（机械制造及其自动化专业论文）铜包装线升降台载荷特性及动态力学性能研究.pdf

营 。， -， 骚 ，舢 之辱魄， 呵喜y今 _气 f - 帚 心 c o p p e rp a c k a g i n gp r o d u c t i o nl i n ew i t hl i f t i n gp l a t f o r m l o a d c h a r a c t e r i s t i c sa n dd y n a m i cm e c h a n i c a lp r o p e r t i e s b y y a nl c i b e ( l a n z h o uu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y ) at h i s e ss u b m i t t e di np a r t h ls a t i s f a c t i o no ft h e r e q u i r e m e n t sf o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro fs c i e n c e m e c h a n i c a lm a n u f a c t u r i n ga n da u t o m a t i o n i n t h e g r a d u a t es c h o o l o f l a n z h o uu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y s u p e r v i s o r p r o f e s s o rh u a n gj i a nl o n g a p r 2 0 1 1 5川6m 2 删58m 8iiii_y r k 0 心 ，舟。心 ，嗲，：令 一蕊 p k i 向 m 嗡。 崎 兰州理工大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 作者签名： ： 习磊 、 日期：凇i f 年石月石 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许 论文被查阅和借阅。本人授权兰州理工大学可以将本学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段 保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文 收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公众提供信息服 务。 日期：加7 年 日期：刀，年 占月6 日 易月么 日 石助跪彤谧 r带一 名名 堑噬 誊师 1 心 霹 ； 专 p - 办 p i n ， - 硕十学位论文 目录 j 1 2 i 要j j i a b s t r a c t i i 插图索引l v 第1 章绪论1 1 1 课题背景和目的。1 1 1 1 课题来源1 1 1 2升降台国内外发展现状3 1 1 3 平面连杆机构的发展4 1 1 4 运动学、动力学分析的发展5 1 2 主要研究内容和意义。7 1 2 1研究内容7 1 2 2 课题意义8 1 3 本章小节8 第2 章升降台的模型建立及分析9 2 1 升降台工作原理9 2 1 1 升降台结构9 2 1 2 升降台简图9 2 1 3 升降台等效数学模型1 0 2 2 建立三维实体模型1 2 2 2 1 参数化设计原理1 2 2 2 2 三维实体模型的建立。1 2 2 3 本章小结1 4 第3 章升降台运动学仿真1 5 3 1 运动仿真步骤1 5 3 2 装配及干涉检查1 7 3 2 1 组件模型的建立1 7 3 2 2 连接设置1 7 3 2 3 干涉检查1 7 3 3 运动学仿真1 8 3 3 1 添加运动元1 8 3 3 2 分析准备1 8 3 3 3 计算机仿真1 9 警 “i 小 鼍 p 矗 p 铜包装线升降台载荷特性及动态力学性能研究 3 4 第4 章 4 1 4 2 4 3 4 4 4 5 4 6 第5 章 5 1 5 2 5 3 5 4 第6 章 6 1 h ， 6 2 本章小结2 1 升降台静力学分析2 2 有限元分析方法及a n s y s 软件介绍一2 2 静力学分析基础2 4 模型传递2 6 有限元前处理2 6 4 4 1网格划分。2 6 4 4 2 施加载荷及约束2 7 求解及后处理。：2 8 本章小结2 9 升降台动力学分析一3 0 模态分析3 0 5 1 1 模态分析理论基础3 0 5 1 2 模态提取方法3 1 5 1 3 分析步骤3 2 5 1 4 求解及处理3 3 谐响应分析3 8 5 2 1 谐响应分析理论3 8 5 2 2 分析方法4 0 5 2 3 分析方法4 2 5 2 4 求解及分析4 4 瞬态动力学。4 7 5 3 1 瞬态动力学概述4 8 5 3 2 基本方法4 8 5 3 3 求解方法4 8 5 3 4 分析求解4 9 5 3 5求解并查看结果5 0 本章小结5 2 升降台的优化设计5 3 优化设计简介5 3 6 1 1a n s y s 中优化设计相关概念5 3 6 1 2 优化设计步骤5 5 升降台优化设计5 6 6 2 1 优化参数建模5 6 6 2 2定义目标函数5 7 h 鼍 小 q 、 0 崎 0 、 p h ， t 硕十学位论文 6 2 3 求解结果5 8 6 3 本章小结6 0 结论与展望6 l 参考文献6 3 致 射6 6 附录a 攻读学位期间所发表的学术论文6 7 i i i 1 - 、 呵 、 r ， 4 p 硕十学位论文 摘要 阴极铜板自动包装生产线项目是我校针对目前阴极铜板包装作业技术及装备 落后的现状，综合应用机械、电子、液压、精密计量、计算机控制等不同学科理 论研制完成的全自动包装生产线。升降台是主要的升降运输设备之一，其结构形 式和液压系统的布置方式及控制形式直接影响到升降平台的工作性能和使用寿 命。在实际的应用中，由于生产现场的空间大小和受力特点，必须对固定液压升 降台进行有针对性的设计。在铜自动包装生产线中，上料、配重和整形三个工位 用到的固定液压升降平台，主要用于实现将铜板撑起脱离输送链，来实现上料、 称重和整形的目的。因此，本课题旨在通过对升降台承载条件下的静、动态力学 性能研究，发现其薄弱环节，并进行优化改进。本文主要进行了以下工作： ( 1 )根据升降台的结构及工作原理，将升降台等效为一个正置的曲柄滑块 机构。建立了升降台的机构运动简图、等效力学模型并进行了数学分析；利用三 维c a d 软件p r o e ，建立了升降台的三维实体模型； ( 2 ) 将在p r o e 中建立的三维实体模型导入有限元分析软件a n s y s 中，忽略 系统的非刚性连接，对升降台进行有限元静力学分析，得到升降台举升到最高点 时升降台等效位移、等效应力最大，提取了该条件下的等效位移、等效应力云图； ( 3 ) 利用p r o e 软件对建立的三维实体模型进行运动学分析，得到工作过 程中垂直方向最大加速度为1 2 m m s 2 。垂直方向的惯性力相对于铜板本身的重 力可忽略不计，故对升降台进行动力学分析时惯性力可不予考虑； ( 4 ) 对升降台的有限元模型进行动态分析。通过模态分析得到升降台的前 1 0 阶固有频率、主振型图，通过谐响应分析得到了x 、y 、z 方向的谐响应曲线 图。 ( 5 ) 对生产线配重工位升降台在承受冲击载荷作用力下进行分析。利用有 限元软件a n s y s 对配重工位中升降台加减铜片承受的载荷分析，得到升降台受 到冲击载荷中升降台的位移曲线； ( 6 ) 通过静力学分析和动态分析的数据，可以看出还有一定的优化空间。 在有限元分析软件a n s y s 中建立升降台的参数化模型，运用a n s y s 参数化设 计语言，采用一阶法，以升降台底座的各钢板壁厚和升降平台的厚度为优化对 象，以升降台的变形量为优化目标进行优化。 关键词：液压升降台、举升机构、有限元、静态分析、动态分析、优化 l - 吁、 a b s t r a c t “t h ec a t h o d ec o p p e ra u t o m a t i cp a c k a g i n g p r o d u c t i o nl i n ep r o j e c t i sa i m i n ga t t h ec a t h o d ec o p p e rp a c k i n go u rh o m e w o r kb e h i n dt h et e c h n o l o g ya n de q u i p m e n to f t h es t a t u s q u o c o m p r e h e n s i v ea p p l i c a t i o n m a c h i n e r y , e l e c t r o n i c s ，h y d r a u l i c ， p r e c l s l o nm e a s u r e m e n t ，c o m p u t e rc o n t r o la n ds oo nt h ed i f f e r e n td i s c i p l i n et h e o r y d e v e l o p m e n tc o m p l e t e df u l l ya u t o m a t i cp a c k a g i n gp r o d u c t i o nl i n e 。l i f t i n gp l a t f o r m i so n eo ft h em a i nl i f t i n g t r a n s p o r t a t i o ne q u i p m e n t ，t h es t r u c t u r a lf o r m sa n d h y d r a u l i cs y s t e ml a y o u ta n dc o n t r o lf o r md i r e c t l ya f f e c tt h ep e r f o r m a n c eo fl i f t i n g p l a t f o r ma n ds e r v i c el i f e i na c t u a la p p l i c a t i o n s ，d u et op r o d u c t i o ns i t ed i m e n s i o n a l s i z ea n dm e c h a n i c a lc h a r a c t e r i s t i c s ，m u s tt of i x e dh y d r a u l i ce l e v a t o rp l a t f o r m o f t a r g e t e dd e s i g n a u t o m a t i cp a c k a g i n gp r o d u c t i o nl i n ei nt h ec o p p e r ，f e e d i n g ，b a l a n c e a n dp l a s t i ct h r e es t a t i o n su s ef i x e dh y d r a u l i cl i f tp l a t f o r m ，m a i n l yu s e df o r m a k i n g c o i n sp r o p su pf r o mc o n v e y i n gc h a i n ，t or e a l i z e f e e d i n g ，w e i g h i n ga n dp l a s t i c p u r p o s e t h e r e f o r e ，t h i st o p i ca i m st ol i f tp l a t f o r mb e a r i n gc o n d i t i o n so fs t a t i ca n d d y n a m i cm e c h a n i c a lp r o p e r t i e s ，f i n di t sw e a kl i n k s ，a n do p t i m i z ei m p r o v e m e n t ， t h i sp a p e rf o c u s e do nt h ef o l l o w i n gi o b ： ( 1 ) a c c o r d i n gt ol i f tp l a t f o r ms t r u c t u r ea n dw o r k i n gp r i n c i p l e ，w i l ll i f tp l a t f o r m f o rap o s i t i v ei n v e r t e de q u i v a l e n tas l i d e r c r a n k m e c h a n i s m ，l i f t i n gp l a t f o r mo f e s t a b l i s h e dm e c h a n i s mm o t i o n d i a g r a m 、e q u i v a l e n tm e c h a n i c a lm o d e la n d m a t h e m a t i c a la n a l y s i s ：u s i n g3 dc a ds o f t w a r ep r o e ，e s t a b l i s h e dal i f tp l a t f b r mo f t h et h r e e d i m e n s i o n a le n t i t ym o d e l ； ( 2 ) i np r o ew i l lb u i l do ft h et h r e e d i m e n s i o n a l e n t i t ym o d e li n t of i n i t e e l e m e n ta n a l y s i ss o f t w a r e a n s y s ，i g n o r es y s t e mn o n r i g i dc o n n e c t i o n ，f i n i t e e l e m e n tm e t h o dt ol i f tp l a t f o r ms t a t i c sa n a l y s i s ，g e tt ot h eh i g h e s t l e v e lw h e nl i f t i n g p l a t f o r ml i f t i n g l i f t i n gp l a t f o r me q u i v a l e n td i s p l a c e m e n t 、m a x i m u me q u i v a l e n t s t r e s s ，e x t r a c t e df r o mt h ec o n d i t i o n so ft h e e q u i v a l e n td i s p l a c e m e n t 、e q u i v a l e n t s t r e s so fc o n v e c t i v e ； ( 3 ) p r o eo fu s i n gat h r e e d i m e n s i o n a ls o f t w a r ek i n e m a t i c sa n a l y s i sm o d e l ， g e tw o r kp r o c e s sv e r t i c a ld i r e c t i o nf o rm a x i m u ma c c e l e r a t i o n 1 2 m m s 2 t h ev e r t i c a l d i r e c t i o ni n e r t i af o r c eo fg r a v i t yr e l a t i v et ot h ec o i n s i t s e l fc a nb e n e g l e c t e d ，s ot h e m e c h a n i c sa n a l y s i sl i f t i n gp l a t f o r mc a nb ec o n s i d e r e di n e r t i a lf o r c e ( 4 ) t h ef i n i t ee l e m e n tm o d e lo fl i f t i n gp l a t f o r md y n a m i c a n a l y s i s t h r o u g ht h e m o d a la n a l y s i sg e tt h et o p1 0l i f t i n gp l a t f o r mn a t u r a lf r e q u e n c i e s 、p r i n c i p a lm o d e 、 i - l 4 t ， 声 i ， 硕+ 学位论文 f i g u r e ，t h r o u g ht h e h a r m o n i cr e s p o n s ea n a l y s i sg o tx 、y 、zd i r e c t i o no ft h eh a r m o n i c r e s p o n s eg u i v c ( 5 ) l i f t i n gp l a t f o r mo fp r o d u c t i o nl i n e u n d e rc o u n t e r w e i g h ts t a t i o nu n d e r i m p a c tl o a d i n g f o r c e a n a l y s i s u s i n g f i n i t ee l e m e n ts o f t w a r ea n s y si n c o u n t e r w e i g h tw o r k s t a t i o nl i f t i n gp l a t f o r mt oa d da n d s u b t r a c tt h el o a dc o p p e rb e a r a n a l y s i s ，g e tb yi m p a c tl o a dl i f t i n gp l a t f o r mi nt h el i f tp l a t f o r md i s p l a c e m e n tc u r v e 、 s p e e dc u r v e 、a c c e l e r a t i o nc u r v e ； ( 6 ) t h r o u g ht h es t a t i c sa n a l y s i sa n dt h ed y n a m i ca n a l y s i so fd a t a ，c a ns e e t h a t t h e r ei sac e r t a i no p t i m i z a t i o ns p a c e ，i nf i n i t ee l e m e n ta n a l y s i ss o f t w a r ea n s y s p a r a m e t r i c e s t a b l i s hl i f t i n gp l a t f o r mm o d e l ，u s i n ga n s y sp a r a m e t r i cd e s i g n l a n g u a g e ，u s i n gf i r s t o r d e rm e t h o d ，w i t ha l lt h el i f t i n gp l a t f o r mb a s ep l a t et h i c k n e s s a n dt h et h i c k n e s so ft h el i f tp l a t f o r mf o ro p t i m i z e do b j e c t ，t h ed e f o r m a t i o nb yl i f t i n g p l a t f o r mo p t i m i z a t i o nt a r g e ti so p t i m i z e d k e y w o r d s ：h y d r a u l i cl i f tp l a t f o r m 、l i f t i n gm e c h a n i s m 、f i n i t ee l e m e n t 、s t a t i c a n a l y s i s 、d y n a m i ca n a l y s i s 、o p t i m i z a t i o n i ! i 矿 铜包装线升降台载荷特性及动态力学性能研究 图2 1 图2 2 图2 3 图2 4 图3 1 图3 2 图3 3 图3 4 图3 5 图3 6 图3 7 图3 8 图4 1 图4 2 图4 3 图4 4 图4 5 图4 6 图5 1 图5 2 图5 3 图5 4 图5 5 图5 6 图5 7 图5 8 图5 9 图5 1 0 图5 1 1 图5 1 2 图5 1 3 图5 1 4 插图索引 升降台运动简图1 0 传动机构等效力学模型1 0 现场测得的十组铜板高度数据表1 3 升降台三维实体模型1 4 机构仿真流程图1 5 添加约束后的机构图1 7 伺服电机加载曲线图1 8 创建测量图1 9 升降台起升位移曲线图1 9 销钉中心测量图。2 0 升降台x 、y 方向速度曲线图2 0 升降台x 、y 方向加速度曲线图2 1 a n s y s 工程分析一般流程。2 5 导入a n s y s 中的模型2 6 升降台的网格划分图2 7 升降台载荷加载图2 8 升降台应力云图2 8 升降台位移云图2 9 升降台前十阶固有频率3 3 升降台第一阶振型图3 3 升降台第二阶振型图3 4 升降台第三阶振型图。3 4 升降台第四阶振型图。3 4 升降台第五阶振型图。3 5 升降台第六阶振型图3 5 升降台第七阶振型图3 5 升降台第八阶振型图。3 6 升降台第九阶振型图3 6 升降台第十阶振型图一3 6 x 方向激振力响应曲线图4 4 y 方向激振力响应曲线图一4 4 z 方向激振力相应曲线图4 5 i v 硕士学位论文 图5 1 5 图5 1 6 图5 1 7 图5 1 8 图5 1 9 图5 2 0 图5 2 1 图5 2 2 图5 2 3 图5 2 4 图6 1 图6 2 图6 3 图6 4 x y z 方向响应曲线对比图4 5 活塞杆x 方向激振力相应曲线图4 6 活塞杆y 方向激振力响应曲线图4 6 活塞杆z 方向激振力相应曲线图一4 7 x y z 方向相应曲线对比图4 7 冲击载荷加载图5 0 x 方向位移时间变化曲线图5 0 y 方向位移时间变化曲线图5 1 z 方向位移时间变化曲线图。5 1 x y z 位移时间变化曲线对比图5 2 l 一1 1 次数据迭代图_ 5 8 状态变量的迭代变化曲线5 9 升降台优化后的应力云图5 9 升降台优化后的位移云图6 0 v 硕十学位论文 1 1课题背景和目的 第1 章绪论 1 1 1课题来源 金川阴极铜板自动包装生产线项目是我校与金川公司合作联合，针对目前 阴极铜板包装作业的技术以及装备落后的现状，综合应用机械、电子、液压、 计算机控制等不同基础学科的理论和专业技术，研制完成的铜板直线式全自动 包装生产线。 目前，我国的升降平台的种类比较多，按动力传递的方式，主要可以分为电 动机机械传动与液压传动两种方式，它们都有各自的优缺点。 升降台在现代物流、航空装卸、大型设备的制造与维护等场所广泛应用。随 着经济的飞速发展，科学技术的迅速进步，社会竞争也越来越激烈，为了能提高 企业生产效率，减轻工人劳动强度，并且实现全自动生产过程，人们设计了可以 减少人物力并且能够出色完成任务的液压升降台。升降台的种类比较繁多，根据 不同的用途、升降台的结构、动力传递形式以及规格会有不同的选择和设计l l j 。 电动机机械传动形式的特点是零件加工相对要求不高、结构简单、加工容易、 维修方便简单、适应环境能力强、抗冲击性能好、可实现准确到位，并有自锁功 能、不污染环境，不足之处在于它的机械零部件之间的磨损很难克服，振动振幅 较大i2 1 。其中以电机为动力源来提升平台又可分为以下几种： 钢丝绳式和齿轮齿条式两者都是目前应用最为广泛的施工升降机，是垂直运 送人员及物料的提升机械。随着我国建筑行业的蓬勃迅速的发展，各种大型建筑 物不断增多，施工升降机的应用市场也在不断地扩大。特别是在1 9 9 3 年以来，施 工升降机的发展最为迅猛。施工升降机不但可以应用在这些场合，还可以广泛的 应用在大型化工厂冷却塔、发电厂的烟囱、电视广播塔、大型桥式起重机等重要 位置。施工升降机己成为各建设行业中一种必不可少的建筑机械1 3 i 。 蜗轮丝杠直顶式升降台作为基础起重部件，它具有结构紧凑、体积小、重量 轻、噪音小、安装方便、能自锁、可靠性高的特点。对于大面积平台，采用多点 提升，即每个顶点都安装一组蜗轮丝杠。其好处在于：( 1 ) 可以减少台板主梁断面尺 寸受力及应力，减小其挠度，增加升降平台本身的刚度，提高运行的平稳性；( 2 ) 同时可以减少每个支点的受力，从而减小蜗轮丝杠的提升力，增强压杆稳定性， 并能减轻整体设备的重量1 4 1 。 液压传动方式的特点是工作较平稳、 制及操作。但液压件加工精度要求较高， 布局灵活、磨损小、结构紧凑、易于控 密封情况要求高，所以泄漏难以控制， 铜包装线升降台载荷特性及动态力学性能研究 工作介质受温度限制等。液压传动是后来才发展起来的，以它为动力源来带动的 升降台又可分为以下几种： 链轮_ 承重链条机构的升降平台是由若干定滑轮、一个动滑轮以及承重链条 组成的。根据动滑轮的特点，利用较小的液压行程来获得较大的平台升降高度。 另外，该平台可以根据环境情况用在地下车库等有较大的提升高度以及宽敞空 间的场合【5 1 。 自行剪叉式高空作业平台是一种较轻型的升降台，广泛用于高空作业的专用 设备，可以方便移动。它的剪叉式机械结构，使升降台起升后有较高的稳定性， 宽大的作业平台和较高的承载能力，使高空作业范围更大，并适合多人一起作业， 它使高空作业效率更高，更方便，更安全i6 1 。 楔块式撑臂升降平台是电动剪叉液压升降平台的一种类型，适用于超大载重 平台架的升降与起落。主要优点是：平台降落时，机器总高度比其它起重机械低 得多。楔块式撑臂升降平台的工作原理是：由电动机、减速器驱动水平螺旋丝杠 长轴，带动楔块小车传动系统，同时推动多个撑臂，依托剪叉的导向，实现工作 平台上升或下降的要求。必要时，可以实现工作平台均速升降、多台同步运行。 楔块式撑臂升降平台独特的设备结构，适用于超大载重平台架的升降，具有结构 简单、维修方便、起升高度大、折叠高度低、机械同步性能好、易于实现自动化 控制等优点【7 】。 大型升降平台具有承载量大、通用性强和操控性好等优点，在现代物流、国 防工业、航空装载、油田开采、大型设备的制造与维护等领域得到广泛的应用。 大型升降平台主要由基建、平台、液压系统和支撑柱等组成【8 】。 固定液压升降平台，承载量较大，升降稳定性好，适用范围广的货物举升设 备。主要用于生产流水线高度差之间货物运送：物料上线、下线；工件装配时调节 工件高度：高处给料机送料；大型设备装配时部件举升；大型机床上料、下料； 仓储装卸场所与叉车等搬运车辆配套进行货物快速装卸等【9 1 。 总之，随着经济的发展，目前出现了不同类型的升降平台，传动方式由以前 单一的靠机械电力传动转向液压传动，升降平台的特点是根据不同的使用环境和 所想达到不同的目的来进行设计的。在生产现场的实际应用中要考虑各方面的实 际情况及空间大小来选择升降平台的类型及关键部件的设计。 本课题来源于兰州理工大学与金川公司联合申请金川阴极铜板自动包装生产 线项目。该项目综合应用机械、电子、液压传动、精密计量、计算机控制等不同 学科的基础理论和专业技术，通过理论分析、试验研究和计算机仿真等技术手段， 对阴极铜包装作业过程中涉及到的计量、配重、整形、压紧、贴标、自动打包、 标识印制及生产线自动控制等技术进行研究，完成的铜自动包装生产线，在一定 程度上解决了原来人工包装作业劳动强度大、工作环境恶劣、生产成本高、生产 2 硕士学位论文 率低下等问题，是实现其大规模工业化生产的关键技术之一。在该生产线中，上 料、配重和整形三个工位用到升降平台，目的是用于将铜板撑起脱离输送链，来 实现上料、称重和整形。其技术参数如下：额定承载量为2 5 吨、平台最低高度为 6 4 0 m m 、升降高度为2 0 0 m m 。 根据所需平台的设计要求和安装平台的空间位置，在额定承载量给定的情况 下，齿轮齿条式和钢丝绳式的升降平台尽管结构简单，经济性好，但由于受到承 载能力、爬坡度、使用寿命以及空间位置的影响，它们不能满足实际要求，故不 能采纳；蜗轮丝杠直顶式升降平台对于平台面积大，一般采用多点提升，即每个 顶点都用一组蜗轮丝杠。从使用范围来考虑，它主要使用于大面积微动平台，升 降高度受到限制。从加工成本来考虑，丝杠加工起来比较复杂，造价比较高，而 且在升降高度比较大时，稳定性要求会更高，使其成本很高，故也不予采纳。因 此，本课题是根据实际情况设计的一种能够满足生产要求的固定液压升降平台。 根据生产现场的实际要求，升降台的结构及工作原理，建立了举升机构运动 简图、等效力学模型并进行了数学分析；利用三维c a d 软件p r o e ，建立了升 降台的三维实体模型，对固定液压升降平台进行受力分析。采用a n s y s 软件对 升降台进行有限元静力学分析，得到升降台举升到最高点时升降台等效位移、 等效应力最大，提取了该条件下的等效位移、等效应力云图。并在载荷作用力 下分析举升臂的变形。以上分析，为升降平台的设计拓宽了思路，增添了新的 有效的设计方法，为其以后的发展积累了宝贵经验。 1 1 2 升降台国内外发展现状 中国升降平台生产企业从2 0 世纪7 0 年代起步，至今已有多年的历史。到 目前为止，国内升降平台生产企业已由当时的7 、8 家发展到1 0 0 余家，其中与 国外合资或合作生产的企业有4 家。行业几个骨干企业通过近几年的技术改造， 其生产规模不断扩大，都形成了各具特色的产品系列，企业的各项主要经济指 标逐步上升，经济效益也逐年提高，基本能满足国内市场的需要，并有部分产品 出口。虽然这些年国内升降平台机械发展很快，但企业发展很不平衡，企业之 间出现了较大的差距，因此，对行业的现状及产品的发展问题进行分析和探讨 有着十分重要的意义。 近几年中国升降平台的发展主要表现在以下几个方面： ( 1 ) 品种数量不断增加。1 0 年前，中国升降平台产品主要是剪叉式、套筒 油缸式等产品为主，产品的移位大都靠手推为主。随着国民经济和城市建设的 发展，需求量逐年增加，各种规格的新产品近几年增加较快。如北京京城重工 集团在短短几年时间先后开发了单桅柱铝合金平台和双桅柱铝合金平台、车载 剪叉式平台、剪叉自行式平台等多种规格的产品。 3 铜包装线升降台载荷特性及动态力学性能研究 ( 2 ) 产品性能有较大提高。中国的升降平台产品通过学习、引进和消化国 外先进技术开发了许多新产品，其产品的技术水平和产品质量都不断提高，达 到和接近国际同类产品的水平，在国内市场中竞争力强，市场销路好，产量也 增加较快。如北京京城重工集团开发了剪叉自行式平台。 ( 3 ) 市场份额进一步扩大。一些企业利用自身的优势，在原有产品的基础 上根据国内底盘品种的增加和一些基础零部件的更新，不断加大新产品的开发 力度，走企业横向联合多种经营的综合开发道路，不但使企业自身的生产和销 售步入了良性循环轨道，还带动了附属企业和国内相关企业产品的销售发展。 ( 4 ) 优势互补，推动了行业的技术进步。 近年来存在的主要问题有以下几个方面： ( 1 ) 部分企业技术创新能力较差。一部分企业不重视产品的更新和新产品的 开发，产品几十年一贯制，企业效益差。 ( 2 ) 特殊产品仍以进口产品为主。近几年，国外产品纷纷进入国内，如在 高空作业机械中芬兰的b r o n t o 公司、美国的j l g 、g e n i n 、u p r i g h t 、s n o r k e l 、 s k y j a c k 等公司以及英国、意大利、丹麦的一些著名公司在中国都相继设立了办 事机构，而且在大高度产品和特殊产品中仍然占有国内主要市场，如高空绝缘 作业车、蜘蛛式大高度作业平台、自行式高空作业平台等，国内产品还有很多 空白。 ( 3 ) 基础零部件配套水平较差。国内产品的基础零部件配套生产厂家少， 规格品种少，配套水平还较差，电气元件、液压元件、动力部件的性能和使用 可靠性还不高，这也影响了国内产品的开发。 ( 4 ) 专业化生产水平低。国内大部分企业以自主生产为主，专业化生产水 平很低，工艺落后，劳动生产率低。 ( 5 ) 小作坊式企业较多。一些小公司、小作坊式企业纷纷起来，如在江苏 等地一个地区就有数十家企业，这些小企业产量低、质量差、价格低，严重冲 击和影响着正常的市场销售。随着城市建设发展的需要，加大本行业技术创新 力度，开发先进的升降平台机械，提高中国产品的市场竞争能力是当务之急。 1 1 3 平面连杆机构的发展 1 8 世纪下半叶的第一次工业革命促进了机械工程学科的迅速发展，机构学 在原来机械力学的基础上发展成为一门独立的学科【1 0 以5 1 。早在1 3 世纪连杆机构 就己得到应用，最简单的连杆机构是四杆机构，也是出现最早的一种连杆机构。 对连杆机构的研究起始于1 8 世纪著名发明家瓦特，1 7 8 4 年他所发明的蒸汽机中 曾应用四杆机构连杆点的近似直线运动导引机构中的另一个杆运动【1 6 l 。 实际中，设计多连杆传动机构时遇到的一般是动力学逆问题。传统方法分 析时可按照如下几步进行：首先，把实际机械系统简化为机构运动简图；拟出 4 硕十学位论文 其等效的力学模型；以力学模型为依据列出运动微分方程；对运动微分方程求 解；最后，针对所研究的问题进行具体分析，得出最终结果。为了简化研究问 题，在拟出机械系统动力学模型前，忽略系统中构件的弹性变形、忽略运动副 中的间隙、忽略运动副中的摩擦等，也就是将机械系统视为由刚性构件组成的 理想系统，确立其理想机构的动力学模型。然后再根据自由度数选择采用何种 动力学分析方法进行分析。这就是机构设计所遵循的一般原则1 1 7 j 。 对于机构的设计，长期以来人们一直沿袭采用传统的图解设计方法，由于 图解法所列方程是高度非线性的，想从中解出待定系数困难是很大的。从而制 约了设计精度和设计效率的提高，更重要的是：由于图解法难以把机构综合与 优化设计很好地结合起来，从而也制约了机构设计质量的提高。伴随着计