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某碳素厂大型台车(跨度约20m)在行走时易发生偏移，为此设计了一种液压纠偏机构，该机构安装在台车两侧，主要由导向轮、安装支架、推力油缸等组成，在台车行走时推力油缸将导向轮推出顶在台车旁边的导轨上，台车因受反向推力而可避免向前行走时偏移轨道。由于该机构中的油缸推力较大(约500kN)，对整个装置的强度有着较高的要求。因此，在设计初期对液压纠偏机构进行有限元分析并对其结构进行优化，以获得合理的设计参数，具有重要的工程应用价值。
近年来，针对工程实际中需解决的结构强度问题，很多学者采用有限元方法进行分析。王春华等分别采用UG，ANSYS等软件对研究对象进行有限元分析，求得分析结果，为工程设计提供依据；而对机械结构优化问题的研究，也从传统方法转向了借助有限元软件进行分析，主要是借助ANSYS软件的优化设计�？槎苑治龆韵蠼杏呕⒀扒蠼峁垢慕�。根据液压纠偏机构的初步设计参数，建立三维模型如图所示。以初步设计的液压纠偏机构为研究对象，借助ANSYS软件的APDL参数化语言，建立液压纠偏机构的参数化有限元模型，分析该机构的静强度;建立液压纠偏机构的优化模型，采用零阶优化方法进行求解，得到最优设计参数，并以此为依据重新设计制作液压纠偏机构并应用于工程实践。
对液压纠偏机构进行适当简化，并在ANSYS中建立简化后的三维模型，其材料弹性模量E=2.06xe11Pa，密度p=7.8xe3kg/m3，泊松比0.3，采用SOLID45三维实体单元对该模型划分有限元网格，并施加边界条件和计算载荷，如图所示，共计122245个单元，31560个节点。计算工况为：该机构顶端施加固定约束，侧面与推力油缸连接部分施加500kN的正压力。在ANSYS中进行强度分析，得到计算工况下液压纠偏机构的综合位移云图和等效应力云图，分别如图所示。分析表明，该机构的最大变形量为0.853mm，位于机构底部的底板处；最大等效应力为123MPa，位于H型钢与安装支架连接处，其刚度与强度均满足要求。但该机构总重量达到1006kg，各部件质量较大，需考虑进一步优化，以达到轻量化的目的。
选取液压纠偏机构的部分结构参数为设计变量，设计变量的初始值及取值范围见表。为保证优化后液压纠偏机构仍满足刚度与强度要求，取该机构的最大综合位移和最大等效应力为状态变量，如式中：umax，vmax为优化过程中每次迭代机构的最大综合位移、最大等效应力。为初始设计时机构的最大综合位移、最大等效应力。为实现液压纠偏机构的轻量化，取机构总体积为优化目标，目标函数如式：Vum劝为优化过程中每次迭代机构的总体积。因此，液压纠偏机构结构优化的数学模型如式：根据结构优化的数学模型，建立液压纠偏机构的优化设计模型，编写APDL命令流循环求解程序，采用零阶优化方法对该结构进行优化分析。求解程序迭代至第巧步时收敛，目标函数和状态变量的迭代曲线分别如图所示。优化后此纠偏机构的最优设计参数如表所列。优化后，液压纠偏机构的重量为834kg，较优化前减轻了17.1%，最大综合位移和最大等效应力依然满足设计要求，可见优化效果良好。根据结构优化圆整后的结果，修改液压纠偏机构的结构设计参数，并进行制作，制作完成后的液压纠偏机构如图所示，目前使用效果良好。
为防止台车在行走过程中偏离轨道，设计了液压纠偏机构；在ANSYS软件中建立了基于APDL的液压纠偏机构参数化有限元模型，分析结果表明，初始设计参数下机构的静强度满足设计要求;为实现液压纠偏机构的轻量化，建立了液压纠偏系统的优化模型，并采用零阶优化方法进行求解，结果表明，在结构强度满足设计要求的情况下，优化后机构的重量减轻了17.1%；根据优化求解得到的最优设计参数，重新设计并制作了液压纠偏机构，并付诸使用，使用情况良好。
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