以新型装配式建筑墙板安装机为研究对象,分析了机构构型及具体实施方式,建立了动臂起落机构运动学、动力学数学模型,求解了油缸最大负载与尺度参数的函数关系;以动臂起落机构各构件尺度参数为设计变量,以动臂抬升过程中动臂油缸最大负载最小为目标函数,以整机布局、机构奇异性、几何约束等为约束条件,建立了动臂起落机构尺度优化模型;基于复合形法并通过Matlab软件进行迭代计算,得到了动臂起落支链各构件最优尺度参数,使得动臂起落油缸最大负载降低了11%左右,有效提升了机构的动态性能;基于Creo软件分别建立了优化前、后装配式建筑墙板安装机虚拟样机,并进行动力学仿真分析,验证了尺度优化模型的正确性。研究为装配式建筑墙板安装机性能提升提供了依据。

针对现今装配式建筑预制墙板的安装问题,设计了一种新型墙板立板机,通过动臂翻转机构实现末端抓取装置俯仰位姿调节,进而实现预制墙板定位安装作业。其中,动臂翻转机构属于液动连杆机构,通过力学仿真分析发现,动臂起落机构属于主要承力机构,驱动油缸负载最大。为此,针对动臂起落机构建立尺度优化模型,以驱动油缸的最大负载最小为目标函数,基于复合形法优化算法求得动臂翻转机构最优尺度参数,优化后驱动油缸最大负载降低36%左右,驱动油缸性能显著提升;通过Creo软件建立虚拟样机,进行了刚体动力学仿真分析,验证了机构尺度优化模型的可行性;最后,进行样机研制及其施工试验,动臂翻转机构工作性能符合设计要求。

钢材作为重要战略资源,年产量及使用量一直居高不下,钢板的装卸搬运一直以来多采用电磁吸盘的方式运转钢板。针对电磁吸盘在使用中存在的一些问题,优化设计了一种液压抓斗与电磁吸盘相结合的新型装置。以较低的成本、简单的结构设计能够有效解决单一电磁吸附装置因电力故障,导致钢板脱落,突发安全事故的问题。对该装置的液压抓斗进行运动学分析,利用闭环矢量法建立运动学模型,分析构件的运动关系;通过三维软件Creo建模,进行运动仿真分析,对比算例中所求结果,验证运动学模型的正确性。通过对该装置的分析、建模、仿真、对比验证装置的合理性,并为动力分析提供理论基础。