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　　U形伸縮吊臂優(yōu)化設(shè)計(jì)過程主要有三個(gè)方面的內(nèi)容，一是基本臂截面的優(yōu)化設(shè)計(jì)，二是其余節(jié)臂截面尺寸的確定，三是運(yùn)用有限元法對(duì)吊臂的強(qiáng)度、剛度及局部穩(wěn)定性進(jìn)行精確校核。

　　基本臂截面的優(yōu)化設(shè)計(jì)過程——作為吊臂來說，總希望在不發(fā)生局部失穩(wěn)的前提下，壁厚設(shè)計(jì)得薄一點(diǎn)，截面設(shè)計(jì)大一些。但由于受整機(jī)尺寸的限制，吊臂外形尺寸不能增大，因而只能在截面總高和總寬保持不變的條件下進(jìn)行截面的優(yōu)化。

　　整個(gè)過程用ANSYS自帶的優(yōu)化模塊來實(shí)現(xiàn)，采用較精確的一階優(yōu)化方法求解，對(duì)于含有設(shè)計(jì)變量和狀態(tài)變量的約束優(yōu)化問題，ANSYS先用懲罰函數(shù)法將其轉(zhuǎn)化為無約束優(yōu)化問題，經(jīng)過多次的迭代，最終確定了吊臂的形狀。

　　最終可通過檢測(cè)得出，各折板長(zhǎng)度逐步的接近，腹板高度進(jìn)一步減小，下部趨近于圓弧，這樣就大大的增強(qiáng)了腹板局部穩(wěn)定性。

　　在基本臂截面尺寸優(yōu)化確定后，便可根據(jù)每節(jié)臂之間的間隙大小用作圖法定出其余節(jié)臂的尺寸。而每節(jié)臂的厚度則根據(jù)全伸臂時(shí)的強(qiáng)度、剛度及局部穩(wěn)定性要求來確定。調(diào)整后每節(jié)臂的壁厚都有所減小。

　　優(yōu)化前后吊臂截面面積及吊臂筒體重量都有所變化。吊臂優(yōu)化前的筒體重量為8755kg，優(yōu)化后較優(yōu)化前減輕了8.8%的重量。采用優(yōu)化設(shè)計(jì)可有效的減輕臂體的重量，從而提高整機(jī)的起重性能;針對(duì)吊臂截面參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，由截面特性作為狀態(tài)變量約束條件，可大大減少優(yōu)化迭代時(shí)間，使得吊臂優(yōu)化設(shè)計(jì)成為可能。QY50U汽車起重機(jī)吊臂的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法同樣適用于其它形狀的吊臂優(yōu)化設(shè)計(jì)。

　　在優(yōu)化設(shè)計(jì)之后，又對(duì)QY50U吊臂的強(qiáng)度、剛度及局部穩(wěn)定性進(jìn)行了校核，確保優(yōu)化結(jié)果的可靠性和實(shí)用性。通過對(duì)主臂的三維建模單元的選取和網(wǎng)格的劃分載荷的施加和約束的處理等一系列過程，最終得出各個(gè)臂段在不同工況下的位移云圖應(yīng)力云圖相應(yīng)的應(yīng)力值表。

　　通過數(shù)據(jù)和圖樣表明：經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)之后的QY50U，吊臂的強(qiáng)度、剛度及局部穩(wěn)定性均符合要求，并且各技術(shù)性能指標(biāo)都有一定的提高。

　　在理論設(shè)計(jì)之后，又對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)之后的QY50U汽車起重機(jī)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)應(yīng)力的測(cè)試實(shí)驗(yàn)。首先選取結(jié)構(gòu)應(yīng)力測(cè)試工況，然后對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行合理的布置，最后通過測(cè)試得出結(jié)構(gòu)應(yīng)力試驗(yàn)結(jié)果。

　　通過將測(cè)點(diǎn)處計(jì)算應(yīng)力的理論值與實(shí)測(cè)值比較可得知，實(shí)測(cè)值和理論值兩者得出的結(jié)果相近，說明設(shè)計(jì)計(jì)算出的數(shù)值是準(zhǔn)確的，各測(cè)點(diǎn)應(yīng)力值均小于許用應(yīng)力，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

　　經(jīng)過起重臂的優(yōu)化設(shè)計(jì)，QY50U優(yōu)化后比優(yōu)化前的起重性能要優(yōu)越很多，在基本臂工況下比較可見，在5米以上幅度，QY50U的起重性能提升約5.2%左右，在中長(zhǎng)臂工況下比較可見，QY50U的起重性能提升約8.5%左右，在全伸臂工況下比較可見，QY50U的起重性能提升約7.5%左右。

　　四、U形臂在汽車起重機(jī)上的應(yīng)用與展望

　　目前，北方交通已經(jīng)把“U”形臂技術(shù)成功的應(yīng)用到了6個(gè)噸級(jí)的產(chǎn)品上，已經(jīng)形成了新一代的U形臂系列型譜，主要產(chǎn)品包括QY20U、QY25U、QY25U5、QY35U5、QY50U、QY70U，這些產(chǎn)品的技術(shù)性能指標(biāo)都達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，深受國(guó)內(nèi)外客戶的認(rèn)可和好評(píng)。

　　通過U形臂汽車起重機(jī)的研發(fā)，北方交通形成了自己的專利技術(shù)、專有技術(shù)，生產(chǎn)出了一系列具有北方交通特色的汽車起重機(jī)。未來，北方交通起重機(jī)事業(yè)部全體工程技術(shù)人員將再接再厲，不斷地開拓進(jìn)取，與時(shí)俱進(jìn)，以市場(chǎng)為核心，以用戶需求為導(dǎo)向，為推動(dòng)中國(guó)起重機(jī)的發(fā)展與進(jìn)步。(北方交通)