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DMH2000型多节自由伸缩式升降平台的升降主要是通过滑动螺旋传动来实现的,即通过将丝杆的转动变化为丝母的直线运动,来实现工作平台的垂直升降。在加负载升降过程中,丝杆是升降平台主要的承载件和传力件,故应具有足够的强度、刚度和较好的动态特性。为了保证丝杆能够正常的完成升降工作,不发生弯曲和疲劳失效,有必要对升降平台关键部件进行有限元分析、轻量化设计及动态特性分析,这对提高其工作的稳定性和安全性具有非常重要的意义。 本文首先应用传统力学计算公式对中心丝杆分别进行了静应力、工作应力及稳定性计算,得出相关力学计算结果。之后以升降平台中心丝杆为研究对象,并结合有限元分析和轻量化设计的相关理论,在三维软件Pro/E中建立中心丝杆的几何模型,并对其结构进行合理的简化。将几何模型导入到有限元分析软件ANSYS中,建立丝杆的有限元模型,对其进行有限元分析计算,从而得出丝杆在各工况下的应力、变形分布。通过计算结果可以看出,丝杆的强度、刚度均满足工作的要求,但理论设计偏于保守,强度还有很大的富余,存在进一步优化设计的空间。在应力、变形计算结果的基础上,应用ANSYS优化分析模块对丝杆进行了轻量化研究,通过对轻量化后的丝杆进行应力、变形分析表明,丝杆的结构合理且各方面的性能均满足工作的要求,说明本文的轻量化研究是成功的。最后通过虚拟样机仿真软件ADAMS分析了优化后升降平台运行过程中关键部件的位移、速度、加速度及力学变化曲线等动态特性,通过分析确定优化后升降平台的工作是安全稳定的。 本文所采用的有限元方法和动态仿真技术在一定程度上缓解了设计人员对设计经验的依赖和对所选方案可行性的茫然。通过对丝杆进行传统力学计算、有限元分析、轻量化设计和动态特性分析,不但降低了丝杆的制造成本,同时还为其它类似产品的设计提供参考依据。