东莞云梯车公司，东莞云梯车出租，东莞云梯车租赁，东莞云梯车出租公司，动臂是云梯车工作装置中承重的主要构件。传统的设计与校核方法是：根据连杆机构运动学原理求得工作装置各铰接点的位置之后，定出动臂的外形尺寸，再利用材料力学原理，将动臂简化为变截面梁，计算若干截面的弯曲强度进行校核，以确定是否需要修改其。但动臂的真实受力情况比理想梁更为复杂，按照理想梁计算会有较大误差，所以这个过程考虑了较大的安全系数，一般会有充裕的强度储备。实践经验表明：云梯车工作装置各构件中，非动臂结构的失效。因此就极限工况下的工作装置进行有限元计算及结构拓扑优化，参考拓扑优化结果，对云梯车动臂结构进行轻量化改进，并利用有限元方法进行校核，以得到一个可靠的轻型动臂结构，降低生产成本。工况分析与外载荷计算根据云梯车的运行特点，对其作业方式与受载状态做如下分类归纳。作业方式：水平作业：整车向前平动，动臂液压缸与吊篮液压缸同时自锁；2)垂直作业：吊篮插入完毕，整车停止前进，吊篮液压缸工作，执行转斗动作，或动臂液压缸工作，执行提升动作；复合作业：整车平动。1．吊篮2．拉杆3．摇臂4．转斗液压缸5．动臂。 云梯车工作装置脚后，边插入边转斗或提升。受载状态：对称载荷I；偏置载荷Ⅱ。根据上面的分类归纳，将云梯车受载状态最为恶劣的工况：即受偏置载荷的复合铲装作业方式。强度计算与校核应该以此极限工况为参考。最大插入阻力由发动机输出的最大牵引力提供，受地面附着条件的限制。垂直作业：最大掘起力由纵向稳定性条件确定。插入力P，由发动机净功率扣除产生掘起力，工作液压泵所消耗的功率后输出的水平牵引力提供。外载荷作用点：偏载工况下，P作用于吊篮偏重侧第一个斗齿的刃口处。构件外力等效与计算将作用于吊篮偏重侧第一个斗齿处的外载荷P进行等效移置，至左右动臂平面内。载荷移置模型P，Ⅳ分别代表两侧动臂平面与吊篮刃口的交点位置。(1)将工作装置简化为平面静定结构，并根据平面力系的静力平衡方程求得动臂各铰接点的受力情况。靠近偏载侧的动臂载荷较高，故按这一侧进行计算。分别取吊篮、连杆、摇臂为分离体，对各构件分别根据静力平衡动臂与吊篮铰接点、动臂与摇臂铰接点两个位置处的铰支座反力。两个铰接点处理为位移边界条件，固定即可。摇臂铰接点，动臂为不规则几何实体，存在复杂曲面。原始动臂结构有限元模型动臂的材料。上铰接点和动臂液压缸铰接点两个位置的个铰接点处的位移边界条件。方向的平动位移，释放绕轴的转动位移。

      东莞云梯车公司，东莞云梯车出租，东莞云梯车租赁，东莞云梯车出租公司。在铰接点处施加外载荷，进行有限元计算。分布于动臂液压缸铰接点附近。尽管在极限工况下有限元模型在动臂液压缸铰接点处出现局部应力偏大的情况，但是在实际制造装配中，此位置布置有加强筋和支撑套，能有效地降低局部应力值，因此结构仍然是安全的。此位置处的横截面是动臂结构的危险截面，在后续的结构优化中要考虑这一点。其余部分的应力远远小于材料的屈服极限，有较大的强度储备，结构可以进行减重。出现在动臂下铰接点的位置。拓扑优化与结构减重。连续体拓扑优化原理发点网，进而设计出性能更佳的结构。结构拓扑优化可以使结构在概念设计阶段得连续体拓扑优化模型的建立方法主要有4种：均匀化方法、变密度法、变厚度法和渐进结构法，其中变密度法在工程实际中采用比较广泛。连续体拓扑优化求解算法，并在求解过程中自动选择可行方向法”和对偶法作为优化求解算法，通过相对密度的变化达到单元的增减，这样结构拓扑优化问题就被转换为材料的最优分布问题。此方法在平面体结构、三维立体结构、汽车结构设计等问题中已经得到了成功的应用。拓扑优化的实现对于动臂结构而言，各个铰接孔的位置及尺寸是在机构设计阶段决定的，故在结构设计阶段及优化过程中必须作为非设计区域来加以保留。剩下的结构作为设计区域。另外，优化后的结构必须保证原始结构的力学性能，故最大应力和最大位移都应该作为约束条件，其值与原始结构对应的值相当。以作为构造目标函数或约束条件的参数。定义两个结构响应：体积响应：全部设计区域的体积；位移响应：下铰接点处的位移。位于动臂液压缸铰接点附近。对比优化后的结构与原始结构发现，强度与刚度仅有微小变化，优化后的结构很好地保持了原始结构的强度与刚度，因此优化后的结构是合理的优化结果。利用有限元计算及拓扑优化技术对连续体结构进行计算和优化，可以得到具备更理想力学性能的轻质结构。(2)传统设计方法在结构设计的初始阶段可以有效完成原始结构设计，而有限元计算及拓扑优化技术可以在结构设计的详细阶段进行校核与优化。结合传统与现代方法才是得到理想结构的有效方法。拓扑优化技术应用到工程实际问题过程中还需要解决两个问题。第一，在采用“变密度法”的拓扑优化过程中，单元密度的阈值具体取值为多大才能保证结构完全满足优化时的约束条件；第二，拓扑优化的结果往往是具有不规则边界的连续体，如何处理才能具有较好的制造工艺性。

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