發(fā)布時間：2018-10-31 11:43

【摘要】：汽車起重機因具有結構緊湊、移動方便、靈活性強、工作條件與場地適應性強等特點,而被廣泛應用在各工程領域。汽車起重機的承載部件伸縮臂在整機中是重點設計的部件。其主要承受雙向壓彎載荷,受力非常復雜,其截面形式與質量直接決定整機性能。在伸縮臂的結構強度、剛度和穩(wěn)定性條件都得到滿足的同時,研究其截面形式并減輕自重,對于整機性能的提高有著重要意義。 隨著設計水平的不斷提高和新材料的使用,汽車起重機朝大噸位、大高度方向發(fā)展,使得伸縮臂重量也不斷增加。為了減輕伸縮臂自重,充分發(fā)揮材料性能,許多截面形式被采用,其中包括新型橢圓截而形式的采用。這種截面形式由于圓弧下槽板與斜腹板的采用,使得伸縮臂結構抗屈曲能力大為增加,受力更加合理,整機重量更輕。而且該種截面形式伸縮臂結構腹板的屈曲臨界載荷有顯著提高,但是對于圓弧下槽板出現(xiàn)了新的局部穩(wěn)定性問題。本文核心為研究新型橢圓截面伸縮臂局部穩(wěn)定性計算方法,利用特征值有限元法對圓柱殼屈曲計算解析法進行修正,并運用在伸縮臂結構尺寸優(yōu)化之中。 本文以六邊形、八邊形和新型橢圓形截面伸縮臂為研究對象,對其進行受力分析,考慮伸縮臂結構的非線性彎曲,分別建立了變幅平面與回轉平面的力學模型,并得到了力學約束條件。以伸縮臂自重為目標函數(shù),以截面尺寸作為設計變量,并考慮套接長度對局部穩(wěn)定性的影響,采用搜索性能好、自適應性與收斂速度快的遺傳算法,利用Matlab軟件實值編碼方式編寫優(yōu)化程序,完成基于Matlab語言的伸縮臂性能尺寸優(yōu)化可視化軟件的編寫。 本文將QY70型汽車起重機的整機性能參數(shù)運用到三種截面形式伸縮臂的優(yōu)化中,輸出每次迭代中的最佳個體。經優(yōu)化計算后的六邊形、八邊形和新型橢圓截面形式的伸縮臂自重比優(yōu)化前分別下降了7.7%、9.2%、15.1%,驗證了程序的可行性并達到優(yōu)化的效果。 本文對實際工程中伸縮臂設計有一定的指導意義。
[Abstract]:Truck crane is widely used in various engineering fields because of its compact structure, convenient movement, strong flexibility, strong adaptability to working conditions and site. The telescopic arm of truck crane is an important part in the whole machine. It is mainly subjected to two-way compression and bending load, and the force is very complicated. Its cross-section form and quality directly determine the performance of the whole machine. While the structural strength, stiffness and stability conditions of the telescopic arm are satisfied, it is of great significance to improve the performance of the whole machine by studying its cross-section form and reducing its weight. With the improvement of design level and the use of new materials, truck cranes are developing in the direction of large tonnage and height, which makes the weight of telescopic boom increase. In order to reduce the self-weight of the telescopic arm and give full play to the material properties, many cross-section forms have been adopted, including the new elliptical truncated form. Due to the adoption of circular subarc grooves and oblique web the bending resistance of the telescopic arm structure is greatly increased the force is more reasonable and the weight of the whole machine is lighter. Moreover, the critical buckling load of the web plate of this kind of cross section telescopic arm structure is improved significantly, but there is a new local stability problem for the circular subarc grooved plate. The core of this paper is to study a new method for calculating the local stability of a telescopic arm with elliptic section. The eigenvalue finite element method is used to modify the analytical method for calculating the buckling of cylindrical shells, and it is used in the optimization of the structure size of the telescopic arm. In this paper, hexagonal, octagonal and new elliptical section telescopic arms are studied. The mechanical models of the variable amplitude plane and the rotary plane are established by considering the nonlinear bending of the telescopic arm structure. The mechanical constraints are obtained. Taking the weight of the telescopic arm as the objective function, the section size as the design variable, and considering the influence of the socket length on the local stability, the genetic algorithm with good searching performance, high adaptability and fast convergence is adopted. The optimization program is compiled by using the real value coding method of the Matlab software, and the visual software for the optimization of the performance and dimension of the telescopic arm based on the Matlab language is completed. In this paper, the whole performance parameters of QY70 truck crane are applied to the optimization of three kinds of cross section telescopic boom, and the best individual in each iteration is outputted. The weight of hexagon, octagonal and new elliptical section is decreased by 7.7and 9.2g / 15.1, respectively, which verifies the feasibility of the program and achieves the optimization effect. This paper has certain guiding significance to the design of telescopic arm in practical engineering.
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TH213.6

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