多段式末端承载伸缩臂结构优化设计
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制动引起的载荷。 据伸缩缩臂载荷情况 ， 根 载荷 分 为 变 幅 平 面
Ｓ
圈 １ 伸缩臂受力图
变幅平面末端受力简图如 图 ２所示 。
内载荷和 回转平面载荷 。 变幅平面载荷 ： 载荷 Ｑ先根据末端承重 、 升载荷 动载系 起
数确定 ，在设计基本结构后再根据材 料密度叠加 自重并 考虑
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收 稿 日期 ：０ ０ ０ — ８ ２１－９２ 作者简介 ： 辉 明（９ ３ ） 男 ， Ｆ １７ 一 ， 福建龙 岩人 ， 硕士 ， 师 ， 讲 主要从
事汽车运用、 机械 设计的教 学与研 究。
图 ２ 变幅平面末端受力简图
湖 南 农 机
因此 ， 伸缩臂所受 的弯矩 Ｍｂ ［ Ｃ３ｄ）ＳＳｎ ） ・ ＝ Ｑ・０（ 一 ・ｉ ］
第 ３ ７卷 第 ６期 ・ 术 学
Ｖ ｏＩ Ｎ ０． ． ３７ ６
湖
南
农
机
２Ｏ１ 年 ０
１１ 月
ＨＵＮ／ ＡＧＲＩ Ｉ ￣ ｃＵ删
队 Ｌ Ｍ ＡＣＨＩ ＮＥＲＹ
Ｎ ｏ ２０ １ ｖ． ０
ຫໍສະໝຸດ Baidu
多段式末端承载伸 缩臂结构优化设计
邓 辉 明
（ 福建交通职业技术学院 ， 福建 福州 ３ ００ ） ５０ ７
摘 要： 多段式伸缩臂在机械 中的应用非常广泛。 绍 了从传统设计方法的 角度运用计算机对 多段 式伸 缩臂 先进 介 行结构的 简单优化 ， 建立起一个 比较合理的结构及基 本参数 ， 以获得后 续的设计 中运用现代设计方 法进行优化 时的简 化模型 ， 少运 算量 ， 快优 化的速度 。 减 加 关键词 ： 多段 ； 缩臂 ； 构 ； 计 伸 结 设 中图分类号 ：Ｐ ９ Ｔ ３ 文献标识码 ： Ａ ’ 文章编号 ：０ ７ ８ ２ （０ ０ ０ — ０ ５ ０ １０ — ３０ ２ １ ）６ ０４ — ２
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｍｕｔ ｓａ ｅ ｔｌ ｓ ｐ ｃ ａ ｉ ｎ ａ ｗ ｄ ａ ｇ ｆ ｍａ ｈ ｎ ｒ ｐ ｌ ａｉｎ ． ｓ ｒｂ ｓ ｔ ｅ ｐ ｒｐ ｃｉｅ ｆｏ ｔ ｅ ｓｒ ｃ ： ｌ — ｔｇ ｅｅ ｃｏ ｉ ｌ ｉ ｉ ｅ ｒ ｎ ｅ ｏ ｃ ｉ ｅｙ ａ ｐ ｉ ｔ ｓ ｉ ａ ｃ ｏ Ｄｅ ｃ ｉ ｅ ｈ ｅ ｓ ｅ ｔ ｒ ｍ ｖ ｈ ｔ ｄｔ ｎ ｌｕ ｅ ｏ ｏ ｕ ｅ ｓｉ ｅ ｉｎ ｏ ｌ － ｔ ｇ ｅ ｅ ｃ ｐｃ ｓｍｐ ｅ ｓｒ ｃｕ ａ ｐ ｉ ｚ ｔ ｎ ｏ ｅ ｆ ｓ ，ｏ ｅ ｔｂ ｉｈ ａ ｍｏ ｅ ｒ ｉ ｏ ａ ｓ ｆｃ ｍｐ ｔ ｒ ｎ ｄ ｓｇ ｆｍｕ ｔ ｓａ ｅ ｔｌ ｓ ｏ ｉ ｉ ｌ ｔ ｔ ｒ ｌｏ ｔ ａ ｉ ｉ ｕ ｍｉａｉ ｆｔ ｒｔ ｔ ｓ ｌ ｒ ｏ ｈ ｉ ａ ｓ
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工况应综合考虑伸缩臂 的工作长度 、伸缩臂与水平 面的夹角 及此时末端载荷值 。 因此 ， 先必 须根 据绅缩臂的应用场合确 首 定其最危险的工作情况 。其受力情况如图 １ 所示 。 图１ ， 中 Ｑ为伸缩臂末端承重 ， ｓ为起 升绳拉 力。 伸缩 臂所
受的载荷包括末端承重 ， 自重及 由于伸缩臂起伸 运行 、 动或 启
１ 前言
多段式伸缩臂在现代机 械中的应用非 常广 泛 ，如 吊车 的 起重臂 。伸缩臂 的段数 、 截面形状 、 工作 中的载荷 分布也各不 相 同。 当前多段式 的伸缩臂设计 中， 在 多数都运用 了现代优化
设计 的方法 ， 如有限元分 析 ， 其进行 优化 ， 对 以期 达到使 设计 最优 的 目的。 在运用有限元分析设计 中需要根据其结构建模 、 网格划分 、 析计算 等工作。 分 其基 本结构和基本参数本身是否 相对合 理 ， 对其 建模 、 运算量 、 运算 结果 的准确都 具有很 大 的 影响 。 伸缩臂的典型截面为箱式截 面 ， 通常的承载方式为末端
伸缩臂接合处加强板重量加 以修正 。起升绳拉力 根据滑轮组
的倍数 ｍ， 滑轮组 的机械效率 确定 。 ｐ 由伸缩臂长度及起 升绳与伸缩臂铰接点 的距离 确定 。
载荷 ， 文以这种 伸缩 臂为例 ， 其结构进行结构 的基 本设计 本 对
和优化 。
２ 计 算 工况及 受 力分析
以三段式伸缩 臂为例 ，伸缩臂在 其工作情况下 的最 危险
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圈 １ 伸缩臂受力图
变幅平面末端受力简图如 图 ２所示 。
内载荷和 回转平面载荷 。 变幅平面载荷 ： 载荷 Ｑ先根据末端承重 、 升载荷 动载系 起
数确定 ，在设计基本结构后再根据材 料密度叠加 自重并 考虑
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事汽车运用、 机械 设计的教 学与研 究。
图 ２ 变幅平面末端受力简图
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多段式末端承载伸 缩臂结构优化设计
邓 辉 明
（ 福建交通职业技术学院 ， 福建 福州 ３ ００ ） ５０ ７
摘 要： 多段式伸缩臂在机械 中的应用非常广泛。 绍 了从传统设计方法的 角度运用计算机对 多段 式伸 缩臂 先进 介 行结构的 简单优化 ， 建立起一个 比较合理的结构及基 本参数 ， 以获得后 续的设计 中运用现代设计方 法进行优化 时的简 化模型 ， 少运 算量 ， 快优 化的速度 。 减 加 关键词 ： 多段 ； 缩臂 ； 构 ； 计 伸 结 设 中图分类号 ：Ｐ ９ Ｔ ３ 文献标识码 ： Ａ ’ 文章编号 ：０ ７ ８ ２ （０ ０ ０ — ０ ５ ０ １０ — ３０ ２ １ ）６ ０４ — ２
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工况应综合考虑伸缩臂 的工作长度 、伸缩臂与水平 面的夹角 及此时末端载荷值 。 因此 ， 先必 须根 据绅缩臂的应用场合确 首 定其最危险的工作情况 。其受力情况如图 １ 所示 。 图１ ， 中 Ｑ为伸缩臂末端承重 ， ｓ为起 升绳拉 力。 伸缩 臂所
受的载荷包括末端承重 ， 自重及 由于伸缩臂起伸 运行 、 动或 启
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多段式伸缩臂在现代机 械中的应用非 常广 泛 ，如 吊车 的 起重臂 。伸缩臂 的段数 、 截面形状 、 工作 中的载荷 分布也各不 相 同。 当前多段式 的伸缩臂设计 中， 在 多数都运用 了现代优化
设计 的方法 ， 如有限元分 析 ， 其进行 优化 ， 对 以期 达到使 设计 最优 的 目的。 在运用有限元分析设计 中需要根据其结构建模 、 网格划分 、 析计算 等工作。 分 其基 本结构和基本参数本身是否 相对合 理 ， 对其 建模 、 运算量 、 运算 结果 的准确都 具有很 大 的 影响 。 伸缩臂的典型截面为箱式截 面 ， 通常的承载方式为末端
伸缩臂接合处加强板重量加 以修正 。起升绳拉力 根据滑轮组
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载荷 ， 文以这种 伸缩 臂为例 ， 其结构进行结构 的基 本设计 本 对
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２ 计 算 工况及 受 力分析
以三段式伸缩 臂为例 ，伸缩臂在 其工作情况下 的最 危险
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