基于Ansys的超大型平头塔式起重机平衡臂优化设计

第３６卷第２期

２０１７年６月计　算　技　术　与　自　动　化ＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＶｏｌ畅３６，Ｎｏ畅２　Ｊｕｎ．２０１７收稿日期：２０１７－０４－０５

基金项目：２０１５年度湖南省教育厅科学研究一般项目（１５Ｃ０９７９）

作者简介（共同第一）：郭纪斌（１９８４—），男，汉族，湖南长沙人，讲师，研究方向：特种加工技术及工程机械设计；

张春兰（１９７６—），女，湖南沅陵人，讲师，研究方向：机械设计与制造。

报通讯联系人，Ｅ‐ｍａｉｌ：４５１０６１５８１＠ｑｑ．ｃｏｍ

文章编号：１００３－６１９９（２０１７）０２－００５９－０４

基于Ａｎｓｙｓ的超大型平头塔式起重机平衡臂优化设计

郭纪斌报，张春兰，李青云

（湖南信息职业技术学院，机电工程学院，湖南长沙　４１００１６）

摘　要：

以Ｔ３０００‐１６０超大型平头塔式起重机平衡臂为研究对象，对其结构进行优化设计。首先建立平衡臂有限元仿真模型，然后采用Ａｎｓｙｓ中的ＡＰＤＬ算法语言和参数化技术对平衡臂结构相关设计尺寸进

行参数化建模，通过结构优化，最后得到平衡臂主体结构的最优截面尺寸，结果表明平衡臂整体结构强度和

刚度满足设计方案要求，参数化设计能提高工程机械的设计质量。

关键词：超大型平头塔式起重机；平衡臂；优化设计；有限元

中图分类号：ＴＨ２ 文献标识码：Ａ

ＯｐｔｉｍｕｍＤｅｓｉｇｎｏｆＣｏｕｎｔｅｒ‐ｊｉｂｆｏｒＳｕｐｅｒＬａｒｇｅＦｌａｔ‐ｔｏｐＴｏｗｅｒＣｒａｎｅＢａｓｅｄＯｎＡｎｓｙｓ

ＧＵＯＪｉ‐ｂｉｎ报

，ＺＨＡＮＧＣｈｕｎ‐ｌａｎ，ＬＩＱｉｎｇ‐ｙｕｎ（ＨｕｎａｎＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈａｎｇｓｈａ，Ｈｕｎａｎ４１００１６，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇｔｈｅｃｏｕｎｔｅｒ‐ｊｉｂｏｆＴ３０００‐１６０ｓｕｐｅｒｌａｒｇｅｆｌａｔ‐ｔｏｐｔｏｗｅｒｃｒａｎｅａｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｂｊｅｃｔ，ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｃｏｕｎｔｅｒ‐ｊｉｂｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅＡＰＤＬａｌｇｏｒｉｔｈｍｌａｎｇｕａｇｅａｎｄｐａｒａｍｅｔｒｉｃｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｎＡｎｓｙｓａｒｅｕｓｅｄｔｏｐａｒａｍｅｔｅｒｉｚｅｔｈｅｄｅｓｉｇｎｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓｏｆｔｈｅｃｏｕｎｔｅｒ‐ｊｉｂｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｃｒｏｓｓ‐ｓｅｃｔｉｏｎａｌｄｉｍｅｎｓｉｏｎｏｆｔｈｅｍａｉｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｃｏｕｎｔｅｒ‐ｊｉｂｉｓｏｂｔａｉｎｅｄ，Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｒｉｇｉｄｉｔｙｏｆｔｈｅｃｏｕｎｔｅｒ‐ｊｉｂｍｅｅｔｔｈｅｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ａｎｄｔｈｅｐａｒａｍｅｔｒｉｃｄｅｓｉｇｎｃａｎｉｍ‐

ｐｒｏｖｅｔｈｅｄｅｓｉｇｎｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍａｃｈｉｎｅｒｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｕｐｅｒｌａｒｇｅｆｌａｔ‐ｔｏｐｔｏｗｅｒｃｒａｎｅ，ｃｏｕｎｔｅｒ‐ｊｉｂ，ｏｐｔｉｍｉｚｅｄｄｅｓｉｇｎ，ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ１　引　言

随着有限元技术的不断发展，计算机辅助设计

在塔式起重机关键组成部件的优化分析设计中得

到了广泛应用。计算机辅助设计及有限元分析技

术的引进使用，使得塔机产品使用起来更加安全和

高效。超大型平头塔式起重机作为塔机发展的方

向，其结构复杂，工况多样，仅仅对其进行整体的综

合系统设计是不够的，更应该关注其细节结构设计

分析，关注计算机优化设计。本论文选取Ｔ３０００‐１６０超大型平头塔式起重机作为研究对象，利用计算机辅助设计技术对平衡臂结构进行有限元建模分析，使用ＡＰＤＬ算法完成平衡臂结构的优化设计，达到降本增效的目的。２　Ａｎｓｙｓ有限元分析优化设计的有关概念２畅１　设计变量 设计方案完成后，其中的设计元素可以用一组基本参数数值来表示，这一组参数数值就是所谓的设计变量。

万方数据