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套缸式高空作业车机构综合及动力学研究

作　者: 周建成
导　师: 车仁炜
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 高空作业车 套缸式 机构综合 动力学研究 动态特性分析
分类号: TH113
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 116次
引　用: 1次
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内容摘要


套缸式高空作业车,是用于大型激光器的靶室维护设备,属于一种新型的、具有特殊用途的起重机。该设备具有回缩尺寸小、伸缩量、工作幅度大等特点,非常适用于作业空间狭小、尺寸要求严格的工作环境,具有非常强的使用价值。作为一台独立的机器含有普通高空作业设备的全部功能,同时要适应工作空间狭窄、高洁净等特殊的靶场工作环境,是具有特殊功能的高空作业机械。而设备中运动机构的构型和运动学与动力学特性对设备的性能具有非常重要的影响,为保证设备具有良好的使用性能,设计时有必要对其进行机构综合和动力学分析。通过对六杆运动链连杆类配方案选择,组合六连杆四种形式,在其基础上再生运动链,形成新的机构形式,完成摆臂机构的型综合。并针对摆臂机构存在启动停止加速度大问题,运用ADAMS对六连杆杆长和固定铰点位置进行尺度综合,实现了参数化设计和运动性能的优化。运用平面机构动力学建模的等效元素集成法建立了摆臂机构的等效动力学模型,把等效的思想和有限元的方法结合起来,采用有限元方法对单元进行集成组装,给出了二阶及三阶转换张量的列写方式及系统质量阵的组装形式,推导出了系统的动力学微分方程,避免了用传统方法列写动力学方程时由于人为技术原因容易出错的缺陷。在起重机出现的事故分析当中,起重机的稳定性失效是一个非常重要原因。本文通过考虑臂间搭接产生摩擦,推导出箱形伸缩臂稳定性方程,定性并定量地分析变截面梯形柱、考虑油缸和计及摩擦影响时吊臂整体失稳欧拉临界力的差异。对伸缩机构进行了模态分析,基于Ansys平台对其结构进行了模态提取,得到整机的前十五阶模态,并分析了振型的特点以及部分起振的原因,为结构的优化设计提供了理论依据。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-16
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  9-10
  1.2 国内外高空作业车设计及研究概况  10-14
    1.2.1 高空作业车的类型及发展现状  10-12
    1.2.2 机构综合理论研究概况  12-13
    1.2.3 机构动力学研究现状  13
    1.2.4 机械结构动态特性分析发展现状  13-14
  1.3 本课题主要研究内容  14-16
第二章 摆臂机构综合  16-40
  2.1 引言  16
  2.2 摆臂机构结构选型综合  16-19
    2.2.1 设计方案  17
    2.2.2 方案改进设计  17-18
    2.2.3 新型方案确定  18-19
  2.3 摆臂机构类型综合  19-28
    2.3.1 运动链的连杆类配与组合  19-22
    2.3.2 再生运动链与新机构的构建  22-28
  2.4 摆臂机构尺度综合  28-39
    2.4.1 摆臂机构的参数优化数学模型  28-31
    2.4.2 摆臂机构参数化设计  31-39
  2.5 本章小结  39-40
第三章 套缸式高空作业车摆臂机构动力学分析  40-52
  3.1 具有集中惯量等效构件的系统动力学方程  40-42
  3.2 套缸式高空作业车摆臂机构动力学建模  42-48
    3.2.1 模型过渡坐标建立  42-44
    3.2.2 质量阵建立  44-46
    3.2.3 二阶张量T_(ia)和三阶张量T'_(ibc)  46-47
    3.2.4 广义力矩阵  47-48
  3.3 基于ADAMS的摆臂机构动力学仿真  48-51
  3.4 本章小结  51-52
第四章 套缸式高空作业车的动态特性分析  52-72
  4.1 计及摩擦对套缸式高空作业车伸缩臂稳定性的影响  52-63
    4.1.1 伸缩臂等效模型的建立  53-55
    4.1.2 箱形伸缩臂搭接滑块处摩擦力的确定  55-56
    4.1.3 伸缩臂稳定性  56-61
    4.1.4 不同计算模型欧拉临界力的误差分析  61-63
  4.2 套缸式高空作业车的模态分析  63-71
    4.2.1 模态分析的数学模型  64-65
    4.2.2 模态分析在ANSYS中的提取方式  65
    4.2.3 伸缩臂的有限元建模  65-67
    4.2.4 套缸式高空作业车伸缩臂的模态分析结果  67-71
  4.3 本章小结  71-72
结论  72-73
参考文献  73-77
致谢  77

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械学（机械设计基础理论） > 机械动力学
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