王宏宇
大连理工大学
起重电机专业生产厂家无锡宏达2022年4月12日讯 汽车起重机转台是连接臂架和底盘车架的核心部件,其刚度和强度直接影响到起重机的性能。为降本节能,探寻汽车起重机轻量化的方法及途径已成为汽车起重机企业的核心竞争力之一。本文以某80t汽车起重机转台为典型示例,运用不同优化技术分阶段对转台进行轻量化设计和结构形式的探讨研究。通过多工况优化均衡了各工况中的最大应力、综合位移及侧向位移。提出了满足各工况性能要求的两种新型转台结构方案。
（1）确立了转台边界条件,以Ansys Workbench为辅助工具对示例转台进行有限元分析。总结了不同加载方式、约束条件及网格大小对分析结果的影响;
（2）概念设计阶段,利用Topology Optimization模块并基于权重法进行转台结构的多工况拓扑优化确定力流走势。分析了不同拓扑构型的性能差异及适用条件;
（3）基本设计阶段,运用形态分析法确定了转台不同功能模块的较优结构形式。总结了不同形式的特点及优势;
（4）详细设计阶段,参数化建模后利用Response Surface Optimization模块进行多工况尺寸优化。通过响应面法总结了转台关键尺寸的量化规律,分析了设计参数对总体质量、强度、刚度的灵敏度。运用多目标遗传算法得到优化后的尺寸组合;
创新设计阶段,运用衍生式设计方法探索面向未来的仿照自然生长式的有机结构。利用Fusion360的Generative design模块,按照示例转台的载荷、材料、安全系数、安装铰点及装配限制等进行衍生设计设置。通过重复反向设置侧载工况,解决了承受侧载的结构对称零件的衍生设计问题,间接解决了传统转台侧向刚度不足的问题。得到的减重结构重量减轻15%,侧向位移减小1.2%,综合位移仅增大2.8%。衍生式结构重量减轻12%,侧向位移减小55.6%,综合位移减小30.2%。实现了转台结构的轻量化设计。本研究对现有的转台设计具有一定的指导和借鉴意义。
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