唐 林，许志沛，贺田龙，敖维川

（西南交通大学机械工程学院，四川 成都 610031）

1 引言

伸缩臂结构在相应施工机械整体重量中占据较大比重，且其自重对支承它的下部构造也有至关重要的影响，而在多数的伸缩臂设计中，经过有限元分析计算其应力远小于其许用应力，具有较大的富余量，因此有必要对其进行进一步的优化设计。随着响应面法理论和应用的不断发展，以及计算机运算速度的不断提升，响应面法也越来越多的被运用在各种学科领域的优化设计中。在结构优化设计中，响应面法能够极大的减少完整有限元计算的调用次数，缩短优化时间，降低设计成本[1]。在满足强度、刚度、承压稳定性的条件下进行结构的优化设计，寻求伸缩臂主要构造的最小重量。由于伸缩臂结构较为复杂，难以运用传统的材料力学解决其精确的力学分析问题，故优化设计以建立的响应面模型来代替伸缩臂模型进行优化设计。

2 建立伸缩臂优化模型

将某型施工机械的关键部件三节伸缩臂为研究对象，其结构简图，如图1 所示。基本臂1 与转台4 和变幅油缸5 形成铰接，二节臂2 和三节臂3 在滑块8 和伸缩油缸6-7 的作用下实现伸缩作业。伸缩臂截面均为圆角矩形钢，前后滑块均支撑在四角处，能有效的传递扭矩和横向力，在降低自重的基础上充分发挥处材料的性能。

图1 伸缩臂结构简图Fig.1 Structure of Telescopic Boom

2.1 设计工况的确定

对某施工机械的几种主要工况做静力学分析，找出其中对伸缩臂影响最为显著的工况，主要工况，如表1 所示。……