汽车起重机吊臂结构的有限元分析及优化

摘要

近几年，随着国家经济的发展和基础设施建设的投入，工程机械出现了前所未有的发展，汽车起重机市场也异常繁荣，汽车起重机的质量和性能都有了显著的提高。在结构设计方面，各厂家都不同程度地将有限元方法应用到各自的产品研发过程中，这样不但节约了成本、提高了产品的质量和性能，而且大大缩短了新产品研发的周期，从而能够以尽快的速度投放市场。
　　本文以汽车起重机的吊臂为研究对象，从工作实际出发，综合考虑传统计算方法和有限元分析计算方法的优缺点，将两者结合起来使用，从而为吊臂的结构设计创造了一条快捷的计算途径。本文从传统计算方法入手，基于Visual Basic平台，开发了吊臂的计算程序，对吊臂进行初步计算，在满足吊臂强度、刚度和稳定性的条件下，初步确定吊臂结构的计算截面参数，在此基础上，运用有限元分析软件ANSYS对吊臂的截面进行结构优化，最终确立吊臂的截面参数。根据确定的吊臂设计参数，建立吊臂的有限元模型，并完成吊臂结构的有限元分析。
　　在以上结合处理过程中，根据吊臂的实际结构特点以及在实际作业过程中的受力方式及特点，对吊臂的结构进行了合理的简化，并对一些载荷做了比较符合实际的处理，从而保证了分析计算的合理性和准确性。
　　最后，为了验证本文所建立的起重机吊臂有限元分析的正确性，对所研究的起重机吊臂进行了结构试验，试验结果表明：吊臂的测试最大应力出现的位置及其数值与计算的结果基本吻合。
　　本文旨在根据现实的计算手段，寻求一种便捷实用的计算途径，并将计算编程、参数化设计与有限元分析计算运用到产品开发工作中，进而提高新产品开发设计的效率和质量，有着较强的实际应用价值和现实意义。

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第一章 绪 论

1.1 概述

1.2 吊臂设计流程

1.3 课题任务

1.4 本章小结

第二章 有限元法及ANSYS软件

2.1 有限元法

2.2 ANSYS软件的应用

2.3 本章小结

第三章 吊臂设计的初始计算

3.1吊臂的结构

3.2吊臂的受力及载荷

3.3 吊臂校核计算

3.4 结构件材料的许用应力

3.5 吊臂计算程序开发

3.6 计算截面的初步优化

3.7 本章小结

第四章 吊臂结构有限元分析

4.1 吊臂结构的强度分析

4.2 吊臂结构的稳定性分析

4.3 本章小结

第五章 吊臂的结构试验

5.1 结构试验

5.2 应力测试点的选择

5.3 试验结果及结论

5.4 本章小结

第六章 全文总结与展望

6.1全文总结

6.2展望

致谢

参考文献

作者在读工程硕士期间参加的课题和发表的论文