臂间输入构型剪升机构多参数支臂优化设计方法研究

发布时间：2017-10-18 13:05

  本文关键词：臂间输入构型剪升机构多参数支臂优化设计方法研究

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【摘要】：剪升机构(剪刀架举升机构,SLM)是一种常见的刚性升降装置,其一般具有结构简单紧凑、承载量大、运行平稳、操控性好及升降行程小等特点,广泛应用于机场地面特种设备中。作为机场地面特种设备中一种非常普遍的共性部件,剪升机构通过装配在机场特种设备中,运行其自身带有的受载举升动作从而实现设备与飞机舱门等部位的对接,完成设备的预定任务。其安全性能直接影响到机场以及飞机的安全运行,进而会对中国民用航空业发展造成一定影响。臂间构型是剪升机构输入配置方式的一种,其具有结构紧凑、易于布置且行程较大的优点,因而在动力装置布置空间狭小的升降台以及多级升降台中应用广泛。本文就以此构型作为研究对象。本文首先给出臂间构型剪升机构的模型,对其进行力学分析,求解出关键节点力及支臂内力,并依据第四强度理论建立支臂各处的应力场模型。然后根据所建立的力学模型,并以支臂在整个机构运行过程中所受的最大应力为优化目标,对输入位置参数进行优化,目的是给出一组最优的位置参数值,使得剪升机构支臂所受最大应力最小。接着是基于等强度思想研究具有时变特性的支臂优化设计过程,给出一个具有时变截面的理想支臂模型,并在此基础上派生出一系列工程简化的方案。最后通过有限元软件对剪升机构关键部件的理论计算进行仿真验算。本文提出的优化设计方法虽然是对剪升机构的支臂进行优化设计分析,但是其优化思想具有普遍性,可推广到其它机构的优化设计中。
【关键词】：剪升机构 臂间构型 位置优化 理想时变截面 工程简化
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH211.6
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 课题研究意义9-10
• 1.2 研究现状10-12
• 1.3 研究目标和论文内容12-14
• 1.3.1 研究目标12-13
• 1.3.2 研究具体内容13-14
• 第二章 运动学分析和力学建模14-31
• 2.1 机构的运动学和力学分析14-24
• 2.1.1 模型建立14-15
• 2.1.2 运动学分析15-18
• 2.1.3 主动力求解及其分析18-21
• 2.1.4 一个优化的输入举升方案21-22
• 2.1.5 关键节点力22-24
• 2.2 支臂的内力场和应力场建模24-30
• 2.2.1 内力场模型24-27
• 2.2.2 应力场模型27-30
• 2.3 本章小结30-31
• 第三章 输入位置参数优化31-38
• 3.1 确立优化目标31-33
• 3.1.1 目标函数的建立及其分析31-32
• 3.1.2 目标函数的简化32-33
• 3.2 位置参数优化33-36
• 3.2.1 支臂AC33-35
• 3.2.2 支臂BD35-36
• 3.3 优化结果及算例验证36-37
• 3.3.1 优化结果36
• 3.3.2 算例及实例验证36-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第四章 理想时变截面优化方法研究和工程简化38-51
• 4.1 支臂截面参数模型38-42
• 4.1.1 改写力学公式格式38-40
• 4.1.2 卡尔丹公式求解模型40-42
• 4.2 理想时变截面支臂模型42-45
• 4.2.1 模型建立及其分析42-45
• 4.3 工程简化45-50
• 4.3.1 方案提出46-49
• 4.3.2 方案对比及实例应用49-50
• 4.4 本章小结50-51
• 第五章 支臂的Ansys仿真分析51-59
• 5.1 理论强度计算51-52
• 5.2 基于Ansys仿真分析52-56
• 5.2.1 经典模块仿真52-54
• 5.2.2 Workbench仿真分析54-55
• 5.2.3 结果分析研究55-56
• 5.3 试验平台的搭建56-58
• 5.4 本章小结58-59
• 结论59-61
• 参考文献61-65
• 致谢65-66
• 科研成果清单66-67
• 作者简介67

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本文编号：1055065