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车载式看台若干力学问题的分析研究
| 论文题名： | 车载式看台若干力学问题的分析研究 |
| 关键词： | 车载式看台机构;运动过程;位姿变化;扭力弹簧;强度校核 |
| 摘要： | 车载式看台机构是临时性看台的新兴类型，该机构存在几种不同的形态过程,有运输过程中的半挂式拖车形态、折展过程中的半展开形态及完全展开后的使用形态。车载式看台机构中的组成构件发生破坏，将导致整体机构的坍塌。因此各构件的刚度、强度、稳定性，以及构件间的缓冲和驱动装置对整个机构系统的安全性影响至关重要。本文从理论、试验及数值仿真等方面进行分析讨论，系统地研究了车载式机构系统中若干关键部位的受力性能。 首先将车载式机构中，车底梁与可动短横梁的连接处，简化为固定点进行研究讨论，根据机构在空间中的位姿描述，及D-H矩阵参数法和线性代数相关知识。用数学软件编制基本杆系单元的计算程序，推导各杆件的参数化表示。建立随着时间参数t变化的整个车载式机构的数学模型，及机构主杆件随机构折展过程姿态的变化。根据正运动学求解的方式可以得出机构重要点位，如重要构件的质心点、机构据车体轴线最远点，根据机构的折展过程在空间中位置的变化。在考虑机构各杆件于空间的连接及车体限制要求下，规避机构中杆件间在运动过程中的相互碰撞。其次考虑驱动方式问题，辅助增加机构的稳定性，优化提高使用者的用户体验。同时，依靠驱动与缓冲装置使机构运行平缓，减少因加速或变速运动造成的冲击效应对车载式机构结构的影响。由气弹簧组装及设定工作原理，分析气弹簧的摆放位置及活塞杆伊能动带动的作用力矩，同时根据计算程序软件模拟改变参量。从理论着手分析车载式看台机构折展过程中，气弹簧如何设计能在更省人力下，使侧翼活动板构件在机构变化位姿中处于弱平衡状态。关于驱动与缓冲的辅力装置的选取，根据力矩平衡与梁的弯曲理论进行推导，辅以CAE有限元软件与扭转实验进行数据对照，为车载式机构驱动件的高精度求解提供了可靠的理论保障。对于车载式机构部分轻便构件处的折展使用扭簧元件，根据曲梁的弯曲理论，考虑了钢丝直径与扭簧回转直径之比的效应，推导出扭簧刚度计算的二次表达式。有别于传统表达公式的线性式，二次表达式更精确，可提高机构参数的精确性。在人群荷载作用下，忽略支撑立柱长度的影响，将支撑立柱简化为可动较支端。用结构力学求解器进行支反力估算，根据支反力计算结果得知活动横梁区域受力情况和底座支撑立柱的稳定性，后辅以CAE有限元软件进行强度校核。 |
| 作者： | 汤心仪 |
| 专业： | 力学 |
| 导师： | 黄模佳 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南昌大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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