RSC45正面吊运机运动学分析模型

本文建立了RSC45 正面吊运机MSC.ADAMS 运动学分析模型，考虑了四种典型起吊位置和四种起吊载荷工况，得到了俯仰油缸和伸缩油缸随时间变化的位移、速度、加速度及受力曲线以及基本臂与车架体旋转铰点处的约束力随时间变化的仿真曲线，并与采用MSC.NASTRAN 软件有限元计算的结果进行了对比分析。可得如下结论
1 利用MSC.ADAMS 运动学分析可以得到正面吊运机在整个运动过程中的参数曲线，包括位移、速度、加速度、力等。

2 通过MSC.NASTRAN 对某一吊载起吊到某一位置等各种典型工况下的有限元计算，并与MSC.ADAMS 仿真结果的对比分析，相对误差在0.19％～8.88％之间，从而可以验证MSC.ADAMS 仿真结果的正确性。

3 可为正面吊运机的设计，特别为俯仰油缸和伸缩油缸以及臂架的设计提供了理论依据。

RSC45 正面吊运机MSC.ADAMS 运动学分析模型

1、MSC.ADAMS 模型 RSC45 正面吊运机主要由吊臂、车架体、前后轮胎、俯仰油缸、伸缩油缸、驾驶室、油箱、转向系统、液压系统、传动系统、吊具等组成，其MSC.ADAMS 几何模型如图1所示：

图1 RSC45 正面吊运机MSC.ADAMS 运动分析模型

其中坐标系以臂架与车架两铰点的连接中点为坐标原点，臂架水平伸出方向为X 正向，竖直向上为Y 轴正向。其中，吊重（集装箱）质心偏移Z 轴0.8 米。 创建约束副：根据各个部件的连接关系，在前后俯仰油缸的缸体与活塞杆之间创建圆柱副；考虑到重物吊偏情况下两根俯仰油缸受力不同，分别在俯仰油缸活塞杆与基本臂以及基本臂与车架体之间创建衬套（Bushing）；此外，在基本臂与伸缩臂之间创建平移副来表示伸缩油缸的运动；在伸缩臂与吊物的吊点处创建旋转副。 创建传感器：定义Sensor-1 为俯仰油缸的行程，其范围在0～2.78m；Sensor-2 为伸缩油缸行程，其范围在0～7.07m；Sensor-3 为臂架俯仰旋转角度，其范围在0～59.26o。 定义运动：先在吊点处创建竖直向上的直线运动Motion-0，满足起升速度为0.25m/s 的要求。通过此运动副求出俯仰油缸和伸缩油缸的运动曲线。再据此曲线反求俯仰油缸和伸缩油缸的三次样条运动曲线SPLINE_1 和SPLINE_2。施加两俯仰油缸运动Motion-1、Motion-2为-CUBSPL（time，0，SPLINE_1，0），伸缩油缸运动Motion-3 为-CUBSPL（time，0，SPLINE_2，0）。最后，再将Motion-0 删除。 2、分析工况 考虑3 排4 种不同位置上的4 种不同起吊载荷工况，如图2 所示。

图2 RSC45 正面吊运机位置与载荷工况

各种工况下的位置、起吊载荷以及伸缩油缸的参数如下表2 所示。

表2 正面吊运机工况数据表

3、 MSC.ADAMS 结果及与有限元结果对比分析 3.1 MSC.ADAMS 分析结果 对上述四种不同工况进行MSC.ADAMS 运动学仿真，得到了两俯仰油缸和伸缩油缸随时间变化的位移、速度、加速度及受力曲线；得到了基本臂与车架体旋转铰点处的约束力随时间变化的曲线。图3～8 表示了起吊45 吨到位置1 这一过程的仿真曲线。

图3 俯仰油缸和伸缩油缸的位移变化曲线

图4 俯仰油缸和伸缩油缸的速度变化曲线

图5 俯仰油缸的加速度变化曲线

图6 伸缩油缸的加速度变化曲线

图7 两俯仰油缸和伸缩油缸的受力变化曲线

图8 基本臂与车架体旋转铰点处的约束力随时间变化的曲线

3.2 与有限元结果对比分析 起吊到四个位置点时基本臂与车架体铰接点、俯仰油缸、伸缩油缸受力的MSC.ADAMS分析结果与MSC.NASTRAN 有限元计算结果对比分析如下表3 所示。

表3 MSC.ADAMS 与MSC.NASTRAN 结果对比分析表