論文摘要：無論驅動輪在吊板附近還是兩吊板之間，吊板承受的最大應力集中制均在圓角處單側，見圖4。長期單側受力時，易在應力集中點發生冷作硬化，產生裂紋，從而影響吊板的使用壽命。此外，吊板結構相對復雜，增加了一定的加工成本。因此，有必要對該結構進行適當優化。

　　1環形軌道結構及載荷計算

　　駕駛室環形軌道及吊板為主要承載結構，故均選用Q345B材質。根據駕駛室在鋁電解多功能機組的工具小車上的動作過程，初步設計環形軌道及吊板結構見圖1。其中以8個吊板底端與環形軌道焊接作為軌道的支撐結構，且吊板沿環狀軌道兩垂直中心線方向布置;為保證駕駛室行走輪支撐與吊板不發生干涉，按圖1b結構設計吊板。駕駛室以三點式輪壓施加載荷于環形軌道，其中軌道上表面承受1個驅動輪輪壓載荷P，軌道下表面承受2個支撐輪輪壓載荷P1，見圖2。駕駛室及其驅動裝置總重量為4t(即P=40000N)。將上述總重量移至驅動輪上，則同時產生一個使駕駛室翻轉的轉矩P×1600N·mm，該轉矩由兩個支撐輪平衡，即:P×1600=2×P1×1600!P1=20000N取動載荷系數1.5[2]，則環形軌道上施加的載荷分別為:驅動輪處F=P×1.5=60000N;從動輪處F1=P1×1.5=30000N。

　　2有限元試算

　　基于Ansys有限元分析軟件，采用8節點六面體solid45實體單元建立環形軌道結構有限元網格模型。約束施加于吊板兩螺栓孔面上，采用全約束方式。載荷施加分兩種情況:(1)軌道上表面承受輪壓位于吊板附近，見圖3a;(2)軌道上表面承受輪壓位于兩吊板之間中部，見圖3b。經計算，無論驅動輪在吊板附近還是兩吊板之間，吊板承受的最大應力集中制均在圓角處單側，見圖4。長期單側受力時，易在應力集中點發生冷作硬化，產生裂紋，從而影響吊板的使用壽命。此外，吊板結構相對復雜，增加了一定的加工成本。因此，有必要對該結構進行適當優化。

　　3結構優化

　　上述分析表明，最大應力位置在吊板圓角過渡處，且應力值在該處厚度上不等。因此，可通過旋轉吊板的安裝角度以使吊板沿厚度方向受力一致。當驅動輪位于吊板附近時，吊板應以整個圓角位置承載，受力效果更好，因此優化原設計思路，將吊板沿環形軌道軸對稱布置，見圖5a。同時，由于吊板沿環形軌道徑向排列，驅動輪支撐對吊板的干涉消除，可簡化吊板結構，見圖5b。

　　3.1靜剛度校核提取Z方向的位移云圖，見圖6。當驅動輪位于兩吊板之間中部時，模型具有最大變形，且最大變形位移分別為0.821mm。以兩吊板之間軌道長度為跨度L，以L/1000為基準計算，模型受力后位移在允許范圍內，故靜剛度滿足要求。

　　3.2靜強度校核提取有限元計算所得應力云圖，見圖7。圖7a和圖7b顯示了兩種載荷位置時吊板應力分布情況，最大應力分別為圖7a191MPa和圖7b135MPa，位于吊板過渡圓角處，且載荷在吊板附近時吊板圓角處沿厚度方向承受應力分布均勻，在遠離吊板位置時最大應力雖在厚度方向上有偏轉，但應力也得到減小。

　　4結論

　　在對鋁電解多功能機組使用環境及駕駛室動作響應要求進行簡單分析前提下，通過初步設計、驗證、優化設計過程，對駕駛室環形軌道結構進行了仔細討論，既提供了一種基于現代化手段的先進設計方法，也探討了駕駛室環形軌道設計考慮的重點問題和思路。在當今節能環保要求日益嚴峻的趨勢下，制造業應大力提倡現代化設計方法。