workbench的机械臂的多目标优化设计

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1、基于workbench的机械吊臂的多目标优化设计何嘉华1（1.华南理工人学机械与汽车工柷学院广东咨广州市510641）摘要:现代机械设计中，为数不少的设计将仲缩机械臂结构设计为矩形截面，本文就以这种矩形机械仲缩吊臂为研究对象，利用有限元分析丁.具workbench进行数值仿真，外通过其内置专业优化模块DesignExploration对矩形结构忾进行多目标优化设计，探讨了矩形截囬各参数对伸缩机械忾最大正应力的影响，求出吊臂轻量化最优解，优化结采表明：在保证臂架强度、刚度的前提下，臂架质量降低了463

2、.6kg约占优化前臂架质的15.1%.降低此类了机械吊臂的制造成木，降低了设备的使用能耗，为臂架设计及轻fi化提供r理论依裾.关键词：妍形截面；吊臂；workbench:多F1标优化Abstract:Inthemodernmechanicaldesign，therearelargenumberofthetelescopicarmstructuredesignforrectangularcrosssection,inthispaper,therectanglemechanicaltelescopicb

3、oomtreatedastheresearchobject,usingthefiniteelementnumericalsimulationanalysistoolworkbench，andthroughitsbuilt-inprofessionaloptimizationmoduleDesignExplorationtofinishrectangularstructuremulti-objectiveoptimizationDesign,theinfluenceoftheparametersoft

4、hetelescopicarmrectangularsectiontothemaximumnormalstressarediscussed，andthecranejiblightweightoptimalsolutions,theoptimizationresultsshowthatunderthepremiseofguaranteetheboomstrength,stiffness,boomqualitydecreased463.6kgaccountedforabout15.1%oftheopti

5、mizationoftheforearmrackquality.Reducingsuchamechanicalarmmanufacturingcostsandtheenergyconsumptionofequipment，providingatheoreticalbasisfortheboomandlightweightdesign.Keywords:rectangularsection;boom;workbench;multi-objectiveoptimization刖g矩形截Iftf仲缩吊臂广

6、泛应用于大型吊车中，港口集裝箱裝卸、堆码和水平作业的特种工程设备也都含冇此类仲缩臂结构，也用于铁路屮转站和丁.作屮转站的货物搬具有机动灵活、操作?y便、稳定性好、堆场利用率高等优点［1］。矩形截面机械忾如图1所示图1吊车简图1臂架建模与数值仿真由于人臂，小臂受力情况类似，机械臂人臂小臂均为矩形截面，本文只分析小臂截面各参数与机械臂最大正应力之间的关系，分析大臂与机械锷最大正应力之间的关系方法类似，故本文不做分析。实际设计的机械臂出于制造或安全等因素都设计冇倒岡倒角结构，但这些对于木文分析的h的影响不

7、人，如果建模含有倒圆，在划分网格的时候将产生人景的有限元单元增加计算机计算时W且降低了网格质量12］。所以在实体建模时采川适当简化模型。现在测得某公司生产的吊车小锷矩形闹各尺寸，利川pro/e建立机械锷的三维簡化梭型，然后通过pro/e上的接U把三维梭型呆入workbench软件1P，之后在workbench屮进行静力学分析。网格划分采用HexdominantMethod方法，雄元大小取50mm,当机械愕完全伸出的吋候小愕相当与固定在大臂上，故小臂左端固定约束，右端承重40吨，此时臂架向身重fi不可

8、忽略，需要设置StandardEarthGravity载荷，静力分析结果如图2所示。ANSYSR15.0Equi^lenlType:Equk'dent(von-Mises)UrthWPAHfTW：1le*0033«*003阁2优化前吊臂戍力分析结果201S/T/1323就116.7M4X107.7498.T8189.32480.86Z71.91-62.952—53.995-45.03$-36.081B27.12418.K6■92093

9、025214Min求解结果知道最