混凝土泵车臂架系统容差设计.pdf

Eq u i p me n t Ma n a g e me 设 n t M 管 a i n 理 t e na & n ce 维 Te 修 c h n 技 ol o 术 gy RM CM & _ 一 混 凝 土 泵 车 臂 架 系统 容 差 设 计 To l e r a nc e De s i g n f or Bo om S y s t e m o f Co nc r e t e Pum p Tr uc k 李 清 伟 Ll Q i ng w e 徐 州 工 程 学 院 机 电 工 程 学 院 ， 江 苏 徐 州 2 2 1 0 0 8 School of M echa t r onic Engi neer ing，Xuzh ou I ns t it ut e of Technology，Xuz hou 221 008，Ji angsu，Chi na 【 摘要 】 应 用 综合 评 判方 法 对混 凝 土 泵 车臂 架 系统 进 行 容 差 设计 ， 较 好 地协 调 了臂 架 系统 质 量 与 制造成 本 之 间 的 关 系 以 最 低 的 制 造 成 本 获 得 高 质 量 的 臂 架 系 统 ， 增 大 了 混 凝 土 泵 车 的 利 润 空 间 。 同 时 通 过 实 例 验 证 了 该 方 法 的 正 确 性 和 工 程 实 用 价 值 。 【 Ab s t r a c t】 T o l e r a n c e d e s i g n f o r t h e b o o m s y s t e m o f c o n c r e t e p u mp t r u c k wa s d o n e b y c o mp r e h e n s iv e j u d g m en t m et hod，w hi ch ha r m oni z ed t he r el a t i onshi P bet w een quaI it y and cost of boom s yst em ，S O t he boom sys t em w it h l ow cost and good qual i t y coul d be gai ned an d t he pr of i t of c oncr et e pum p t r uck w as enl ar gedThe val i dit y and pr a ct ical val ue of t hi s m et hod a r e val i dat ed b y exam pl es 【 关键 词 】 综合 评 判 ； 混 凝土 泵车 ； 臂 架 系统 ； 容 差设 计 【 K e y wo r d s】c o mp r e h e n s iv e j u d g me n t ； c o n c r e t e p u mp t r u c k ； b o o m s y s t e m； t o le r a n c e d e s i g n 中 图 分 类 号 ： U4 1 5 5 文 献 标 志 码 ： B 文 章 编 号 ： 1 0 0 0 0 3 3 X( 2 0 1 1 ) 0 3 0 0 7 5 -0 3 0 引 言 臂 架 系 统 是 混 凝 土 泵 车 的 关 键 工 作 部 分 其 制 造 精 度 高 ， 成 本 高 ， 并 且 在 混 凝 土 泵 车 工 作 过 程 中 不 仅 受 到 静 载荷 的作 用 ， 而 且还 受 到冲 击 载荷 的作 用 因此臂 架 系统 的 质 量 和 性 能 直 接 影 响 到 整 个 混 凝 土 泵 车 的 质 量 水 平 。 目前提 高臂 架 系统 质 量 的途 径主 要 是通 过 提 高其 零部 件 的 制 造 精 度 和 装 配 精 度 来 实 现 这 无 疑 大 大 增 加 了 整 机 的成 本 缩 小 了 利 润 空 间 本 文 将 利 用 容 差 设 计 方 法 ，确 定 设 计 参 数 的 最 佳 偏 差 ， 从 而 降 低 臂 架 系 统 的 制 造 精 度 和 成 本 ， 即 以低 成 本 获 得 高 质 量 的臂 架 系 统 ， 扩 大 混 凝 土 泵 车 的 利 润 空 间 。 最 后 通 过 实 例 验 证 本 文 所 提 出 的 臂 架 系 统 容 差 设 计 方 法 的正 确 性和 工程 实 用价 值 。 1 数 学 模 型 混凝 土 输送 泵 车 臂架 系统 是 一 个有 约 束 多性 能指 标 问 题 在 容 差 设 计 中 必 须 对 约 束 条 件 进 行 处 理 。 经 过 处 理 后 ， 臂 架 系 统 性 能 指 标 包 括 以 下 几 种 。 臂 架 质 量 y = m E B i z 6 、 ， + )z 6 。， ( 1 ) 臂 架 所 占空 间 体 积 N yz =B + 6 + 6 I)f f ( 2 ) i = 1 臂 架 强 度 Y 3 =lna x 1 ， 0 2 ， 0 3 ， ( 3 ) 臂 架 下底 板局 部 稳定 性 Y 广 臂架 两 腹板 局部 稳 定 性 M + 竺 ( 4 ) I 、 yl l a x Y 5 = + (5 ) _ 产 式 中 ： 6 6 ： 、 6 Hi 、 h 、 B 、 z 分 别 为 第 节 臂 两 腹 板 厚 度 、 上 盖 板 厚 度 、 下 底 板 厚 度 、 两 腹 板 大 端 宽 度 、 两 腹 板 小 端 宽 度 、 基 金 项 目 ： 徐 州 市 重 点 科 技 计 2 1J z 目( X M0 8 B 0 1 ) ； 徐 卅l 工 程 学 院科 研 项 目(XKY 2 0 0 7 2 2 9 ) RM CM 蘧 。 上盖板 和 下底板 的宽度 、 长度 ， 见 图1 为材 料密度 ； 、 、 、 为第 节 臂最 大应力横 截面 内4 个计 算角 点 ； 1 ， 依 次 表 示 第 1 、 第 2、 第 3 、 、 第 肺臂 ； 、 I 分 别 为 第 节臂最 大应 力横 截面上 变幅平面 内的弯矩 、计算 角点 在 轴上投 影坐 标 、 对 轴 的惯 性矩 ； 、 、 分 别为第 节 臂 最 大 应 力 横 截 面 上 回 转 平 面 内 的 弯矩 、计 算 角 点 在 y 轴 上投影 坐标 、 对y 轴 的惯性矩 。 B 一 ( a )正视 图 ( b)A A截面 ( c )B B截面 图1臂 架 系 统 外 形 2 容 差 设 计 L I B 2 1误 差 因 素 及 外 表 选 取 以参 数 设 计 中得 到 的最 佳 组合 为 设 计 参 数 的名 义 值 ，并 且按 参 数设 计 时误 差 因素 的波 动 范 围确定 误 差 因 素 水平 外表 选 择与 参 数设 计 时所 选 外表 完全 相 同 ， 即 用 正 交表 L 】 8 ( 2 3 7 ) 。 因此 误差 因素z 为 z T = ( d 1 h 6 2 b 6 B b H h h b ) ( 6 ) 式 中 ： 、 6 2 b 5 、 B 、 H ， 、 分 另 U 为 6 、 6 、 6 、 B 、 H 、 h 的 最 佳 值 ， 且 每 个 误 差 因 素 均 为 三 水 平 。 2 2 性 能 指 标 计 算 按 照性 能 指 标 式( 1 ) ( 5 ) 计 算 外 表每 行 因素组 合 下 臂 架 每 个 性 能 指 标 值 ， 共 有 5 x1 8 = 9 0 个 值 。 2 3 方 差 分 析 各 性 能指标 随 机误 差 引起 的 总波 动平 方 和s 及其 自 由度 分别为 l 8 S n = 一 y f) (7 ) l f n = 1 7 ( 8 ) 式 中 ： z 为 性 能 指 标 数 量 ， = i 5 ； y 为 外 表 中 第 行 因 素组 合 下 第 z 个 性 能 指 标 值 ； 为 第 z 个 性 能 指 标 的 平 均 值 。 各性 能指 标 系统 偏 差 弓 I 起 的平 方和s 及其 自由度 分 别 为 S =1 8 一 Y o ) ( 9 ) =1 ( 1 0 ) 每个 误 差 因素 的波 动平 方和s ， 及 其 自由 分别 为 = 吉 一 s ( ) = 2 ( 1 2 ) 其 中 _ y 0 ) ( 1 3 ) 式 中 ： 为 误 差 因 素 的 水 平 ， t =l ， 2， 3 为 误 差 因 素 =l - 5； 为射 个误差 因素在第 水平下的第z 个性能指标值与 目 标 值 的 偏 差 和 。 为 第 z 个 性 能 指 标 的 平 均 值 ； 为 身 个 误 差 因 素 在 第 水 平 下 的 第 z 个 性 能 指 标 值 ； y 。 为 第 Z 个 性 能 指标 的 目标 值 ， 对 于臂 架质 量和 体 积 = 0 。 其他误差因素引起的波动平 方和s 及其 自由度 为 S e =S 一 s f ( 1 4 ) 一 ( 1 5 ) 由 于 臂 架 容 差 设 计 中误 差 因 素 均 为 三 水 平 且 水 平 是 等 间 隔 的 ，故 可将 每 个 误差 因素 波动 平 方 和s 1 分解 为 一 次 项 引 起 的 波 动 平 方 和 S 与 二 次 项 弓I 起 的 波 动 平 方 和 S f 2两项之和 ， 其 自由度 也 为两者 自由度之和 ， 即 =s ， + s ， = - T i t + 0 + T 3 j z 一 2 f+ r 6x2 66 ( 1 6 ) ： ( 1 7 ) 纯 波 动 平 方 和 为 s = V ( 1 8 ) 式 中 ： V 为5 对应 的 均 方差 ， 大 小 为s ， 该 误 差 因素 的 贡献率p 为 C， = 1 0 0 ( 1 9 ) 7 Z 2 4 建 立 模 糊 评 判 矩 阵 将 所 有误 差 因素 对 每 个 性 能指 标 的贡 献率 按 表 1 形 式列 出 ， 可 得 贡献 率 的综合评 判矩 阵 。 厂 p l P l p 1 P P P P ， I p z p p ：p z p z p z p l pP 6, 3 三 ： 三 ： 三 ： 三 ： 三 ： 三 ： L ， 9 5 p 5 p d 5 户 口 ，5 p ，5 P h ，5 P e ， ( 2 0 ) 2 5 模 糊 综 合 评 判 采用 广 义模 糊 算子 ( ， V 中的加 权 平 均 型 ， 将 各 性 能 指标 权重 矢 量A与贡 献率 综 合评 判矩 阵R 进 行合 成 ， 得 到 各误 差 因素 对整体 质 量 的贡 献率 向量 = - R = ， ， ， ， ， ， 卢 ， ， ， ， 卢 ) ( 2 1 ) 向量p中最 大元 素 所 对 应 的误 差 因素 就 是对 整 体 质