特殊环境用高空作业车的研制

论文摘要

特殊环境用高空作业车是应国家某重大专项的《辅助工装》子课题的需要而设计的一种专用设备。该设备要求能够在空间狭小,布满障碍物的空间内行驶,这种特殊的环境就使得在设计时不仅要求高空作业车的强度、刚度和整机稳定性能到达要求,而且还对这种高空作业车的通过性和可达性提出了苛刻的要求,例如:为了满足该设备运行空间楼板对承载力能力的要求,需要控制整车的重量等要求。本课题根据用户提出的设计指标、考虑高空作业车在复杂环境中的通过性、可达性和重量的控制要求,完成了整机结构设计、对结构进行了有限元分析,对执行机构进行了运动仿真分析。根据所提出的设计指标、设备使用特点和环境的特殊要求,确定了整体和各个部分的方案:底盘采用伸缩支腿结构;底盘上安装滑台机构,滑台机构上安装转台机构,采用混合式调平机构;采用滑移配重方式减轻整车总量。利用Pro/E、Solid Works三维设计软件完成了虚拟样机设计;利用二维制图软件AutoCAD完成了特殊环境用高空作业车整车和各个部件的加工图纸的设计。完成了对特殊环境用高空作业车执行装置的安全校核和工作空间的可达性校核。利用ANSYS有限元分析软件对特殊环境用高空作业车在其最不利的工况下进行了有限元静力和模态分析;对其结构的强度、刚度和稳定性进行了校核;得到了执行装置的前十阶的固有频率和相应的模态振型。有限元静力分析的结果表明特殊环境用高空作业车的结构的刚度和强度均满足要求。对执行装置的模态分析的结果表明执行装置在各个方向的刚度都较大,满足要求。利用等效结构法对执行装置进行了动力学分析,建立了执行装置的动力学模型。并且利用运动学和动力学分析软件ADAMS对特殊环境用高空作业车的执行装置进行了动力学和运动学仿真,得到了相应的特性曲线。仿真实验曲线表明执行装置在运动过程中运动平稳,能够达到将工作人员、助力设备和光学组件运送到指定空间位置的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究目的和意义
• 1.2 高空作业机械国内外研究现状和发展方向概述
• 1.2.1 高空作业机械国内外的研究现状
• 1.2.2 高空作业机械的发展方向
• 1.3 本课题主要的研究内容
• 第2章 特殊环境用高空作业车的结构设计
• 2.1 总体设计指标和高空作业车的组成
• 2.1.1 总体设计指标
• 2.1.2 高空作业车的组成
• 2.2 特殊环境用高空作业车总体和各个部分方案的确定
• 2.2.1 总体方案的确定
• 2.2.2 各个部分方案的确定
• 2.3 特殊环境用高空作业车总体和各部分的结构设计
• 2.3.1 特殊环境用高空作业车的底盘系统设计
• 2.3.2 特殊环境用高空作业车工作装置的设计
• 2.4 特殊环境用高空作业车安全性和工作空间的校核
• 2.4.1 高空作业车关键零部件的校核
• 2.4.2 车体倾覆力矩校核
• 2.4.3 高空作业车工作空间校核
• 2.5 本章小结
• 第3章 特殊环境用高空作业车结构有限元分析
• 3.1 特殊环境用高空作业车结构有限元静力分析
• 3.1.1 概述
• 3.1.2 有限元模型的建立
• 3.1.3 高空作业车各组成部分的有限元建模与分析
• 3.1.4 执行装置有限元模型的组装和加载
• 3.2 特殊环境用高空作业车结构模态分析
• 3.2.1 结构有限元模态分析
• 3.2.2 执行装置的模态分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 执行装置运动仿真分析
• 4.1 概述
• 4.1.1 等效结构方法中基本术语简介
• 4.1.2 执行装置动力学模型的建立
• 4.2 执行装置动力学仿真
• 4.2.1 ADAMS 软件的介绍
• 4.2.2 执行装置的ADAMS 仿真与分析
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢