基于ABAQUS的机械臂结构件优化与分析

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1、EQUIPMENTMANAGEMENTANDMAINTENANCE文章编号：1000033X(2015)01-0084—04基于ABAQUS的机械臂结构件优化与分析徐有军，李迎(1．南京交通职业技术学院机电工程学院，江苏南京211188；2．南京理工大学机械工程学院，江苏南京211100)摘要：针对典型工况下隧道清洗车机械臂结构件的受力问题，通过ABAQus有限元软件对机械臂结构件进行模拟分析，得出其作业时的最大应力分布与变形情况，并在此基础上对机械臂结构件进行了改进。结果证明：改进后的清洗车机械臂能够满足实际使用需求

2、，具有良好的适应性和可靠性。关键词：隧道清洗车；机械臂；ABAQUS；应力分析中图分类号：U453．8文献标志码：BOptimizationandAnalysisofMechanicalArms’StructureBasedonABAQUSXUYou—jun，LIYing(1．SchoolofMechanicalandElectricalEngineering，NanjinsCommunicationsInstituteofTechnology，Nanjing211188，Jiangsu，China；2．Schoolo

3、fMechanicalEngineering，NanjingUniversityofScienceandTechnology，Nanjing2111O0，Jiangsu，China)Abstract：Theforcesofthetunnelcleaningvchicle’Smechanicalarmsintypicalworkingconditionwerecalculated．ThestressdistributionanddeformationofthemechanicalarmswereanalyzedwithA

4、BAQUS，thefiniteelementsoftware，andthemaximumvaluesmetthetheoreticalrequirements．Thisprovidesthescientificverificationtoimprovethestructure．Theresultsprovethattheoptimizedmechanicalarmscanmeetthedemandsincomplexworkingconditionsandhavegoodadaptabilityandreliabili

5、ty．Keywords：tunnelcleaningvehicle；meChanicalarm；ABAQUS；stressanalysis0引言最优设计方案，使结构优化设计更加科学合理。1隧道清洗车典型工况的受力分析隧道清洗车是一种新型的特种作业机械，主要用于各种隧道内壁的清洁，由于工况复杂，要求其具隧道清洗车具有作业效率高、范围广、里程长等有良好的适应性和可靠性。隧道清洗车通过安装在优点，而且只占用单幅车道，不用封闭隧道，对隧道机械臂上的滚刷装置进行作业，所以对工作装置的内通行的车辆不会造成影响等优点，主要用于清洁机

6、械臂有严格的强度和刚度要求。因此，必须运用隧道壁、隧道顶部以及地面。本文以隧道清洗车清科学的方法对隧道清洗车的机械臂进行优化与分洗隧道内壁为典型工况进行研究。按照中国交通法析。随着计算机技术的发展，利用CAD、CAE软件规，隧道清洗车通过高压喷水及滚刷工作装置对右可以解决许多技术难题，缩短产品设计周期，提高设侧隧道壁进行清洗作业。根据企业调研得到的隧道计质量l1]。其中ABAQUS、ANsYS等大型有限元清洗车数据，计算出机械臂的受力情况，如表1所软件的开发与应用，可以有效地处理工程问题，找出示。典型工况的受力分析如图

7、1所示。收稿日期：2014一nO6基金项目：江苏省交通运输科技项目(2012Y21-3)84EQUIPMENTMANAGEMENTANDMAINTENANCE表1隧道清洗车清洗机构的各工况已知参数F一Fl2sin30。一Fwl(3)参数清洗右侧壁面的典型工况F一FI2COS30+G。+G3(4)一节臂重量G16．5kgX9．8N·kg=162N式中：F、F为中间铰C施加给二节臂及清洗刷水二节臂重量G218．7kgX9．8N·kg一=183N平、竖直方向的分力。清洗架重量G。15kg×9．8N·kg一=147N由二节臂的

8、平衡条件，得到清洗刷重量G5Okg×9．8N·kg一490NFA一FqCOS25。一Flg1sin10。+工作装置系统压力／MPa15．5F2sin13。一F。(5)回转机构马达额定转矩MT／(N·m)705FAy—Fqsin25。+FlCOS10。+一节臂油缸额定／闭锁(大腔)8000／9100F2COS13。一G2一F。(6)