折叠式举高喷射消防车臂架和喷枪的运动学分析

摘要

城市建设的繁荣给消防带来了极大的忧患，最近几年高层建筑火灾频繁发生，更为严峻的是在对重大火灾的救援过程中多次暴露了同一问题，即高层建筑着火的位置有时会超过当地消防救援设备喷水的射程，导致消防员经常只能望火兴叹，无法控制火势的蔓延，最终造成灾难性的后果。这一问题已经引起中央到地方广泛的重视，因此生产喷水射程高的消防车具有良好的市场前景。
　　 臂架是举高喷射消防车功用价值的体现，也是消防车设计与研究的重点，其中消防喷枪是安装在臂架末端，实现自动灭火。本文主要研究内容有:(1)对臂架和喷枪进行设计;(2)分别利用积分法和离散数值穷举法得到了臂架和喷枪的工作空间;(3)对臂架的运动学性能进行正向仿真分析，给定臂架各驱动关节的输入，得到输出构件位移量、速度、加速度随着输入变化的运动规律;(4)对喷枪运动学性能进行逆向仿真分析，给定喷枪动平台姿态变化，得到各驱动关节位移量、速度、加速度随着喷枪姿态变化的运动规律。
　　 本论文的研究成果为臂架及喷枪初期设计方案的筛选提供有利的支持。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 举高喷射消防车臂架国内外研究现状

1．2．2 消防水枪的国内外研究现状

1．3 本文主要研究内容

第2章 臂架和喷枪的设计

2．1．1 臂架的形式设计

2．1．2 回转机构的设计

2．1．3 臂架的变幅机构设计

2．1．4 臂架的设计

2．2 喷枪的设计

2．2．1 静平台的设计

2．2．2 液压油缸

2．2．3 动平台

2．2．4 消防龙头

2．3 臂架和喷枪的总装配

2．4 本章小结

第3章 臂架的工作空间求解

3．1 虚拟样机技术

3．1．1 虚拟样机的内涵

3．1．2 虚拟样机的特性

3．1．3 虚拟样机的仿真

3．2 臂架的工作原理

3．3 臂架的工作空间分析

3．3．1 臂架在平面内工作空间的求解

3．3．2 臂架在三维空间内工作空间的求解

3．4 本章小结

第4章 喷枪的工作空间的求解

4．1 喷枪工作原理

4．2 喷枪的工作空间分析

4．2．1 单缸驱动时的工作空间的求解

4．2．2 双缸驱动时的工作空间的求解

4．2．3 三缸驱动时的工作空间的求解

4．3 本章小结

第5章 臂架的运动学分析

5．1 臂架的正向运动学理论分析

5．2 臂架的正向运动学仿真分析

5．3 本章小结

第6章 喷枪的运动学分析

6．1 并联机构运动学分析的理论基础

6．1．1 位置矢量与旋转矩阵

6．1．2 位置正解和位置逆解

6．1．3 速度、加速度分析的理论基础

6．2 喷枪的逆向运动学分析

6．2．1 位置逆解

6．2．2 速度求解

6．3 喷枪逆向运动学仿真

6．4 本章小结

第7章 结论和展望

7．1 结论

7．2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果