高空作业车臂架结构设计分析及优化

发布时间：2017-05-21 07:54

  本文关键词：高空作业车臂架结构设计分析及优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高空作业车是一种专用的高空作业设备，它有着极其广泛的应用。近些年，我国的超高层建筑不断涌现，，导致市场对超高空作业车的需求量不断增加，而国内能够生产制造超高空作业车的企业又寥寥无几，因此，研发出安全可靠、性能优良、技术先进的超高空作业车具有重要的社会意义。 本文通过市场调研以及参照现有相关标准，确定了臂架整体布局方式、臂架伸缩方式、截面形式、结构尺寸、支腿形式和跨度以及整车尺寸，并完成超高空作业车三维模型的建立。 对臂架系统作业状态下的各种载荷进行了分析，确定了最危险情况下的载荷组合。完成了臂架系统两种危险工况下的强度和刚度计算并对臂架系统进行了有限元分析，得到了臂架系统的应力分析云图以及臂架变形图，并对各臂应力集中情况以及整体变形进行分析，验证模型结构的合理性。 对臂架系统单缸三铰点和单缸六铰点变幅机构进行了力学分析，基于力学分析进而建立了变幅机构的优化模型，并确定了两种变幅机构的优化目标函数、设计变量以及约束条件，对两机构进行优化并得到优化结果，通过对两种变幅机构优化前后尺寸、性能的对比得知，优化后的机构实现了减小油缸受力的目的。 利用Workbench对臂架系统进行参数化建模，利用实验设计法分析了臂架截面参数对最大应力、最大位移和臂架质量的影响，通过目标驱动优化得到了臂架截面优化结果，实现了在不影响臂架力学性能的前提下，降低臂架质量的目的。
【关键词】：高空作业车 臂架系统 有限元分析 结构优化
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH211.6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-10
• 1.2 国内外高空作业车发展现状10-14
• 1.2.1 国外高空作业车发展现状10-12
• 1.2.2 国内高空作业车发展现状12-13
• 1.2.3 高空作业车发展趋势13-14
• 1.3 高空作业车臂架系统研究现状14-15
• 1.3.1 传统臂架分析方法14
• 1.3.2 有限元分析方法14-15
• 1.3.3 臂架系统优化15
• 1.4 本文主要研究内容15-17
• 第2章 高空作业车臂架结构17-26
• 2.1 高空作业车臂架布局形式17-18
• 2.2 高空作业车臂架截面形式18-20
• 2.3 支腿形式20-21
• 2.4 高空作业车伸缩机构21-23
• 2.4.1 三节臂伸缩机构21-22
• 2.4.2 五节臂伸缩机构22-23
• 2.5 高空作业车主要结构尺寸23-25
• 2.5.1 臂架结构尺寸23-24
• 2.5.2 支腿跨距24-25
• 2.5.3 整车尺寸25
• 2.6 三维模型的创建25
• 2.7 本章小结25-26
• 第3章 高空作业车静态特性分析26-53
• 3.1 高空作业车作业范围26-27
• 3.2 危险作业工况分析27-28
• 3.3 臂架的载荷分析28-29
• 3.4 高空作业车臂架强度分析29-33
• 3.4.1 许用应力29
• 3.4.2 危险工况一计算29-32
• 3.4.3 危险工况二计算32-33
• 3.5 高空作业车臂架刚度计算33-38
• 3.5.1 变幅平面内挠度计算33-37
• 3.5.2 回转平面内挠度计算37-38
• 3.6 高空作业车臂架系统有限元分析38-52
• 3.6.1 危险工况一有限元分析38-46
• 3.6.2 危险工况二有限元分析46-52
• 3.7 本章小结52-53
• 第4章 高空作业车臂架铰点位置优化53-78
• 4.1 变幅机构简介53-54
• 4.2 优化设计简介54
• 4.3 单缸三铰点机构铰点位置优化54-62
• 4.3.1 优化工况分析55-56
• 4.3.2 力学模型的建立56-57
• 4.3.3 液压缸力学模型的验证57-58
• 4.3.4 优化数学模型的建立58-60
• 4.3.5 Fmincon 函数简介60
• 4.3.6 优化结果60-62
• 4.4 单缸六铰点机构铰点位置优化62-77
• 4.4.1 伸缩臂组Ⅱ变幅机构优化63-71
• 4.4.2 飞臂变幅机构优化71-75
• 4.4.3 优化结果75-77
• 4.5 本章小结77-78
• 第5章 高空作业车臂架截面优化78-98
• 5.1 截面优化方法的选择78-79
• 5.2 优化模型的建立79
• 5.3 输入输出参数设置79-81
• 5.3.1 输入参数设置79-80
• 5.3.2 输出参数设置80-81
• 5.4 DOE 分析81-85
• 5.5 DOE 结果分析85-96
• 5.5.1 设计点与输出参数对应关系85-87
• 5.5.2 输入参数敏感度87-88
• 5.5.3 输入各参数对输出参数的影响88-96
• 5.6 目标驱动优化96-97
• 5.7 本章小结97-98
• 结论98-99
• 参考文献99-102
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果102-103
• 致谢103-104
• 作者简介104

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王美成;;轮式起重机箱型臂伸缩机构[J];工程机械;2011年03期

2 彭才忠,高丽萍;GKZ16高空车上臂变幅油缸铰点位置优化设计[J];建设机械技术与管理;1995年06期

3 黄桂芬;陈铭年;;我国高空作业车研究进展综述[J];机电技术;2012年01期

4 边霞;米良;;遗传算法理论及其应用研究进展[J];计算机应用研究;2010年07期

5 张艳伟,孙国正;混凝土泵车臂架系统优化及仿真[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2002年02期

6 刘杰;戴丽;赵丽娟;才娟;张婧;;混凝土泵车臂架柔性多体动力学建模与仿真[J];机械工程学报;2007年11期

7 易阔景,赵爱琼;单缸六铰点变幅机构设计[J];建筑机械化;2000年05期

8 陈建平;;对我国高空作业平台产业发展的思考[J];建筑机械化;2010年09期

9 张华;李守林;;国内外高空作业机械的现状及发展趋势(上)[J];建筑机械化;2011年03期

10 张华;李守林;;国内外高空作业机械的现状及发展趋势(下)[J];建筑机械化;2011年04期

  本文关键词：高空作业车臂架结构设计分析及优化，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：382983