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        輕量化目標驅動的轉臺新結構研究

        發布時間:2022-04-12 09:15:00 點擊:    

         
         

        王宏宇

        大連理工大學

        起重電機專業生產廠家無錫宏達2022年4月12日訊 汽車起重機轉臺是連接臂架和底盤車架的核心部件,其剛度和強度直接影響到起重機的性能。為降本節能,探尋汽車起重機輕量化的方法及途徑已成為汽車起重機企業的核心競爭力之一。本文以某80t汽車起重機轉臺為典型示例,運用不同優化技術分階段對轉臺進行輕量化設計和結構形式的探討研究。通過多工況優化均衡了各工況中的最大應力、綜合位移及側向位移。提出了滿足各工況性能要求的兩種新型轉臺結構方案。

        (1)確立了轉臺邊界條件,以Ansys Workbench為輔助工具對示例轉臺進行有限元分析??偨Y了不同加載方式、約束條件及網格大小對分析結果的影響;

        (2)概念設計階段,利用Topology Optimization模塊并基于權重法進行轉臺結構的多工況拓撲優化確定力流走勢。分析了不同拓撲構型的性能差異及適用條件;

        (3)基本設計階段,運用形態分析法確定了轉臺不同功能模塊的較優結構形式??偨Y了不同形式的特點及優勢;

        (4)詳細設計階段,參數化建模后利用Response Surface Optimization模塊進行多工況尺寸優化。通過響應面法總結了轉臺關鍵尺寸的量化規律,分析了設計參數對總體質量、強度、剛度的靈敏度。運用多目標遺傳算法得到優化后的尺寸組合;

        創新設計階段,運用衍生式設計方法探索面向未來的仿照自然生長式的有機結構。利用Fusion360的Generative design模塊,按照示例轉臺的載荷、材料、安全系數、安裝鉸點及裝配限制等進行衍生設計設置。通過重復反向設置側載工況,解決了承受側載的結構對稱零件的衍生設計問題,間接解決了傳統轉臺側向剛度不足的問題。得到的減重結構重量減輕15%,側向位移減小1.2%,綜合位移僅增大2.8%。衍生式結構重量減輕12%,側向位移減小55.6%,綜合位移減小30.2%。實現了轉臺結構的輕量化設計。本研究對現有的轉臺設計具有一定的指導和借鑒意義。

         
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