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折臂式举高消防车臂架系统振动特性研究
| 论文题名： | 折臂式举高消防车臂架系统振动特性研究 |
| 关键词： | 举高消防车;臂架系统;振动特性;振动方程 |
| 摘要： | 作为抢险救援设备，与高空作业车在结构设计以及部分关键技术上存在相同点的举高消防车在城市消防、救援领域发挥着重要的作用。城市建筑高度的增加导致举高消防车举升高度的需求不断提升，大高度举高消防车臂架系统多采用折叠臂形式，控制其末端平台工作过程中的动响应是提高举高消防车使用性能的重要途径，而臂架系统振动特性方程求解是研究此类问题的基础。 本文以百米级举高消防车折臂式臂架系统为研究对象，结合双连杆柔性臂架动力学研究成果和振动力学相关理论，分析了变截面折臂式臂架系统的振动特性，为大高度折臂式举高消防车的末端平台振动抑制提供了理论准备。论文主要的内容和工作如下: (1)基于Hamilton原理，从臂架系统能量的角度推导了等截面一号臂架和二号臂架的振动微分方程和边界条件。借助振动力学求解均质梁横向弯曲振动的思路和方法，得到了等截面一号臂架和二号臂架各阶振型函数曲线和对应的固有频率，并在各自主坐标系下分别描述了一号臂架和二号臂架的振动微分方程的解。考虑一号臂架和二号臂架的前两阶振型函数，给出了各自解在Simulink中状态空间方程的具体形式。 (2)考虑一号臂架和二号臂架的伸缩臂架结构形式，推导了一号变截面臂架和二号变截面臂架全伸状态下的振动微分方程和边界条件。借助软件Mathematica对一号变截面臂架和二号变截面臂架的振型函数进行求解，并得到了各自前三阶振型函数曲线和对应的固有频率。根据证明的各自振型函数正交性关系，给出了一号变截面臂架和二号变截面臂架在各自主坐标下的表达形式。 (3)分析变截面折臂式臂架系统的振动特性。以一号变截面臂架末端动挠度和二号变截面臂架末端动挠度、角位移、线速度以及线加速度为研究标量，通过改变Simulink状态空间方程中的变量和输入信号，分别得出了一号变截面臂架固定仰角、线密度、抗弯刚度，二号变截面臂架仰角变化、线密度、抗弯刚度和末端平台质量以及水炮外载荷对一号臂架和二号臂架振动特性的影响规律。 (4)影响二号臂架末端振动特性的主要因素是外载荷激励和二号臂架的变幅速度，而臂架系统的自身属性主要影响到臂架系统振动周期和平衡位置。 |
| 作者： | 李圣 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 王殿龙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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