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***主要研究工作如下: (1)根據(jù)高空作業(yè)平臺工作機構的典型工況設計了可行的實驗方案,測試出典型工況下變幅缸和上、下平衡缸的位移,獲得了大量的實驗數(shù)據(jù),并對其進行分析處理,為建立高空作業(yè)平臺工作機構動力學模型、進行仿真與分析作了必要的準備。 (2)應用三維建模軟件pro/e和多體系統(tǒng)動力學仿真分析軟件adams創(chuàng)建了高空作業(yè)平臺工作機構的動力學模型,并對其進行了仿真分析。通過對動力學模型仿真結果和實驗測試數(shù)據(jù)的分析、比較,發(fā)現(xiàn)調(diào)平機構中的上平衡缸存在著滯后現(xiàn)象。 (3)應用液壓、機械系統(tǒng)建模仿真及動力學分析軟件amesim和多體系統(tǒng)動力學仿真分析軟件adams將調(diào)平機構液壓模型和動力學模型有機地結合在一起,建立了高空作業(yè)平臺調(diào)平機構的全系統(tǒng)仿真模型,實現(xiàn)了聯(lián)合仿真。 本文針對簡單的六邊形截面形狀伸縮臂,基于疊加原理提出了整體彎曲應力疊加局部彎曲應力的伸縮臂接觸區(qū)應力解析計算數(shù)學模型。該模型首先計算在額定載荷作用下臂體整體彎曲應力,然后將接觸區(qū)的臂體分離出來,建立局部分析模型求解局部彎曲應力,后將這兩項應力疊加得到接觸區(qū)的總應力。在局部應力分析模型中,提出了臂體間接觸載荷沿滑塊邊部狹窄區(qū)域分布的假設,該假設較傳統(tǒng)的臂體間接觸載荷沿滑塊整個表面均勻分布的假設更符合實際情況。針對較復雜的八邊形截面形狀伸縮臂,建立了參數(shù)化有限元模型。采用面面接觸單元來模擬伸縮臂臂體與滑塊之間的接觸關系,選擇危險工況對伸縮臂進行了有限元靜力結構分析,通過與實驗樣機的應力測試結果進行比較,驗證了有限元分析結果的準確性。為提高伸縮臂整體模型計算效率,同時保證臂體接觸區(qū)域應力計算精度,本文開發(fā)了平衡力系邊界條件子模型方法:將從整機粗網(wǎng)格模型分析結果提取的平衡力系邊界條件施加到準確構建的子模型來準確求解局部結構應力。當由于整體模型簡化,使得局部幾何模型的剛度與真實結構剛度有顯著差異時,該方法解決了應用傳統(tǒng)子模型方法將從整機模擬結果得到的位移插值邊界條件直接施加到重新構建的準確子模型的邊界來求解導致子模型邊界應力與整機模型中的應力相差甚遠的問題。該方法也為大型機械的局部結構分析提供了一種有效的分析方法。應用新開發(fā)的子模型方法,分析了滑塊幾何參數(shù)對八邊形截面伸縮臂臂體間接觸區(qū)域應力影響規(guī)律,為滑塊尺寸優(yōu)化設計提供了理論依據(jù),使其能夠充分降低接觸區(qū)域應力。后對某八邊形截面伸縮臂結構進行了優(yōu)化設計,以伸縮臂截面幾何形狀參數(shù)以及相鄰臂體搭接長度參數(shù)為設計變量,以伸縮臂結構的***等效應力為強度約束條件,變幅平面***靜位移和回轉(zhuǎn)平面***靜位移為剛度約束條件,以薄壁件的局部屈曲為結構失穩(wěn)約束條件,實現(xiàn)了臂體輕量化設計。新子模型法的運用使結構優(yōu)化效率顯著提高,優(yōu)化后臂體結構滿足強度、剛度設計要求,與傳統(tǒng)設計相比減重量達17.8%,優(yōu)化后伸縮臂結構已經(jīng)應用于新產(chǎn)品。, 隨著城鎮(zhèn)化建設的快速發(fā)展,城市建筑向高大和多樣性方向發(fā)展,高層建筑、體育場館、機場候機樓、賓館等建筑的內(nèi)外立面和大堂空間結構安裝、清洗、維護和裝飾作業(yè)的需求越來越多,對適合于此類建筑物施工的設備需求量與日俱增。采用適合高大空間施工作業(yè)、移動方便的高空作業(yè)平臺,可實現(xiàn)施工效率高、施工速度快、使用、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢,是實現(xiàn)高大建筑空間施工作業(yè)要求的***設備。 伸縮臂是高空作業(yè)平臺的重要承載部件之一,也是整機結構強度相對薄弱的部分,其力學性能對機械的正常運轉(zhuǎn)有直接影響。本文依托國家科技支撐計劃項目《無腳手架安裝作業(yè)裝備技術研究與產(chǎn)業(yè)化開發(fā)》(項目編號：2008baj09b07),結合pro/e和大型有限元通用程序ansys建立伸縮臂結構的有限元模型,根據(jù)《起重機設計規(guī)范》對伸縮臂的載荷及約束進行簡化處理,并對其結構進行了有限元結構分析,從而求得伸縮臂結構在幾個典型工況下的靜態(tài)變形和應力。根據(jù)分析結果,將伸縮臂結構重量輕作為優(yōu)化設計的目標,采用ansys的優(yōu)化平臺,提取截面特性,建立伸縮臂結構優(yōu)化問題的數(shù)學模型,對其截面進行尺寸優(yōu)化。針對該型高空作業(yè)平臺的伸縮臂變幅鉸點位置確定,依據(jù)多目標優(yōu)化理論和理想點法,建立了變幅鉸點優(yōu)化的數(shù)學模型,并對其求解,得出優(yōu)化結果。, 如何在惡劣的隧道施工環(huán)境下架設混凝土濕噴機機械手伸縮臂噴射頭等作業(yè)工具來替代人工作業(yè)的問題。通過深入研究流動式起重機和混凝土濕噴機機械手伸縮臂的工作特點,綜合分析兩者,類比技術成熟的流動式起重機伸縮臂技術后,提出了機械手伸縮臂總成的設計方案,并由此展開對機械手伸縮臂及其俯仰機構系統(tǒng)優(yōu)化的研究。具體工作內(nèi)容如下： 首先,本文對國內(nèi)外的伸縮臂發(fā)展做了簡要介紹,展現(xiàn)了該濕噴機機械手采用伸縮臂結構的前景。在系統(tǒng)分析流動式起重機伸縮臂各款結構的基礎上,提出了圓角矩形截面機械手伸縮臂的設計方案。 其次,通過研究濕噴機機械手伸縮臂的各種工作狀態(tài)和載荷情況,確定了該伸縮臂9種典型的工況。由類比流動式起重機的傳統(tǒng)理論計算和驗證校核方法,對該伸縮臂結構進行了詳細的設計,包括了伸縮臂布置與連接方式、構造尺寸以及變幅鉸點等關鍵參數(shù)。, th2506型伸縮臂叉裝車是一款緊湊型伸縮臂叉裝車,它將傳統(tǒng)叉車的裝卸功能與伸縮臂式結構相結合,可以快速換裝多種作業(yè)屬具,實現(xiàn)叉、鏟、吊等多種作業(yè)功能,實現(xiàn)了一機多用,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的秸稈搬運、堆垛環(huán)節(jié)發(fā)揮了重要作用。 本文以th2506型伸縮臂叉裝車伸縮臂為研究對象,應用工程力學知識分析計算了伸縮臂危險截面應力狀況,并進行了強度校核；采用solidworks數(shù)字化設計方法實現(xiàn)伸縮臂結構的參數(shù)化建模,結合有限元分析方法和solidworks軟件cosmosworks模塊建立了伸縮臂結構的有限元模型,準確模擬了伸縮臂結構實際工況,分析了各工況下伸縮臂結構應力應變現(xiàn)象；對伸縮臂結構進行了應變電測實驗,對伸縮臂結構多種工況下的受力情況進行分析；并通過理論計算與有限元分析結果的比較和應變電測實驗與有限元分析結果的比較,驗證了伸縮臂結構有限元模型的合理性；在此基礎上使用cosmosworks模塊的優(yōu)化設計功能對ⅲ級臂矩形截面尺寸進行了優(yōu)化；后對伸縮臂進行局部穩(wěn)定性分析；本課題在保證伸縮臂結構性、穩(wěn)定性的基礎之上實現(xiàn)了該型伸縮臂叉裝車伸縮臂的輕量化設計