基于Design Exploration的叉车护顶架模态优化设计-论文.pdf

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1、缸械设计-计算DesignandCatcutation第46卷I第6期总第500期基于Design‘Exploration的叉车护顶架模态优化设计曾庆懿’，邹志华，张少波’1．广西柳工机械股份有限公司；2．华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室摘要l为提高某型叉车护顶架的整体刚度，使护顶架模态频率避开发动机最高转速激励频率，避免共振，需要对护顶架的结构进行优化。而护顶架的宏观结构、安装方式等已经确定，不允许有太大改动。在护顶架模态仿真与试验验证的基础上，考虑护顶架立柱截面尺寸的优化。运用ANSYSDesignExploration优化设计技术

2、，得出各参数对关注频率的灵敏度，从而确定主要优化参数，达到设计目标。关键词：模态分析；共振；优化设计；灵敏度内燃叉车中以配置带护顶架敞开式驾驶室的机型最动机罩与护顶架进行分离试验，测得护顶架对座椅的振动为普遍。叉车叉举货物时，护顶架起着防砸防落物，保护贡献量达40％，因而护顶架减振对司机座椅的振动控制有司机生命安全的重要作用，是叉车上不可或缺的部件。同重要影响，应优先考虑护顶架的减振设计。目前国内叉车护时，内燃叉车的护顶架普遍起着安装照明大灯，连接发动顶架的减振研究多是关于护顶架的动态特性分析旧、仿真机罩的作用(参见图1)，护顶架的振动过大直接影响

3、大灯模态与试验模态的相关性分析翻，少有对护顶架结构改进和使用寿命；振动通过发动机罩传递到座椅，还会影响司机优化设计并找出影响护顶架振动的关键参数的研究。的操作舒适性，而过大的振动暴露让操作者疲劳易躁，不本文在护顶架模态仿真与试验模态验证的基础上，仅降低司机工作效率，甚至危害司机健康。因而降低护预结合Creo参数化建模和ANSYS优化设计技术，以提升架及司机座椅振动，对提高叉车产品品质，提升市场竞争护顶架刚度、避免共振为目标，计算相关参数相对于对应力有重要作用。模态频率的灵敏度，找出影响护顶架模态的关键结构尺在已充分考虑发动机减振且车架不允许改动的前

4、提寸；最终确定结构改进和参数优化方案，为设计工程师提下，为研究护顶架振动对司机座椅的影响，对某型叉车的发供参数输入。作者简介：曾庆懿(1988一)，男，湖南邵阳人，研究方向：工程机械振动噪声研究。一6l33设计·计算DesignandCa1．cutation由表6可知，优化后前立柱大灯安装位置、后立柱机表5护顶架优化前后前6阶模态对比罩安装处、座椅及方向盘处振动加速度分别下降了46％，优化前优化后对比34％，37％及27％，该护顶架优化方案有效降低了护顶架振动，减小了照明大灯振动失效的风险，司机座椅、方向盘阶数频率／Hz阶数频率／Hz频率提升／Hz

5、振动感受亦明显改善。113．9120．66．74结论236．7241．04-3本文在仿真与试验模态相互验证的基础上，运用340．0346．46．4Creo参数化建模和ANSYSDesignExploration优化设计技术，进行了护顶架结构优化设计，找出了影响护顶架模466．8470-33．5态的主要尺寸，从而确定了控制护顶架振动的主要优化578．0579．51．5参数，得出以下结论：689．5699．816．5(1)护顶架立柱矩形钢截面宽度对护顶架第6阶模态影响最大，为主要优化参数。按优化结果重新设计护顶架并装机进行试验。取护顶架前立柱大灯安装处

6、、后立柱架立柱后，护顶架第6阶模态频率提升约10Hz，使该阶机罩安装处、方向盘及司机座椅(见图11)共4个测点测模态避开了发动机常用转速激励频率，有效避免了共振试振动加速度。试验采用LMS振动测试仪、PCB三向加的发生，进而提高了座椅、方向盘的振动舒适性。同时也速度传感器，以发动机最大转速为测试工况。试验前后的降低了前立柱大灯安装处的振动，降低了大灯因振动失加速度对比见表6。效的风险。(2)护顶架的第6阶模态振型包含护顶架后立柱的弯曲变形，反映该型护顶架后立柱横向刚度不足，建议在两根后立柱之间增加连接横梁，可起到进一步提升护顶架整体刚度，降低护顶架

7、振动的作用。参考文赢Ir】7郁于，李戈操．基于有限元法的叉车护顶架动态特性分析阴．机械工程与自动化，2014(2)：21—23．f2J卫良保，李甲．内燃叉车护顶_架振动特性分析．叉车技术，201I(4)：9-13．【31高静轩田红周叉车护顶架结构模态的相关性分析与优化．工程机械，2013，44(9)：42-45．图11叉车座椅的振动测试f41傅志方．华宏星．模态分析理论与应用[MI．i海：i海交通大学出版社，2000．表6护顶架优化前后各测点振动对比I5]李德葆．陆秋海．I程振动试验分析eM1．北京：清华大学出版社，2004．测点优化前／(m／s)

8、优化后／(m／sz)降幅【6】LMS公萄．LMSTheoryandBackground[M]．2000．前立柱l6．89．