當(dāng)前,隨著起重機趨向大噸位和高性能發(fā)展,吊臂在整機重量中所占比例也隨之增加。因此,在滿足各項技術(shù)指標的前提下,尋找一種能有效降低吊臂重量的設(shè)計方法迫在眉睫。提出了一種新型160t起重機吊臂,利用ANSYSWorkbench協(xié)同仿真平臺的DM、Mechanical以及DX三大模塊的無縫接口,完成整個輕量化設(shè)計流程。
2吊臂截面形式的確定吊臂由上下翼緣板和腹板焊接而成,是非對稱的類橢圓截,如所示。此截面與傳統(tǒng)的箱型及多邊形截面相比,特點是:(D前后滑塊分別支承在圓角處,能傳遞大部分側(cè)向力,無需另加側(cè)向支承,且能較好的傳遞扭矩與橫向力。(2)當(dāng)承受滑塊局部應(yīng)力時候,由于曲邊截面良好的力學(xué)性能,使得上下翼緣板板厚更小。(3)下翼緣板和腹板的實際計算寬度較小,曲板相對于平板剛度系數(shù)大,抗屈曲性能強,有利于提高抗失穩(wěn)能力。(4)大圓角可以有效減少平板的寬度,并且對平板形成很強的嵌固大大提高其局部臨界力。綜上所述,該種截面可以較好發(fā)揮材料的機械性圖I各節(jié)臂設(shè)計變量3吊臂有限元分析3.1參數(shù)化實體模型的建立在DM模塊中建立吊臂模型,建模過程中將每節(jié)臂的各個板厚、三節(jié)臂的腹板高度及其腹板間距設(shè)置成變量,即中的P1~Pn共11個設(shè)計變量,模型及設(shè)計變量與Mechanical模塊實現(xiàn)無縫連接。
3.2載荷計算及約束處理在Mechanical模塊中進行吊臂有限元分析,滑塊材料采用鑄青銅,吊臂采用高強鋼,并按歷類載荷計算。其中,仰角a=32°,起升載荷Q=1212.750kN,鋼絲繩拉力S=212.763kN,側(cè)向載荷T=100.656kN,重力加速度g=9.8m/s'2,吊臂優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型如下:滑塊滑塊燮04.2基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)面設(shè)計為了選取典型樣本,并且減少計算時間,采用DOE(實驗設(shè)計)法。在測量數(shù)據(jù)融合研究中,唐克倫以視覺測量的空間截面曲線為初始曲線,以三坐標測量機測定的經(jīng)半徑補償后的位置點為曲線變形給定的型值點,通過曲線變形使新構(gòu)建的曲線通過型值點,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的融合,提高了主動視覺提取輪廓的精度口。高瑩忠將三維激光測量技術(shù)和立體視覺技術(shù)相結(jié)合,用立體視覺獲取數(shù)據(jù)的靈活性彌補三維激光測量技術(shù)的易漏采缺陷,通過二者的數(shù)據(jù)融合獲得較完整的模型數(shù)據(jù)利用逆向工程中接觸式測量精度明顯高于非接觸式(掃描)測量精度的這一特點,提出了一種基于曲面變形技術(shù)的接觸式測量和非接觸式測量數(shù)據(jù)融合的方法,即把零件掃描后的點云經(jīng)逆向建模作為初始變形曲面,在零件的復(fù)雜曲面上用接觸式測量方法測量一系列特征點作為變形條件,導(dǎo)入ThinkDesign軟件中通過曲面變形的方式對初始模型進行調(diào)整,以此提高逆向建模的精度。在逆向建模時,由掃描儀獲取的零件的點云數(shù)據(jù),經(jīng)逆向建模軟件處理,一般都可以體進行優(yōu)化以后,考慮到加工條件,需要對優(yōu)化值進行圓整,從表2中可以看出,對板厚圓整后,吊臂的強度滿足要求,優(yōu)化后的吊臂重量減少了21.09%,吊臂自重明顯降低。通過對圓整后的優(yōu)化結(jié)果進行分析計算,吊臂的剛度也滿足要求,此處不再贅述。(4)結(jié)果表明,將基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)面法和多目標遺傳算法優(yōu)化有效地結(jié)合起來,在致力于解決一些非線性程度較高的問題上,優(yōu)勢明顯。該方法對于包括大型起重機在內(nèi)的相關(guān)工程機械設(shè)計,具有推廣意義。