液压重载机械臂转台支座结构优化

张将^1,2，杨柳松^1,2，胡同海^1,2，符惜炜^1,2，王富勇^1,2

1. 洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司2. 矿山重型装备国家重点实验室

摘 要：基于有限元分析方法,针对某液压重载机械臂转台支座结构进行了尺寸优化设计与分析。通过建立机械臂初始设计结构有限元模型,进行仿真分析计算,得出机械臂初始设计结构的 Mises 应力分布,发现转台支座存在应力集中现象,最大 Mises 应力值为 305 MPa,对应的最小安全系数约为 1.13,不满足设计要求。为了进一步优化支座结构,对其尺寸进行优化设计,通过分析后发现,倒圆角 R 对其 Mises 应力最大值影响最为显著。优化后的尺寸 R、h₁、h₂ 分别取 25、23、36 mm 时,转台支座的最大 Mises 应力值为 239.6 MPa,对应的最小安全系数约为 1.44,能够满足设计要求。在该项优化设计与分析过程中,涉及到简化处理复杂机械臂有限元模型的方法以及提高关键部件结构优化计算效率的思路,可为多种类机械臂的研发、关键结构件的设计及优化计算分析提供参考。

关键词：有限元;重载;机械臂;支座;设计优化;