关键词：汽车起重机;;车架;;有限元分析;;优化设计
摘 要：车架是汽车起重机的重要结构之一,从现有的设备看来,其设计理念仍旧停留在过去的一段时间内,没有达到现代力学要求的标准,这导致其实际效能受到限制,安全性能不高,为了弥补这一技术上的缺陷,工程师从技术层面之外进行补充性操作,比如增加壁厚等,但这样一来,整个装备的质量就远超常规标准,造成了设备使用上的诸多不便。本文将从物理受力角度对这一设计缺陷进行探讨,找出其中的不合理之处,并针对其存在的不足,运用ANSYS Workbench的优化模块对车架结构进行了优化设计研究。首先,分析某公司的16吨汽车起重机结构,并对车架进行受力分析,汽车起重机在不同的工作情况下,起重机的最大起重量也会不同,所以需要研究不同工作情况下车架的有限元分析及优化设计。其次,简要阐述了有限元分析的基础理论,对车架的整体结构做了相应的分析,运用简化原则对其进行简化,建立车架的实体模型和车架的有限元模型;对车架模型网格进行合理的单元选择和网格的划分,将车架看成一个整体,分析所施加的载荷类型,并利用分析软件进行各方面的分析,发现回转中心处、各级活动支腿连接处等位置有较为严重的应力集中现象,车架主梁的整体应力值较小,应力值分布不均匀,结构强度裕度较大,有必要对主梁的截面、隔板等的结构及布置形式进行优化设计,进一步减轻车架结构的重量。最后,基于ANSYS Workbench,建立16吨汽车起重机车架结构尺寸优化模型,通过优化分析发现,车架整体应力均在许用应力范围内,其最大值也明显降低,由此可见优化效果极为显著,车架质量降低了约180kg,在保障质量的同时大大节约了成本。为了验证优化后的16吨汽车起重机车架结构强度,建立优化后的16吨汽车起重机车架结构有限元模型,对其在四种不同工况下的结构强度进行仿真分析,结果发现,改进后的应力分布较为均为,可长期稳定运行,试运行阶段,车架使用情况良好且未出现故障。
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