无避让式立体车库非线性动力学模型及仿真-论文.pdf

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1、《装备制造技术}2014年第7期无避让式立体车库非线性动力学模型及仿真陈剑，李兆军，黄林凯，刘福秀(广西大学机械工程学院，广西南宁530004)摘要：以无避让式立体车库为研究对象，针对其升降作业过程，应用有限元法建立无避让式立体车库非线性动力学模型，分析无避让式立体车库的非线性振动特性，探明无避让式立体车库动态特性与其结构参数、材料参数、运动参数之间的内在关系，最后通过实例对无避让式立体车库的动态性能进行分析，得到一些有益结论。关键词：无避让式立体车；有限元法；动态特性；自激惯性力中图分类号：U491．7文献标识码：B文章编号：1672—545X(2014)07—0187-0

2、3随着立体停车设备在国内得到迅速发展[1-2l，无置段(共有n+1个位置结点)，当载车板运行至某个避让式立体车库以其独特的设计理念得到广泛的应位置结点时，可认为载车板在该位置结点处于固定用翻。鉴于无避让式立体车库结构独特、受载复杂，且立柱连接，并忽略立柱与载车板连接处的间隙、碰撞承载的是价格高昂的车辆，在作业过程中其动态性和摩擦等因素；能的好坏不仅直接影响着立体车库的正常运行，而(3)不考虑驱动电机电磁参数对机构振动的影且还可能对车辆和人员造成严重威胁，因而有必要响，将其质量等效到连接点处；对无避让式立体车库的动态特性进行广泛而深入的(4)立柱底端连同移动小车固定在导轨上，将

3、移研究[4]。目前，对无避让式立体车库的研究只局限于动小车和导轨视为刚体。结构设计上阁，而有关无避让式立体车库动态性能的研究尚未见到相关文献报道。本文以无避让式立体车库为研究对象，针对其升降作业过程，引入“瞬时结构”假设并简化其物理模型，采用梁单元和三角形薄板单元对无避让式立体车库划分网格，在此基础上运用有限元法建立其非线性动力学模型，并应用MATLAB软件对无避让式立体车库动态特性进行实例仿真。图1无避让式立体车库结构示惹图1．2等效质量和等效转动惯量1无避让式立体车库动力学模型为了方便对无避让式立体车库动力学分析，将立柱在连接点处以上部分连同驱动电机等效到B点1．1立体车

4、库结构示意图处。如图1所示，A点为立柱固定端，B点为载车板沿如图1所示，无避让式立体车库主要包含了立立柱运行至的位置结点，c点为驱动电机的安装处。柱、载车板以及驱动电机等，在驱动电机的作用下，根据功能原理昀，设等效质量和等效转动惯量分别为载车板可沿立柱上下运行。简单而不失一般性，在无，和厶，则避让式立体车库动力学分析中，进行如下假设：(1)考虑立柱弹性变形的影响，忽略载车板刚性争m；+1如=争(m+)：+1＼(13m。+％)z-,2运动与弹性变形的耦合项；．+z(mk+2)sinqnz(1)(2)将载车板沿立柱的运动轨迹划分为n个位收稿日期：2014—04—24基金项目：本课

5、题得到国家自然科学基金(编号：51065002)~I广西制造系统与先进制造技术重点实验室主任课题(编号：12—071—1lSO3)资助。作者简介：陈剑(1986一)，男，广西钦州人，硕士研究生，主要研究方向：机械动力学、机械可靠性；李兆军(1964-)，男，湖北武汉人，博士，教授，博士研究生导师，主要研究方向：机械动力学、机械可靠性。187EquipmentManufacturingTechnologyNo．7，2014式中，uBiU(4)mk为立柱单元BC段的质量；因此，所有单元以整体编号的系统坐标为未知为驱动电机的质量；量，考虑阻尼情况下无避让式立体车库的非线性振动微分方

6、程为：Z为立柱单元BC段的长度；为B点处的速度；Mr)+CO+KU=F-M(1,一1∑∑(GUK2+2UG为B点处的转角；为B点处的角速度。U)dV一}互hK：抽TK抽由式(1)可知，折算后的动能表达式存在着速度U)dV(5)和角速度的耦合项，该项对则算后的动能的影响可式中，U、、分别为无避让式立体车库的广义忽略不计，则位移矢量、广义速度矢量和广义加速度矢量，无避}UB2t1~2=-21-(mbo~~q)2让式立体车库刚体加速度列阵，且+1【}。+mq]z(2)、．1el1ll=Blmo1Bl柏2mo22B2柏3m023B3柏4m024经整理得B4+B5m025B5Irobe

7、~lrl,qtt’'C、e1Tll1厶[}％。+％】(3)K=KBlk01B1+2k022B2+B3k023B3+4k0241．3立体车库运动微分方程B4+B5ko2sB5如图2所示，将立柱划分为1个单元，载车板划rTTT．分为4个三角形薄板单元来分析；以1、2⋯⋯表示节F==BlfolB1犯2B2+B3B3牡44点的编号，以①、②⋯⋯表示单元编号，以(1)、(2)⋯⋯表示构件编号，、为方向的弹性位移，、B4+BsBs、、。。、、，、为方向的弹性位移，、、一般情况下都采用粘滞阻尼理论来近似地估计、：、。