剪叉式升降机构稳定性分析与结构优化

摘要

剪叉式升降机构现如今被广泛应用于立体车库的设计与实现，在机动车保有量逐年增大的趋势下，市区内提供的车辆停放设施及场所也大大缩减，这使得“停车难”成为现代人出行尤为突出的弊端。针对以上现实问题，基于剪叉式升降机构的新型立体车库应运而生，但传统的升降机构由于其较大的负载量及复杂的运动过程，导致其稳定性及安全性相对薄弱。
　　因此，本文通过传统力学分析方法，基于虚拟假设原理对剪叉式升降机构的稳定性进行计算，进而利用ADAMS平台的虚拟样机技术搭建三维仿真平台，最终采用有限元方法对其结构中的关键构件进行静力计算与优化设计。
　　首先，本文在综合分析了国内外剪叉式升降机构发展现状的基础上，分别研究了基于静力学、虚拟位移及运载机器人的剪叉式升降机构稳定性计算方法，并通过传统力学计算方法得出了在最大推力情况下，机构内各铰点的受力情况及液压缸活塞杆的稳定程度。
　　进而，在动力学仿真分析过程中，利用ADAMS平台的虚拟样机技术搭建剪叉式升降机构的三维模型，通过分别添加约束、载荷与驱动，实现了对剪叉式升降机构关键部件的位移、速度、加速度及作用力等信息的仿真输出，同时对升降机性能、运动范围、峰值载荷以及有限元计算的载荷输入等信息进行了合理化预估。
　　最终，本文采用连续体有限元的分析方法，基于ANSYS对剪叉式升降机构中的剪叉臂及活塞杆进行静力学计算，并通过模型中数据流向的优化设计，结合三维仿真分析结果，在提升整体机构稳定性的同时，实现了对活塞杆和剪叉臂的结构优化，减少材料的使用，提高经济效益。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题来源及背景

1．2 剪叉式升降机构的国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 本文的主要研究路线及内容

1．3．1 本文的主要研究路线

1．3．2 本文的研究内容

第2章 剪又式升降机构稳定性计算

2．1 剪叉式升降机构的分类及特点

2．2 运载机器人的组成

2．2．1 举升模块技术条件

2．2．2 载车板技术条件

2．3 剪叉式升降机构稳定性的计算

2．3．1 基于静力学的剪叉式升降机构稳定性计算方法

2．3．2 基于虚位移原理的剪叉式升降机构稳定性计算方法

2．3．3 运载机器人剪叉式升降机构的计算

2．4 载车板的升降速度分析

2．5 基于最大推力的剪叉臂各铰点受力计算

2．6 基于最大推力的液压缸活塞杆稳定性计算

2．7 本章小结

第3章 剪叉式升降机构动力学仿真分析

3．1 虚拟样机技术及ADAMS

3．1．1 虚拟样机技术概述

3．1．2 ADAMS软件简介

3．2 剪叉式举升机构的ADAMS仿真模型的建立

3．2．1 剪叉式升降机构三维模型的建立

3．2．2 Pro／E模型导入ADAMS

3．2．3 约束与载荷的施加

3．2．4 驱动的添加

3．3 剪叉式举升机构的仿真结果与分析

3．4 本章小结

第4章 剪叉式升降机构关键构件的静力分析与优化

4．1 有限元方法

4．1．1 概述

4．1．2 连续体的有限元分析过程

4．2 ANSYS静力计算

4．2．1 剪叉臂的静力分析

4．2．2 活塞杆的临界应力计算

4．3 关键构件的优化设计

4．3．1 最优设计及方法

4．3．2 ANSYS优化设计数据流向

4．3．3 基于静力计算的剪叉臂结构优化

4．3．4 活塞杆半径优化

4．4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢