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摘 要： 光学膜片供给是显示器生产线的重要环节，其中悬臂结构在自动化设备上有着不可替代的作用。因为悬臂结构的重要性，对其进行结构设计和优化是必要的。本文设计了一种龙门式自动化设备，对其关键部件悬臂结构进行了静力分析，其应力应变均满足设计要求。为了节省材料和优化结构，采用workbench提供的Design Exploration模块对该悬臂结构进行尺寸优化。优化结果显示：悬臂结构的厚度对总变形和应力最为敏感，且长宽高的最优参数为340.44 mm，宽为330.64 mm，厚度为10.186 mm。为了减轻悬臂结构质量，设定目标为减少20%重量，优化后和优化前相比质量减少21.7%，而应力和变形均在合理范围内。对该悬臂结构的优化设计可为自动生产线的设计和应用提供了借鉴意义。
关键词： 悬臂结构;workbench;静力分析;优化设计
【Abstract】： Optical diaphragm supply is an important part of display production line， in which cantilever structure plays an irreplaceable role in automation equipment. Because of the importance of cantilever structure， it is necessary to design and optimize its structure. In this paper， a gantry type automation equipment is designed， and the cantilever structure of its key components is analyzed. The stress and strain meet the design requirements. In order to save material and optimize structure， the Design Exploration module provided by workbench is used to optimize the cantilever structure. The results show that the thickness of cantilever structure is most sensitive to the total deformation and stress， and the optimal parameters of length， width and height are 340.44 mm， width is 330.64 mm and thickness is 10.186 mm. In order to reduce the mass of the cantilever structure， the goal is to reduce the weight by 20%. After optimization， the mass of the cantilever structure is reduced by 21.7% compared with that before optimization， while the stress and deformation are within a reasonable range. The optimum design of the cantilever structure can provide a reference for the design and application of the automatic production line.
【Key words】： Cantilever structure; Workbench; Static analysis; Optimal design
0 引言
顯示器内屏主要由工厂人工线来进行生产，不仅需要将各类光学膜片在生产节拍的要求下整齐的放入显示器内屏中，还要保证在生产过程中光学膜片的连续供给。如果光学膜片的供给跟不上则生产节拍将大大增加，这对生产要求大的企业将产生很严重的后果。经过调研发现，目前光学膜片的供给是由人工完成，这对内屏的生产效率大大折扣。然而在膜片供给过程中需要用到悬臂结构，因此对悬臂结构的静力分析显得尤为重要。
在目前的分析中，蔺晓建通过ANSYS Workbench对薄壁二极铁真空室进行结构静力分析和优化设计，为薄壁二极铁真空室的后续设计提供一定的参考[1]。赵元提出了一种新的柔顺并联机构结构优化方法，并证明了该方法的有效性[2]。吴祥臻利用Workbench对H型号齿轮箱进行优化设计，为齿轮箱的优化设计提供了一定的参考和理论支持[3]。刘毓希利用ADAMS建立杠杆平衡式起竖机构的虚拟样机，再运用拓扑结构优化方法对三角臂进行轻量化处理，这减轻了机构质量，节约了成本[4]。夏学文利用ANSYS软件的优化设计功能对某一钢架进行结构优化计算，为工程结构优化设计提供一定的依据 [5]。唐跃采用Pro/E优化设计出了一种新型内抓外撑抓胎机器手，验证了新型内抓外撑抓胎机器手对解决胚胎变形不均匀和变形量大问题的可行性[6]。关玉明基于Workbench的优化设计得出几种优化方案，通过对比和验证表明优化后的整体结构在刚度和强度上有了显著的改善[7]。查云飞通过有限元分析软件对机构中关键结构进行了优化设计，讨论了应用有限元分析软件进行优化设计的基本方法，并对优化结果进行了评价[8]。王林军采用ANSYS Workbench有限元软件对液压机机架进行静力学分析，并在此基础上进行拓扑优化，确定了方案的可行性[9]。吴小钊结合设计制造薄板结构弹簧操动机构的实践经验，提出了薄板结构弹簧操动机构设置制造中有效的结构优化方法，有效的促进了薄板结构在弹簧操动机构中的应用[10]。 本文首先设计一台膜片自动供给装置，并针对关键零件使用有限元软件进行分析从而保证结构设计的合理性，对膜片自动供给装置的关键部位的优化设计将会对自动化生产线提供指导和借鉴意义。
1 SolidWorks结构设计
为了满足生产线要求，设计龙门式三自由度直角坐标机器人如图1所示。其主要由主体与钢架组成，钢架起到支撑主体的作用，而主体由直线运动单元、气缸和吸盘组成。设备能够实现吸盘在X、Y平面的运动，并能够在Z方向上下运动，可以满足对膜片料盒的运载要求。
2 关键部件结构分析
为了简化分析，在保留设备的重要部件忽略次要部分的前提下，获得了图2的简化装置，可以知道机构主体由能实现x，y运动的直线单元、气缸和吸盘组成，其中末端执行器吸盘与气缸连接主要依靠板1、加强筋以及悬臂结构进行连接，其中工字型悬臂结构具有悬臂的特点，为了保证设备的强度和刚度，需要对悬臂结构的变形进行分析并给出最佳的设计方案。
2.1 模型导入
悬臂结构的实体建模是在SolidWorks中完成的，为了在workbench中降低网格划分的难度和减少计算量，在建模时对设备模型进行相应的简化，并選取悬臂结构的模型导入workbench中并删去多余的零件，定义悬臂结构的材料为6061铝合金，材料泊松比为0.33，弹性模量为6.89×1010 Pa，密度为2.8×103 Kg/m3，模型总重为2.0448 kg。对模型进行网格划分生成62125个节点和35501个单元。图3是悬臂结构网格划分后的结果。
2.2 结构的受力分析
悬臂结构通过螺栓与加强筋、板1进行连接，并通过螺栓螺母与吸盘连接件连接。实际悬臂结构受到的作用力和约束不是均匀的，因此需要在模型上加上印记面来模拟接触约束条件。在实际生产过程中，料盒重量为60 kg，对悬臂结构进行受力情况如图4所示。
2.3 后处理
图5是静力分析的变形与应力图，可知远离加强筋的末端部位变形最大，其最大变形量为0.87767 mm，而最大应力在与加强筋螺栓连接部位的螺纹孔除去螺纹孔其他部位的应力大致为17 MPa左右，而其螺纹孔附近最大应力为31.932 MPa。
因为悬臂结构相当于一个悬臂结构，在工作过程受到自身重力、X方向的惯性作用力，对其远离加强筋的末端部位受力变形应为最大。在工程技术上一般要求刚体变形量要小于1 mm，悬臂结构的最大变形量为0.87767 mm，结合后处理的结果可以看出该悬臂结构的变形与应力均在合理范围内，故满足力学性能要求。
3 悬臂结构的优化设计
3.1 建立约束方程
图6是悬臂结构的二维尺寸图，根据悬臂结构的连接方式和设计方案可以列出下列约束方程：
3.2 悬臂结构简化模型建立
为了减少悬臂结构在workbench中的计算量，
在建立模型时候对悬臂结构进行相应的简化，比如将倒角以及对分析影响不大的部分进行删除，并且建立相应的印记面来对应载荷面和约束面。为了减少优化设计计算中可能会导致形状不规则，为了防止计算中的错误，这里采用智能划分网格以及单元。计算结果如图7所示。
从图7分析可知，在去掉螺纹孔等对分析结果影响不大的特征后，最大应力为16.511 MPa，最大变形量为0.85263 mm，误差不超过2%，同时简化后悬臂结构的质量为2.0718 kg，与原始板材质量相差不超过1%，这与之前分析的结果基本一致。在进行优化设计之前，将需要优化的参数拾取出来，如结构参数、最大应力、最大形变和最小安全系数。
3.3 对参数进行优化
其中workbench提供了Design Exploration（设计探索）模块。该模块可以帮助设计人员在产品开发阶段掌握不确定因素对产品性能的影响，而最大限度地提高产品性能。在Design of Experiment在输入参数中选择之前拾取的x、y、z，并对输入参数设置约束的上下限（330≦x≦350，340≦y≦360，9≦z≦11，单位：mm）。
设置完成后，在设计探索类型中选择Custom自定义的方法，该实验方法定义实验点总数，输出一定量的实验数据分别计算输出值来模拟出最优工艺。最终按照约束上下限得到31个实验点和原始值，如表1所示。
3.4 参数影响
以悬臂结构的长度y，宽度x和厚度z作为输入参数，通过输出结果可以得到各个参数对优化目标的敏感度以及相应的响应曲线如图8和图9所示。敏感度是设计变量对目标函数的影响程度的体现，从图中可知加强板厚对质量的影响远大于长度y，宽度x对其的影响;板厚对应力、变形和安全系数的影响也是大于长度y，宽度x。而相应的结构响应
曲线则是表现各个输入参数对输出参数的影响趋势，从图8可知，厚度对板的应力、变形量和安全系数影响最大。而从图9可知，长度、宽度和高度均对应力应变产生影响，随着板厚度的增加，板的总质量有增加的趋势。所以可以得出结论，板的宽度与长度在取值范围内时，厚度取值较大则板的质量会较大，而应力和变形会变小，但是厚度越小时则会导致应力和变化会变大。
3.5 优化求解
根据实际结构要求，在载荷和约束条件下取应力、总变形在合理范围而质量最小作为优化目标，通过优化分析得到四组优化候选结果，如表2所示，选择候选点1为优化结果，并将其尺寸作为正式设计点对原模型进行响应，对新生成的模型进行静力分析，从表格可知，最大应力下降到15.654 MPa，下降5.19%，最大变形下降至0.72759 mm，下降14.67%，板质量下降到1.9656 Kg（原质量：2.0718 Kg），下降5.12%，质量下降不是很明显，安全系数基本没变化满足工程要求。所以板的应力和变形优化 效果较好，但质量不是很好，需要进一步的优 化。候选点1的应力、变形和安全系数云图如图10所示。 3.6 结构优化
上述对长度为350 mm，宽度为336 mm，厚度为10 mm的悬臂结构进行了优化，得到了长为340.44 mm，宽为330.64 mm，厚度为10.186 mm的目标，此时的应力与变形优化好，但质量优化不是很明显。为了让悬臂结构的质量更加轻化，对优化后的目标在进行结构优化，减少一些不必要的重量，这里设定目标减少20%重量来进行计算，优化计算结构如图11所示，其中Remove是优化后需要去除的部分，Marginal是优化后可以保留或去除的部分，而Keep是需要保留的部分。考虑到实际加工制造的情况，对悬臂结构进行优化修改不需要一定与优化结构完全一致，现在只对悬臂结构四角突出部分进行去除并进行倒角、圆角的处理，修改后的模型如图，在和之前同样载荷与约束的条件下进行分析，其应力和变形经过计算，最大應力为15.704 MPa，最大变形量为0.74106 mm。此时悬臂结构的质量为1.6218 Kg，在对悬臂结构强度影响不是很大的情况下，将悬臂结构四角去除并进行适当的倒角和圆角处理后，可以使悬臂结构和之前原结构相比质量减少21.7%。优化的悬臂结构、应力和形变云图如图12所示。
4 结论
（1）悬臂结构的结构尺寸对其强度和刚度有直接影响，在同样载荷和约束条件下，随着结构厚度和宽度的增加，悬臂结构的应力和变形变小;而随着结构长度的增加，由于其悬臂结构的特性，悬臂结构的应力和变形变大。这说明了改变悬臂结构的长度、宽度和厚度对其强度和刚度有显著的作用。
（2）在对悬臂结构进行静力学分析后，选择悬臂结构的长度、宽度和厚度作为优化输入参数，以应力、变形和最小质量为目标函数的多目标优化的情况下，得出长为340.44mm，宽为330.64mm，厚度为10.186mm的时候，悬臂结构的应力和变形有比较好的优化，而质量变化不是很明显。之后再不对结构强度影响的情况下为了让结构质量更加轻化，对优化后的悬臂结构进行了结构优化，根据优化结构对接板四角去除并进行适当的倒角和圆角处理后，以使悬臂结构与原结构相比质量减少21.7%。所以ANSYS Workbench的多目标优化与结构优化对设计机构悬臂结构的结构有一定的参考价值，能有效的提高设计的质量。
（3）对后续设备的开发和设计提供一定的指导意义，并对结构进一步的研究奠定了基础。
参考文献
[1]蔺晓建， 蒙峻， 杨伟顺等. 基于ANSYS Workbench的薄壁二极铁真空室优化设计[J]. 真空科学与技术学报， 2018， 38（4）： 296-301.
[2]赵元， 杜莹. 柔顺并联机构结构优化与动力学仿真[J]. 组合机床与自动化加工技术， 2018（4）： 6-10.
[3]吴祥臻， 贺磊， 孟建兵等. 基于Workbench的齿轮箱箱体优化设计[J]. 煤矿机械， 2019， 40（1）： 149-151.
[4]刘毓希， 高钦和， 冯江涛等. 杠杆平衡式起竖机构的结构优化研究[J]. 机械传动， 2016， 40（8）： 20-23.
[5]夏学文， 张峻彦， 郭小刚等. 基于ANSYS的结构优化设计理论[J]. 煤矿机械， 2011， 32（3）： 30-32.
[6]唐跃. 新型抓胎机械手夹持机构的结构优化及动作分析[D]. 青岛科技大学， 2017.
[7]关玉明， 于盼， 李朝等. 基于workbench的浓密机中心轴吊点位置的优化[J]. 河北工业大学学报， 2017， 46（5）： 28-32.
[8]查云飞. 基于ANSYS与ADAMS的悬臂结构优化分析设计[J]. 制造业自动化， 2015， 37（3）： 123-125.
[9]王林军， 王锬， 杜义贤等. 基于ANSYS-Workbench的液压机机架模态分析及拓扑优化[J].煤矿机械， 2019， 40（3）： 79-83.
[10]吴小钊， 赵洪柏， 郑晓果等. 薄板结构弹簧操动机构结构优化[J]. 高压电器， 2014， 50（3）： 120-124.
关键词： 悬臂结构;workbench;静力分析;优化设计
【Abstract】： Optical diaphragm supply is an important part of display production line， in which cantilever structure plays an irreplaceable role in automation equipment. Because of the importance of cantilever structure， it is necessary to design and optimize its structure. In this paper， a gantry type automation equipment is designed， and the cantilever structure of its key components is analyzed. The stress and strain meet the design requirements. In order to save material and optimize structure， the Design Exploration module provided by workbench is used to optimize the cantilever structure. The results show that the thickness of cantilever structure is most sensitive to the total deformation and stress， and the optimal parameters of length， width and height are 340.44 mm， width is 330.64 mm and thickness is 10.186 mm. In order to reduce the mass of the cantilever structure， the goal is to reduce the weight by 20%. After optimization， the mass of the cantilever structure is reduced by 21.7% compared with that before optimization， while the stress and deformation are within a reasonable range. The optimum design of the cantilever structure can provide a reference for the design and application of the automatic production line.
【Key words】： Cantilever structure; Workbench; Static analysis; Optimal design
0 引言
顯示器内屏主要由工厂人工线来进行生产，不仅需要将各类光学膜片在生产节拍的要求下整齐的放入显示器内屏中，还要保证在生产过程中光学膜片的连续供给。如果光学膜片的供给跟不上则生产节拍将大大增加，这对生产要求大的企业将产生很严重的后果。经过调研发现，目前光学膜片的供给是由人工完成，这对内屏的生产效率大大折扣。然而在膜片供给过程中需要用到悬臂结构，因此对悬臂结构的静力分析显得尤为重要。
在目前的分析中，蔺晓建通过ANSYS Workbench对薄壁二极铁真空室进行结构静力分析和优化设计，为薄壁二极铁真空室的后续设计提供一定的参考[1]。赵元提出了一种新的柔顺并联机构结构优化方法，并证明了该方法的有效性[2]。吴祥臻利用Workbench对H型号齿轮箱进行优化设计，为齿轮箱的优化设计提供了一定的参考和理论支持[3]。刘毓希利用ADAMS建立杠杆平衡式起竖机构的虚拟样机，再运用拓扑结构优化方法对三角臂进行轻量化处理，这减轻了机构质量，节约了成本[4]。夏学文利用ANSYS软件的优化设计功能对某一钢架进行结构优化计算，为工程结构优化设计提供一定的依据 [5]。唐跃采用Pro/E优化设计出了一种新型内抓外撑抓胎机器手，验证了新型内抓外撑抓胎机器手对解决胚胎变形不均匀和变形量大问题的可行性[6]。关玉明基于Workbench的优化设计得出几种优化方案，通过对比和验证表明优化后的整体结构在刚度和强度上有了显著的改善[7]。查云飞通过有限元分析软件对机构中关键结构进行了优化设计，讨论了应用有限元分析软件进行优化设计的基本方法，并对优化结果进行了评价[8]。王林军采用ANSYS Workbench有限元软件对液压机机架进行静力学分析，并在此基础上进行拓扑优化，确定了方案的可行性[9]。吴小钊结合设计制造薄板结构弹簧操动机构的实践经验，提出了薄板结构弹簧操动机构设置制造中有效的结构优化方法，有效的促进了薄板结构在弹簧操动机构中的应用[10]。 本文首先设计一台膜片自动供给装置，并针对关键零件使用有限元软件进行分析从而保证结构设计的合理性，对膜片自动供给装置的关键部位的优化设计将会对自动化生产线提供指导和借鉴意义。
1 SolidWorks结构设计
为了满足生产线要求，设计龙门式三自由度直角坐标机器人如图1所示。其主要由主体与钢架组成，钢架起到支撑主体的作用，而主体由直线运动单元、气缸和吸盘组成。设备能够实现吸盘在X、Y平面的运动，并能够在Z方向上下运动，可以满足对膜片料盒的运载要求。
2 关键部件结构分析
为了简化分析，在保留设备的重要部件忽略次要部分的前提下，获得了图2的简化装置，可以知道机构主体由能实现x，y运动的直线单元、气缸和吸盘组成，其中末端执行器吸盘与气缸连接主要依靠板1、加强筋以及悬臂结构进行连接，其中工字型悬臂结构具有悬臂的特点，为了保证设备的强度和刚度，需要对悬臂结构的变形进行分析并给出最佳的设计方案。
2.1 模型导入
悬臂结构的实体建模是在SolidWorks中完成的，为了在workbench中降低网格划分的难度和减少计算量，在建模时对设备模型进行相应的简化，并選取悬臂结构的模型导入workbench中并删去多余的零件，定义悬臂结构的材料为6061铝合金，材料泊松比为0.33，弹性模量为6.89×1010 Pa，密度为2.8×103 Kg/m3，模型总重为2.0448 kg。对模型进行网格划分生成62125个节点和35501个单元。图3是悬臂结构网格划分后的结果。
2.2 结构的受力分析
悬臂结构通过螺栓与加强筋、板1进行连接，并通过螺栓螺母与吸盘连接件连接。实际悬臂结构受到的作用力和约束不是均匀的，因此需要在模型上加上印记面来模拟接触约束条件。在实际生产过程中，料盒重量为60 kg，对悬臂结构进行受力情况如图4所示。
2.3 后处理
图5是静力分析的变形与应力图，可知远离加强筋的末端部位变形最大，其最大变形量为0.87767 mm，而最大应力在与加强筋螺栓连接部位的螺纹孔除去螺纹孔其他部位的应力大致为17 MPa左右，而其螺纹孔附近最大应力为31.932 MPa。
因为悬臂结构相当于一个悬臂结构，在工作过程受到自身重力、X方向的惯性作用力，对其远离加强筋的末端部位受力变形应为最大。在工程技术上一般要求刚体变形量要小于1 mm，悬臂结构的最大变形量为0.87767 mm，结合后处理的结果可以看出该悬臂结构的变形与应力均在合理范围内，故满足力学性能要求。
3 悬臂结构的优化设计
3.1 建立约束方程
图6是悬臂结构的二维尺寸图，根据悬臂结构的连接方式和设计方案可以列出下列约束方程：
3.2 悬臂结构简化模型建立
为了减少悬臂结构在workbench中的计算量，
在建立模型时候对悬臂结构进行相应的简化，比如将倒角以及对分析影响不大的部分进行删除，并且建立相应的印记面来对应载荷面和约束面。为了减少优化设计计算中可能会导致形状不规则，为了防止计算中的错误，这里采用智能划分网格以及单元。计算结果如图7所示。
从图7分析可知，在去掉螺纹孔等对分析结果影响不大的特征后，最大应力为16.511 MPa，最大变形量为0.85263 mm，误差不超过2%，同时简化后悬臂结构的质量为2.0718 kg，与原始板材质量相差不超过1%，这与之前分析的结果基本一致。在进行优化设计之前，将需要优化的参数拾取出来，如结构参数、最大应力、最大形变和最小安全系数。
3.3 对参数进行优化
其中workbench提供了Design Exploration（设计探索）模块。该模块可以帮助设计人员在产品开发阶段掌握不确定因素对产品性能的影响，而最大限度地提高产品性能。在Design of Experiment在输入参数中选择之前拾取的x、y、z，并对输入参数设置约束的上下限（330≦x≦350，340≦y≦360，9≦z≦11，单位：mm）。
设置完成后，在设计探索类型中选择Custom自定义的方法，该实验方法定义实验点总数，输出一定量的实验数据分别计算输出值来模拟出最优工艺。最终按照约束上下限得到31个实验点和原始值，如表1所示。
3.4 参数影响
以悬臂结构的长度y，宽度x和厚度z作为输入参数，通过输出结果可以得到各个参数对优化目标的敏感度以及相应的响应曲线如图8和图9所示。敏感度是设计变量对目标函数的影响程度的体现，从图中可知加强板厚对质量的影响远大于长度y，宽度x对其的影响;板厚对应力、变形和安全系数的影响也是大于长度y，宽度x。而相应的结构响应
曲线则是表现各个输入参数对输出参数的影响趋势，从图8可知，厚度对板的应力、变形量和安全系数影响最大。而从图9可知，长度、宽度和高度均对应力应变产生影响，随着板厚度的增加，板的总质量有增加的趋势。所以可以得出结论，板的宽度与长度在取值范围内时，厚度取值较大则板的质量会较大，而应力和变形会变小，但是厚度越小时则会导致应力和变化会变大。
3.5 优化求解
根据实际结构要求，在载荷和约束条件下取应力、总变形在合理范围而质量最小作为优化目标，通过优化分析得到四组优化候选结果，如表2所示，选择候选点1为优化结果，并将其尺寸作为正式设计点对原模型进行响应，对新生成的模型进行静力分析，从表格可知，最大应力下降到15.654 MPa，下降5.19%，最大变形下降至0.72759 mm，下降14.67%，板质量下降到1.9656 Kg（原质量：2.0718 Kg），下降5.12%，质量下降不是很明显，安全系数基本没变化满足工程要求。所以板的应力和变形优化 效果较好，但质量不是很好，需要进一步的优 化。候选点1的应力、变形和安全系数云图如图10所示。 3.6 结构优化
上述对长度为350 mm，宽度为336 mm，厚度为10 mm的悬臂结构进行了优化，得到了长为340.44 mm，宽为330.64 mm，厚度为10.186 mm的目标，此时的应力与变形优化好，但质量优化不是很明显。为了让悬臂结构的质量更加轻化，对优化后的目标在进行结构优化，减少一些不必要的重量，这里设定目标减少20%重量来进行计算，优化计算结构如图11所示，其中Remove是优化后需要去除的部分，Marginal是优化后可以保留或去除的部分，而Keep是需要保留的部分。考虑到实际加工制造的情况，对悬臂结构进行优化修改不需要一定与优化结构完全一致，现在只对悬臂结构四角突出部分进行去除并进行倒角、圆角的处理，修改后的模型如图，在和之前同样载荷与约束的条件下进行分析，其应力和变形经过计算，最大應力为15.704 MPa，最大变形量为0.74106 mm。此时悬臂结构的质量为1.6218 Kg，在对悬臂结构强度影响不是很大的情况下，将悬臂结构四角去除并进行适当的倒角和圆角处理后，可以使悬臂结构和之前原结构相比质量减少21.7%。优化的悬臂结构、应力和形变云图如图12所示。
4 结论
（1）悬臂结构的结构尺寸对其强度和刚度有直接影响，在同样载荷和约束条件下，随着结构厚度和宽度的增加，悬臂结构的应力和变形变小;而随着结构长度的增加，由于其悬臂结构的特性，悬臂结构的应力和变形变大。这说明了改变悬臂结构的长度、宽度和厚度对其强度和刚度有显著的作用。
（2）在对悬臂结构进行静力学分析后，选择悬臂结构的长度、宽度和厚度作为优化输入参数，以应力、变形和最小质量为目标函数的多目标优化的情况下，得出长为340.44mm，宽为330.64mm，厚度为10.186mm的时候，悬臂结构的应力和变形有比较好的优化，而质量变化不是很明显。之后再不对结构强度影响的情况下为了让结构质量更加轻化，对优化后的悬臂结构进行了结构优化，根据优化结构对接板四角去除并进行适当的倒角和圆角处理后，以使悬臂结构与原结构相比质量减少21.7%。所以ANSYS Workbench的多目标优化与结构优化对设计机构悬臂结构的结构有一定的参考价值，能有效的提高设计的质量。
（3）对后续设备的开发和设计提供一定的指导意义，并对结构进一步的研究奠定了基础。
参考文献
[1]蔺晓建， 蒙峻， 杨伟顺等. 基于ANSYS Workbench的薄壁二极铁真空室优化设计[J]. 真空科学与技术学报， 2018， 38（4）： 296-301.
[2]赵元， 杜莹. 柔顺并联机构结构优化与动力学仿真[J]. 组合机床与自动化加工技术， 2018（4）： 6-10.
[3]吴祥臻， 贺磊， 孟建兵等. 基于Workbench的齿轮箱箱体优化设计[J]. 煤矿机械， 2019， 40（1）： 149-151.
[4]刘毓希， 高钦和， 冯江涛等. 杠杆平衡式起竖机构的结构优化研究[J]. 机械传动， 2016， 40（8）： 20-23.
[5]夏学文， 张峻彦， 郭小刚等. 基于ANSYS的结构优化设计理论[J]. 煤矿机械， 2011， 32（3）： 30-32.
[6]唐跃. 新型抓胎机械手夹持机构的结构优化及动作分析[D]. 青岛科技大学， 2017.
[7]关玉明， 于盼， 李朝等. 基于workbench的浓密机中心轴吊点位置的优化[J]. 河北工业大学学报， 2017， 46（5）： 28-32.
[8]查云飞. 基于ANSYS与ADAMS的悬臂结构优化分析设计[J]. 制造业自动化， 2015， 37（3）： 123-125.
[9]王林军， 王锬， 杜义贤等. 基于ANSYS-Workbench的液压机机架模态分析及拓扑优化[J].煤矿机械， 2019， 40（3）： 79-83.
[10]吴小钊， 赵洪柏， 郑晓果等. 薄板结构弹簧操动机构结构优化[J]. 高压电器， 2014， 50（3）： 120-124.