基于ANSYS WORKBENCH的六自由度机械臂有限元分析及结构优化
基于ANSYS的滑移装载机动臂有限元分析与优化
基于ANSYS的滑移装载机动臂有限元分析与优化一、引言滑移装载机是目前应用较为广泛的一种工程机械，其具有灵活、高效的特点，能够适应不同地形和作业环境的需要。
而作为滑移装载机的重要组成部分之一的机动臂，其结构设计和性能优化对于整个机器的使用效果和使用寿命具有重要的影响。
在机动臂的设计过程中，采用有限元分析方法对其进行分析和优化，能够有效地提高机动臂的性能和使用寿命。
二、机动臂的结构和工作环境滑移装载机的机动臂一般由臂体、臂杆和液压缸等部分组成。
在工作时，机动臂需要承受较大的载荷和振动，因此对于机动臂的结构强度和耐久性有着较高的要求。
由于机动臂在工作过程中需要做出各种角度和位置的调整，因此在设计过程中还需要考虑其动力学性能和运动稳定性。
三、有限元分析的原理和方法有限元分析是一种结构分析的方法，通过将整个结构分割成有限个小单元，然后通过求解每个小单元的力学行为来得到整个结构的响应。
有限元分析技术在工程领域已经得到了广泛的应用，通过对结构进行有限元分析，可以得到结构的应力、位移、振动等性能指标，帮助设计人员优化结构设计。
本文将采用ANSYS软件对滑移装载机机动臂进行有限元分析。
首先需要建立机动臂的三维模型，然后将其网格化，最后通过施加载荷和边界条件，得到机动臂在不同工况下的应力、位移等性能指标。
1.建立机动臂的三维模型在进行有限元分析之前，需要先建立机动臂的三维模型。
通过CAD软件可以建立出相应的三维模型，并将其转换成ANSYS软件可以识别的格式。
2.网格化将三维模型分割成有限个小单元是有限元分析的第一步，也是最关键的一步。
通过ANSYS软件中的网格划分功能，可以将整个机动臂模型分割成有限个小单元，以便后续的分析。
3.施加载荷和边界条件在进行有限元分析之前，需要确定机动臂的工作条件和受力情况，在ANSYS中可以根据实际工况施加相应的载荷和边界条件，然后进行力学分析求解。
4.得到机动臂的应力、位移等性能指标通过有限元分析可以得到机动臂在不同工况下的应力、位移等性能指标，这些指标可以帮助设计人员评估机动臂的结构强度和稳定性，并进行相应的优化。
基于ANSYS的滑移装载机动臂有限元分析与优化
基于ANSYS的滑移装载机动臂有限元分析与优化引言滑移装载机（也称为滑移装载机）是一种用于装运和卸载材料的重型机械设备，通常用于建筑和土木工程领域。
其主要部件之一是动臂，用于支撑和操作斗齿进行装载工作。
为了提高滑移装载机的工作效率和安全性，有限元分析和优化成为了必不可少的工具。
本文旨在通过使用ANSYS软件对滑移装载机动臂进行有限元分析，并通过优化设计来提高其性能和寿命。
一、动臂结构分析1. 动臂结构设计滑移装载机动臂通常由钢材制成，具有复杂的结构形式，包括主梁、支撑臂、铰接部件等。
在设计动臂时需要考虑到承载能力、刚度、重量和成本等因素，以确保其具有足够的强度和刚度来承受工作中的压力和载荷。
在设计动臂结构时，需要注意材料的选择、横截面形状、轴向载荷和弯曲载荷的影响，以及动臂与其他部件之间的连接方式等因素。
2. 有限元建模有限元分析是一种工程仿真方法，通过将连续体划分成离散的小单元来进行模拟，用以研究结构在受力情况下的变形和应力分布。
在进行动臂有限元分析时，需要首先对动臂进行三维建模，然后进行网格划分和材料属性定义，最后设置载荷和边界条件进行仿真分析。
3. 动臂应力分析通过ANSYS软件进行动臂的有限元分析，可以得到动臂在不同载荷下的应力分布情况，包括主梁、支撑臂、铰接部件等关键部位的应力值和变形情况。
通过分析动臂的应力分布，可以找出结构的薄弱环节和受力不均匀的部位，为后续的优化设计提供重要的参考。
二、动臂优化设计1. 材料选择优化首先需要对动臂使用的材料进行优化选择，考虑到其强度、刚度、密度和成本等因素。
在保证动臂强度和刚度的前提下，选择尽可能轻量化的材料，以降低整个装载机的自重，提高其工作效率和节能性能。
2. 结构形式优化通过有限元分析得到的应力分布情况，可以对动臂的结构形式进行优化设计。
例如在关键部位增加加强筋、进行优化的横截面设计、改进铰接部件的连接方式等，来提高动臂的整体性能和寿命。
3. 疲劳寿命预测动臂在工作过程中会受到多种复杂载荷的作用，需要进行疲劳寿命预测来确保其安全可靠。
学会使用AnsysWorkbench进行有限元分析和结构优化
学会使用AnsysWorkbench进行有限元分析和结构优化Chapter 1: Introduction to Ansys WorkbenchAnsys Workbench是一款广泛应用于工程领域的有限元分析和结构优化软件。
它的功能强大，能够帮助工程师在设计过程中进行力学性能预测、应力分析以及结构优化等工作。
本章节将介绍Ansys Workbench的基本概念和工作流程。
1.1 Ansys Workbench的概述Ansys Workbench是由Ansys公司开发的一套工程分析软件，主要用于有限元分析和结构优化。
它集成了各种各样的工具和模块，使得用户可以在一个平台上进行多种分析任务，如结构分析、热分析、电磁分析等。
1.2 Ansys Workbench的工作流程Ansys Workbench的工作流程通常包括几个基本步骤：（1）几何建模：通过Ansys的几何建模功能，用户可以创建出需要分析的结构的几何模型。
（2）加载和边界条件：在这一步骤中，用户需要为结构定义外部加载和边界条件，如施加的力、约束和材料特性等。
（3）网格生成：网格生成是有限元分析的一个关键步骤。
在这一步骤中，Ansys Workbench会将几何模型离散化为有限元网格，以便进行分析计算。
（4）材料属性和模型：用户需要为分析定义合适的材料属性，如弹性模量、泊松比等。
此外，用户还可以选择适合的分析模型，如静力学、动力学等。
（5）求解器设置：在这一步骤中，用户需要选择适当的求解器和设置求解参数，以便进行分析计算。
（6）结果后处理：在完成分析计算后，用户可以对计算结果进行后处理，如产生应力、位移和变形等结果图表。
Chapter 2: Finite Element Analysis with Ansys Workbench本章将介绍如何使用Ansys Workbench进行有限元分析。
我们将通过一个简单的示例，演示有限元分析的基本步骤和方法。
基于ANSYS WORKBENCH的六自由度工业机器人摆动臂静力学分析与模态分析
基于ANSYS WORKBENCH的六自由度工业机器人摆动臂静力学分析与模态分析陈继文【摘要】工业机器人的刚度和强度直接影响到机器人的精度和寿命,针对六自由度工业机器人摆动臂的静力学特性和结构动力学特性,提出使用Pro/E简化模型,利用ANSYS WORKBENCH有限元分析方法,得到静力学仿真结果和模态分析结果,分析结果对避免应力集中和共振具有一定的指导意义.【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2018(040)010【总页数】5页(P56-59,81)【关键词】工业机器人;摆动臂;静力学分析;模态分析【作者】陈继文【作者单位】山西机电职业技术学院,长治 046011【正文语种】中文【中图分类】TP242.20 引言六自由度机器人运动灵活，在码垛、搬运、焊接、装配、喷涂等场合有着广泛的应用。
为了保证机械臂运行的可靠性，需要对其进行机械结构分析。
使用实验方法验证机器人结构设计的合理性，成本高，周期长[1]，传统静力学计算方法精度低，过程繁琐。
本文使用Pro/E软件建立并简化六自由度机器人模型，利用ANSYS对摆动臂进行静力学分析，得到了摆动臂的应力和应变分布云图，有效的提高了精度，降低了周期，节约了成本。
模态分析可以用来研究结构动力学特性。
本文依据数值模态分析理论，使用有限元分析方法得到了六自由度机器人的六阶模态振动特性，得到了各个部件的固有频率和振型，为机器人结构优化设计和改进提供了理论依据，为设计同类产品提供了借鉴。
1 六自由度机器人摆动臂有限元模型建立1.1 建立几何模型六自由度机器人由底座、旋转座、摆动臂、摆动关节、旋转臂、腕关节组成。
整机构造复杂，需要根据等效刚度代换理论对模型做简化处理[2]。
把齿轮啮合简化为孔和轴的配合，忽略固定构件、线路、电位器、外部柔性导线管等对计算机分析影响不大的特征和部件，将质量等效分布，结构中相同材料的刚性作一体化处理[3]，机器人模型如图1所示。
基于ANSYS Workbench的挖掘机动臂有限元分析
考依据。
关 键 词 ：动 臂 ；S o lid w o r k s ;A N S Y S W o r k b e n c h ;静 力 学 分 析
中 图 分 类 号 ：T Q 422. 2 文 献 标 识 码 ： A
文 章 编 号 ：1 0 0 7 6 9 2 1 ( 2 0 1 7 ) 0 6 0 0 8 5 01
备制造业中的应用。
• 85 •
黄 鹏 ，等 • 杨 家 坪 滑 坡 稳 定 性 研 究
2017年 第 6 期
表3
稳定性计算结果
工况组合 1 2 3 4
稳定性系数 1 2029 1 2154 1 0568 1 1838
在 运 用 三 维 软 件 Solid w o rk s建 立 动 臂 的 三 维 模 型 时 先 简 化 模 型 ，简 化 时 要 基 本 保 证 以 很 好 的 反 映 出 动 臂 实 际 结 构 特 性 为 前 提 ，做 出 一 些 的 简 化 ，去 掉 结 构 中 对 影 响 计 算 结 果 不 大 的 圆 角 、螺 纹 孔 等 。 动 臂 的 三 维 模 型 ，如 图 1 所 示 。2
挖 掘 系 列 以 挖 掘 机 为 主 流 ，可 分 为 机 械 式 挖 掘 机 和 液 压 式 挖 掘 机 ，其 中 液 压 式 挖 掘 机 是 工 程 机 械 的 主 要 产 品 之 一 ，广 泛 应 用 于 建 筑 、铁 路 、公 路 、水 利 和 军 事 等 工 程 。液 压 挖 掘 机 完 成 各 项 功 能 的 主 要 构
如 图 2 所 示 ，为 动 臂 有 限 元 网 格 模 型 ，得 到 44222个 单 元 和 73381个 节 点 。所 画 网 格 的 精 度 高 低将直接影响到求解的结果的准确性。
基于ANSYS WORKBENCH的六自由度工业机器人摆动臂静力学分析与模态分析
收稿日期：2018-03-27基金项目：山西机电职业技术学院院级课题《基于ANSYS 的六自由度工业机器人研究》的阶段性成果（JKY-18006）作者简介：陈继文（1990 -），男，河南登封人，助教，硕士研究生，研究方向为机器人应用、超细水雾对瓦斯煤尘 爆炸的影响等。
基于ANSYS WORKBENCH 的六自由度工业机器人摆动臂静力学分析与模态分析Static analysis and modal analysis of robot swing arm of six degrees industrial robot based on ANSYS WORKBENCH陈继文CHEN Ji-wen（山西机电职业技术学院，长治 046011）摘 要：工业机器人的刚度和强度直接影响到机器人的精度和寿命，针对六自由度工业机器人摆动臂的静力学特性和结构动力学特性，提出使用Pro/E简化模型，利用ANSYS WORKBENCH有限元分析方法，得到静力学仿真结果和模态分析结果，分析结果对避免应力集中和共振具有一定的指导意义。
关键词：工业机器人；摆动臂；静力学分析；模态分析中图分类号：TP242.2 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2018)10-0056-040 引言六自由度机器人运动灵活，在码垛、搬运、焊接、装配、喷涂等场合有着广泛的应用。
为了保证机械臂运行的可靠性，需要对其进行机械结构分析。
使用实验方法验证机器人结构设计的合理性，成本高，周期长[1]，传统静力学计算方法精度低，过程繁琐。
本文使用Pro/E 软件建立并简化六自由度机器人模型，利用ANSYS 对摆动臂进行静力学分析，得到了摆动臂的应力和应变分布云图，有效的提高了精度，降低了周期，节约了成本。
模态分析可以用来研究结构动力学特性。
本文依据数值模态分析理论，使用有限元分析方法得到了六自由度机器人的六阶模态振动特性，得到了各个部件的固有频率和振型，为机器人结构优化设计和改进提供了理论依据，为设计同类产品提供了借鉴。
基于ANSYS的滑移装载机动臂有限元分析与优化
基于ANSYS的滑移装载机动臂有限元分析与优化
滑移装载机动臂是一种用于装载和卸载物料的设备，广泛应用于建筑工地、港口、仓库等场所。
为了确保机动臂的稳定性和安全性，提高其工作效率和使用寿命，需要进行有限元分析与优化。
有限元分析是一种通过将结构离散成有限个单元，将其模型转化为离散状态，然后通过数学方法求解结构的应力、变形、振动等力学问题的方法。
使用ANSYS软件进行有限元分析与优化可以对机动臂的力学性能进行全面和准确的评估。
需要根据机动臂的实际结构进行建模。
可以将机动臂分为不同的部分，如臂体、伸缩管、液压缸等，并根据实际尺寸和材料参数进行建模。
然后，需要对机动臂受到的各种力进行加载，如自重、载荷、液压力等。
根据机动臂的实际工作条件和使用环境，选择适当的加载方式和加载位置。
然后，通过设置合适的边界条件，如固定支撑点、转动支撑点等，确定机动臂在有限元分析中的自由度。
通过求解有限元方程组，可以得到机动臂在不同加载情况下的应力和变形分布情况。
有限元分析结果的准确性和可靠性对于优化设计至关重要。
根据分析结果，可以识别出机动臂的设计弱点，并针对性地采取改进措施，如增加材料厚度、优化结构形状或增加支撑点等。
通过多次有限元分析和优化，最终得到稳定性更好、安全性更高、效率更高的机动臂设计方案。
在进行有限元分析与优化时，还需要考虑到机动臂的材料特性和工作条件。
如机动臂所使用的材料的强度、刚度、疲劳寿命等，以及机动臂在实际工作中受到的加载频次、加载方式、工作温度等。
这些因素将直接影响到分析与优化结果的准确性和可靠性。
基于Ansys+Workbench的起重机吊臂结构全伸臂工况的有限元分析
全伸臂工况的有限元分析
李春风，董庆华，李少杰，郝清龙 ，王宇飞，曹
（承德石油高等专科学校工业技术中心，河北
硕
承德０６７０００）
摘要：通过吊臂吊载，起重机能够实现大高度、大幅度的作业，吊臂是起重机的最主要承载构件之一，吊臂的 分析研究对于起重机的结构优化起到了大的作用。以５０ ｔ起重机吊臂为例，借助软件Ａｎｓｙ。ｗ。，ｋｂｅｎｃｈ对吊 臂结构的全伸臂工况进行有限元分析，得到其变幅平面内各处位移和应力，为结构的改进和优化提供了一定
的参考。
关键词：吊臂；Ａｎｓｙｓ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ；有限元
中图分类号：ＴＨ２１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８．９４４６（２０１６）０２－００１７－０５
Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｃｒａｎｅ Ｂｏｏｍ Ｄｅｖｉｃｅ ｉｎ Ｆｕｌｌ Ａｒｍ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ
吊臂工作原理、结构尺寸及其受力分析
１．１吊臂工作原理 起重机升降重物，是利用吊臂顶端的滑轮组支撑卷扬钢丝绳来悬挂重物，利用吊臂的长度和倾角的 变化来改变工作半径和起升的高度，如图１所示。吊臂有两节、三节、四节、五节等不同形式，通过变幅
机构来实现俯仰功能，如图２所示。起重臂顶端可以加滑轮，实现吊钩单倍率工作，提高工作速度。另
位移。 ２．３后处理
Ａｎｓｙｓ
Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ的后处理中Ｇｅｏｍｅｔｒｙ按钮控制云图的显示方法，共有四个可用选项：Ｅｘｔｅｒｉｏｒ是默
认的显示方式并且是常用的方式，ＩｓｏＳｕｆｆａｃｅｓ对于显示相同的值域是非常有用的，Ｃａｐｐｅｄ ＩｓｏＳｕｒｆａｃｅｓ是 指删除了模型的一部分后的显示结果，删除的部分是可变的，高于或者低于某个指定值的部分被删除，
基于ANSYS的滑移装载机动臂有限元分析与优化
基于ANSYS的滑移装载机动臂有限元分析与优化滑移装载机动臂是一种工程机械设备，用于在建筑工地、矿山等场合进行土方作业。
在使用过程中，动臂承受着巨大的荷载和工作负荷，因此需要进行有限元分析与优化来确保其结构的强度和稳定性。
ANSYS是一款常用的工程有限元分析软件，可以对装载机动臂进行结构分析，找出潜在的设计问题并进行优化。
下面将介绍基于ANSYS的滑移装载机动臂有限元分析与优化的步骤和方法。
第一步是建立动臂的有限元模型。
通过CAD软件绘制出动臂的三维模型，并将其导入到ANSYS中。
然后，根据实际情况对动臂进行离散化处理，将其分割成有限元单元，包括梁单元和壳单元。
梁单元用于表示动臂的主要结构部分，壳单元用于表示较薄的板材或薄壳结构，如活塞。
第二步是对动臂进行边界条件的定义。
这包括约束条件和加载条件。
约束条件用于限制动臂部分的位移和旋转，以模拟实际工作状态。
加载条件用于模拟动臂承受的荷载，包括静态荷载和动态荷载。
静态荷载可以通过沉降荷载、施加力矩等方式加在动臂上，动态荷载可以通过模拟工作过程中的振动荷载来加在动臂上。
第三步是进行有限元分析。
在ANSYS中，可以选择不同的求解器和求解方法对动臂进行分析。
常见的求解器包括静力分析、模态分析、疲劳分析等。
根据实际需要，选择合适的求解器来对动臂进行分析，并获取其应力、应变、振动等结果。
根据分析结果，可以找出动臂的潜在问题，如应力过大、振动过大等。
第四步是对动臂进行优化。
根据分析结果，可以对动臂的结构进行优化，以提高其强度和稳定性。
优化的方法包括结构参数优化、材料参数优化等。
结构参数优化可以通过调整梁单元的尺寸、形状等来改善动臂结构；材料参数优化可以通过选择合适的材料来提高动臂的强度和刚度。
通过不断进行优化，可以找到一个最佳的设计方案，以满足动臂工作的要求。
对优化后的设计方案进行验证。
将优化后的设计方案重新导入到ANSYS中，进行有限元分析，以验证其在实际工作条件下的性能。
基于ANSYS_WORKBENCH的机床动态性能分析及改进
基于ANSYS_WORKBENCH的机床动态性能分析及改进机床的动态性能对于机床的稳定性、精度和效率具有重要影响。
通过对机床进行动态性能分析和改进，可以提高机床的加工效率和精度，降低故障率，提升生产效率。
本文将基于ANSYS_WORKBENCH对机床进行动态性能分析，并提出改进方案。
首先，通过ANSYS_WORKBENCH对机床进行动态性能分析。
ANSYS_WORKBENCH是一款用于工程仿真的软件，具有强大的建模和分析能力，可以对机床进行应力、振动和变形等方面的分析。
通过建立机床的有限元模型，可以模拟机床在加工过程中的振动情况，分析机床的固有频率、模态振型等动态性能指标，评估机床在运行过程中的稳定性。
在动态性能分析的基础上，针对机床存在的问题进行改进。
根据动态性能分析的结果，可以确定机床存在的振动源、刚度不足、动态刚性不够等问题，进而提出相应的改进方案。
对于振动源较为明显的问题，可以通过加装减振装置、增加机床刚度等方式进行改进；对于刚度不足的问题，可以通过调整机床结构、更换材料等方式增加机床的刚度；对于动态刚性不够的问题，可以通过控制系统的调整和优化来改进。
在改进方案实施后，再次通过ANSYS_WORKBENCH对机床进行动态性能分析，验证改进效果。
通过对改进后的机床进行振动、应力、变形等方面的分析，评估改进方案的有效性。
如果改进方案有效，可以进一步提出优化建议，加强机床的设计和制造过程控制。
最后，通过对机床的动态性能分析及改进，可以提高机床的加工效率和精度。
精确掌握机床的动态性能指标，可以及时发现和解决机床存在的问题，降低故障率，提升机床的稳定性和可靠性。
通过对机床的改进，可以进一步提高机床的刚性和动态刚性，降低机床的振动和变形，提高加工精度和表面质量。
综上所述，基于ANSYS_WORKBENCH的机床动态性能分析及改进可以有效提高机床的加工效率和精度，降低机床故障率，提升生产效率。
对于机床制造企业来说，重视机床的动态性能分析和改进工作，不仅可以提高产品竞争力，还可以满足市场对精密加工的需求，推动企业的可持续发展。
基于ANSYS六自由度串联机械臂联接轴的结构优化
映其应力状 态 ， 法确定应 力集 巾的地方及大 小． 无 利用静 态有限元分 析 ，可 以校核 部件 的强度 和刚度 ，并 根据分析结果 进行结构 改进设计 ， 低成水 ， 高效益． 降 提 本文 采用 ＡＮＳ Ｓ软件 对机 械臂 巾薄 弱环 节 一联 Ｙ 接轴进行 了分 忻设计 ， 能够有效 降低设计成本 ， 缩短设讣 时问 ， 使其 在满 足 一 定刚 Ｊ 叟条件 的前提 下 ， 现了 实
中 图 分 类 号 ： ９ Ｔｔ３ ｌ
工业机 械臂是集机 械 、 电子 、 控制 、 计算机 、 传感 器于一体 的现代 制 造业 重要 的 自动 化设 备． 国是机 美
器人 的诞生地 ， 在 １ ６ 早 ９ ２年就研 制 出世界 上第一 台工业 机器 人 ， 过 ４ 经 Ｏ多 年 的发展 ， 国现 已成 为世界 美
１ １ 建 立 几 何 模 型 ．
采用 Ｓ ｌ ｗ ｒｓ ｏｉ ｏｋ 软件建立 联接轴 的三维模 ， ｄ 并保存 为后缀名 为． ． 的 Ｐ ｒｓｌ ｘｔ ａａｏｉ 件 ， ｄ文 导人 到 ＡＮ—
Ｓ ＹＳ环 境 （ 图 １ ． 见 ）
】 ２ 定 义 材 料 属 性 ．
六 自 度 联机 械臂 － 的联接轴 的材 料选厂 了 ４ 钢 ， 阅《 ｊ ｆ １ ｆ Ｊ ５ 查 机械设 计手册 》 得知 ， 弹性 模 Ｅ 一 其 Ｘ
基于ANSYS的滑移装载机动臂有限元分析与优化
基于ANSYS的滑移装载机动臂有限元分析与优化滑移装载机动臂是重型机械设备，常用于物料的装卸和运输，具有载重能力强、工作效率高等特点。
然而，在长时间的使用过程中，由于外力的作用和自身结构的材料损伤等因素，动臂易受到疲劳和断裂的损害，因此需要进行有限元分析和优化。
有限元分析是一种数值分析技术，可以对结构件进行力学分析和变形分析，以预测其在实际工作中受到的载荷和应力等情况。
在本研究中，我们基于ANSYS有限元软件，对滑移装载机动臂进行了有限元分析。
首先，我们建立了动臂的三维实体模型，并将其导入ANSYS软件中。
然后，根据实际工作情况，我们对动臂的载荷进行了设定，包括静态载荷和动态载荷。
其中，静态载荷指的是动臂长时间停留在一定位置下的载荷，而动态载荷则是指动臂在高速运转时所受到的载荷。
接下来，我们对动臂的材质和初始状态进行了设置，包括材料的模型和材料的物理参数。
然后，我们对动臂进行了网格划分，并对网格质量进行了检查和调整，以保证模型的精度和稳定性。
随后，我们进行了计算求解，得到了动臂的应力、变形和应变等结果。
结果显示，动臂在受到静态载荷和动态载荷的情况下，其应力和应变值均超过了材料的极限强度和变形极限，存在断裂的风险。
因此，我们进行了优化设计，希望降低动臂的应力和应变，以提高其使用寿命和安全性。
在优化设计中，我们采用了两种方法，分别是减少载荷和增加材料强度。
对于减少载荷，我们优化了动臂的结构，改变了管道的布局和长度，将一部分载荷分配给其他部件。
对于增加材料强度，我们考虑了更换材料和加强材料厚度等措施，最终确定了一种新的材质和厚度。
总之，基于ANSYS的有限元分析和优化设计是一种有效的手段，可以帮助我们预测和优化结构件的力学性能，为提高机械设备的使用寿命和安全性提供有力支持。
基于ANSYS的滑移装载机动臂有限元分析与优化
基于ANSYS的滑移装载机动臂有限元分析与优化
滑移装载机动臂是现代装载机的重要组成部分，承受着各种复杂的力学和物理负荷，
例如弯曲、压缩、剪切、扭转等，并且必须保证动臂的可靠性、安全性和寿命。
为了解决滑移装载机动臂的结构问题，本文采用了ANSYS工具进行有限元分析与优化。
首先，通过对滑移装载机动臂的建模和分析，确定了其主要的受力区域和关键的结构部件。
然后，将动臂的材料性质、几何尺寸、工作状态模拟到有限元模型中，并进行加载和边界
条件的设置。
通过对模型进行计算，得到了动臂的应变、应力和变形情况。
基于有限元计算的结果，本文进行了动臂的结构优化。
针对不同的受力条件和挑战，
优化的原则为：增加结构的强度和刚度、减少动臂的重量和成本、提高设计的可制造性和
生产效率。
通过每一次优化，找到了最优的结构方案，并重新进行了有限元计算，直到满
足设定的要求和标准为止。
最后，本文在ANSYS的环境下，对滑移装载机动臂进行了检验和验证，并对优化后的
结构性能、变形和疲劳寿命等进行了评估。
结果显示，优化后的动臂具有更好的强度和刚度，更小的变形和应力分布，更长的疲劳寿命，可以满足使用要求和安全标准。
综上，本文基于ANSYS的有限元分析与优化方法，提供了一种可靠和有效的滑移装载
机动臂设计方案，可以为装载机制造商和使用者提供参考和帮助，促进装载机行业的持续
发展和创新。
基于ANSYS的滑移装载机动臂有限元分析与优化
基于ANSYS的滑移装载机动臂有限元分析与优化近年来，滑移装载机在工程建设和土木工程领域得到了广泛的应用，其主要结构之一是动臂。
动臂作为滑移装载机的重要组成部分，承担着机器负载和挖掘力的传递任务，因此其结构设计至关重要。
有限元分析是一种有效的工程分析方法，可以帮助工程师优化结构设计并提高其性能。
本文将基于ANSYS软件对滑移装载机动臂进行有限元分析与优化，并探讨其在工程实践中的应用。
1. 动臂的结构和工作原理滑移装载机动臂是机器的重要组成部分，主要用于挖掘、卸载和搬运物料。
其结构主要包括臂筋、附着点、反铲等部件，通过液压缸驱动实现伸缩和抬升。
在工作过程中，动臂需要承受不同方向的受力作用，因此其结构设计至关重要。
2. 有限元分析的原理有限元分析是一种工程分析方法，通过数值计算模拟结构的受力情况，可以预测结构在不同载荷下的变形和应力分布。
其基本原理是将结构划分为有限个单元，对每个单元进行力学分析，并通过计算得出整个结构的受力情况。
有限元分析可以有效地帮助工程师优化结构设计，提高结构的性能。
3. ANSYS软件简介ANSYS是一款强大的有限元分析软件，可以模拟各种结构的受力情况，并对结构进行优化设计。
其功能强大，界面友好，深受工程师的喜爱。
在本文中，我们将使用ANSYS软件对滑移装载机动臂进行有限元分析和优化。
4. 滑移装载机动臂的有限元分析我们需要建立滑移装载机动臂的有限元模型。
在建模过程中，需要考虑到动臂的结构特点和受力情况，合理划分单元，设置边界条件和载荷。
然后，通过ANSYS软件进行受力分析，得出动臂在不同载荷下的变形和应力分布情况。
通过有限元分析，可以发现动臂的受力集中部位和应力集中区域，为结构优化提供依据。
5. 滑移装载机动臂的优化设计通过有限元分析，我们可以了解到滑移装载机动臂的受力情况和结构弱点，进而进行优化设计。
优化设计的目标是减小动臂的变形和应力集中，并提高其整体性能。
可以采取的优化措施包括增加材料厚度、改变结构形状、调整附着点位置等。
基于ANSYS的滑移装载机动臂有限元分析与优化
基于ANSYS的滑移装载机动臂有限元分析与优化
滑移装载机动臂是一种用于搬运和装载重物的机械设备，常用于建筑工地、码头、仓库等场所。
它的动臂是其关键部件之一，承担着承载和作业的重要功能。
在设计和制造滑移装载机动臂时，我们需要考虑其结构的强度和稳定性，以确保其在各种工况下能够正常运行并完成作业任务。
有限元分析与优化成为了不可或缺的工具。
有限元分析是一种数值计算方法，通过将结构离散为有限数量的单元，利用数学模型对结构进行数值求解，得到结构在各种工况下的应力、位移等响应。
在滑移装载机动臂的有限元分析中，我们可以建立一个包含动臂主梁、液压缸等关键部件的三维模型，并对其进行网格划分，然后采用ANSYS等有限元分析软件对其进行求解。
在进行有限元分析之后，我们可以得到动臂在不同工况下的应力和位移分布。
通过分析这些结果，我们可以评估动臂在工作中是否存在过载、变形等问题，并找到引起这些问题的主要原因。
在优化滑移装载机动臂结构时，我们可以通过有限元分析结果进行参数优化或结构改进。
如果发现某个部件承受的应力过大，我们可以通过增大材料的强度或增加其尺寸来改善结构的强度。
或者，我们也可以对动臂的结构进行优化设计，例如改变截面形状、调整关键连接处等，以提高结构的稳定性和刚度。
基于ANSYS的滑移装载机动臂有限元分析与优化可以帮助我们全面了解和评估动臂的性能，并为其结构的设计和制造提供指导。
通过优化设计，我们可以提高动臂的工作效率和可靠性，提高整个滑移装载机的性能。
基于ANSYS的滑移装载机动臂有限元分析与优化
基于ANSYS的滑移装载机动臂有限元分析与优化1. 引言滑移装载机是一种用于装卸货物的重型机械设备，其中的动臂是其核心部件之一。
动臂的设计对于整个机械设备的性能和稳定性有着重要的影响。
本文旨在利用ANSYS软件对滑移装载机动臂进行有限元分析，找出其中存在的问题，并提出优化方案，以改善其结构强度和稳定性。
2. 有限元分析模型建立需要建立滑移装载机动臂的三维模型，并在ANSYS软件中进行网格划分和材料属性定义。
在进行有限元分析时，需要考虑动臂在工作中受到的受力情况，包括静载荷和动载荷。
本文将以静载荷作为分析的主要对象，以确保动臂的结构足够稳定和强度足够。
3. 动臂的受力分析4. 有限元分析结果及问题发现通过有限元分析，我们可以得出动臂在受力作用下的应力和变形情况。
根据分析结果，我们可以发现动臂可能存在的问题，比如局部应力集中、材料疲劳等。
这些问题可能会对动臂的使用寿命和工作安全性造成影响，需要及时解决。
5. 优化方案提出针对动臂存在的问题，我们可以提出相应的优化方案。
比如对动臂的结构进行调整，增加支撑和加固部位，改变材料和工艺等。
通过优化方案的实施，可以提高动臂的结构强度和稳定性，从而延长其使用寿命和提高工作安全性。
6. 优化方案验证及分析在提出优化方案之后，需要通过有限元分析对其进行验证和分析。
比如对优化后的动臂进行受力分析，得出应力和变形情况，以验证优化方案的有效性。
通过分析结果，可以确认优化方案是否能够解决动臂存在的问题，以及进一步优化的方向。
7. 结论本文基于ANSYS软件对滑移装载机动臂进行了有限元分析，并提出了相应的优化方案。
通过分析和验证，可以得出优化方案对于提高动臂的结构强度和稳定性是有效的。
对于类似的重型机械设备，有限元分析和优化方案的应用是非常重要的，可以帮助工程师们改进设计和提高产品的性能。
希望本文的研究成果能够对相关领域的研究和应用提供一定的参考和借鉴。
基于ANSYS的滑移装载机动臂有限元分析与优化
基于ANSYS的滑移装载机动臂有限元分析与优化滑移装载机动臂是一种常见的工程机械设备，广泛用于土方工程、矿山作业等领域。
在机械装载作业中，动臂是承受最大力的部件之一，因此对其进行有限元分析与优化是非常必要的。
有限元分析是一种常用的工程分析方法，可以模拟和分析复杂结构的力学性能。
在本文中，我们将基于ANSYS软件对滑移装载机动臂进行有限元分析，并通过优化方法对其进行优化，以提高其结构的强度、刚度和可靠性。
我们需要进行零件的建模和网格划分。
基于机动臂的实际几何尺寸进行建模，并使用ANSYS提供的网格划分工具将其划分为有限元网格。
在划分网格时，需要考虑到几何尺寸、材料性质和加载条件等因素，以尽可能准确地模拟实际工作条件。
接下来，我们可以进行静态和动态分析。
静态分析可以模拟机动臂受力情况下的位移、应力和变形等参数，从而评估其结构的强度和刚度。
动态分析可以模拟机动臂在工作过程中的振动响应和动力学性能，以评估其可靠性和安全性。
通过静态和动态分析，我们可以得到机动臂的受力情况和受力部位。
根据这些结果，我们可以对机动臂的结构进行优化。
优化的目标可能是最小化应力和变形，或者最大化刚度和承载能力。
通过调整机动臂的几何形状、材料选择和结构参数等方面，我们可以得到一个优化的设计方案。
在优化过程中，我们可以使用ANSYS软件提供的优化工具，如拓扑优化、形状优化和参数优化等方法。
这些方法可以通过自动迭代和优化算法，寻找最优的设计方案，并在满足设计要求的前提下减小结构的重量和材料消耗。
我们可以对优化后的设计方案进行验证。
通过再次进行有限元分析，我们可以评估优化后的机动臂是否满足设计要求，同时可以比较优化前后的差异，以验证优化的有效性。
基于Ansys_Workbench_的平头塔式起重机臂架结构优化分析
基于Ansys Workbench的平头塔式起重机臂架结构优化分析黄江涛 高崇仁 王国涛 田星宇 周芳宇太原科技大学 太原 030024摘要：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Ansys Workbench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。
关键词：平头塔式起重机；臂架结构；有限元；优化分析；模型中图分类号：TH.213.3 文献标识码：A 文章编号：1001-0785（2023）16-0037-06Abstract: Boom occupies a large proportion in the mass of flat-top tower crane, which has a great influence on the performance of the whole machine. Therefore, the optimization design of boom structure can greatly improve the performance of the whole machine. Therefore, the authors completed the preliminary design and calculation of the boom structure of the flat-top tower crane by using the allowable stress method, and analyzed the working environment in order to understand the working conditions of the boom. The static analysis of the boom was carried out by Ansys Workbench software, and the strength and stiffness in the design and calculation of the boom structure were verified by the stress nephogram and deformation nephogram obtained by solving. In addition, the modal analysis of the boom was carried out in order to obtain the first six natural frequencies and vibration modes, which provides a reliable theoretical basis for fault diagnosis and early warning. Under the condition of ensuring the structural strength and stiffness, the cross section of each chord of the boom is optimized, so as to reduce the self-weight of the boom and improve the utilization rate of materials, which provides a reference for the lightweight design of the boom.Keywords:flat-top tower crane；boom structure；finite element method；optimization analysis；model0 引言近年来，随着国家绿色发展政策的推进和回收体系的完善，作为占比20%的再生资源废纸的回收量持续增长，使纸品公司对存储环境的空间利用率提出了更高要求。
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１ 六 自由度机械臂有 限元分析
１ ． １ 有限元模型的建立
臂构 件 较 多且 等 效 简化 后造 型 简单 ， 因此 可 以选 用Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ， 网格 大 小 为 ２ ０ ， 自动 网格 划 分 ，如 图１ 所 示 ，节 点数 量 为４ ７ ４ ４ ２ ，单 元数 为２ ２ ８ １ ２ 。后
下 点 ：
行 的可 靠 性 ，需 要 对 其 进 行 机 械 结 构 分 析 。近 年
来 对 机 械 结 构 的 分 析 已 经 从 结 构 静 力 学 延 伸 到 了
动 力 特 性 领 域 ，特 别 是 对 振 动 分 析 的 模 态 仿 真 已
１ ）简 化 各种 连 接 ，将 齿轮 啮 合 简化 为 轴 和孔
姜振 廷 ，郑忠 才 ，董 旭
Ｊ ｌ ＡＮＧ Ｚｈ ｅ ｎ ． ｔ ｉ ｎ ｇ，ＺＨＥＮＧ Ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ ． ｃ ａ ｉ ， ＤＯ ＮＧ Ｘｕ
（ 山东建筑大学 ，济南 ２ ５ ０ １ ０ １ ）
摘 要 ： 六 自由度机械臂作为机器人的 主要执 行机构 ，其机械性能决定 了工作的可靠性 。论文针对机械 臂的整体结 构进行 静力学特性和 振动特 性研究 ，基于Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ ＷＯ Ｒ Ｋ Ｂ Ｅ Ｎ Ｃ Ｈ 的有 限元分析功 能 ，得到 了静 力学仿真和 模态仿 真的结果 ，并对 结果进行 了分析 ，在此基础 上对机械 臂进行 了减重优化 ，通过模态分析 ，验证 了优 化结果的可靠性。 关键 词 ：机械臂 ；有限元 ；Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ ＷＯ Ｒ Ｋ Ｂ Ｅ Ｎ Ｃ Ｈ
限 元分 析 。
软 件 中完 成 材 料 属性 的加 载 ，接 触 面 的 约 束 ， 网
格 的 划 分 。 其 中 机 械 臂 连 接 部 分 及 夹 持 手 材 料 为 不 锈钢 ， 弹性 模 量 ｌ ９ ３ Ｇ Ｐ ａ ，泊 松 比０ ． ３ １ ， 密度 ７ ７ ５ ０ ｋ ｇ ／ ｍ。 ，其 他 部 分 等效 为硬 铝 合 金 ，弹 性模 量 ７ １ ＧＰ ａ ，泊松 比０ ． ３ ３ ，密度 ２ ７ ７ ０ ｋ ｇ ／ ｍ 。接 触面 选用 Ｂｏ ｎ ｄ ｅ ｄ 和Ｎ ｏ Ｓ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ 两种 面约 束 定义 ， 由于 机械
被 广 泛 采 用 。 同时 有 限 元 分 析 作 为 近 代 工 程 领 域 应 用 最 广 泛 的 数 值 分 析 的方 法 ，其 可 靠 性 已被 广
泛验 证 。
静 力 学 分 析 是 机 械 结 构 设 计 的基 础 ，本 文 对
六 自 由度 机 械 臂静 力 学 研 究 的 是 在 自身 重 力 的 情 况 下 ， 机 械 臂 保 持 静 平 衡 时 各 个 关 节 的 受 力 情
中图分类号 ：Ｔ Ｐ ２ ４ １ 文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１ ０ ０ ９ —０ １ ３ ４ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ （ 上） 一０ １ ０ ９ ～ ０ ３
Ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ Ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ９ — ０ １ ３ ４ ． ２ ０ １ ４ ． ０ １ （ 上） ． ３ １
有 限 元 仿 真 过 程 主 要 分 为 前 处 理 和 后 处 理 两 个 阶 段 ， 其 中 前 处 理 阶 段 主 要 完 成 的 流 程 包括 ：模型从 Ｐ ｒ ｏ ／ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ 软 件 导 入 到 ＡＮＳ ＹＳ ｗＯＲＫ ＢＥ ＮＣ Ｈ 软 件 ，在 ＡＮＳ ＹＳ ＷＯ ＲＫＢ Ｅ ＮＣ Ｈ
的配 合 ，将 螺栓连 接 简化 为面 接触 。 ２ ）忽 略 螺纹 和 倒 角特 征 ， 忽略 电位 器 及 相应 的 固 定 构件 和 线 路 ，忽 略 次 要 的 空 、 台特 征 ，将 质量进 行 等效 分布 。 ３ ）依 据液 压 系统 的位 置特 点 ，采 用 等 效配 重
论 ，采 用 有 限 元 法 对 带 电作 业 机 械 臂 振 动 特 性 进 行 分 析 ，得 到 了 机 械 臂 前 四 阶 模 态 下 的 振 动 特
性 。通 过 分 析 对 机 械 臂 进 行 部 分 优 化 ，进 一 步 满 足 带 电 作 业 特 殊 工 况 的 需 求 。 由于 机 械 臂 结 构 复 杂 ，本 文 选 用Ｐ ｒ ｏ ／ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ 软 件 进 行实 体 建 模 ，依 靠ＡＮＳ ＹＳ ＷＯＲ ＫＢＥ Ｎ ＣＨ软 件 完 成机 械 结构 的有
况 ，为 机 械 臂 强度 的 改 进提 供 指 导 。模 态分 析 作 为 近 代 研 究 结构 动 力 特性 的一 种 方 法 ，被 广泛 应 用 于 工 程 振 动 领 域 。文 章 运 用 数 值 模 态 分 析 理
原 理将 液 压缸 、马 达及 管路 进行 等效 简化 。
１ ． ２ 有限元仿真
０ 引言
作 为机 器 人 直 接 执 行 机 构 ，六 自由 度机 械 臂 具 有 结 构 简便 、运 动 灵 活 等优 势 ， 因 此 在工 业机 器 人 领 域 的到 了广 泛 的 应用 。为 了保 证 机 械 臂 运
由于 机 械 臂 采 用 液 压 驱 动 ，且 结 构 紧 凑 ，构 造 比较 复 杂 。在 模 型 建 立 过 程 中可 以依 据 等 效 刚 度 代 换 理 论 ，将 具 体 结 构 进 行 有 效 的 处 理 和 简 化 。对 带 电 作 业 机 械 臂 机 进 行 等 效 简化 主 要 有 以
１
匐 似
基于Ａ ＮＳ Ｙ Ｓ ＷＯ Ｒ Ｋ Ｂ Ｅ ＮＣ Ｈ的六 自由度机械臂 有限元分析及 结构优化
Ａ ｎａｌ ｙｓｉ ｓ ａｎｄ ｉ ｍ ｐｒ ｏ ｖ ｅｍ ｅｎｔ ｏｆ ６ － ＤＯ Ｆ ｍ ａｎｉ ｐｕｌ ａｔ ｏｒ ｂ ａｓｅｄ ｏｎ Ａ ＮＳＹＳ Ｗ ｏ ＲＫ ＢＥＮＣＨ