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

1、本文以“十一五”國家科技計劃支撐項目《高大空間建筑工程安裝維護設備技術與產(chǎn)業(yè)化開發(fā)》(項目編號:2008BAJ09B06)為依托,根據(jù)機械設計、工程力學學科理論,綜合應用Pro/E、ADAMS、ANSYS等軟件對課題實際產(chǎn)品PT25型高空作業(yè)平臺的工作裝置進行了三維建模、動態(tài)仿真、有限元分析及優(yōu)化設計工作,研究了主要部件的強度和剛度以及關鍵鉸點的受力情況,研究結果為平臺的改進設計及后續(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:
　　(1)平臺工作裝置的三維建模。以平臺的原始設計為基礎,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)平臺的實際運動規(guī)律制定平臺的驅動函數(shù),應用ADAMS軟件對平臺進行仿真分析,獲得平臺作業(yè)高度、作業(yè)幅度曲線,主要部件、關鍵鉸點受力曲線。經(jīng)驗證,平臺作業(yè)范圍滿足設計要求,各部件、鉸點

3、受力合理。
　　(3)平臺工作裝置的有限元分析。在ANSYS中建立了轉臺、伸縮臂、折臂、吊籃等主要部件的有限元模型,通過計算獲得各部件應力和變形分布云圖,結果表明各主要部件的安全系數(shù)均符合國家標準GB/T9465-2008的規(guī)定,其強度和剛度滿足使用要求。此外,本文還對伸縮臂的啟動過程進行瞬態(tài)動力學計算,獲得了伸縮臂的動載系數(shù)。
　　(4)平臺工作裝置的優(yōu)化設計。以伸縮臂變幅鉸點位置參數(shù)為設計變量,減小危險截面受力為目標,建

4、立了優(yōu)化設計數(shù)學模型。通過MATLAB編程求解,獲得最佳鉸點位置設計方案,顯著改善了伸縮臂受力。在有限元分析基礎上,以主臂截面參數(shù)為設計變量,主臂總體積為目標函數(shù),應用APDL語言編寫優(yōu)化命令流進行優(yōu)化計算,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—動態(tài)仿真—有限元分析—優(yōu)化設計的研究方法,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)展起到一定的推動作用,同時