机械工程学报

作者：李鹏, 宋学官, 肖立波, 高荣芝, 王佳茜, 王一棠, 杨亮亮

单位：1. 大连理工大学机械工程学院 大连 116024;2. 起重机械关键技术全国重点实验室 长沙 410013;3. 中联重科股份有限公司 长沙 410013;4. 高性能精密制造全国重点实验室 大连 116024

关键词：混凝土泵车,多工况拓扑优化,模型重构,结构轻量化,臂架试验；

基金：湖南省自然科学基金(2023JJ40688)和中联重科股份有限公司基金(HX20230163)资助项目。

混凝土泵车的重量法规日益严苛，急需对泵车臂架系统进行轻量化设计。以某款泵车一臂为例，首先借助多体动力学分析技术，建立臂架铰点组模型进行运动学仿真，识别出油缸力最大、铰点力最大、臂架载荷最大等所有极限工作工况；然后通过多工况拓扑优化和三维模型融合重构技术，对臂架进行了拓扑镂空设计，实现一臂结构减重300 kg；最后对镂空臂架结构进行了行业首次静强度和疲劳可靠性考核验证。试验结果表明：镂空臂架结构的静应力不超580 MPa，满足材料静强度使用要求；结构疲劳寿命等效9 600工作小时，大于行业疲劳寿命使用要求。镂空臂架结构已在多款泵车产品上实现了批量应用，使用多年未出现任何失效破坏模式。研究成果有力支撑我国泵车臂架轻量化设计水平持续保持国际领先。

来源：2025年第9期

《机械工程学报》期刊编辑部

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