叉形升降平台的建模及力学分析研究开题报告

全文总字数：837字

1. 研究目的与意义

叉式升降平台，作为液压升降平台中的一种重要型式，是一种多功能的起重装卸机械设备，因其结构简单紧凑、操作方便、升降平稳、载重量大、安装维护简单等，在工厂、现代物流、各类高空作业以及各类大型设备的制造及维护中得到了相当广泛的应用。但是，传统生产方式研发制造的升降平台由于缺少理论依据，多为经验生产，其外形较为笨重，各项性能都有待提高，所以通过科学的手段进行分析计算从而对传统升降平台的外形与性能进行优化，得到各方面性能都最优的产品已经迫在眉睫。

本次任务的目的是完成叉形升降平台的建模及力学分析研究，主要涉及到利用三维建模软件建立给定参数下的叉形升降平台，并结合力学分析软件对其进行静力和动力学分析。要通过查阅国内外文献，全面熟悉和了解叉形升降平台的基本知识，三维建模和分析软件的使用和操作方法等，校验平台的强度和刚度等静力学特性，及计算振型、刚度等动力学特性参数，进而为叉形升降平台的设计提供理论依据和参考。

2. 国内外研究现状分析

剪叉机构由两根中间用枢轴连接，可在平面内相互转动的剪杆组成，每根剪杆又可以认为由两段一端铰接和一端固接的梁单元连接而成。剪杆作为机构折叠变化的对象，铰点约束剪杆的变化，折叠过程既剪杆围绕铰点旋转，最后达到指定位置，从而完成一个折叠过程。剪叉式升降台主要由底座、剪叉机构和工作台三个部分组成，其中剪叉机构是剪叉式升降台的主体，也是主要承力构件。剪叉式升降台按驱动形式主要分为液压式和电机式驱动。其中，液压水平驱动剪叉式升降台具有结构紧凑、设计简单、压缩比大、噪声小、工作平稳可靠等突出优点，适用于承载力较小，压缩比较大的设备，在现代剧场舞台设备、物流、航空装卸、大型设备的制造与维护等领域已得到广泛应用。

目前，国内外专家和学者对剪叉机构以及液压剪叉式升降台的运动学、动力学及其力学性能进行了较为深入的研究。

浙江理工大学的王维利用cosmos/motion对剪叉式升降台的设计及优化，并简化了升降台的设计工作，使设计计算结果更加准确。兰州理工大学郑玉巧等人对剪叉式液压升降台的液压缸的位置进行了参数优化设计。国防科技大学孙光旭博士推导出液压剪叉式升降台液压缸驱动速度与机构速度的关系，并进行了机-液联合动力学仿真。宋耀军等基于内装式液压缸斜向驱动剪叉式升降台，推导出液压缸运动速度与升降台运动速度的关系式以及活塞推力与外荷载的关系式。邓宏光等分析了剪叉式升降台的结构特点，对其关键参数及驱动油缸的倾角进行了优化研究。travislangbecker采用几何分析方法，推导了剪式折叠结构在展开过程中的运动方程，给出了几种基本剪式结构单元运动方程的具体形式，应用运动方程对平板型、圆柱型、球形可展结构进行了运动学分析。b.p.nagaraj等通过建立剪式可展结构的约束方程，对由基本单元、三棱柱单元和四棱柱单元组成的可展结构进行了运动学分析。zhao等采用机构分析方法对剪式可展结构的运动理论进行了系统的研究，探讨了空间可展单元的运动学原理，并证明了该理论分析适用于所有的可展结构。v.i.dranovskii等基于拉格朗日法，考虑结构的弹性变形，建立了剪式折叠结构的动力学模型，并编写了相应的程序，程序通过适当的修改可适用于任何可展结构，应用该程序，作者得到了由剪式单元组成的航天器太阳能帆板支撑架的动力学特性。liu等基于matlab/simulink软件对液压剪叉式升降台进行了运动学分析，得到了升降台的运动曲线，并基于pro/e和pro/mechanical软件，以机构质量最小化为目标，对机构进行了优化设计。h.spackman介绍了一种计算液压剪叉式升降台驱动力的方法，运用该方法，设计者可以很快地得出驱动源的优化位置以及驱动力的大小。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：利用三维建模软件建立给定参数下的叉形升降平台模型，校验平台的强度和刚度等静力学特性，及计算振型、刚度等动力学特性参数，为叉形升降平台的设计提供理论依据和参考。

时间安排：

1~2周(2.6~2.20）：查阅资料，完成开题报告；

4. 研究创新点

通过叉形升降平台的整体建模与分析，获取其静力和动力学特性。