***主要研究工作如下: (1)根據(jù)高空作業(yè)平臺(tái)工作機(jī)構(gòu)的典型工況設(shè)計(jì)了可行的實(shí)驗(yàn)方案,測(cè)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并對(duì)其進(jìn)行分析處理,為建立高空作業(yè)平臺(tái)工作機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型、進(jìn)行仿真與分析作了必要的準(zhǔn)備。 (2)應(yīng)用三維建模軟件pro/e和多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件adams創(chuàng)建了高空作業(yè)平臺(tái)工作機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型,并對(duì)其進(jìn)行了仿真分析。通過(guò)對(duì)動(dòng)力學(xué)模型仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)的分析、比較,發(fā)現(xiàn)調(diào)平機(jī)構(gòu)中的上平衡缸存在著滯后現(xiàn)象。 (3)應(yīng)用液壓、機(jī)械系統(tǒng)建模仿真及動(dòng)力學(xué)分析軟件amesim和多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件adams將調(diào)平機(jī)構(gòu)液壓模型和動(dòng)力學(xué)模型有機(jī)地結(jié)合在一起,建立了高空作業(yè)平臺(tái)調(diào)平機(jī)構(gòu)的全系統(tǒng)仿真模型,實(shí)現(xiàn)了聯(lián)合仿真。 本文針對(duì)簡(jiǎn)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(yīng)力疊加局部彎曲應(yīng)力的伸縮臂接觸區(qū)應(yīng)力解析計(jì)算數(shù)學(xué)模型。該模型首先計(jì)算在額定載荷作用下臂體整體彎曲應(yīng)力,然后將接觸區(qū)的臂體分離出來(lái),建立局部分析模型求解局部彎曲應(yīng)力,后將這兩項(xiàng)應(yīng)力疊加得到接觸區(qū)的總應(yīng)力。在局部應(yīng)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(shè),該假設(shè)較傳統(tǒng)的臂體間接觸載荷沿滑塊整個(gè)表面均勻分布的假設(shè)更符合實(shí)際情況。針對(duì)較復(fù)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(lái)模擬伸縮臂臂體與滑塊之間的接觸關(guān)系,選擇危險(xiǎn)工況對(duì)伸縮臂進(jìn)行了有限元靜力結(jié)構(gòu)分析,通過(guò)與實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的應(yīng)力測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較,驗(yàn)證了有限元分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。為提高伸縮臂整體模型計(jì)算效率,同時(shí)保證臂體接觸區(qū)域應(yīng)力計(jì)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(jī)粗網(wǎng)格模型分析結(jié)果提取的平衡力系邊界條件施加到準(zhǔn)確構(gòu)建的子模型來(lái)準(zhǔn)確求解局部結(jié)構(gòu)應(yīng)力。當(dāng)由于整體模型簡(jiǎn)化,使得局部幾何模型的剛度與真實(shí)結(jié)構(gòu)剛度有顯著差異時(shí),該方法解決了應(yīng)用傳統(tǒng)子模型方法將從整機(jī)模擬結(jié)果得到的位移插值邊界條件直接施加到重新構(gòu)建的準(zhǔn)確子模型的邊界來(lái)求解導(dǎo)致子模型邊界應(yīng)力與整機(jī)模型中的應(yīng)力相差甚遠(yuǎn)的問(wèn)題。該方法也為大型機(jī)械的局部結(jié)構(gòu)分析提供了一種有效的分析方法。應(yīng)用新開發(fā)的子模型方法,分析了滑塊幾何參數(shù)對(duì)八邊形截面伸縮臂臂體間接觸區(qū)域應(yīng)力影響規(guī)律,為滑塊尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù),使其能夠充分降低接觸區(qū)域應(yīng)力。后對(duì)某八邊形截面伸縮臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),以伸縮臂截面幾何形狀參數(shù)以及相鄰臂體搭接長(zhǎng)度參數(shù)為設(shè)計(jì)變量,以伸縮臂結(jié)構(gòu)的***等效應(yīng)力為強(qiáng)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(jié)構(gòu)失穩(wěn)約束條件,實(shí)現(xiàn)了臂體輕量化設(shè)計(jì)。新子模型法的運(yùn)用使結(jié)構(gòu)優(yōu)化效率顯著提高,優(yōu)化后臂體結(jié)構(gòu)滿足強(qiáng)度、剛度設(shè)計(jì)要求,與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比減重量達(dá)17.8%,優(yōu)化后伸縮臂結(jié)構(gòu)已經(jīng)應(yīng)用于新產(chǎn)品。, 隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)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(chǎng)館、機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓、賓館等建筑的內(nèi)外立面和大堂空間結(jié)構(gòu)安裝、清洗、維護(hù)和裝飾作業(yè)的需求越來(lái)越多,對(duì)適合于此類建筑物施工的設(shè)備需求量與日俱增。采用適合高大空間施工作業(yè)、移動(dòng)方便的高空作業(yè)平臺(tái),可實(shí)現(xiàn)施工效率高、施工速度快、使用、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢(shì),是實(shí)現(xiàn)高大建筑空間施工作業(yè)要求的***設(shè)備。 伸縮臂是高空作業(yè)平臺(tái)的重要承載部件之一,也是整機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度相對(duì)薄弱的部分,其力學(xué)性能對(duì)機(jī)械的正常運(yùn)轉(zhuǎn)有直接影響。本文依托國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目《無(wú)腳手架安裝作業(yè)裝備技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)化開發(fā)》(項(xiàng)目編號(hào)：2008baj09b07),結(jié)合pro/e和大型有限元通用程序ansys建立伸縮臂結(jié)構(gòu)的有限元模型,根據(jù)《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)伸縮臂的載荷及約束進(jìn)行簡(jiǎn)化處理,并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元結(jié)構(gòu)分析,從而求得伸縮臂結(jié)構(gòu)在幾個(gè)典型工況下的靜態(tài)變形和應(yīng)力。根據(jù)分析結(jié)果,將伸縮臂結(jié)構(gòu)重量輕作為優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo),采用ansys的優(yōu)化平臺(tái),提取截面特性,建立伸縮臂結(jié)構(gòu)優(yōu)化問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型,對(duì)其截面進(jìn)行尺寸優(yōu)化。針對(duì)該型高空作業(yè)平臺(tái)的伸縮臂變幅鉸點(diǎn)位置確定,依據(jù)多目標(biāo)優(yōu)化理論和理想點(diǎn)法,建立了變幅鉸點(diǎn)優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型,并對(duì)其求解,得出優(yōu)化結(jié)果。, 如何在惡劣的隧道施工環(huán)境下架設(shè)混凝土濕噴機(jī)機(jī)械手伸縮臂噴射頭等作業(yè)工具來(lái)替代人工作業(yè)的問(wèn)題。通過(guò)深入研究流動(dòng)式起重機(jī)和混凝土濕噴機(jī)機(jī)械手伸縮臂的工作特點(diǎn),綜合分析兩者,類比技術(shù)成熟的流動(dòng)式起重機(jī)伸縮臂技術(shù)后,提出了機(jī)械手伸縮臂總成的設(shè)計(jì)方案,并由此展開對(duì)機(jī)械手伸縮臂及其俯仰機(jī)構(gòu)系統(tǒng)優(yōu)化的研究。具體工作內(nèi)容如下： 首先,本文對(duì)國(guó)內(nèi)外的伸縮臂發(fā)展做了簡(jiǎn)要介紹,展現(xiàn)了該濕噴機(jī)機(jī)械手采用伸縮臂結(jié)構(gòu)的前景。在系統(tǒng)分析流動(dòng)式起重機(jī)伸縮臂各款結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,提出了圓角矩形截面機(jī)械手伸縮臂的設(shè)計(jì)方案。 其次,通過(guò)研究濕噴機(jī)機(jī)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(dòng)式起重機(jī)的傳統(tǒng)理論計(jì)算和驗(yàn)證校核方法,對(duì)該伸縮臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì),包括了伸縮臂布置與連接方式、構(gòu)造尺寸以及變幅鉸點(diǎn)等關(guān)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(jié)構(gòu)相結(jié)合,可以快速換裝多種作業(yè)屬具,實(shí)現(xiàn)叉、鏟、吊等多種作業(yè)功能,實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的秸稈搬運(yùn)、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(duì)象,應(yīng)用工程力學(xué)知識(shí)分析計(jì)算了伸縮臂危險(xiǎn)截面應(yīng)力狀況,并進(jìn)行了強(qiáng)度校核；采用solidworks數(shù)字化設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)伸縮臂結(jié)構(gòu)的參數(shù)化建模,結(jié)合有限元分析方法和solidworks軟件cosmosworks模塊建立了伸縮臂結(jié)構(gòu)的有限元模型,準(zhǔn)確模擬了伸縮臂結(jié)構(gòu)實(shí)際工況,分析了各工況下伸縮臂結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變現(xiàn)象；對(duì)伸縮臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行了應(yīng)變電測(cè)實(shí)驗(yàn),對(duì)伸縮臂結(jié)構(gòu)多種工況下的受力情況進(jìn)行分析；并通過(guò)理論計(jì)算與有限元分析結(jié)果的比較和應(yīng)變電測(cè)實(shí)驗(yàn)與有限元分析結(jié)果的比較,驗(yàn)證了伸縮臂結(jié)構(gòu)有限元模型的合理性；在此基礎(chǔ)上使用cosmosworks模塊的優(yōu)化設(shè)計(jì)功能對(duì)ⅲ級(jí)臂矩形截面尺寸進(jìn)行了優(yōu)化；后對(duì)伸縮臂進(jìn)行局部穩(wěn)定性分析；本課題在保證伸縮臂結(jié)構(gòu)性、穩(wěn)定性的基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)了該型伸縮臂叉裝車伸縮臂的輕量化設(shè)計(jì)