。高空作业车基臂优化前的总质量为4837．1kg，经过优化圆整后的总质量为4566．6kg，优化后伸缩臂基臂自重与初始状态相比减小了6%，对材料的利用更加科学。应用优化后的参数，在原环境下对伸缩臂基臂重新建模分析，得到伸缩臂的应力云图、变幅平面位移云图。优化后的QY50高空作业车伸缩臂的最大应力为350．9MPa，同样出现在变幅液压缸支承铰接处，并且小于材料的最大许用应力;变幅平面最大位移为29．979mm，在许用值范围内。与原状态相比优化后伸缩臂最大应力与最大位移都有所增大，但都在许用范围内，证明臂架截面设计的更加合理。 给出四个设计变量对强度，刚度以及自重的敏感性分析结果，由图可以看出设计变量对强度和刚度都是负敏感，对动臂自重是正敏感，设计变量尺寸值越大计算应力和变形量越小。其中，腹板厚度P4(B2)对工作应力影响最大，其次是腹板内间距P1(L1);腹板高度P2(H1)对变形位移影响最大，其次是腹板内间距P1(L1);腹板厚度P4(B2)对自重影响最大，其次是腹板内间距P1(L1)。最为敏感的前两个设计变量对工作应力、变形位移和自重的变化。
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