伸缩臂式高空作业平台工作装置的动态仿真与优化

发布时间：2020-02-14 22:47

【摘要】：本文以“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：2008BAJ09B06）为依托，根据机械设计、工程力学学科理论，综合应用Pro/E、ADAMS、ANSYS等软件对课题实际产品PT25型高空作业平台的工作装置进行了三维建模、动态仿真、有限元分析及优化设计工作，研究了主要部件的强度和刚度以及关键铰点的受力情况，研究结果为平台的改进设计及后续测试工作提供了可靠的理论参考依据。论文的主要工作包括以下几点：（1）平台工作装置的三维建模。以平台的原始设计为基础，在Pro/E中建立了工作装置的参数化模型，并利用Pro/E和ADAMS之间的专用接口程序Mech/Pro2005生成ADAMS仿真模型。（2）平台工作装置的仿真分析。根据平台的实际运动规律制定平台的驱动函数，应用ADAMS软件对平台进行仿真分析，获得平台作业高度、作业幅度曲线，主要部件、关键铰点受力曲线。经验证，平台作业范围满足设计要求，各部件、铰点受力合理。（3）平台工作装置的有限元分析。在ANSYS中建立了转台、伸缩臂、折臂、吊篮等主要部件的有限元模型，，通过计算获得各部件应力和变形分布云图，结果表明各主要部件的安全系数均符合国家标准GB/T9465-2008的规定，其强度和刚度满足使用要求。此外，本文还对伸缩臂的启动过程进行瞬态动力学计算，获得了伸缩臂的动载系数。（4）平台工作装置的优化设计。以伸缩臂变幅铰点位置参数为设计变量，减小危险截面受力为目标，建立了优化设计数学模型。通过MATLAB编程求解，获得最佳铰点位置设计方案，显著改善了伸缩臂受力。在有限元分析基础上，以主臂截面参数为设计变量，主臂总体积为目标函数，应用APDL语言编写优化命令流进行优化计算，获得合理的主臂截面尺寸，有效地降低了伸缩臂的重量。通过本文的研究工作，给出了一种三维建模—动态仿真—有限元分析—优化设计的研究方法，提高了研发效率，对高空作业平台向轻量化、节能化、产业化的方向发展起到一定的推动作用，同时也为其它重大装备的研制提供了一种借鉴。
【图文】：

剪叉式,高空作业平台,双桅,折臂

[3]，用在室内作业的主要有剪叉式、折臂式、套缸式和桅柱式四种，如图1.1所示。a ) b )c ) d )图1.1 室内常用高空作业平台a-剪叉式； b-折臂式； c-套缸式； d-双桅柱式目前国内生产和使用较普遍的主要是剪叉式、车载式、桅柱式及套缸式高空作业平台。剪叉式高空作业平台利用液压缸顶升剪叉臂来工作，这种剪叉式臂型结构可以增大平台承载能力以便运输更多的人员和物料，但是剪叉式结构收回时体积较大而且稳定性较差，因此平台的起升高度较低，一般不超过十几米，此外这种结构只能垂直升降，使得其作业范围比其它类型平台小，剪叉式高空作业平台动力源是外部电源，本身没有发动机，这也限制了它的使用范围。车载式高空作业平台是由升降台和汽车配套改装的高空作业设备，其利用车辆的引擎动力驱动升降，车辆本身具有行走功能，使得升降台有更好的灵活性和机动性，能适应区域范围广、流动性大的高空作业，提高了高空作业的工作效率。桅柱式高空作业平台整体采用高强度铝型材精制而成

高空作业平台,自行式

自行式高空作业平台具有自动行走的功能，移动方便、快捷，其体积小可以在室内和狭小空间使用，适合于长期作业和重载作业。自行式高空作业平台按行走装置的不同主要分为履带式和轮胎式，如图1.2所示。a）履带式 b）轮胎式图1.2 自行式高空作业平台自行履带式高空作业平台体积小，通过性能强，具有爬坡及爬楼梯能力，能适应多种场地环境，起升高度一般在10～40m。适合在狭窄街道、室内大堂、需要爬楼梯的地方使用。此类设备的最大特点在于其支腿结构的设计多采用蜘蛛型支腿，这样不但使整
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TH211.6

【参考文献】