文档介绍：基于ADAMS的高空作业车臂架动力学仿真分析
作者:北京长征天民赵伟高旭宏
摘要:为了研究分析某型号高空作业车臂架系统动态受力特性和液压油缸承载状态, 软件建立高空作业车臂架系统仿真模型,通过动态仿真,对比分析二种工况下的动态受力情况。确定各液压油缸准确的变化行程,并通过试验进行验证,为臂架强度和刚度分析、进行优化设计提供了理论设计依据。
关键词:高空作业车臂架动态仿真油缸行程
1 引言
高空作业车是用来运送工作人员和工作装备到指定高度进行作业的特种车辆,近几年来得到快速发展[1] [2]。按工作臂的型式不同,可分为垂直升降式、折叠臂式、伸缩臂式和混合臂式四种型式。其中伸缩臂式高空作业车具有工作高度大、效率高、操作简单、动作平稳等特点。本文研究某型号伸缩臂式自行走高空作业车臂架总成。
2 数学模型的建立
采用分析力学的方法,将系统作为一整体来考察,利用动能和位能这类标量函数来描述,避免了对各约束力的具体分析[3]。
拉格朗日方程为:
根据以上动力学的拉格朗日方程就可以计算出任意动态时刻的动态受力情况和大小。
3 动力学仿真模型的建立
臂架系统的主要功能是将工作平台举升到预定高度,主要动作包括臂架变幅、臂架伸缩、折臂变幅、工作平台调平等,臂架结构如图1 所示。
Ⅰ Ⅱ Ⅲ

图1 臂架系统结构图
根据高空作业车臂架总成和各主要铰接点的初始位置,在ADAMS/View 中建立高空作业车臂架简化模型,为了分析方便,基本臂、一级伸缩臂和二级伸缩臂都简化成长方体,油缸简化为两个圆柱中间用移动副连接。通过ADAMS/View 函数功能来实现主油缸的举升及伸缩油缸的伸缩控制,调平油缸的调平控制,则通过与主油缸的三角形关系进行计算得出的函数来实现[4][5]。
图2 高空车臂架动力学仿真模型
建立模型和各铰接点位置关系如图2 所示。此时状态是臂架完全收回停车时状态,此状态下臂架水平夹角为-6°。按Pro/E 计算得到各构件准确的质心位置和质量,在ADAMS/View中输入各构件的质心位置、质量和惯性积。
伸缩臂动力学仿真分析
根据高空作业车实际的使用情况,可以分为以下两种工况,如表1 所示。
表1 臂架各工况输入参数汇总
工况一仿真分析
工况一为最大幅度举升,载荷230Kg。
通过仿真分析可以得出各油缸和主要铰接点的动态受力情况,通过后处理界面ADAMS/PostProcessor[4][5][6]中对曲线进行处理,得到各油缸及主要铰接点受力随举升角度变化曲线如图3~图6 所示。各油缸及主要铰接点受力如表2 所示。
表2 工况一下的各铰接点及油缸受力最大值
通过仿真动态受力曲线可以看出,变幅油缸受力随举升角度的增加而减小,在初始举升状态-6°时为最大值416340N,在举升角度达到最大75°时变幅油缸受力最小,且通过曲线图3可以看出力的下降趋势很明显;调平油缸随着举升角度的增加,受力先减小后增大,在33°左右达到最小值61571N,在举升到最大角度75°时达到最大值,为87681N;连杆II 受力主要是来分析与高空作业车转台