高效垂直输运装置作为高层建筑垂直交通与运输系统的一种潜在的解决方案，   顺德登高车出租,  登高车出租,  顺德登高车   无论是在运输能力、输送效率、降低能耗，还是占用空间等方面都有其独特的优势。当然，作为一款概念产品，它还存在许多问题亟待研究者进一步完善。本文针对专利中提出的一种高效垂直输运装置展开研究，综合运用了CAE技术和现代优化设计方法，为该方案推向工程实际做了初步的探索，具体研究内容及结果如下：

  （1）提出一种高效垂直输运装置，该装置采用链传动的方式，可以同时搭载多个轿厢，解决了传统电梯一个电梯井只能容纳一部电梯的问题，大大地减少了电梯设备占用的建筑空间，从而能够提高高层建筑空间利用效率；整个装置垂直布置，装置两侧均可搭载轿厢，理论上能够充分利用下降侧负载的重力势能，在减少能耗、提高输送效率等方面有一定的优势。

  （2）研究了静态平衡状态下高效垂直输运装置最大张力计算，初步推导了数学表达式，并结合现有的传动链张力公式得出动态力学特性；对于局部的受力分析中，得出了载荷分布特点。研究认为：由于该装置采用链传动低速重载，动载荷对整体的影响不大，张力的主要构成要素为链条自重和外界负载所产生的链条静张力；对于局部来说，载荷分布受自重和外载比例的影响，在外载不变的情况下装置自重不仅决定了载荷的大小还影响着载荷的分布。数值分析结果表明：在轴孔接触配合处存在应力集中（237MPa），外链板是薄弱环节；载荷分布特点是内侧大外侧小，造成了结构的弯曲变形，需要通过改善设计来抑制这种趋势；应力计算中可以看出，除去少部分区域应力值很大，大部分区域的材料并没有得到充分的利用整个部件存在很大的优化空间。

  （3）利用ANSYS软件设计优化技术完成了结构尺寸，即以标准传动链（CHE80）为基础尺寸放大倍数的确定。设计了一种优化方案，该方案同时考虑了原模型尺寸、自重、载荷随基本结构尺寸变化规律，且解算简单方便收敛。解算得：设计变量𝑛=0.39即以CHE80放大19.5倍作为高效垂直输运装置设计原型最为合适。在此基础上分析载荷分布特点，提出了优化后模型的尺寸方案，自重高效垂直输运装置优化设计及力学性能分析62由原先的1270吨下降至174.4吨，下降了86.27%；同时保持主要性能指标稳定：最大应力控制在292MPa，最大变形量小于等于0.105%，传动链向外弯曲的趋势也得到有效地抑制。

  （4）利用ANSYS拓扑优化技术分别优化了内链节和外链板的拓扑结构。针对优化迭代耗时过大的问题，采用直接加载等效载荷的方法代替之前的通过接触面传递载荷，能够有效提高优化效率。优化结果显示：主要由张力作用下，外链板和内链节两侧耳部以及中心区域的材料认为是低效的，可以被优先去除掉；在保持整体主要性能参数稳定的前提下，本文对外链板和内链节拓扑结构重新设计，去除部分低效的材料，使外链板自重下降了12.95%，内链节自重下降了10.46%，整体下降了8.81%；从对优化后模型的分析中显示：应力和应变水平保持稳定，低效单元数显著减少，材料利用率明显提高。

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   本文主要研究了一种高效垂直输运装置力学性能和以轻量化为目标的优化设计，受研究时间和条件限制，文在以下几个方面有待进一步研究：

  （1）机构设计方面。在专利和本论文中主要研究的是装置主体部分，对于该高效垂直输运装置方案各个子系统的研究，需要进一步完善。

  （2）优化设计方面。本文虽然分别对尺寸和拓扑进行了优化，但是依然存在相当的优化空间，每一个细节尺寸的优化、更高灵敏度更精确的拓扑优化方法都潜在的优化方向。

  （3）力学性能分析方面。本文认为主要危险工况是由最大张力产生的结构强度问题，对于该装置啮合冲击强度、多边形相应、模态、疲劳强度、摩擦及润滑等因素的影响及相关理论分析亟待进一步的完善。

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