混凝土泵车臂架刚柔耦合动力学分析

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1、机械设计与制造第8期62MachineryDesign&Manufacture2014年8月混凝土泵车臂架刚柔耦合动力学分析张俊俊，王基生，王江勇，刘罡(西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室，四JI1绵阳621010)摘要：混凝土泵车臂架的柔性效应对其零件的强度、末端运动轨迹和液压缸驱动力都产生不可忽略的影响，因此对其进行刚柔耦合分析是必要的。基于有限元分析软件ANSYS和动力学分析软件ADAMS，建立了27m混凝土泵车臂架的多刚体模型和刚柔耦合模型。分析比较了相同工况下多刚体模型和刚柔耦合模型中液压缸的受力，研究了不同速度和阻尼对液压缸驱动力的影响。仿真结果表明，该方法可实现对大型

2、机械臂的刚柔耦合分析，为臂架系统的设计和优化提供理论指导。关键词：臂架；柔性体；刚柔耦合；液压缸中图分类号：TH16文献标识码：A文章编号：1001—3997(2014)08—0062—03Rigid-FlexibleCouplingDynamicAnalysisonConcretePumpTruckBoomZHANGJun-jun，WANGJi—sheng，WANGJiang-yong，LIUGang(KeyLaboratoryofTestingTechnologyforManufacturingProcessofMinistryofEducation，SouthwestUniversit

3、yofScienceandTechnology，SichuanMianyang621010，China)Abstract：Theboom’Sflexibleefectonitsparts’strength，trajectoryprecisionanddrivingforceofthehydrauliccylindercannotbeignored，SOitwasnecessarytodoitsrigid-flexiblecouplinganalysis．BasedonfiniteelementsoftwareANSYSanddynamicssofiwareADAMS，themulti-bod

4、ymodelandrigid-flexiblecouplingmodelof27meterconcretepumptruckboomwerebuilt．Theanalysiscomparedtheforceofthehydrauliccylinderbetweenthemulti-bomodelandd-flexiblecouplingmodelunclersulneworkingconditions，andtheimpactofdiferentparameterstothedrivingyorceofthehydrauliccylinderwerestudied．Thesimulation

5、resultsshowthatthemethodissuitableforrigid-flexiblecouplinganalysisoflarge—scaleroboticn，1．anditCanalsoprovidetheoreticalguidanceforthedesignandoptimizationoftheboomsystem．KeyWords：Boom；FlexibleBody；Rigid-FlexibleCoupling；HydraulicCylinderI引言混凝土泵车将混凝土泵安装在汽车底盘上或专用车辆上，将混凝土的输送和浇灌工序综合在一起，既节省时间和劳动力，减轻工人

6、的劳动强度，又能保证施工质量，减少成品混凝土的损耗。其臂架是用钢板焊接而成的箱形梁结构，长宽比大，传统的机械设计以静力分析为主，既不能反映喷性对柔性体变形和受力的影响，也不考虑柔性变形对运动轨迹的影响。随着泵车臂架长度不断增长，对机构的可靠性要求不断提高，静态设计已不能满图1泵车臂架系统简图Fig．1ThePumpTruckBoomSystemDiagram足要求。在实际工作的过程中，臂架在运动过程中产生的振动对自身强度、驱动力的大小和控制策略都产生重要的影响。2柔性体的建立基于动力学分析软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS，2。1柔性体基础理论建立了27m混凝土泵车臂架系统的多刚体模型

7、和冈柔耦合模ADAMS中的柔性体可分为离散式和模态式两种131。离散式型，其结构，如图1所示。分析臂架的柔性效应对液压驱动力所产柔I生体以梁单元连接，单元数目越多越接近真实变形情况。这种生的影响，为泵车臂架及液压系统的设计与优化提供参考。柔性体可以模拟物体的非线性变形，但对较复杂的模型不适用。来稿日期：2014—01一O7基金项目：四川省教育厅重点项目(1lzdl110)作者简介：张俊俊，(1961一)，女，