基于ISIGHT的伸缩臂式叉装车工作装置轻量化设计-论文.pdf

《基于ISIGHT的伸缩臂式叉装车工作装置轻量化设计-论文.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、科技创新2015年第24期I科技创新与应用基于ISIGHT的伸缩臂式叉装车工作装置轻量化设计邱栋崔国华广云鹏(河北工程大学机电工程学院，河北邯郸056038)摘要：叉装车伸缩臂占整车工作装置质量的较大比重，因此伸缩臂合理的结构设计就显得尤为重要。首先建立了叉装车工作装置的结构模型，主要利用ISIGHT软件搭建多目标优化平台，预先结合灵敏度分析，选择优化目标，搭建优化模型，并以减轻质量为主要目标，最终合理的选取最优解达到轻量化效果，从而确定了基本臂的最终优化结果以及其他剩余臂的结构尺寸，使伸缩臂的质量减轻了7．9％。关

2、键词：伸缩臂；工作装置；多目标优化；轻量化；灵敏度分析前言最危工况出现在工况3，文章依据极限工况对各级臂结构进行了分析优伸缩臂式叉装车作为搬运、叉装物资等作业的一种特种车辆，在工化。由于伸缩臂工作装置运动缓慢，因此可以忽略动载荷等煨性力的影程领域受到愈来愈多的应用。叉装车伸缩臂作为工作装置的主要组成响，只考虑静载荷的作用。部分，在工作过程中承载较大的载荷，且其占整个工作装置重量的较大3优化模型的建立比重，因此合理的叉装车伸缩臂的结构设计就显得尤为重要。文章主要3．1优化方法与流程根据伸缩臂的结构特点，并以伸缩臂截面尺

3、寸为设计变量，以伸缩臂质文章通过利用三维建模软件Pro／e建立了叉装车伸缩臂的数模，并量最小且最大复合应力，最大静位移与最大局部稳定性复合应力也尽对相应的设计变量进行参数化，利用Ansys进行了相应的应力与应变可能达到最小为优化目标，并满足相应的强度、刚度、稳定性约束条件，位移的分析计算，吸取出相应的APDL语言，生成输出文件，利用FOR—利用ISIGHT软件搭建多目标优化平台，并利用邻域培植多目标遗传算TRAN程序提取出相应的结果。整体利用多目标优化分析软件ISIGHT法最终确定了各级臂的最终结构优化结果，有效的减

4、轻了伸缩臂的质集成调用相应的三维建模软件与有限元分析软件，搭建了全自动的多量。目标优化方法，有效的处理了大规模、多变量的连续变量类型设计优化1伸缩臂式叉装车工作装置模型的建立问题，分析优化过程中首先确定了基本臂的优化结构尺寸，而后剩余几1．1工作装置的机构模型级臂的结构尺寸便可以根据各级臂之间的间隙与导向滑块的尺寸大小文章研究的叉装车伸缩臂共有I(基本臂)、Ⅱ与Ⅲ级臂组成，末端来进行确定，并对改进后的Ⅱ级与Ⅲ级臂在极限工况下进行相应的强装有货叉装置，如图1所示。度、刚度、稳定性的校核验证，最终完成轻量化设计。其工作装

5、置内部结构如图2所示，各级臂的伸缩主要靠伸缩液压3．2优化数学模型缸驱动，工作装置的整体变幅靠变幅液压缸来驱动完成，各级臂之间运nlin)(J，

6、=I，2，3，儿，n)动的导向与作用力的传递主要靠导向滑块来完成，末端执行货叉部分可靠液压缸驱动上下翻转，从而进行对货物的装卸。s·fg()012伸缩臂结构尺寸特点叉装车伸缩臂水平完全伸出长度为12．7m，各级臂截面形状均为六托()=0边形，其抗局部失稳能力较好，能够更好的发挥出其承载性能，截面形状如图3所示。(x)为多目标函数，gu(x)-<0与h(x)为约束条件，x为设

7、计变2叉装车工况分析与选择量。此伸缩臂叉装车工作装置其变幅角度为一8。_68。，伸缩臂在工作过3．2．1设计变量。由于受又装车工作装置工作区域的限制，因此不能程中主要有满载与空载两种隋况，其中满载的典型工况共有三种，分别以叉装臂的长度作为设计变量，所以只能以截面结构尺寸为设计变量。为各级臂均不伸出；Ⅱ臂伸出；II级臂与Ⅲ级臂全伸出，具体描述如表1因工艺要求，尺寸H、B与d值保持原有值不变，最终，选用b、R与为所示。设计变量。表1三种典型工况X=[X1~X2x3]一，R，]满载工况伸缩状态载重质量伸出长度变幅角度3．2

8、．2约束条件。其约束条件的表达式主要为：工况1均不伸出2722kg6．6m-8。～68。gl(x)：S一10．；工况2II臂伸出13611(g9．8m书。～68。g2(x)：D一曼田；工况3IIII暗伸出635kg12．7m-8。～68。g3(x)：S一；x)：270b420；根据计算分析与经验判断，最大危险工况一般在伸缩臂水平伸出勘(x)：60sR≤215；时的状态出现，且I级臂(基本臂)最危工况为工况2，II级与Ⅲ级臂的g6(x)：1575。4H一截面高度；B一截面宽度；d一截面钢板厚度；b一下底板1一变幅液压缸

9、；2-伸缩液压缸；3-导向滑块；4一末端执行装置宽度；R一圆角半径；a一折边角图1工作装置模型图2工作装置内部结构图3截面形状}基金项目：国家火炬计划项目资金资助(NO．2012GH530153)。科技创新与应用I2015年第24期科技创新■膏—■—●—■一■_置曹●簟●—●—_一R：计变量b的响应，其中，最小倍数也有8倍，设计变量b其s—警—