路灯车摇臂锻件结构结构参数优化,    江门路灯车出租

     路灯车摇臂锻件结构结构参数优化,   江门路灯车出租, 江门出租路灯车, 路灯车出租   摇臂锻件材料的可锻性摇臂锻件材料的可锻性分析分析摇臂锻件材料为35MnB轧制态钢材。35MnB钢为中碳合金结构钢，不仅在室温下具有较高的塑性，伸长率也远高于普通结构钢，甚至在变形达到50％以上也未出现较为明显的屈服点和缩颈现象，并且锰钢的塑性还会随着温度升高而大幅度提升；此外，锰钢经锻造成形工艺加工后的屈服强度、抗拉强度和冲击韧性均会得到明显提高。少量硼元素的加入不仅能够大大提高钢的淬透性，并且还能在不降低锰钢塑性的情况下，大幅度增加钢的强度等。因此，35MnB钢可锻性较好，可以用于摇臂的锻造成形生产。

     摇臂铸改锻结构改进,  模锻件成形过程中，为了降低金属材料的流动阻力，使模腔容易填满，减少锻件成形工序以及延长模具使用寿命，模锻件外形的设计需遵循简单、平直和对称等原则，在设计时还应尽可能降低锻件各个截面之间的差值、或者减少锻件中存在过薄的侧壁、过高的筋和凸起等结构。此外，为了使工件在锻造成形之后能够顺利出模，模腔的侧壁面与分模面不能垂直设计，应存在一定的斜度，即模锻斜度。因此，模锻斜度是模锻件设计过程中最重要，也是最基本的结构要点之一。铸件设计时亦设计有拔模斜度，但此斜度要远比锻件模锻斜度小得多。同时还要考虑到锻件中加强筋的设计，从而保证锻件的工艺性能和力学性能。摇臂铸件体积约为5.8×107mm3，质量约为400Kg，由于其体积与质量较大，因此对摇臂进行铸改锻并非易事，不能简单地直接运用锻造成形工艺对摇臂进行锻造成形生产。考虑到铸件与锻件设计原则之间的差异，在不改变摇臂装配尺寸的情况下，对摇臂结构进行相应的改进，以便摇臂锻造成形的顺利进行。在大型液压装载机摇臂铸件结构中存在两处加强筋，用来增10加铸件的强度和刚度，防止铸件成形之后发生收缩变形，还可以避免铸件成形之后从模具中顶出时发生变形，并在摇臂铸造成形过程中起到辅助回路的作用。然而上述问题在锻造成形时都不存在，并且较大加强筋的存在可能会引起锻造成形过程中模具充不满的缺陷，因此对于摇臂锻造结构的设计，在摇臂铸件结构的基础上去掉一个加强筋，并将另一个加强筋减小。此外，在需要拔模的部分增大了斜度，易于锻后出模。经过修改之后，设计出的摇臂锻件结构。

     摇臂锻件结构参数优化结构参数优化大型液压装载机摇臂铸件改成锻件后，锻造摇臂结构强度和刚度远远超过大型液压装载机摇臂一般所需承载力，导致摇臂材料利用率降低；为此，在满足摇臂结构后续安装需求，且符合摇臂使用刚度和强度的条件下，采用大型有限元分析软件ANSYS的优化模块对摇臂进行结构参数优化，降低摇臂的重量，提升摇臂锻件结构的材料使用率，节约生产成本。

    运用三维制图软件Solidworks完成对装载机摇臂锻件结构的绘制。  三维实体模型创建时，添加载荷与约束为了确保摇臂模拟在析时需要对其结构进行约束加无位移转动约束。经分析点与摇臂工作装置的支点况。在摇臂与铲斗连杆连接的铰点与支点此时，在摇臂和拉杆连接铰点KN。载荷分布情况如图，对其结构应力影响不大的特征进行了简化处理的倒角特征等。在服役状态下的真实性，在对摇臂锻件进行有限元静力分对其结构进行约束。摇臂工作装置的支点用销钉连接经分析，当载荷垂直施加在摇臂与铲斗连杆连接的铰点与摇臂工作装置的支点连线延长线上时，是摇臂模型的最大载荷工在摇臂与铲斗连杆连接的铰点处施加外载荷的连线。参考装载机的极限载荷情况，取连接铰点处施加液压油缸的输出力载荷分布情况。

    结构应力影响不大的特征进行了简化处理，对摇臂锻件进行有限元静力分用销钉连接，因此添在摇臂与铲斗连杆连接的铰点（A摇臂模型的最大载荷工且F1垂直于铰点取F1=80KN。处施加液压油缸的输出力F2，3.网格划分摇臂属于单一结构模型可以采用自由网格划分法，该划分法适用于复杂的体或面结构。该划分法所划分出的单元无形状和固定模式限制，经过划分共生成60万个节点，40万个单元，摇臂离散模型。

   摇臂有限元静力结果分析,  通过有限元求解计算可以得到大型液压装载机摇臂锻件受到载荷作用时的位移分布云图和应力分布云图。在极限载荷作用下摇臂的最大偏移量发生在摇臂与铲斗连杆连接的铰点处，最大偏移量为0.64mm。摇臂的大部分应力值都处于较小的范围内，而在摇臂与动臂连接的工作装置支点处应力比较集中，出现峰值为114.21MPa，从而可以看出大型液压装载机摇臂在极限载荷工况下的最大应力值远远小于许用应力，具有很大的优化空间。因此可以对大型液压装载机摇臂锻件进行结构参数优化，提升摇臂材料使用率，节约生产成本。

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     优化分析,  1.优化数学模型优化试验是为了减少大型液压装载机摇臂材料的浪费，使材料得到充分利用。因此，以大型液压装载机摇臂重量为优化目标，重量是体积与密度的乘积，而体积又是由设计变量xi所决定。约束条件为：最大偏移量不能超过摇臂许用偏移量，最大应力不能超过摇臂材料的许用应力。因此，摇臂的优化数学模型可描述为：12ρσσ=≤≤(x)maxmax[],[][x,x,...]mVdd式中，m为摇臂的重量/kg；ρ为摇臂的材料密度/kg·mm-3；(x)V为摇臂的体积/mm3；x1，x2，x3...为优化设计变量/mm；σmax为摇臂受到最大应力/MPa；[σ]为摇臂材料的许用应力/MPa；maxd为摇臂的最大位移量/mm；[d]为摇臂许用偏移量/mm，参考桥式起重机械的设计规范，取[d]=1.01mm。目标函数：约束条件：设计变量：0.64Max0.420.210Min0.25Min38.0576.14114.21MaxUnit:mmUnit:MPa优化算法：遗传算法.

     设计变量优化设计过程中为了不改变摇臂上选取摇臂厚度方向的结构参数作为优化设计变量不一，无法由简单的拉伸特征完成因此选取切除特征中的x1、x2、x的轮廓尺寸，合理改变它们的大小可使得摇臂结构更加合理的利用，因此选择以上6变量的取值情况设置如表Tab设计变量x1x2x3x4x5x63.优化结果及分析摇臂结构参数优化的且最大偏移量小于摇臂许用结构优化目标函数进行寻优求解迭代次数为20，其优化过程曲线如图为了不改变摇臂长度方向的形状尺寸，在静力分析的基础之上选取摇臂厚度方向的结构参数作为优化设计变量。摇臂结构在厚度方向上无法由简单的拉伸特征完成，摇臂模型是由拉伸、切除特征创建完成的个参数作为设计变量。  3、x4、x5、x66个参数均为成形厚度方向不规则形状处理，材料个参数作为摇臂优化的设计变量。根据优化目标将设计设置。 求解目标为最大应力小于使用材料的许用应力量偏移量1.01mm时重量最小。运用遗传算法对。选择每次迭代样本数为100其优化过程2-8，经过13次迭代求得摇臂最优解在静力分析的摇臂结构在厚度方向上大小切特征创建完成的，材料得到更加充分根据优化382MPa，运用算法对摇臂个，最大进化次迭代求得摇臂最优解。优化设计后的摇臂三维模型。  通过优化摇臂的重量由原来的418.24Kg减小到334.09Kg，减少了20.12%。优化后的摇臂在最大载荷工况下，最大应力与最大偏移量分别为211.24MPa、0.95mm，最大应力和最大位移量虽然有所增加，但仍然小于大型液压装载机摇臂的许用应力与许用偏移量。优化后摇臂模型形状与优化前摇臂形状保持一致，且长度方向上的尺寸没有发生改变，保证了摇臂原先的安装尺寸不发生变化。

     x1，x2对于摇臂应力、位移量的影响较大，x2，x4对于摇臂重量的影响较大。在对工程结构进行结构优化设计试验过程中如果设计变量比较多，可以根据灵敏度分析，比较不同设计变量对于优化目标的影响程度，挑选出对优化目标影响较大的设计变量进行试验设计，从而可以达到简化优化模型的效果，大幅度的提高优化效率。

     以锻造工艺替代铸造工艺为目标，对摇臂进行结构改进，并在满足摇臂结构后续安装需求，且符合摇臂使用强度和刚度的条件下，运用有限元分析软件ANSYS对大型液压装载机摇臂锻件进行结构参数优化，实现摇臂减重。1.依据铸件与锻件的设计原则之间的差异，对大型液压装载机摇臂结构进行相应的改进设计。2.优化后的摇臂在最大载荷工况下，最大应力与最大偏移量分别为211.24MPa、0.95mm，均小于摇臂的许用应力和许用偏移量，摇臂重量减少了20.12%。

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