高空作业车,尤其是曲臂式高空作业车,是一种典型的柔性多体机械系统,随着当代计算机水平的提高和高强度材料在工程机械中的应用,以及市场对机械设备重量与结构轻盈性要求的提高,促使高空作业车设备愈趋轻巧、重量减轻、柔性变大、刚度变小,从而带来了几何非线性与柔性多体计算分析等难题,此外,由于机械系统柔度加大而带来的系统固有频率的下降和因机械运转速度的提高而造成的激振频率的上升可能使机械系统产生较强的振动现象,此时将构件视为刚体的分析方法已不再适应现代机械设计分析的要求,对其进行准确的动力学分析成为保证其工作安全可靠的重要手段。对机械系统进行动力学分析,将经典力学原理与现代计算机技术相结合,建立便于编程、高效快捷的动力学模型,为其进行机构优化设计、动力学优化及控制提供理论依据,是许多学者努力的方向。本文首先根据各种特殊的需要,结合具体的工作环境,选定了作业车的机构形式,规划了整车组成,进行了下车系统和工作装置方案和尺寸的初定,工作完成后,应用大型通用有限元分析软件分别对主体结构的强度、刚度、稳定性进行了校核。在静力学分析完成之后,后面的工作主要围绕作业车的动力学分析展开。首先,比较了传统的多刚体与多柔体系统动力学建模分析方法,总结了每种方法的优点与不足,在此基础上引出本文采用的多刚体动力学建模方法——等效元素集成法和多柔体动力学建模方法——高效运动弹性动力学方法。本文先后利用上述两种分析方法对本课题的研究对象重型移动式高空作业车臂架系统进行了动力学分析。平面复杂机构分析的等效元素集成法,通过静力与动力凝聚,将任一形式的构件的质量和惯量向质心或杆件两端等效,推导出典型构件的等效后的单元等效质量阵,采用有限元方法对单元进行集成组装,此方法将建模的关键归结为二阶转换张量Ti a和三阶转换张量Tib′c的建立以及等效质量阵的组装,建模和解算过程简单快捷。基于KED方法的高效运动弹性动力学方法,从运动方程本身来说,它采用的是就是弹性梁杆系统完整的多柔体动力学方程,然而其求解策略上借用了KED的思路,其推导的方程与传统的KED方程具有极其相似的结构。这种方法弥补了传统的KED方法忽略刚体运动与弹性变形之间非线性耦合的缺点,既保证了分析精度,又提高了求解效率。上述两种方法均采用有限元的形式,实现了规范、统一、易于组装和计算机编程的动力学系统建模。结合上述两种多体动力学分析方法,本文以Compaq Visual Fortran 90和MATLAB7.0为平台编制了用于本课题折臂式高空作业车刚性和柔性臂架系统动力学分析的有限元程序,并利用有限元分析软件ANSYS 12.0对结构进行了模态分析。