為提高工作平臺(tái)調(diào)平系統(tǒng)的精度,對(duì)調(diào)平機(jī)構(gòu)與變幅機(jī)構(gòu)間的速度匹配規(guī)律進(jìn)行了研究。提出以變幅輸出角速度和調(diào)平輸出角速度為比值的匹配性系數(shù),給出以該系數(shù)為依據(jù)的衡量作業(yè)平臺(tái)輸入-輸出匹配性好壞的匹配性準(zhǔn)則。建立了高空作業(yè)車(chē)機(jī)電液虛擬樣機(jī)模型,分別分析了平臺(tái)調(diào)平系統(tǒng)與下臂變幅機(jī)構(gòu)以及上臂變幅機(jī)構(gòu)之間的匹配規(guī)律。結(jié)果表明:匹配性系數(shù)越接近于1,匹配程度越高。臂架啟動(dòng)階段,匹配性系數(shù)接近1的速度越快,平臺(tái)傾角越小;臂架舉升階段,匹配性系數(shù)的變化趨勢(shì)與平臺(tái)傾角變化趨勢(shì)一致。驗(yàn)證了依匹配性系數(shù)為依據(jù)的匹配性準(zhǔn)則的合理性和有效性,為評(píng)價(jià)調(diào)平系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能的優(yōu)劣提供了一種有效方法。
【部分圖文】：

圖1混合臂高空作業(yè)車(chē)臂架結(jié)構(gòu)工作臂變幅引起了工作平臺(tái)的傾斜，是調(diào)平系統(tǒng)的干擾輸入，作業(yè)平臺(tái)調(diào)平裝置平衡該傾斜量以維持工作臺(tái)水平，是調(diào)平系統(tǒng)的調(diào)平輸出。各臂架間的傳動(dòng)形式及角度變化如表1所示。在臂架舉升過(guò)程中，變幅角與調(diào)平角之間的差值越大，則平臺(tái)傾角越大。而調(diào)平角速度與變幅角速度的匹配性，直接影響該差值的大校因此調(diào)平系統(tǒng)性能，取決于工作臺(tái)調(diào)平四連桿機(jī)構(gòu)的調(diào)平角輸出與下臂三鉸點(diǎn)機(jī)構(gòu)以及其余支臂四連桿機(jī)構(gòu)變幅角輸入間的跟隨性能。表1臂架間的連接形式與角位移變化區(qū)間臂架轉(zhuǎn)臺(tái)與下支臂下支臂與上支臂上支臂與飛臂飛臂與作業(yè)平臺(tái)傳動(dòng)形式三鉸點(diǎn)機(jī)構(gòu)四連桿機(jī)構(gòu)四連桿機(jī)構(gòu)四連桿機(jī)構(gòu)角位移變化/(°)0～80°0～180°0～180°0～180°1.2三鉸點(diǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)下支臂變幅采用三鉸點(diǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，如圖2所示，其中點(diǎn)A為下支臂與轉(zhuǎn)臺(tái)的鉸點(diǎn)，點(diǎn)B為下支臂變幅液壓缸的安裝鉸點(diǎn)，點(diǎn)C為液壓缸的變幅動(dòng)鉸點(diǎn)。這種變幅機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但由于液壓缸擺角及伸縮距的限制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)較大空間內(nèi)的變幅，而下支臂變幅角為0～80°，采用三鉸點(diǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠滿足下支臂舉升的變幅要求。圖2三鉸點(diǎn)變幅機(jī)構(gòu)1.3四連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)四連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出角度大，能夠?qū)崿F(xiàn)較大范圍內(nèi)的變幅和調(diào)平角輸出。如圖3所示，上支臂采用的四連桿機(jī)構(gòu)擴(kuò)大伸展范圍，可實(shí)現(xiàn)0～180°范圍內(nèi)的支臂變幅。其中點(diǎn)E為變幅缸的安裝鉸點(diǎn)，點(diǎn)B為變幅缸的動(dòng)鉸點(diǎn)，點(diǎn)D為上支臂與下支臂之間的鉸點(diǎn)。機(jī)架AD、原動(dòng)桿AB、連桿BC以及從動(dòng)桿CD共同組成了變幅液壓缸驅(qū)動(dòng)的擺桿機(jī)構(gòu)及以擺桿為原動(dòng)件，上支臂為從動(dòng)件的四連桿機(jī)構(gòu)。圖3四連桿變幅機(jī)構(gòu)四連桿調(diào)平機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成如圖4所示，包括調(diào)平液壓缸驅(qū)動(dòng)的擺桿機(jī)構(gòu)及以擺桿為原動(dòng)?

平角之間的差值越大，則平臺(tái)傾角越大。而調(diào)平角速度與變幅角速度的匹配性，直接影響該差值的大校因此調(diào)平系統(tǒng)性能，取決于工作臺(tái)調(diào)平四連桿機(jī)構(gòu)的調(diào)平角輸出與下臂三鉸點(diǎn)機(jī)構(gòu)以及其余支臂四連桿機(jī)構(gòu)變幅角輸入間的跟隨性能。表1臂架間的連接形式與角位移變化區(qū)間臂架轉(zhuǎn)臺(tái)與下支臂下支臂與上支臂上支臂與飛臂飛臂與作業(yè)平臺(tái)傳動(dòng)形式三鉸點(diǎn)機(jī)構(gòu)四連桿機(jī)構(gòu)四連桿機(jī)構(gòu)四連桿機(jī)構(gòu)角位移變化/(°)0～80°0～180°0～180°0～180°1.2三鉸點(diǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)下支臂變幅采用三鉸點(diǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，如圖2所示，其中點(diǎn)A為下支臂與轉(zhuǎn)臺(tái)的鉸點(diǎn)，點(diǎn)B為下支臂變幅液壓缸的安裝鉸點(diǎn)，點(diǎn)C為液壓缸的變幅動(dòng)鉸點(diǎn)。這種變幅機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但由于液壓缸擺角及伸縮距的限制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)較大空間內(nèi)的變幅，而下支臂變幅角為0～80°，采用三鉸點(diǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠滿足下支臂舉升的變幅要求。圖2三鉸點(diǎn)變幅機(jī)構(gòu)1.3四連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)四連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出角度大，能夠?qū)崿F(xiàn)較大范圍內(nèi)的變幅和調(diào)平角輸出。如圖3所示，上支臂采用的四連桿機(jī)構(gòu)擴(kuò)大伸展范圍，可實(shí)現(xiàn)0～180°范圍內(nèi)的支臂變幅。其中點(diǎn)E為變幅缸的安裝鉸點(diǎn)，點(diǎn)B為變幅缸的動(dòng)鉸點(diǎn)，點(diǎn)D為上支臂與下支臂之間的鉸點(diǎn)。機(jī)架AD、原動(dòng)桿AB、連桿BC以及從動(dòng)桿CD共同組成了變幅液壓缸驅(qū)動(dòng)的擺桿機(jī)構(gòu)及以擺桿為原動(dòng)件，上支臂為從動(dòng)件的四連桿機(jī)構(gòu)。圖3四連桿變幅機(jī)構(gòu)四連桿調(diào)平機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成如圖4所示，包括調(diào)平液壓缸驅(qū)動(dòng)的擺桿機(jī)構(gòu)及以擺桿為原動(dòng)件，工作平臺(tái)為從動(dòng)件的四連桿機(jī)構(gòu)，其工作原理與四連桿變幅機(jī)構(gòu)相似，可輸出180°的調(diào)平角。圖4四連桿調(diào)平機(jī)構(gòu)2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析2.1三鉸點(diǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)下支臂采用三鉸點(diǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)變幅，其機(jī)構(gòu)矢量圖如圖5所示。圖5三鉸點(diǎn)機(jī)?

四連桿機(jī)構(gòu)四連桿機(jī)構(gòu)角位移變化/(°)0～80°0～180°0～180°0～180°1.2三鉸點(diǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)下支臂變幅采用三鉸點(diǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，如圖2所示，其中點(diǎn)A為下支臂與轉(zhuǎn)臺(tái)的鉸點(diǎn)，點(diǎn)B為下支臂變幅液壓缸的安裝鉸點(diǎn)，點(diǎn)C為液壓缸的變幅動(dòng)鉸點(diǎn)。這種變幅機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但由于液壓缸擺角及伸縮距的限制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)較大空間內(nèi)的變幅，而下支臂變幅角為0～80°，采用三鉸點(diǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠滿足下支臂舉升的變幅要求。圖2三鉸點(diǎn)變幅機(jī)構(gòu)1.3四連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)四連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出角度大，能夠?qū)崿F(xiàn)較大范圍內(nèi)的變幅和調(diào)平角輸出。如圖3所示，上支臂采用的四連桿機(jī)構(gòu)擴(kuò)大伸展范圍，可實(shí)現(xiàn)0～180°范圍內(nèi)的支臂變幅。其中點(diǎn)E為變幅缸的安裝鉸點(diǎn)，點(diǎn)B為變幅缸的動(dòng)鉸點(diǎn)，點(diǎn)D為上支臂與下支臂之間的鉸點(diǎn)。機(jī)架AD、原動(dòng)桿AB、連桿BC以及從動(dòng)桿CD共同組成了變幅液壓缸驅(qū)動(dòng)的擺桿機(jī)構(gòu)及以擺桿為原動(dòng)件，上支臂為從動(dòng)件的四連桿機(jī)構(gòu)。圖3四連桿變幅機(jī)構(gòu)四連桿調(diào)平機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成如圖4所示，包括調(diào)平液壓缸驅(qū)動(dòng)的擺桿機(jī)構(gòu)及以擺桿為原動(dòng)件，工作平臺(tái)為從動(dòng)件的四連桿機(jī)構(gòu)，其工作原理與四連桿變幅機(jī)構(gòu)相似，可輸出180°的調(diào)平角。圖4四連桿調(diào)平機(jī)構(gòu)2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析2.1三鉸點(diǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)下支臂采用三鉸點(diǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)變幅，其機(jī)構(gòu)矢量圖如圖5所示。圖5三鉸點(diǎn)機(jī)構(gòu)矢量圖由圖5建立復(fù)數(shù)矢量方程式可得:lABeiθ1+(L+Xp)eiθ2=lACeiθ(1)將式(1)對(duì)時(shí)間求導(dǎo)，可得:(L+Xp)iω2eiθ2+vXpeiθ2=lACiωeiθ(2)式(2)消去ω2，取實(shí)部可得:第1期楊彬等:作業(yè)平臺(tái)輸入－輸出匹配性對(duì)調(diào)平性能的影響研究·75·

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