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快架塔扳塔连杆机构是实现快架塔塔身起升的一种连杆机构。该扳塔连杆机构是通过液压油缸与多根架设杆相连接的多连杆机构,在保证完成快架塔架设的前提下,缩短了架设时间,提高了工作效率,提高了快架塔整机的稳定性,在快架塔中得到一定的应用,但是由于快架塔扳塔连杆机构铰点的位置直接影响油缸的最大工作力,还因受到结构条件和机构受力等因素的制约,使得铰点布置的难度增大。目前没有直接的方法,通常是参考类似的产品的方法进行设计,得到的方案可能无法使快架塔达到既经济又安全的设计目标。因此对快架塔扳塔连杆机构进行铰点位置优化具有很大的工程应用意义。 本文以快架塔扳塔连杆机构作为研究对象,基于力学理论、MATLAB数值计算方法和优化工具箱技术,结合计算机软件对快架塔扳塔连杆机构的铰点位置进行分析优化研究。 首先分析了快架塔扳塔连杆机构的工作原理,以快架塔扳塔连杆机构中的铰点位置为基础,建立了快架塔扳塔连杆机构的力学模型。分析快架塔扳塔连杆机构铰点位置对油缸受力的影响,选取了油缸受力最大时,运用现代最优设计方法,建立以快架塔油缸最大受力最小为目标函数,以扳塔连杆机构铰点坐标位置的变化为设计变量的优化数学模型,采用MATLAB优化工具箱中的fmincon函数对目标函数进行优化;然后,通过运用多刚体动力学理论,建立了优化前和优化后快架塔扳塔的多刚体ADAMS模型,通过仿真分析,得到了优化前和优化后扳塔连杆机构油缸的受力变化曲线;最后基于刚柔耦合法,建立了优化后快架塔扳塔连杆机构ADAMS刚柔耦合动力学模型,得到了柔性架设杆的应力图和油缸的受力变化曲线。 通过对快架塔扳塔连杆机构力学分析得到油缸的最大作用力为529.5kN,而通过优化后得到油缸的最大受力为468.5kN。降低了11.5%,并且优化后新的扳塔连杆机构满足快架塔的空间位置布置要求,提取了快架塔架设杆的最大应力为230.74MPa,满足了架设杆的强度设计要求,进一步验证了快架塔铰点优化结果的正确性,揭示了柔性架设杆对快架塔整体性能的影响,分析了快架塔运动的动态特性,对扳塔连杆机构铰点布置和结构设计提供了重要依据,同时这种虚拟测试为实际测量提供了实验性的指导,具有一定的工程实用性。