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基于hypermesh的吊臂结构优化设计 白迎春 钟继萍 安徽合力股份有限公司工业车辆安徽省重点实验室 合肥 230601 摘 要：采用壳、体单元建立了吊臂的有限元模型，通过对结构件的拓扑优化，得出材料的最佳分布路径， 从而建立吊臂的最初改进模型。对最初改进模型进行尺寸优化 ，根据尺寸优化的结果并结合型材尺寸标准选用 合适的型材，从而得到吊臂最终的改进模型。 关键词 ：叉车；吊臂；拓扑优化；尺寸优化 中图分类号：TH242 文献标识码：A 文章编号：1001—0785 (2012)04—0036—03 Abstract：Thefiniteelementmodelforjibisestablishedusingplateandshe1lelementsandbytopologicaloptimiza- tionofstructuralparts，andthebestdistributionpathofmaterialsisworkedout，SOastoestablishthejib’Sinitialimproved model Thesizeofinitial improvedmodelisoptimized，thenaccordingtothisresultna dincombinationwithdimensional stnadardofrprofilestheproperprofilesareselected，SOastoobtainthefinal improvedmode1． Keywords：forklift；jib；topologic~optimization；dimensionoptimization ’ 吊臂是叉车常用属具之一，使用时安装在叉 车的货又架上，功能相当于起重机。在设计过程 中要对吊臂进行综合承载能力计算，以防止在使 用过程中叉车因前端起 吊货物过重而前翻。因此， 为了提高吊臂的综合承载能力，采用合理的结构 减轻 吊臂 自重，十分必要，既可节省材料用量， 又具有很好的经济效益。国内吊臂的设计计算采 用经验、类比的方法，其性能参数都有改进提高 的余地。采用CAE方法可以全面地掌握 吊臂的应 1．挂板 2．悬臂 3．侧板 4．支撑板 力分布情况，通过建立合适的边界条件，进行优 5．连接架 6．加强板 化，获得最优的结构。 图1 吊臂结构图 1 吊臂的结构 2 有限元模型的建立 吊臂通过在悬臂上设计的吊点处安装 吊钩来 起 吊重物。悬臂是由2个 u形板和 1个挂板组成 2．1 单元类型 的一个封闭结构，强度较高。 采用实体单元和壳单元混合的方式建立模型。 后部的连接架连接 吊臂和叉车的起重系统。 将壳单元与实体上的连接单元一一对应，以壳单 连接架和悬臂共同焊接在支板上，在支板和悬臂 元上的节点为主节点，以实体单元上的节点为从 之间增加2个侧板和 1个加强板，对整个结构起加 节点，建立局部刚化。 强作用。整个结构如图1所示。 2．2 加载及约束处理 根据吊臂各结构件的形状特点以及受力状态， 根据 吊臂的安装方式，约束连接架轴孔处的5 对侧板和加强板进行拓扑优化，对挂板进行尺寸 个 自由度，释放 轴旋转 自由度，同时约束中钩处 优化，从而使吊臂的结构达到最优。 轴平动 自由度。 一 36 — 《起重运输机械》 2012f4) 在起 吊重物的过程中，为了保证叉车的稳定