关键词：细长机械臂;;无人化自动检测;;静力学分析;;振动特性;;机械优化
摘 要：随着我国对于技术的研究持续深入,桥梁检测技术也在深层的发展中。而桥梁检测车作为一种新型的、用于对高速公路桥梁进行流动检测和维修的专用车辆,在国家交通发展中的需求也在不断升高。由于我国对桥梁检测车结构的研究少,还不够深入,所以提出一种适用于我国高速公路桥梁的检测车设计方案,具有比较重要的理论意义和实际价值。本文课题源自湖北省交通运输厅《桥梁上部结构隐蔽部位快速检测成套技术与装备研究》项目,并且作为该项目的桥梁外观缺陷检测研究的这一部分,主要针对国内市场桥梁检测系统自动化的要求而提出的一种结构轻便、成本较低、能够实现自动检测的机械臂式桥梁检测车系统。本文主要的目标是对现在桥梁检测工作过程进行分析研究,提出一种检测扫描云台细长杆关节机械臂,并针对其机械臂的结构特征,通过有限元分析和模糊优化方法对整个机构进行研究,形成了一套可靠的、合理的机械臂式桥梁检测车系统。本文主要的工作有:(1)在桥梁检测方面提出了一种新型的机械臂检测机构,并通过实际分析确定机械臂架的几何尺寸,并通过三维软件建模,为无人化自动检测的实现提供一种可行性;(2)在静力学基本原理和动力学基本原理的支撑下,通过自下而上的建模方法,从零件到整体的分析了该车载式机械臂的静态特性和动态特性,分析结果表明了该机械臂结构的可靠性和实用性;(3)由于该机械臂属于细长杆件的特殊性,故研究了在外界因素(如大风载荷)的作用下的受力分析和振动特性,进一步为工程实践提供了指导意义;(4)通过有限元分析软件的模态分析和模糊优化设计方法,确定了零部件的危险工作区间,提高了其物理强度,得到了可靠、合理的结构方案。通过静力学和动力学基本理论研究与仿真分析实验,结果表明:本文所提出的车载式桥梁自动检测机械臂方案能达到任务的基本目标,该机械臂结构强度符合安全性要求,能够为其物理样机的研制和其他新型桥梁检测装置工程化提供合理的参考依据。
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