最轻自重高强度钢管起重机臂架的研究

为了研制最轻自重起重机臂架,在国内首次开发了抗拉强度高于785MPa的12CrNiMnMoVB低碳低合金高强度结构钢管,进行了这种钢管焊接工艺和性能的研究,并用于制造海洋钻井平台起重机臂架。根据臂架的受力规律,对每节臂架采用不同的壁厚。研究了这种结构的臂架在起升绳和变幅绳作用下临界力的计算方法。以最轻自重为优化目标,进行了这种臂架的优化设计。     

HG35A-4Z型布料机臂架拓扑优化设计研究

为了实现混凝土布料机臂架结构的合理分布,以布料机臂架水平工况为研究对象,建立臂架结构三维模型,导入HyperMesh中进行模型前处理,运行OptiStruct求解器对前处理的臂架模型进行结构优化。基于优化结果和设计要求调整臂架结构,对改进后的臂架进行模型重建。用有限元法对优化的臂架进行静态强度和刚度校核,并对优化后的臂架进行试验验证。比较优化前后的臂架数据,结果表明优化后的臂架强度、刚度均满足工况需求,同时臂架主体结构重量减少了18.01kg,降低了臂架在工作过程中的负载,使布料机臂架的制造更加经济。     

基于神经网络的起重机臂架结构优化

为尽量减轻起重机臂架结构的质量,改善结构应力状况,提出了人工神经网络与优化相结合应用于臂架结构参数优化的方法.用臂架壁厚参数作为输入矢量,ANSYS软件计算出的最大静应力作为输出矢量.在对网络进行训练的基础上,建立了起重机臂架壁厚与最大应力之间的数学模型,以此作为优化问题的约束条件,并利用MATLAB优化工具箱求得了臂架臂厚的最优解.     

基于代理模型的破拆机器人臂架结构优化设计

臂架结构是破拆机器人重要的工作装置,为提高破拆机器人臂架结构的性能,综合考虑整个臂架结构的静态特性以及动态特性指标,对其进行多目标优化。首先,确定了臂架结构最危险的工作姿态,并对其进行了静力学分析、模态分析以及谐响应分析;其次,建立了臂架结构总质量、最大等效应力、最大变形及臂架端部Y向最大频率-位移响应的代理模型;最后,使用NSGA-Ⅱ算法对建立的代理模型进行了多目标优化。优化结果表明,在臂架结构总质量不变的情况下,臂架结构的静强度、静刚度及动刚度均得到了改善,破拆机器人臂架结构的综合性能得到了提高。     

塔式起重机臂架装置的优化设计

阐述塔式起重机臂架装置的最优化设计的过程。采用现代设计方法中的优化设计方法,详细地和系统地讨论了臂架装置的优化设计模型的建立和最优解分析的过程。以塔式起重机臂架装置为研究对象,利用优化设计方法进行结构分析,并建立塔式起重机臂架装置的最优化数学模型。利用工程软件ANSYS对塔式起重机臂架装置的最优化数学模型进行分析并得到优化模型的最优解。研究表明:优化设计的分析为塔式起重机臂架装置的设计提供了便捷而有效的手段。     

基于Ansys Workbench的平头塔式起重机臂架结构优化分析

由于臂架是平头塔式起重机质量占比较大的结构,对整机的性能影响至关重要,故对臂架结构进行优化设计可大大提高整机的工作性能。为此,文中采用许用应力法完成对平头塔式起重机臂架结构的初步设计计算,并对整机工作环境进行分析,了解起重臂架的工况,并使用AnsysWorkbench软件对臂架进行静力学分析,以通过求解得到的应力云图和形变云图验证臂架结构设计计算的强度和刚度。另外,对起重臂架进行模态分析,获取结构自身前六阶的固有频率和振型,为结的故障诊断和预警提供了可靠的理论依据。在保证结构强度和刚度的前提下,通过对起重臂架各弦杆截面进行优化,从而降低臂架自重,提升材料的利用率,为起重臂架的轻量化设计提供参考思路。     

基于王莲叶脉分布的塔式起重机臂架结构仿生设计

为了使塔式起重机自身重量更轻,更易于安装和运输,以此降低生产和运行成本,引入了结构仿生设计思想。以QTZ40塔式起重机臂架结构为研究对象,利用结构仿生设计方法对塔式起重机臂架结构进行了仿生优化设计。经研究、分析发现王莲叶脉的构型符合黄金分割定律,依据相似性评价标准,确定王莲为臂架仿生原型,结合臂架拓扑优化结果和王莲构型规律,确定了臂架的仿生优化设计方案。利用APDL语言建立了臂架的有限元模型,接着利用ANSYS软件对臂架原结构和仿生结构分别进行静力学分析计算,结果显示,仿生模型较原模型减重11.41%,并且在强度、刚度等方面均取得了较好的优化效果。     

起重机臂架正向设计及发展趋势探讨

本文所研究的是一种塔式起重机臂架的正向设计方法。在设计过程中,把臂架看成一个与自身截面相等的结构,对其超静定进行求解,根据等强度原则限制了弦杆的约束条件,建立了相应的数学模型,然后通过有限元分析来优化求解。第一次优化得到臂架结构,第二次优化得到变截面结构,且材料的分布更加合理。最后以所得参数进行了某一型号塔式臂架的正向设计,并简要探讨了塔式起重机臂架的研究方向。     

轮式移动装船机总体设计及臂架结构仿真分析

基于轮式移动装船机的设计方案及参数,对装船机进行总体设计;根据轮式移动装船机的臂架结构特点,提取其特征参数,然后运用Ansys的APDL语言建立臂架的参数化模型,并对臂架结构进行有限元分析;最后运用Ansys软件和优化设计技术对臂架结构进行优化分析,在满足设计要求的情况下,实现臂架的经济性和可靠性。得出结果如下:由于臂架下铰接距进料口较近,其受力也较大,臂架头部相当于悬臂梁且悬挂着溜筒,臂架最大应力出现在下铰接处,最大变形量出现在臂架头部;臂架结构采用变截面设计可以大大降低结构总重。     

2500t环轨起重机主臂架的优化设计

采用分层优化的思想,以总重量为目标函数,以臂架强度、整体刚度、局部刚度和臂端挠度为状态变量,分别用零阶方法和一阶方法对2 500t环轨起重机主臂架进行了优化设计.主臂架重量减轻了18.5%,效果显著.对比分析了两种优化方法的优缺点及适用范围,为大型桁架式臂架优化方法的选择提供了参考.     

基于道路载荷谱的某车型上控制臂结构优化

针对某车型上控制臂在路试工况中发生弯曲变形,在此工况下对该部件进行动态道路载荷谱测试,提取上控制臂动态载荷数据。结合CAE分析表明,上控制臂在路试工况中存在失稳现象。提出上控制臂4种结构优化方案,并对比CAE屈曲分析结果得出优选方案。优化后结构为上控制臂两侧增加翻边且板厚由7mm减至5mm,最后经过路试工况验证,使用效能可靠。     

一种新型起重机吊臂的轻量化设计与研究

首先提出一种新型类椭圆吊臂,以有限元分析软件ANSYS Workbench协同仿真平台为工具,利用其DM(几何建模)、Mechanica(l结构有限元分析)及DX(优化设计)三大模块之间无缝接口,完成了吊臂的参数化建模、结构分析和轻量化设计。针对优化过程中设计变量非线性程度高的特点,利用DX模块,将基于神经网络的响应面法与MOGA(多目标遗传算法)相结合,对吊臂结构进行了优化,有效地降低了吊臂的重量。结果表明该方法合理可行,为今后包括大型起重机在内的相关工程机械设计提供了参考方法。     

基于ANSYS分析的剪叉式液压升降平台剪叉臂结构优化设计

通过利用ANSYS有限元优化分析功能对剪叉式液压升降平台剪叉臂结构进行了优化分析,得到最合理的结构和尺寸。在满足工程要求的前提下,节省了大量材料。     

重载汽车转向节臂的强度分析及结构优化

重载汽车转向节臂结构复杂,承受弯扭组合变形的作用,强度分析至关重要。通过ANSYS软件对汽车转向节臂在承受非线性载荷时进行模拟分析,采用参数化命令得到了转向节臂的等效应力分布规律。通过修改应力值较大区域处的圆弧半径,对转向节臂进行结构优化设计,模拟显示,改进后的结构应力分布较为合理,最大应力值明显减小,为转向节臂的结构设计提供了理论参考。     

浮吊臂架的支管连接部结构优化设计

起重臂架是浮吊施工作业的重要执行机构,其设计优劣对于整个结构的安全性和可靠性具有重要意义。针对万吨级浮吊研发项目中12 000 t起吊质量对臂架结构的重载荷要求,利用有限元分析了支管连接部的结构强度,从增大支管直径、壁厚,添加臂架箱型梁内部隔板等3个方面来优化结构设计,最终得到了既满足强度要求,又尽量减少臂架增重的设计方案。     

高空作业平台折臂结构稳定性ANSYS分析

对高空作业平台折臂结构稳定性分析的传统方法侧重于对硬件设备的物理机构分析,忽视了作业数据的运算分析。本文采用有限元分析方式确定高空作业平台折臂结构动作技术参数,应用位移函数、约束力函数、速度函数、角度函数、力学函数、数据单元函数等完成有限元分析模型的建立,首先对高空作业平台的折臂组成结构以及力学参数进行确定,然后针对折臂结构、稳定性以及力学特征进行有限元分析。仿真实验结果表明,给出的高空作业平台折臂结构稳定性ANSYS分析能够更有效地获取折臂结构0s-5s、5s-10s、10s-15s工作时间范围内的参数与轨迹等信息,证明了ANSYS方法能够精准分析高空作业平台折臂结构的相关性能,为开展动态力学、结构理论分析提供数据支撑。     

基于HyperWorks的特种车辆摇臂有限元分析

以某型特种车辆摇臂为研究对象,根据摇臂相邻部件系统配合关系确定分析边界,利用Pro/E建立摇臂三维模型,导入HyperWorks软件中添加约束和载荷,利用有限元分析得到摇臂应力、应变结果。分析发现摇臂与轮系配合部位有应力集中现象,如果直接生产制造会有安全风险。依据分析结果对摇臂进行结构优化,对改进后的模型再次进行分析,平衡肘最大应力从752MPa降至516MPa,与轮系配合部位应力降至432MPa,满足设计需求。利用软件分析工具指导产品设计,提前发现并解决应力集中问题,降低新产品研发风险。     

一重载高速机械臂的结构与控制同时设计

拟订了机械臂的工作原理，建立了机械臂的受控动力学方程，运用优化算法设计了PD控制器的增益，计算了机械臂在不同角度下的刚体动力学响应。为了确定合理的机械臂截面尺寸，运用有限元法建立了机械臂的弹性动力学方程，求解了不同截面尺寸下的机械臂弹性动力响应，评价了机械臂的弹性振动。实践证明，所确定的机械和控制设计方案满足设计要求。     

应用超声电机的多关节机器人的设计与分析

主要设计了一个由超声电机驱动多关节机器人手臂。这种电机单位质量的转矩高,在低速下有大转矩输出,且不产生电磁干扰。利用ADAM S软件平台模拟机构的运动学和动力学,整体性能预测,结构模型优化,利用仿真结果重新设计手臂结构,为物理样机设计制造提供依据。     

基于ANSYS的挖掘机械臂设计及有限元分析

用慧鱼创意组合模型对多功能履带式机器人的挖掘机械臂进行了结构设计,应用Pro/E软件建立了三维实体模型,利用AN-SYS软件进行有限元分析,得出了机械臂的应力位移分析图,并分析了应力集中对结构的影响及优化方法,为后续研究奠定了基础。