作业平台输入-输出匹配性对调平性能的影响研究

发布时间：2020-09-16 07:46

　　 为提高工作平台调平系统的精度,对调平机构与变幅机构间的速度匹配规律进行了研究。提出以变幅输出角速度和调平输出角速度为比值的匹配性系数,给出以该系数为依据的衡量作业平台输入-输出匹配性好坏的匹配性准则。建立了高空作业车机电液虚拟样机模型,分别分析了平台调平系统与下臂变幅机构以及上臂变幅机构之间的匹配规律。结果表明:匹配性系数越接近于1,匹配程度越高。臂架启动阶段,匹配性系数接近1的速度越快,平台倾角越小;臂架举升阶段,匹配性系数的变化趋势与平台倾角变化趋势一致。验证了依匹配性系数为依据的匹配性准则的合理性和有效性,为评价调平系统的动态性能的优劣提供了一种有效方法。
【部分图文】：

图1混合臂高空作业车臂架结构工作臂变幅引起了工作平台的倾斜，是调平系统的干扰输入，作业平台调平装置平衡该倾斜量以维持工作台水平，是调平系统的调平输出。各臂架间的传动形式及角度变化如表1所示。在臂架举升过程中，变幅角与调平角之间的差值越大，则平台倾角越大。而调平角速度与变幅角速度的匹配性，直接影响该差值的大校因此调平系统性能，取决于工作台调平四连杆机构的调平角输出与下臂三铰点机构以及其余支臂四连杆机构变幅角输入间的跟随性能。表1臂架间的连接形式与角位移变化区间臂架转台与下支臂下支臂与上支臂上支臂与飞臂飞臂与作业平台传动形式三铰点机构四连杆机构四连杆机构四连杆机构角位移变化/(°)0～80°0～180°0～180°0～180°1.2三铰点传动机构下支臂变幅采用三铰点传动机构，如图2所示，其中点A为下支臂与转台的铰点，点B为下支臂变幅液压缸的安装铰点，点C为液压缸的变幅动铰点。这种变幅机构结构简单，但由于液压缸摆角及伸缩距的限制，无法实现较大空间内的变幅，而下支臂变幅角为0～80°，采用三铰点传动机构能够满足下支臂举升的变幅要求。图2三铰点变幅机构1.3四连杆传动机构四连杆传动机构输出角度大，能够实现较大范围内的变幅和调平角输出。如图3所示，上支臂采用的四连杆机构扩大伸展范围，可实现0～180°范围内的支臂变幅。其中点E为变幅缸的安装铰点，点B为变幅缸的动铰点，点D为上支臂与下支臂之间的铰点。机架AD、原动杆AB、连杆BC以及从动杆CD共同组成了变幅液压缸驱动的摆杆机构及以摆杆为原动件，上支臂为从动件的四连杆机构。图3四连杆变幅机构四连杆调平机构的结构组成如图4所示，包括调平液压缸驱动的摆杆机构及以摆杆为原动?

平角之间的差值越大，则平台倾角越大。而调平角速度与变幅角速度的匹配性，直接影响该差值的大校因此调平系统性能，取决于工作台调平四连杆机构的调平角输出与下臂三铰点机构以及其余支臂四连杆机构变幅角输入间的跟随性能。表1臂架间的连接形式与角位移变化区间臂架转台与下支臂下支臂与上支臂上支臂与飞臂飞臂与作业平台传动形式三铰点机构四连杆机构四连杆机构四连杆机构角位移变化/(°)0～80°0～180°0～180°0～180°1.2三铰点传动机构下支臂变幅采用三铰点传动机构，如图2所示，其中点A为下支臂与转台的铰点，点B为下支臂变幅液压缸的安装铰点，点C为液压缸的变幅动铰点。这种变幅机构结构简单，但由于液压缸摆角及伸缩距的限制，无法实现较大空间内的变幅，而下支臂变幅角为0～80°，采用三铰点传动机构能够满足下支臂举升的变幅要求。图2三铰点变幅机构1.3四连杆传动机构四连杆传动机构输出角度大，能够实现较大范围内的变幅和调平角输出。如图3所示，上支臂采用的四连杆机构扩大伸展范围，可实现0～180°范围内的支臂变幅。其中点E为变幅缸的安装铰点，点B为变幅缸的动铰点，点D为上支臂与下支臂之间的铰点。机架AD、原动杆AB、连杆BC以及从动杆CD共同组成了变幅液压缸驱动的摆杆机构及以摆杆为原动件，上支臂为从动件的四连杆机构。图3四连杆变幅机构四连杆调平机构的结构组成如图4所示，包括调平液压缸驱动的摆杆机构及以摆杆为原动件，工作平台为从动件的四连杆机构，其工作原理与四连杆变幅机构相似，可输出180°的调平角。图4四连杆调平机构2传动机构的运动学分析2.1三铰点传动机构下支臂采用三铰点传动机构实现变幅，其机构矢量图如图5所示。图5三铰点机?

四连杆机构四连杆机构角位移变化/(°)0～80°0～180°0～180°0～180°1.2三铰点传动机构下支臂变幅采用三铰点传动机构，如图2所示，其中点A为下支臂与转台的铰点，点B为下支臂变幅液压缸的安装铰点，点C为液压缸的变幅动铰点。这种变幅机构结构简单，但由于液压缸摆角及伸缩距的限制，无法实现较大空间内的变幅，而下支臂变幅角为0～80°，采用三铰点传动机构能够满足下支臂举升的变幅要求。图2三铰点变幅机构1.3四连杆传动机构四连杆传动机构输出角度大，能够实现较大范围内的变幅和调平角输出。如图3所示，上支臂采用的四连杆机构扩大伸展范围，可实现0～180°范围内的支臂变幅。其中点E为变幅缸的安装铰点，点B为变幅缸的动铰点，点D为上支臂与下支臂之间的铰点。机架AD、原动杆AB、连杆BC以及从动杆CD共同组成了变幅液压缸驱动的摆杆机构及以摆杆为原动件，上支臂为从动件的四连杆机构。图3四连杆变幅机构四连杆调平机构的结构组成如图4所示，包括调平液压缸驱动的摆杆机构及以摆杆为原动件，工作平台为从动件的四连杆机构，其工作原理与四连杆变幅机构相似，可输出180°的调平角。图4四连杆调平机构2传动机构的运动学分析2.1三铰点传动机构下支臂采用三铰点传动机构实现变幅，其机构矢量图如图5所示。图5三铰点机构矢量图由图5建立复数矢量方程式可得:lABeiθ1+(L+Xp)eiθ2=lACeiθ(1)将式(1)对时间求导，可得:(L+Xp)iω2eiθ2+vXpeiθ2=lACiωeiθ(2)式(2)消去ω2，取实部可得:第1期杨彬等:作业平台输入－输出匹配性对调平性能的影响研究·75·

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