伸缩臂作为在施工作业的机械手臂具有广泛的应用,且其自重对支承它的下部构造也有至关重要的影响,故合理的设计伸缩臂结构在相应施工机械研发过程中占有重要地位。对于通常设计的伸缩臂在强度和刚度上有较大的富裕量,在满足力学性能的基础上,通过简化伸缩臂结构,建立有限元参数化模型,以伸缩臂的外形尺寸为设计变量,强度、刚度、承压稳定性为约束条件,整体重量为目标函数,利用ANSYS和ISIGHT软件,建立目标函数的二阶响应面近似模型,并运用遗传算法对模型寻优求解。研究结果表明,伸缩臂整体自重下降19.06%。相对于传统优化设计,效率和精度得到了明显提高,对同类伸缩臂结构优化设计方法对比及优选有一定的指导意义。

转动架作为某型游乐设备的关键部件,其固有频率和屈曲强度直接关系着结构的稳定性。运用有限元软件ANSYS Workbench建立转动架的有限元模型,通过模态分析和谐响应分析得到对转动架振动影响最为显著的固有频率,通过屈曲稳定性分析得到转动架失稳时的屈曲特征值,并运用试验设计获得140个样本点。为探索各个设计参数对转动架固有频率和屈曲强度的灵敏度,运用MATLAB软件建立BP（back propagation,反向传播）神经网络数学模型并对样本点进行拟合,再通过Isight与MATLAB的集成应用,利用描述性蒙特卡洛抽样法对神经网络模型进行数值模拟。结果表明：对转动架稳定性影响较大的危险模态主要是第10至第12阶模态;对转动架危险模态频率影响较大的主要是肢杆壁厚度、肢杆截面长度和肢杆截面宽度,而对转动架屈曲稳定性影响较为明显的则是肢杆、腹杆和圆板的6个尺

根据设计要求，设计某型湿喷机机械手机构，用于解决在恶劣施工环境下代替人工作业的问题。三节伸缩臂作为该机械手机构的关键部件，设计较为保守，强度、刚度等均有较大余量，为减轻机械手机构的结构自重，使材料的力学性能得到最大化利用，以三节伸缩臂结构为研究对象，进行参数灵敏度分析，为后期的轻量化设计打下基础。以强度、刚度为约束条件，结构自重为设计指标，探究三节伸缩臂的6个设计变量对设计指标的影响。首先运用MATLAB软件构建了6个设计变量与结构的最大应力（Von mises stress）、最大变形、第4阶模态的固有频率和结构自重的BP神经网络模型；然后集成运用软件ISIGHT和MATLAB实现基于描述性抽样法的蒙特卡洛（Monte Carlo）数值模拟，得到了各个设计变量与设计目标的灵敏度关系。参数灵敏度分析结果对同类结构设计具有重要