桁架式柔性起重臂動力學(xué)特性的相似方法研究.pdf

1、由于長細比的不斷增加以及新型輕質(zhì)高強材料的使用，大型臂架式起重機械起重臂的柔性特性愈發(fā)突出，而且由于柔性起重臂的大范圍運動與其自身柔性變形之間的相互影響作用，導(dǎo)致實際吊裝作業(yè)中起重臂的動力學(xué)特性具有明顯的非線性特征。現(xiàn)行的起重機設(shè)計相關(guān)標準中，對于柔性起重臂動力學(xué)特性的計算沒有明確條文，因此國內(nèi)在大型起重機械的柔性臂架設(shè)計中多通過參考國外同類型產(chǎn)品進行單機設(shè)計。這樣勢必造成設(shè)計效率較低，設(shè)計精度不高。
　　為打破上述設(shè)計瓶頸，提高

2、柔性起重臂的設(shè)計水平，縮短設(shè)計周期，能夠從優(yōu)秀的設(shè)計產(chǎn)品出發(fā)，以點帶面形成產(chǎn)品的系列化設(shè)計。本文總結(jié)了柔性多體系統(tǒng)動力學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀，以及目前相似理論在結(jié)構(gòu)動力學(xué)的應(yīng)用情況。選擇臂架式起重機中最為典型的履帶式起重機為研究對象，其起重臂結(jié)構(gòu)形式為桁架式，并以柔性起重臂動力學(xué)方程為分析基礎(chǔ)，將相似原理運用于其中，推導(dǎo)得出了桁架式柔性起重臂動力學(xué)特性間的相似關(guān)系。主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）針對履帶式起重機的工作特點選擇對其主臂工況進行

3、建模分析。建模過程中，采用有限單元法對起重臂模型進行離散，利用浮動標架法來分別描述起重臂的柔性變形與大范圍運動，最后借助Lagrange方程建立了履帶式起重機柔性起重臂的動力學(xué)方程。
　?。?）從桁架式結(jié)構(gòu)與實腹式結(jié)構(gòu)側(cè)向位移相等的假設(shè)出發(fā)，推導(dǎo)了桁架式起重臂慣性矩的等效轉(zhuǎn)化系數(shù)，以此來考慮起重臂腹桿對于整體結(jié)構(gòu)的影響。利用該系數(shù)的轉(zhuǎn)化可以為柔性起重臂動力學(xué)方程求解與桁架式結(jié)構(gòu)之間搭建起橋梁。因此，基于該等效轉(zhuǎn)化系數(shù)運用 Simu

4、link數(shù)值仿真模型，選用 QUY750履帶式起重機具體參數(shù)對桁架式柔性起重臂的動力學(xué)方程進行了求解并對相關(guān)結(jié)果進行了分析。
　　（3）闡述了相似設(shè)計中常用的兩種基本方法，針對幾何完全相似的桁架式起重臂推導(dǎo)了其固有頻率以及其他參數(shù)間的相似關(guān)系，通過計算給定原型與模型的固有頻率與振型，驗證了其相似關(guān)系的正確性。為了考察柔性起重臂在大范圍回轉(zhuǎn)運動下固有頻率的改變情況，本文將攝動理論與振動分析相結(jié)合，給出了柔性起重臂大范圍回轉(zhuǎn)運動下固有