[發(fā)明專利]一種混泥土泵車柔性臂架的建模方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110025305.8
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112883457B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發(fā)明（設計）人: 陳廈飛;周艷紅;楊兆萬
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學鄂州工業(yè)技術研究院
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;E04G21/04
• 代理公司: 武漢泰山北斗專利代理事務所(特殊普通合伙) 42250
• 代理人: 董佳佳

1.一種混泥土泵車柔性臂架的建模方法，其特征在于，所述建模方法包括下述步驟：

將混泥土泵車柔性臂架分成多根柔性臂桿，將柔性臂桿等效為柔性細梁，建立柔性臂桿的細梁幾何模型；

將所述細梁幾何模型等效為柔性臂桿模型，具體的將單根柔性細梁等效為兩個剛體和連接兩個剛體的彈性關節(jié)，所述彈性關節(jié)等效為三個互相垂直的旋轉(zhuǎn)彈簧關節(jié)；

針對每根柔性臂桿，計算三個旋轉(zhuǎn)彈簧關節(jié)的彈性系數(shù)，得到每根柔性臂桿的彈性關節(jié)模型；

最后得到整個柔性臂架的彈性關節(jié)模型；

其中，所述細梁幾何模型具體為：將柔性臂桿等效為一根柔性細梁圓柱體，柔性臂桿的質(zhì)量均勻地分布在圓柱體中，且圓柱體長度為柔性臂桿兩端旋轉(zhuǎn)副軸線之間距離，細梁幾何模型的幾何參數(shù)至少包括圓柱體的長度和直徑；

所述柔性臂桿模型具體為：將把一根柔性細梁平均分成兩段，每一段看成一個剛體，兩個剛體之間是由三個互相垂直的旋轉(zhuǎn)彈簧關節(jié)連接，每個剛體有三個自由度，兩個剛體之間的旋轉(zhuǎn)，可以看成繞三個相互垂直方向的軸旋轉(zhuǎn)；

計算三個旋轉(zhuǎn)彈簧關節(jié)的彈性系數(shù)的步驟如下：

三個旋轉(zhuǎn)彈簧關節(jié)的旋轉(zhuǎn)軸分別為x軸、y軸和z軸，以K₁表示繞z軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)彈簧關節(jié)的彈性系數(shù)大小，K₂表示繞y軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)彈簧關節(jié)的彈性系數(shù)大小，K₃表示繞x軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)彈簧關節(jié)的彈性系數(shù)大小；彈性關節(jié)的應變能W₂為三個旋轉(zhuǎn)彈簧關節(jié)的應變能之和，柔性細梁彎曲應變能和扭轉(zhuǎn)應變能之和為W₁，其中：

滿足條件W₁＝W₂,其中θ_z為旋轉(zhuǎn)彈簧關節(jié)繞z軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)角度大小，θ_y為旋轉(zhuǎn)彈簧關節(jié)繞y軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)角度大小，θ_x為旋轉(zhuǎn)彈簧關節(jié)繞x軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)角度大小，E表示柔性細梁的彈性模量，l表示柔性細梁的長度，m表示柔性細梁的質(zhì)量，G表示柔性細梁的切變模量，d表示柔性細梁圓柱體直徑大小；

通過測量不同的三組角度值θ_x、θ_y、θ_z的大小，可以得到三組方程，即可得到K₁、K₂和K₃的大小，且K₁、K₂和K₃是唯一解。