正面吊臂架有限元分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、集裝箱正面吊運機作為港口新型特種起重設(shè)備，主要用于完成集裝箱裝卸、堆碼和水平轉(zhuǎn)運作業(yè)，具有機動靈活、轉(zhuǎn)運效率高等優(yōu)點。臂架結(jié)構(gòu)作為正面吊的核心工作裝置，是載荷直接承擔(dān)部件，其強度的高低決定最大起重量和整機的安全性。臂架工作過程中需要頻繁伸縮、俯仰，工況復(fù)雜，增加了臂架設(shè)計難度，國內(nèi)在臂架設(shè)計中往往根據(jù)經(jīng)驗選取較大的安全系數(shù)，導(dǎo)致臂架結(jié)構(gòu)笨重，增加了整機的自重。為解決結(jié)構(gòu)笨重的問題，本文以湖南中鐵五新重工有限公司自主研發(fā)的WX45T型集裝

2、箱正面吊為研究對象，以臂架輕型化為主線展開研究，完成以下研究工作:
　　1.利用Solidworks建立正面吊虛擬樣機模型，通過RecurDyn軟件對兩種控制模式下的典型工況進行仿真分析，得到臂架動態(tài)受力特點及最危險的工況位置，為臂架結(jié)構(gòu)有限元分析提供依據(jù)。
　　2.選擇臂架最危險的工況，利用ANSYS軟件對正面吊臂架進行結(jié)構(gòu)有限元分析，計算結(jié)果顯示臂架強度、剛度、模態(tài)固有頻率及屈曲穩(wěn)定性滿足設(shè)計要求，且最大應(yīng)力遠小于臂架材

3、料的許用應(yīng)力，強度存在較大盈余量，材料性能利用率較低，優(yōu)化空間大。
　　3.針對臂架強度盈余量大的問題提出結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究的方法:(1)建立臂架三鉸點變幅系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，利用Matlab粒子群算法工具箱進行鉸點位置優(yōu)化，獲得臂架受力合理的鉸點位置，改善臂架受力狀態(tài)。(2)建立截面參數(shù)化模型，對臂架截面參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計，優(yōu)化結(jié)果使得臂架重量降低1005kg，占臂架總質(zhì)量的9.54％，直接降低了正面吊的制造成本，同時減少整機油耗，從而降低了