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大跨度举高喷射消防车臂架系统动力学仿真与优化研究
| 论文题名： | 大跨度举高喷射消防车臂架系统动力学仿真与优化研究 |
| 关键词： | 举高喷射消防车;动力学仿真;轨迹规划 |
| 摘要： | 社会现代化进程加快，高层楼房和大跨度建筑物也是鳞次栉比，这样一来，灭火救援变得十分困难。举高喷射消防车由于其灭火效果好，跨障能力强，具备大跨度灭火的能力，便得到了较快的发展与进步。举高喷射消防车的臂架系统由于复杂的结构与恶劣的工作环境，易发生损坏影响整车使用，本文结合当前举高喷射消防车的研究，对大跨度举高喷射消防车臂架系统整体设计，考虑到臂架结构特点，结合消防车工作状况，进行臂架系统的动力学仿真分析与轨迹规划研究，基于优化设计原理，以臂架结构铰点位置为研究对象，进行优化设计研究。最终得到设计完善，受力更平稳的臂架系统，使得消防车的臂架部件优化提升，分析消防车的动力特性，实现消防车臂架系统的末端良好的运动轨迹规划。 本文针对臂架系统，结合工作特点，确定臂架的整体设计方案，分析臂架折叠方案，结构形式。根据臂架系统的整体方案构建模型，进行受力分析，推导关键部件的受理表达式。 基于多体动力学，推导消防车臂架系统的拉格朗日方程，基于PID算法，建立运动控制模型。基于正逆运动学分析，建立消防车的臂架系统运动学模型，基于蒙特卡罗法，求解进行臂架末端的工作空间。进行臂架系统空间轨迹规划仿真，得到适合臂架运动的轨迹规划算法。 基于动力学仿真分析，建立动力学模型，完成仿真与受力分析，基于优化设计，进行臂架结构优化。基于ADAMS仿真优化功能，进行臂架铰点位置优化。基于多目标优化模型，分析优化过程并提联合ADAMS与MATLAB的臂架结构铰点位置的多目标优化方案。 进行臂架与连杆结构的有限元分析，进行网格无关性实验并拟合数学模型。基于有限元分析，基于变密度法，进行连杆拓扑优化。进行臂架系统振动特性研究，结合消防车灭火作业环境，基于模态分析，求解臂架系统振型，指导工程实际应用避免共振。 |
| 作者： | 王晓宇 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 刘涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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