随车起重机吊臂结构分析与优化

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1、工程硕士学位论文随车起重机吊臂结构分析与优化作者姓名吴卫萍工程领域机械工程校内指导教师刘旺玉教授校外指导教师谢文牧高级工程师所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2015.10.18AnalysisandOptimizationoftheStructureoftheCraneBoomADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WuweipingSupervisor：Prof.LiuWangyuSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：１０５６１：学

2、校代号学号：２０１２２０２０５８６６华南理工大学硕±学位论文随车起重机吊臂结构分析与优化：：刘胚玉教授作者姓名吴卫萍指导教师姓名、职称、谢文牧高级ｘ＿程师申请学位级别：工禮硕主工程领域名称：机械工程／论文形式；□产品研发□工程设计因应用硏究□工程／项目管理□调研报告硏究方向：数宇化设计域制造论文提交日期：／ｒ年化月：如／多日论文笞辩日細年〇月／日学位授予单位：华南理Ｘ火学学位授予日期：年月曰答辩委成员：＾：：：微細夺娜．ｊ．！１１■．ｉ＼华南理工大学学位论文原创性声明，

3、立进行研究所．本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独内容外，本论文不包含任取得的研究成果。除了文中特别加Ｗ标注引用的何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡。本人完全意识到本声明的献的个人和集体，巧己在文中臥明确方式标明法律后果由本人承担。／：年Ｗ月日作者签名；家疋＾日期学位论文版权使用授权书目本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，口：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位，论又文

4、的全）校可臥公布学位保密论文外；学（保密期内的论被查阅除在文、保存汇编学位＾、复制手段＞缩印或其它，可［＾允许采用影印部或部分内容一。致。论文的内容相电子文档的内容和纸质论文本人：属本学位论文于。书，年解密后适用本授权□保密在校有共享协议上，校内师生和与学校园网发布供保密同意在砂不，盘版电子杂志化论术期刊（光）文提交中国学；意将本人学位的单位浏览同的全部或部分》，传播学位论文ＣＮＫＩ《资源总库全中国知识文出版和编入。内容＂＂Ｖ上内打）相应方框（请在Ｗ：如术如期■日名：作者签ｋ疋、八ｏｏ－ｒ，巧／ｒ日期＾签：名指导教师；：

5、：邮箱电子系电话者联作’：邮编）联系地址（含摘要随车起重机在交通运输、港口、矿山、土木建筑、化工、水利、市政园林等国民经济领域的生产和流通中广泛应用。作为主要的承力部件，吊臂的性能直接决定了起重机的整体性能。本文主要对大吨位折臂式随车起重机进行结构分析和优化。完成了对吊臂Pro/E建模、有限元静力学分析、试验验证、模态分析、稳定性分析、疲劳寿命评估及以减轻重量为目标的优化设计。本文的主要研究内容有：（1）概述随车起重机国内国外发展现状，分析了现阶段国内外结构优化设计的研究现状。（2）利用Pro/E软件对其随车起重机整机吊臂建模，将模型导入到Workbench

6、中进行分析处理。为了衡量液压杆、油缸的结构及各种辅助机构对吊臂的刚度、强度的影响作用，建立了四种对比的模型。通过对比发现，液压杆以及液压辅助结构可以简化，但实际工况中，需考虑伸缩臂整体模型的大变形效应机伸缩臂与滑块间的非线性接触。（3）对吊臂进行各工况静力学分析，结果表明吊臂的最大应力远远小于材料的屈服强度，满足设计要求，且存在一定的优化空间。经与试验数据对比，误差在10%以内，说明采用的有限元分析方法是可信的。（4）对吊臂进行动力学分析，提取了各工况下X、Y、Z轴三个方向的振动频率，均满足设计要求。通过多工况对比发现，伸缩臂的模态频率与加载条件几乎没有关系。（5）对吊

7、臂进行稳定性分析，吊臂结构主要发生局部屈曲，位置在转臂下部，吊臂整体模型的稳定性较好。吊臂的疲劳寿命约为1.386e6次循环。（6）对伸缩臂进行结构优化，优化前后伸缩臂重量减少了0.3657吨，约减轻了10.86%，在满足使用要求的前提下，提高了材料的利用率。本文的研究为同类产品的设计提供指导，提出了可回转自由度处理方法和液压杆大变形效应分析，也可为其他机械机构的优化设计提供参考。关键词：吊臂；有限元；优化；模态；疲劳IAbstractCranesarewidelyappliedinthefieldsoftransportation,po