伸縮臂式高空作業(yè)平臺工作裝置的動(dòng)態(tài)仿真與優(yōu)化.pdf

1、本文以“十一五”國家科技計(jì)劃支撐項(xiàng)目《高大空間建筑工程安裝維護(hù)設(shè)備技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化開發(fā)》(項(xiàng)目編號:2008BAJ09B06)為依托,根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)、工程力學(xué)學(xué)科理論,綜合應(yīng)用Pro/E、ADAMS、ANSYS等軟件對課題實(shí)際產(chǎn)品PT25型高空作業(yè)平臺的工作裝置進(jìn)行了三維建模、動(dòng)態(tài)仿真、有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)工作,研究了主要部件的強(qiáng)度和剛度以及關(guān)鍵鉸點(diǎn)的受力情況,研究結(jié)果為平臺的改進(jìn)設(shè)計(jì)及后續(xù)測試工作提供了可靠的理論參考依據(jù)。論文的主要工作包括

2、以下幾點(diǎn):
　　(1)平臺工作裝置的三維建模。以平臺的原始設(shè)計(jì)為基礎(chǔ),在Pro/E中建立了工作裝置的參數(shù)化模型,并利用Pro/E和ADAMS之間的專用接口程序Mech/Pro2005生成ADAMS仿真模型。
　　(2)平臺工作裝置的仿真分析。根據(jù)平臺的實(shí)際運(yùn)動(dòng)規(guī)律制定平臺的驅(qū)動(dòng)函數(shù),應(yīng)用ADAMS軟件對平臺進(jìn)行仿真分析,獲得平臺作業(yè)高度、作業(yè)幅度曲線,主要部件、關(guān)鍵鉸點(diǎn)受力曲線。經(jīng)驗(yàn)證,平臺作業(yè)范圍滿足設(shè)計(jì)要求,各部件、鉸點(diǎn)

3、受力合理。
　　(3)平臺工作裝置的有限元分析。在ANSYS中建立了轉(zhuǎn)臺、伸縮臂、折臂、吊籃等主要部件的有限元模型,通過計(jì)算獲得各部件應(yīng)力和變形分布云圖,結(jié)果表明各主要部件的安全系數(shù)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T9465-2008的規(guī)定,其強(qiáng)度和剛度滿足使用要求。此外,本文還對伸縮臂的啟動(dòng)過程進(jìn)行瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)計(jì)算,獲得了伸縮臂的動(dòng)載系數(shù)。
　　(4)平臺工作裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)。以伸縮臂變幅鉸點(diǎn)位置參數(shù)為設(shè)計(jì)變量,減小危險(xiǎn)截面受力為目標(biāo),建

4、立了優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型。通過MATLAB編程求解,獲得最佳鉸點(diǎn)位置設(shè)計(jì)方案,顯著改善了伸縮臂受力。在有限元分析基礎(chǔ)上,以主臂截面參數(shù)為設(shè)計(jì)變量,主臂總體積為目標(biāo)函數(shù),應(yīng)用APDL語言編寫優(yōu)化命令流進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算,獲得合理的主臂截面尺寸,有效地降低了伸縮臂的重量。
　　通過本文的研究工作,給出了一種三維建模—?jiǎng)討B(tài)仿真—有限元分析—優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究方法,提高了研發(fā)效率,對高空作業(yè)平臺向輕量化、節(jié)能化、產(chǎn)業(yè)化的方向發(fā)展起到一定的推動(dòng)作用,同時(shí)