混合臂式高空作业车的结构设计及分析

发布时间：2017-04-30 03:08

  本文关键词：混合臂式高空作业车的结构设计及分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高空作业车以其机动灵活、工作幅度大、多自由度伸缩升降和对环境适应性强等优点广泛应用于机场、海港、工厂企业、铁路施工与装载等工作场合；在国家重大项目“神光Ш”激光装置安装与维护的第三期工程中，亟需一台适用于复杂靶场工作环境并能够实现多任务功能的高空作业设备；纵观目前市场上的各类通用高空作业设备，均无法满足该项目的工作需要；本文针对该项目的实际需要，根据靶场内部的复杂环境，设计一专用高空作业设备，并对其进行静力学与动力学等分析。 本文首先根据复杂的靶场环境和实际任务的需要，确定高空作业车的设计指标；并采用类比设计方法规划了高空作业设备的整车基本组成，确定采用混合式臂架系统作为高空作业车的主要工作机构，针对整体方案设计了适用于该设备的液压控制系统。其次根据整车组成方案，分别对高空作业车主要机构和结构进行设计；采用三维设计软件Pro/E生成混合臂式高空作业设备的虚拟样机，分别对混合臂式高空作业车安全性和工作空间进行了理论计算及三维模型校核。 鉴于本文设备工作环境的级别较高，对设备安全性提出了很高的要求，且高空作业车的强度、刚度与稳定性分析至关重。本文采用通用有限元软件ANSYS，建立了多工况下的整车混合单元有限元模型，从而实现对混合臂式高空作业设备的整机强度、刚度与稳定性校核，对后续的优化设计提供基础；由于该高空作业车需搭载工作人员完成作业任务，从人机工程学和工作安全角度，对系统的固有频率有特定的要求；且由于运动过程中外部载荷的持续或随机作用，对该设备的动力学特性也提出了较高的要求；本文首先通过ANSYS有限元模型对设备进行了模态分析，得到其典型工况下的固有频率和模态振型，，为高空作业车进一步优化起到指导作用；其次利用多刚体系统动力学建模的等效元素集成法建立了混合臂式高空作业车上车工作机构的动力学方程，为高空作业车的动力学分析提供了理论基础；最后运用动力学分析软件ADAMS对整车进行运动仿真，得到相应的动态特性曲线。
【关键词】：高空作业车 混合臂 有限元分析 等效元素法 动态特性
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH211.6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题研究目的与意义9-10
• 1.2 国内外高空作业机械现状与发展方向10-14
• 1.2.1 高空作业机械发展现状10-13
• 1.2.2 高空作业机械发展方向13-14
• 1.3 课题主要研究内容14-15
• 第2章 混合臂式高空作业车总体方案设计15-22
• 2.1 高空作业车组成与设计指标15-16
• 2.1.1 总体设计指标15
• 2.1.2 高空作业车组成15-16
• 2.2 混合臂式高空作业车总体及各部分方案确定16-20
• 2.2.1 作业车总体方案的确定16-18
• 2.2.2 作业车各部分方案18-20
• 2.3 混合臂式高空作业车液压系统设计20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第3章 混合臂式高空作业车结构设计22-35
• 3.1 混合臂式高空作业车底盘系统设计22-25
• 3.1.1 底盘车架设计23-24
• 3.1.2 底盘支腿设计24-25
• 3.1.3 底盘行走机构设计25
• 3.2 混合臂式高空作业车工作装置设计25-30
• 3.2.1 伸缩臂设计26-28
• 3.2.2 小平台设计28
• 3.2.3 槽臂设计28-29
• 3.2.4 吊篮设计29-30
• 3.2.5 上车转台设计30
• 3.3 混合臂式高空作业车安全性及工作空间校核30-34
• 3.3.1 伸缩臂截面尺寸校核30-31
• 3.3.2 车体倾覆力矩校核31-33
• 3.3.3 工作空间校核33-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第4章 混合臂式高空作业车结构静力分析35-49
• 4.1 概述35
• 4.2 有限元模型建立35-42
• 4.2.1 混合臂式高空作业车各部分有限元建模36-40
• 4.2.2 混合臂式高空作业车整车的组装与加载40-42
• 4.3 混合臂式高空作业车整车有限元静力分析42-48
• 4.3.1 高度最高工况的分析42-45
• 4.3.2 幅度最大工况的分析45-48
• 4.4 本章小结48-49
• 第5章 混合臂式高空作业车动态特性研究49-65
• 5.1 混合臂式高空作业车的模态分析49-55
• 5.1.1 概述49-50
• 5.1.2 小平台的模态分析50-52
• 5.1.3 两种工况下整车模态分析52-55
• 5.2 混合臂式高空作业车整车动力学分析55-64
• 5.2.1 作业车系统动力学方程55-59
• 5.2.2 作业车 ADAMS 动力学仿真59-64
• 5.3 本章小结64-65
• 结论65-66
• 参考文献66-70
• 致谢70

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