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轮式蜘蛛型高空作业平台底盘设计与有限元分析
| 论文题名： | 轮式蜘蛛型高空作业平台底盘设计与有限元分析 |
| 关键词： | 高空作业平台;有限元分析;轮式车架;结构优化;底盘设计 |
| 摘要： | 依托“十一五”国家科技计划支撑项目《高大空间建筑工程安装维护设备技术与产业化开发》(项目编号:2008BAJ09806)。该项目旨在研发一种新式蜘蛛型高空作业平台,用于体育馆、机场、酒店等高大空间结构的安装、维护等作业。轮式底盘和蜘蛛型支腿是该高空作业平台的2个重要部件,合理的参数选择、结构设计和准确的受力分析与计算,对研发适合通过狭窄通道、重量轻、稳定性高的用于室内作业轮式底盘非常重要。 在对国外同类产品技术研究的基础上,结合本课题的设计要求,确定了高空作业平台的主要技术参数,完成了轮式底盘和蜘蛛型支腿的结构设计、行走装置的牵引性能和主要工作动作时间的计算。结果表明:设计参数选择合理,技术性能先进,底盘与支腿结构设计适合室内作业工况。 在工作状态下,从支腿反力和作业稳定系数2个方面研究整机稳定性。在额定载荷作用下,工作篮在1人区和2人区的最大工作幅度边界上工作时,对支腿反力随主臂提升角、上车回转角度、支腿摆开角度以及主臂伸缩量的变化进行了研究和计算。结果表明:整机在正常工作区域内(θ=46°),支反力值均大于0,符合国标GB／T9465-2008支腿反力大于0的整机稳定性要求。根据国际标准IS016368:2003E,以支爪中心连线为倾翻线,工作篮在1人区和2人区的最大工作幅度边界上工作时,对整机作业稳定性进行了研究和计算。结果表明:在正常工作区域内(支腿摆角θ=46°),作业稳定性系数均大于1。对支腿反力小于0和作业稳定性系数小于1的特殊工作区域,可以通过电控来限制工作篮进入该区域工作,满足整机工作稳定性要求。 根据支腿反力计算结果,确定了轮式车架与蜘蛛支腿受力的典型工况。运用ANSYS有限元分析软件,完成了对轮式车架和蜘蛛支腿的建模和结构静强度分析计算,获得了完整的变形与应力分布。结果表明:两者强度满足要求,结构设计合理。根据能量等效的方法,完成臂架部分的等效质量与等效刚度计算。根据等效结果,建立动力学模型,对主臂在变幅平面内的提升启动和下降制动2种典型工况进行瞬态动力学分析,得到臂架端部和车架的动态响应。比较动力学与静力学分析结果,得到了该高空作业平台设计中动载系数的取值不应小于1.11。依据结构静强度分析的计算结果,以体积最小为目标函数,对下支腿和发动机机座进行优化设计,得到了相对较好的设计结果。 |
| 作者： | 夏德茂 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 王进 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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