智能桥梁检测车臂架系统的研究

论文摘要

桥梁检测车是指装备有桥梁检测仪器和工作台,用于流动检测和(或)维修作业的专用汽车。目前国内外检测车都采用载人臂架,结构较复杂;人员处于悬空状态操作,存在危险性;采用人工检测,效率低;同时,对复杂机构桥梁如斜拉桥不适用。因此,开展新型桥梁底部缺陷检测装备的技术研究开发工作具有十分重要的意义。本课题研究的对象为一种新型的智能桥梁检测车,为其进行臂架结构设计,并设计出满足臂架动作要求的液压系统。研究内容如下:(1)根据智能桥梁检测车的基本给定参数及相关资料,建立智能桥梁检测车臂架结构Pro/E实体模型;并对臂架结构的各部件结构进行了探讨;对臂架动作进行分析,确立臂架展开顺序表和结构原理图。(2)对智能桥梁检测车臂架各段行程及运动速度进行分析,并详细计算了液压系统主要执行元件的参数,从而设计出智能桥梁检测车液压系统。(3)将智能桥梁检测车三个关键臂架Pro/E模型导入ANSYS环境中;利用ANSYS对关键臂架进行变形与应力仿真分析,分析结果表明各臂架变形、应力均在允许的范围之内,验证了臂架设计的合理性。(4)采用先进的仿真软件AMEsim对桥梁检测车臂架液压系统进行了电液比例控制仿真研究,仿真实验结果表明:桥梁检测车液压系统具有良好位置控制特性,稳定性强、精度高的特点,能够满足桥梁检测车液压系统控制性能的需要。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• CONTENTS
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究方法
• 1.4 本文的研究内容
• 第二章 臂架结构整体方案的确定
• 2.1 臂架结构的设计任务和要求
• 2.2 智能桥梁检测车基本结构
• 2.3 桥梁检测车的展开过程
• 2.4 臂架结构材料的选择
• 2.5 臂架回转机构的探讨
• 2.5.1 转台回转机构
• 2.5.2 竖直臂回转机构
• 2.6 臂架伸缩机构的探讨
• 2.6.1 臂架伸缩方式
• 2.6.2 伸出臂伸缩机构
• 2.6.3 竖直臂伸缩机构
• 2.6.4 工作臂伸缩机构
• 2.7 臂架摆幅机构的探讨
• 本章小结
• 第三章 桥梁检测车液压系统
• 3.1 设计任务
• 3.1.1 主要用途和适用范围
• 3.1.2 设计任务和要求
• 3.2 拟定液压系统原理图
• 3.2.1 臂架和竖直臂回转回路
• 3.2.2 伸出臂、竖直臂、工作臂摆幅回路
• 3.2.3 支腿回路
• 3.2.4 液压油源和液压油过滤系统
• 3.3 执行元件的负载及速度分析
• 3.3.1 伸出臂摆幅液压缸
• 3.3.2 竖直臂摆幅液压缸
• 3.3.3 工作臂摆幅液压缸
• 3.3.4 支腿液压缸
• 3.3.5 竖直臂伸缩液压缸
• 3.4 液压系统主要参数计算
• 3.4.1 确定系统工作压力
• 3.4.2 确定液压缸内径
• 3.4.3 液压缸的流量
• 3.4.4 液压马达转矩与流量
• 3.4.5 液压缸的工作压力
• 3.5 液压元件的选择
• 3.5.1 液压泵的选择
• 3.5.2 控制阀的选择
• 3.5.3 液压马达的选择
• 3.5.4 管路的选择
• 3.5.5 滤油器的选择
• 3.5.6 液压油选择
• 本章小结
• 第四章 臂架结构的有限元分析
• 4.1 有限元分析及有限元软件ANSYS
• 4.1.1 有限元法提出和应用
• 4.1.2 有限元方法的基本原理
• 4.1.3 有限元分析软件ANSYS概述
• 4.2 PRO/E与ANSYS之间部件模型的传递
• 4.3 关键伸缩臂架的受力分析
• 4.4 有限元分析的前处理过程
• 4.4.1 确定材料特性
• 4.4.2 网格的划分
• 4.4.3 边界条件的确定
• 4.4.4 强度理论
• 4.5 求解计算、结果处理和分析
• 本章小结
• 第五章 液压系统仿真研究
• 5.1 系统仿真技术概述
• 5.2 桥梁检测车液压系统建模仿真
• 5.2.1 AMEsim简介
• 5.2.2 AMEsim的建模流程
• 5.2.3 PID控制介绍
• 5.2.4 液压系统仿真分析
• 5.2.5 仿真结果
• 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表论文
• 致谢