折臂式随车起重机动臂轻量化设计

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中图分类号：ＴＨ２１３．６文献标识码：Ａ文章编号：１００１ — ０７８５（２０１６）１２— ００２７—０４
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｓｗｉｎｇａｒｍｉｓｎｌｌｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒｔｏｆｔｈｅｆｏｌｄｉｎｇ－ｊｉｂｌｏｒｒｙ — ｍｏｕｎｔｅｄｃｒａｎｅ，ａｎｄｉｔｓｄｅｓｉｇｎｑｕａｌｉｔｙｄｉｒｅｃｔｌｙａｆ－
ｃｒｅａｓｅｓｂｙ１５．１％ａｆｔｅｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ．ｐｒｏｖｉｎｇｔｈａｔｔｈｅｍｅｔｈｏｄｉｓｆｅａｓｉｂｌｅａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅ．Ｔｈｅｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔｍｅｔｈｏｄｃａｎｂｅｗｉｄｅ —
ｌｙａｐｐｌｉｅｄｉｎｄｅｓｉｇｎｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｄｕｃｔｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｏｌｄｉｎｇ－ｊｉｂｌｏｒｒｙ — ｍｏｕｎｔｅｄｃｒａｎｅ；ｓｗｉｎｇｇｒｉｎ；ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄ；ｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ
ｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ．ＴｈｅｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｉｓｕｓｅｄｔｏｉｆｎａｌｌｙｇｅｔｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｓｗｉｎｇａｌＴｎｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕ —
法最终得到优化后的动臂拓扑结构及应力分布。结果显示：优化后的最大应力符合设计要求，而质量较优化前
降低１５．１％，验证了该方法的实用性和有效性，同时表明了该轻量化设计方法在机械产品设计中其有很好的使
用价值。关键词：折臂随车起重机；动臂；轻量化设计方法；拓扑优化
台、动臂、动臂液压缸、吊臂、吊臂液压缸和两
变幅机构等部分组成，如图１所示。动臂是折臂
起重机中关键结构件之一，下部通过一变幅机构与转台和动臂液压缸铰接，上部通过二变幅机构与吊臂和吊臂液压缸铰接，是折臂随车起重机的
ｆｅｃｔｓｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｅｎｔｉｒｅｃｒａｎｅ．Ｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｓｗｉｎｇａｒｍ，ｔｈｅｐａｐｅｒｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄ
’
ｔｈｅｒａｐｉｄｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｆｏｌｄｉｎｇ－ｊｉｂｌｏｒｒｙ－ｍｏｕｎｔｅｄｃｒａｎｅｂａｓｅｄｏｎｉｆｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓａｎｄｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｏｐｔｉｍｉ・
ｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｍａｘｉｍｕｍｓｔｒｅｓｓｉｓｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ，ａｎｄｔｈａｔｔｈｅｍａｓｓｄｅ —
０引言
折臂式随车起重机是一种安装在载货汽车上，通过液压举升及伸缩系统来实现货物的升降、回转、吊运的附加起重设备，具有快速、高
效、灵活、便捷等优点，广泛用于车站、仓库、码头、工地、野外救援等场所Ｊ。它主要由转
折臂式随车起重机动臂轻量化设计
赵云亮 Βιβλιοθήκη Baidu红娇陆永能
徐州２２１００４徐工集团江苏徐州工程机械研究院
摘
要：动臂是折臂式随车起重机的重要部件，其设计质量直接影响整机的工作可靠性。为实现动臂轻量
化设计，提出了基于有限元技术与拓扑优化方法相结合的折臂式随车起重机动臂快速设计方法。通过该设计方