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QY20汽车起重机动力学仿真分析 江苏省特种设备安全监督检验研究院无锡分院 方维 摘要：虚拟样机作为产品设计的一项新技术，对于传统的产品设计方法是一次革命。本文利用ADAMS软件构建了QY20汽车起重机动力学仿真模型，并对其在带载回转过程中的突然卸载工况进行了分析。 关键词：虚拟样机；ADAMS；汽车起重机；动力学仿真 Abstract: As a new technology of product design, Virtual Prototype is a revolution to traditional method of products design. In this paper, the model of QY20 truck crane was built based on ADAMS and analysis the process of rotating with weight remove abruptly. Key words：Virtual prototyping；ADAMS；Truck crane；Dynamic simulation 引言 在传统的设计与制造过程中，首先是概念设计和方案论证，然后进行产品设计。在设计完成后，为了验证设计，通常要制造样机进行试验，有时这些试验甚至是破坏性的。当通过试验发现缺陷是，又要回头修改设计并再用样机进行试验。只有通过周而复始的设计——试验——设计过程，产品才能达到要求的性能。 通过虚拟样机技术，工程设计人员直接利用CAD系统所提供的零部件的物理信息以及其几何信息，在计算机上定义零部件间的连接关系并对机械系统进行虚拟装配，从而获得机械系统的虚拟样机，使用系统仿真软件在各种虚拟环境中真实地模拟系统的运动，并对其在各种工况下的运动和受力情况进行仿真分析，观察并试验各组成部件的相互运动情况，它可以在计算机上方便地修改设计缺陷，仿真试验不同的设计方案，对整个系统进行不断的改进，直至获得最优设计方案以后，再做出物理样机。 本文以QY20汽车起重机为对象研究虚拟样机技术在产品开发中的实际应用，首先运用ADAMS软件建立QY20汽车起重机三维模型，并对汽车起重机在突然加载和卸载的工况下进行动力学仿真分析，根据仿真分析的对整机的稳定性进行判断。 1、ADAMS软件简介 ADAMS即机械系统动力学自动分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)，该软件是美国MDI公司(Mechanical Dynamic Inc.)开发的虚拟样机分析软件。ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。 2、在ADAMS环境下建模 在ADAMS/View模块中建立QY20汽车起重机的各主要构件滑轮、绳索、吊钩组等简化，为了不影响整机的仿真结果，将其质量加到基本臂上。如图所示。 建立回转支撑与底盘间的旋转副、转台和回转支撑之间的固定副只考虑回转机构的运动，在回转过程中静止的零件都采用固定副将其固定。在转台与回转支撑之间的转动副上添加旋转驱动，在旋转驱动特性对话框中输入旋转速度10.02，表示起重机的回转速度是10.02°/s。 为模拟真实情况，对建立的模型利用柔性力进行弹性体等效。在汽车起重机相互有弹性作用的部位利用轴套力来模拟，利用轴套力在两个构件之间加上一个柔性力。在变幅油缸活塞杆和基本臂之间添加轴套力来模拟基本臂和活塞间的接触力；在支腿与大地之间加上轴套力来模拟两者之间的接触力。 在本次仿真过程中，起重机在5S时加载，回转机构以1.67r/min的转速回转，在9S时突然卸载，此时吊臂与车架大约成90°，为此，利用阶跃函数定义单向力的函数表达式，-STEP( time , 0 , 0 , 4.9 , STEP( time , 4.9 , 0 , 5 ,STEP( time , 5 , 120000 , 9 ,STEP( time , 9 , 120000 , 9. 1,STEP( time , 9. 1 , 0 , 15 ,0)))))。该表达式表示在0到4.9S时回转机构未加载回转，在4.9S到5S的很短的时间内，加载至120000N（12t）；之后带载回转，一直到9S；在9S到9.1S的时间内，所受载荷突然从120000N变成0，以此来模拟突然卸载的过程之后回转机构一直回转至15S时停止。3、带载回转工况动力学分析 研究QY20汽车