混合臂式高空作业车变幅系统动态建模与分析

孙 迪，高崇仁，朱建学，殷玉枫

(1.太原科技大学 机械工程系，太原030024；2.河南江河特种车辆有限公司，河南 新乡453400)

高空作业车是指运送工作人员和使用器材到现场并进行空中作业的专用车辆。由于混合臂式高空作业车在臂架变幅过程中相对运动较为复杂，目前针对高空作业车运用基础力学理论解析推导动力学微分方程的研究主要集中在直臂式和折臂式的车型上，即便是混合臂式车型也多运用大型仿真模拟软件建模和仿真，少有解析推导的佐证来增强说服力[1-4]。现阶段的动力学分析中对高空作业车臂架刚柔耦合振动分析、工作平台调平分析及臂架轨迹规划等方面的研究较为全面[5-9]，不过缺少臂架变幅运动对伸缩、变幅液压缸流量、油压影响的进一步分析。本文基于拉格朗日方程对上臂系统和下臂系统均具有一节伸缩臂的一般混合臂式高空作业车进行建模并推导运动微分方程，而后推导臂架在变幅过程中油缸受力、油压、流量等相关参数随时间变化的关系。假定一种臂架转动与伸缩同步进行时的变幅运动，基于最小二乘原理运用MATLAB编程进行数值求解并分析结果、验证结果。

1 臂架系统模型的建立

混合臂式高空作业车的实际物理系统比直臂式和折臂式都要复杂，现将臂架系统模型作如下简化处理：

只考虑变幅运动而不考虑回转运动，以减少与油缸参数关系不大的臂架自由度；将臂架模型作为刚体进行推导；……