2-13 门座起重机四连杆组合臂架结构的动力学分析及仿真

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1、交通科学第29卷第1期武汉理工大学学报(与工程版)Vol.29No.12005年2月JournalofWuhanUniversityofTechnologyFeb.2005(TransportationScience&Engineering)门座起重机四连杆组合臂架结构的动力学分析及仿真李端徐长生(武汉理工大学物流工程学院武汉430063)摘要:结合门座起重机四连杆组合臂架结构在货物起升及变幅运动过程中的柔度影响,采用ADAMS和ANSYS软件相结合的方法将臂架作为柔性体构建动力学模型,进行动力学分析计算与仿真,为臂架系统设计提供了一种实用的动力学分析手段.关键词:门座起

2、重机;臂架结构;柔性体;ADAMS;动力学+中图法分类号:TH213.4;TH1132[1]门座起重机四连杆组合臂架系统尺寸一般较1ADAMS柔性体理论大,因而构件的柔性较大,其变幅过程是从最小幅度到最大幅度或者反向运动,是连续运动的,并且ADAMS柔性模块是采用模态来表示物体弹运动速度较高.因此,组成臂架系统的大尺寸构件性的,它基于物体的弹性变形是相对于连接物体的弹性变形对于大位移的变幅运动的影响不能忽坐标系的弹性小变形,同时物体坐标系又是经历略.传统的结构计算是将臂架系统的工作幅度选整体移动和转动这个假设建立的.其基本思想是择在最大、最小或中间等某几个幅度上,运用有限

3、赋予柔性体一个模态集,采用模态展开法,用模态元分析软件进行分析,得到的结果是不太精确的.向量和模态坐标的线性组合来表示弹性位移,通若采用刚柔耦合的动力学分析方法,处理大位移过计算每一时刻物体弹性位移来描述其变形运运动、弹性变形、以及二者之间的耦合,则可以获动.得系统结构在整个运动过程中的应变或者应力时定义变形体上任一点i的坐标可由惯性参考间历程,从而可以给结构疲劳设计提供必需的应系中的笛卡儿坐标x=(x,y,z)和反映刚体方位变、应力谱.ADAMS机械系统仿真分析软件可以的欧拉角7=(WH<)来表示,模态坐标用q={q1,T建造复杂机械系统的虚拟样机,对机械系统进行q2,

4、⋯,qn}(n为模态坐标数)来表示,则柔性体广动力学和运动学仿真并进行迅速分析,具有可靠、义坐标N可选为T直观的特点.并且可以比较多种设计方案,然后反N=[xWq]=T复改进设计方案,直至获得较优的工作性能.该软[xyzWH

5、计,在的位置矢量;A为局部坐标系相对整体坐标系的ADAMS平台环境下进行了动力学分析与仿真.方向余弦矩阵;Si为i点在未变形时在局部坐标系的位置;矢量

6、阵;B为欧拉角的时间导数与角速度向量之间的转换矩阵;～为向量对应的对称3柔性臂架系统的动力学分析矩阵.柔性体的动能可以表示为由于起重机的起升和变幅运动的复杂性,有1õTõ必要对整个运动过程给予假设与简化:不考虑整E=QriridV=2∫个过程的阻尼效应,不考虑风载荷的影响,同时简N1õTõT1õTõ化变幅过程中吊重的离心力及起(制)动惯性力引∑(miriri+XiIiXi)=NM(N)N2i=12起的货物偏摆力的影响.根据系统运动微分方程,(3)质量矩阵M和刚度矩阵K可由ADAMS软件自式中:mi为结点i的模态质量;Ii为结点的模态带求解器在仿真运算中迭代算出,故只需给出

7、系惯量;Xi为物体坐标系的角速度向量.统的激励力就可得出整个系统结构的响应,运用运用拉格朗日乘子法建立柔性体的运动微分ADAMSödurability模块可以方便得到柔性臂架方程的关键部位应力、应变以及位移等瞬态响应时间¨õõ15MõTõ历程曲线MN+MN-[N]N+.25N3.1激励力的确定与求解õ57TKN+fg+DN+[5N]K=Q(4)由一般实验数据知:臂架系统在起吊时,1s式中:M,K,D为质量矩阵、模态刚度矩阵和模态末货物离地,3s末起升速度达到额定值,用线性阻尼矩阵;KN和DN分别代表物体内部由于弹性函数来逼近激