云梯消防车是一种装备伸缩式云梯(可带伸降斗),转台及灭火装置的举高消防车,它适合于城镇、工矿企业等用于高层建筑扑救火灾、抢救人员、物资或进行其它方面的登高作业,它的出现已成为城市消防必不可少的灭火工具,是扑灭高层建筑火灾的重要消防设备。作为云梯消防车最重要的支承部件和关键性技术部件——臂架系统,它需要承受自身以及泵送水产生的重力、风力、伸展梯架的惯性力、救援斗内人员或云梯装配所施加的变载荷(如救援斗内的操作力和喷水口的反力)。梯架结构主要由薄壁型钢焊接而成。如果臂架结构出现问题,将造成巨大的损失,因此臂架系统是云梯消防车工作中最薄弱的环节,臂架结构的可靠性是确保灭火救援工作顺利进行最关键的因素。对臂架结构的强度刚度进行准确分析,设计出轻便、耐用的臂架对提高云梯消防车工作可靠性、降低成本具有十分重要的意义。本课题从实际问题出发,以3X米云梯消防车产品的开发与研究为背景,将有限元理论、多体动力学理论、软件工具和试验有机结合起来,主要针对臂架各工况进行综合静态分析和动力学中的模态分析,并与实验结果相比较,从而确定云梯消防车工作过程中臂架的危险截面和危险截面的安全系数,为结构设计和改进提供依据。通过对臂架进行模态理论分析和模态试验,得到臂架的固有频率和振型,指导云梯的生产和使用,防止共振。运用多体动力学理论,对臂架工作状态进行仿真,得到云梯消防车在各种工况下的铰接点的受力和油缸力,为工作斗调平关键性技术中液压系统的设计提供依据,最后以工作斗处油缸力最小为目标,对云梯消防车臂架各铰接点位置进行优化。本课题的研究、实践表明,采用计算机辅助设计和有限元分析方法、多体动力学仿真方法对大型复杂机械进行设计、开发是一种快速有效的方法,能较为显著的缩短产品开发周期,减少产品开发投入。