管琪明，解思状，贺福强，曹 刚

（贵州大学机械工程学院，贵州 贵阳 550025）

1 引言

液压挖掘机动臂结构的设计冗余影响着工作装置的可靠性和作业能力，需要对其结构参数进行优化设计。当前，国内外已有设计者对其进行研究。

文献[1]以动臂结构的刚度和强度为目标变量，实现了对动臂钢板厚度的双目标拓扑优化，使质量减轻了9.7%；文献[2]提出了一种基于进化结构优化（ESO）的箱体加强筋布置优化方法，该方法实现了对结构应力的有效改善。

文献[3]利用有限元模态分析对挖掘机回转立轴齿轮进行了结构强度分析和优化；文献[4]利用静力学分析的方法对铲斗强度进行了加强；文献[5]利用动力学仿真的方法减轻了结构的振动与冲击；文献[6]利用拓扑优化，减少了挖掘机臂截面应力；文献[7]利用有限元分析和NSGA-II 算法使驾驶室的避震器性能得到了提高；文献[8]应用D-H 法对四节臂轮式挖掘机工作装置进行了运动学分析，优化了动臂运动范围；文献[9]同时调用Solidworks 和ANSYS，对挖掘机工作装置静力学模型进行了集成优化；文献[10]经拓扑优化得到了材料分布的理想结构，实现了节材设计。

参考上述研究方法，以动臂实际承受的最大等效应力和抗弯系数为切入点，解决动臂的设计冗余问题。但动臂的应力和抗弯能力与其截面设计尺寸和钢板厚度均有关系，如果单一地改变设计尺寸或厚度进行优化，其结构可能仍然存在较大的冗余设计。其次，应力与设计尺寸、钢板厚度之间的关系也无具体数学模型，无法利用算法进行目标寻优。……