佛山升降车租赁,    如何优化升降车臂架结构尺寸??

          升降车出租, 佛山升降车出租, 佛山升降车租赁, 如何优化升降车臂架结构尺寸??   根据对臂架结构在危险工况和极限工况下进行的静力学分析可知，在这两种工况下的最大应力为256.12MPa，远小于70钢的屈服强度700MPa，结构强度较高；最大偏移量为2310mm，位移偏移量较大。根据第四章对臂架结构进行模态分析，发现前六阶固有频率都在10Hz以下，受到外界激励时很容易发生共振；另外，本章对臂架结构的优化中把踏杆由原始的单踏杆结构优化为倒“K”型踏杆结构，可能增加了整个臂架的质量，不利于升降车整车的稳定性。本节主要从优化臂架结构尺寸来提高臂架的固有频率以及减轻臂架自重的角度考虑，从而提高臂架的刚度和强度以及提高升降车整车稳定性。本节对臂架结构的尺寸优化主要利用ANSYS中的优化模块来完成，进行优化之前需要设定设计变量、状态变量和目标函数这三个参数。臂架结构中的上弦杆和下弦杆的厚度作为优化分析中的设计变量，把固有频率值得大小作为主要目标函数。由于结构的固有频率与结构形式、重量等有一定的关系，在优化结果可能会增加臂架的质量，这将对整车的稳定性有不良影响，因此把降低臂架质量也作为优化的目标函数之一。本节对臂架结构的尺寸优化只在最危险工况下进行，在进行优化之前需要对臂架结构进行参数化设计，以便优化的顺利进行，上弦杆和下弦杆的厚度分别定义为DS_nH和DS_nL，限定厚度的上下变化值为1mm。本文臂架结构所选用的材料是高强度进口70钢，要求臂架结构在最大载荷的作用下最大应力要小于材料的许用应力，即350MPa，臂架结构的屈服应力为，则可以设定状态变量为350MPa。本节对臂架结构的尺寸优化时为了提高臂架结构的低阶固有频率，并且在保证强度的前提下对臂架结构进行轻量化处理，因此需要把提高臂架的低阶固有频率作为优化目标，把降低臂架质量作为次优化目标。

     尺寸优化结果根据上文对参数的设置完成后，利用ANSYS中的优化模块对臂架结构进行尺寸优化，软件优化后会给出3组可行性的优化结果，根据本文的优化目标选取其中的一组参数，并将优化结果精确到0.1mm，得出的优化结果：为了验证臂架在进行结构优化和尺寸优化后的静力学性能和动力学性能，需要根据优化后的结构和尺寸对臂架进行重新建模，并分析其应力、模态、位移等情况，对比优化前后的性能差异，为以后臂架结构的研究提供基础。

     臂架优化后静力学分析根据优化后臂架结构和尺寸，利用UG重新建立三维模型，并且对臂架简化方46法与前文相同。将简化后的臂架模型导入到ANSYSWorkbench的静力学分析模块中，分析设置中的网格划分、载荷添加、约束条件等都与前文相同，导入优化模块中的优化模型。优化臂架处于最危险工况下的最大应力为324.18MPa，最大应力位置出现在第二节臂架与第三节臂架重合处的下弦杆上；臂架的最大位移为1188mm，最大位移位置出现在臂架结构的最前端的工作斗处，第一节臂架的上弦杆上也有局部应力的出现。

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       臂架优化后的模态分析, 对臂架的模态分析主要从臂架结构的低阶固有频率和振型方面来考虑，比较优化前后的振动特性是否有提高。把优化后的臂架建立的三维模型导入到Workbench的优化模块中，网格划分、约束条件、载荷添加等都与前文相同，计算臂架位于最危险工况下的模态，得到臂架结构前六阶固有频率和振型图，臂架优化后的前六阶振型图。对比臂架结构优化前后固有频率情况。 臂架结构进行结构优化和尺寸优化后前六阶的固有频率都有增加，其中第四阶固有频率增加明显；臂架的前四阶振型在优化前后的振动情况变化不大，但振动幅值优化后比优化前有所降低；第五阶振型中第四节臂架有振动，其余三节臂架振动不明显；在第六阶振型中，优化前第四节臂架发生明显的扭曲变形，优化后扭曲变形得到了明显的改善。 经过前文对优化后臂架结构的静力学分析和动力学分析，发现臂架结构的性能都有一定的提高，特别是臂架最前端工作斗处的最大位移明显减小。为了比较明显的分析臂架结构在优化前后主要参数的变化，分别列出臂架的主要参数，对各个参数的对比。 对臂架进行拓扑优化、结构优化、尺寸优化后，大部分的参数都有提高。特别是臂架位于最危险工况下，最大位移由原来的2310mm减小为优化后的1188mm，变化比较明显，最大位移的较小就可以减小升降车在实际作业过程中臂架结构的变形，减少材料的疲劳损伤，提高安全性，因此最大位移的减少是臂架优化后得到的重要结果。臂架结构优化后，对臂架结构的振动特性影响比较大，前六阶固有频率都有一定的增加，频率最小的第一阶固有频率由0.48538Hz增加到0.59308Hz，增加22.19%。臂架整体质量由6808kg减小到6350kg，减小了6.73%，臂架质量的减小与臂架的拓扑优化、结构优化以及尺寸优化有关，对整车的稳定性有很大的好处，臂架的轻量化也符合专用车的发展趋势。臂架优化后最大应力增加比较大，由256.12MPa增加到324.18MPa，增加26.57%，此时的最大应力324.18MPa乘以安全系数2以后仍小于臂架材料70钢的屈服强度700MPa。另外，从应力云图中可以发现，臂架进行优化以后的应力值都49比较小，应力最大的位置出现在下弦杆的位置上，并且周围的应力都是迅速减小，优化后的臂架结构也比较安全，此处应力变大容易引起歧义。

        通过分析软件拓扑优化模块对臂架进行拓扑优化分析，并结合前文的静力学分析和动力学分析，对臂架结构进行结构优化和尺寸优化，对比分析优化前后性能的变化，验证臂架结构优化的正确性、可行性与安全性，为以后臂架的结构分析提供基础主要围绕升降车臂架的分析优化进行的研究的，利用有限元软件对臂架进行静力学分析、模态分析以及冲击载荷分析，得到臂架结构的力学参数，并结合拓扑优化和尺寸优化的方法对其进行优化改进，得到比较理想的臂架结构。本文的工作主要利用有限元来分析完成，主要成果以及结论如下：  1.对升降车的主要结构进行了简单介绍，并着重介绍了臂架结构的伸缩原理。对臂架的载荷计算包括臂架间正压力、伸缩机构钢丝绳的拉力以及卷扬机拉力等，其目的是为了得到升降车在实际工作时臂架结构的最危险工况，为下文的仿真计算提供基础。  2.利用三维软件UG建立臂架结构的三维模型，导入到ANSYSWorkbench中建立仿真模型，并对臂架结构进行静力学分析，得到臂架结构在测试载荷下的应力云图以及位移云图，得出结构整体应力值较小、可以进行轻量化分析、臂架最前端位移太大以及臂架结构材料变形较大等结论。3.对臂架结构的动力学分析，其中模态分析得出臂架结构的前六阶的固有频率以及振型，得出第一阶固有频率较低有发生共振的可能性和共振疲劳区域可能出现的位置。对臂架结构进行冲击载荷分析，得到该结构在动态载荷作用下的最大应力出现的位置。4.结合臂架结构的静力学分析和动力学分析的结果，对臂架结构进行拓扑优化和尺寸优化，进一步对臂架进行优化改进，对比分析优化前后的力学性能，验证优化后的臂架结构的正确性、安全性和可靠性，为以后的研究提供基础。臂架结构是升降车完成功能的重要组成部分，一套功能齐全的臂架结构涉及到许多的关键技术，由于臂架结构中的关键技术很多，再加上本人的时间和精力有限，只对臂架结构进行了简单的分析研究，主要工作是臂架结构的优化。本文对臂架结构的分析研究还处于初级阶段，还存在很多的不足。

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