基于支腿形状优化的带悬臂门机轻量化研究.pdf

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1、第4期机械设计与制造20l6年4月MachineryDesign&Manufacture17基于支腿形状优化的带悬臂门机轻量化研究唐辉，于兰峰，赵登山，严飞(西南交通大学机械工程学院，四川成都610031)摘要：悬臂端的静刚度通常对带悬臂的门式起重机轻量化设计起控制作用。这种情形下，使用常规的仅以各结构件截面尺寸为设计变量的优化方法，轻量化的效果通常不理想。以32t-26m带悬臂的L型门式起重机为例，针对悬臂端的静刚度不足问题，在主粱截面尺寸为优化参数的基础上，增加主梁和支腿连接宽度作为优化设计变量，并提出一种非对称的支腿结构形式。分析结果表明：采用改变支腿的连接宽度

2、或支腿形状的方法，f1机的质量分别减少10．47％和12．85％，可明显提高轻量化的效果。关键词：门式起重机；轻量化；非对称支腿；BP神经网络中图分类号：TH16；TH21文献标识码：A文章编号：1001—3997(2O16)o4—0017—03TheResearchonLightweightDesignofGantryCranewithCantileverBasedonLegShapeOptimizationTANGHui，YULan-feng，ZHAODeng-shan，YANFei(SchoolofMechanicalEngineering，SouthwestJ

3、iaotongUniversity，SichuanChengdu610031，China)Abstract：Intheprocessofthelightweightdesignofgantrycroll,ewithcantilever，thestaticstifnessofcantileverusuallyhascontrolaction．Forthis专dofmntrycral~，口conventionalmetedisusingthestructuresectionsizepnme珊thedesignvariablesofoptimization．However，

4、thectoftenisnotidealTakingⅡ32t-26mL-shapedgantrycralgewithcantileverO,S0Itexample，increasinggirderandlegjointwidth∞optimaldesignvariablesOnthebasisofgirderCROSSsectionsizep硼珊optimizedpar彻，alsoproposed口kindofasymmetriclegstructure，inordertOsolvetheproblemoflackofstaticst~nessofcantilever

5、．Theresultsshowthat舭changeofthelegshapeorgirderandlegjointwidth。thema3sofgantrycranemd~edby10．47％and12．85％，andcanimprovethectof恸舭衲obviousKeyWords：GantryCrane；Lightweight；AsymmetricLegStructure；BPNeuralNetwork为了提高门机轻量化水平，提出了一种非对称的支腿形式，1引言以32t一26m的L型门式起重机为例，综合运用ANSYS和门式起重机是提高装卸作业效率、减轻工人劳动

6、强度，广泛ISIGHT，减小了门机悬臂端静刚度对轻量化的控制作用。应用于国民生产各领域的重要起重设备。对其进行轻量化设计，可以降低生产成本、降低设备的功耗，符合国家节能降耗的战略2问题的提出要求【l】。近年来，国内外对门式起重机的轻量化进行了大量的研L型门式起重机主梁跨度L=26m，有效悬臂长度Ly=5m，主梁究，神经网络、响应面法、智能优化算法等先进方法已被广泛应总长Lz=42m，主梁和支腿连接宽度B=I．816m，额定起重量32t，小用。利用相关成果，在保证使用性能的前提下，明显降低了整机的车重量G~=12993kg，原设计门架结构的总质量G=55841kg，如图

7、1重量。但是其中大部分研究集中在主梁及其余结构件截面尺寸的所示。优化方面。2．1建立有限元模型带悬臂的门式起重机的优化设计中，通常悬臂端的静刚度以ANSYS中的壳单元SHELL63对门架进行建模，并生成起控制作用目。由于高强度钢材的使用，结构的强度已不难满足要参数化命令流文件。门架结构系统的有限元模型，共有14799个求同，这使得门机悬臂端的静刚度问题日趋突出。节点，15506个单元，如图2所示。来稿日期：2ol5二o8—05基金项目：四川省国际合作研究计划资助(2014HH0022)作者简介：唐辉，(1990-)，男，湖南人，硕士研究生，主要研究方