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高空作业平台折叠臂变幅机构铰点位置优化

陈子昂  
【摘要】:变幅机构是实现工程机械设备臂架幅度变化的工作机构,用来扩大产品工作范围,提高工作效率。臂架类高空作业平台常见为液压油缸变幅,变幅形式普遍采用三铰点变幅,为提高变幅机构性能以适应复杂作业工况,研究了一种典型的折叠臂变幅机构,该变幅机构是一根液压油缸与连杆相结合的多连杆变幅机构,其结构形式新颖,在保证整机作业高度前提下,缩短了主臂长度和变幅油缸行程,增大了作业幅度,改善了回转支承受力,增强了整机后倾稳定性,并提高了设备作业灵活性,广泛应用于臂架类高空作业平台,但折叠臂变幅机构铰点数目多、布置难度大,机构各铰点受力计算和位置布置比传统三铰点变幅机构更加复杂,目前通常采用方案比选或参考类似产品的方法进行设计,得到的方案无法保证达到既经济又安全的设计目标。为此,本文提供了计算并优化折叠臂变幅机构受力的方法,为机构铰点布置与结构设计提供了重要依据,具有较大的工程应用意义。 本论文以大连理工大学与湖南山河智能机械股份有限公司合作研发的SWHT系列自行式高空作业平台实际项目为背景,主要研究内容如下: (1)对折叠臂变幅机构进行力学分析,推导静力学平衡方程和变幅机构各角度之间关系,求解静力学平衡方程,得到变幅机构关键部件和铰点受力表达式; (2)借助MATLAB遗传算法工具箱,建立以变幅油缸受力为目标函数、以变幅机构铰点坐标位置为设计变量的优化数学模型,对折叠臂变幅机构进行优化设计; (3)将立柱、折臂、平衡拉杆和动力拉杆作为柔性体,利用刚柔耦合的建模方法建立折叠臂变幅机构的ADAMS模型; (4)对变幅机构进行仿真分析,获得其关键部件及铰点受力曲线,与优化后计算结果作比较,验证力学模型和优化结果正确性,同时提取关键部件应力和位移曲线,并对样机进行试验,验证优化结果工程实用性。


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