PT25型高空作业平台工作装置设计与虚拟样机仿真分析

论文摘要

高空作业平台安全、可靠、灵活的特点使其广泛应用于建筑、消防、物流等诸多领域。工作装置是高空作业平台重要组成部分,其动力特性直接影响到整机作业安全和性能。因此,本文在“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）的支持下,结合Pro/E、ADAMS、ANSYS等软件,采用刚-柔耦合的方法,建立了PT25型蜘蛛式高空作业平台虚拟样机,并且对其进行了系统的运动学和动力学仿真分析,主要内容如下：（1）确定工作装置主要技术参数,完成主要构件结构设计,并采用解析法对工作装置各液压缸作用力进行了详细计算和分析,结果表明工作装置技术参数选择合理,作用力匹配,性能优良。（2）应用Pro/E软件建立高空作业平台整机三维模型,将该模型导入ADAMS仿真环境,对其工作装置进行了多刚体运动学和动力学仿真分析,获得工作过程各构件运动学和动力学参数及其变化规律。（3）为分析主臂柔性对工作装置动态性能的影响,借助ANSYS软件建立主臂柔体模型,并将其导入ADAMS环境进行了刚—柔耦合动力学仿真计算,获得了在考虑主臂柔性时主臂位移、速度、加速度、应力等随时间的变化曲线,并分析了不同变幅速度对主臂应力的影响。（4）选择危险工况,采用ANSYS软件对主臂进行了静态有限元分析,将其应力分析结果与同位置刚—柔耦合模型分析结果进行了比较,二者结果接近,说明所建立的刚—柔耦合模型正确,分析方法可靠。充分利用多个软件各自的优势,建立了一套高效可行的高空作业平台工作装置虚拟样机仿真分析方法,其分析结果为设计方案的评价及改进提供了科学的依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 高空作业平台国内外发展概况
• 1.2 选题背景和意义
• 1.3 本课题主要研究的内容和方法
• 1.4 虚拟样机技术介绍
• 第二章 高空作业平台工作装置主要技术确定
• 2.1 高空作业平台整机结构概述
• 2.2 高空作业平台工作装置主要技术参数的确定
• 2.3 主臂参数的确定
• 2.3.1 主臂长度尺寸的确定
• 2.3.2 变幅液压缸作用力计算与分析
• 2.3.3 变幅液压缸参数选择
• 2.4 主臂截面的确定
• 2.4.1 主臂截面形状与尺寸的确定
• 2.4.2 主臂截面强度校核
• 2.5 主臂伸缩机构的确定
• 2.5.1 主臂伸缩方案的确定
• 2.5.2 伸缩液压缸的布置
• 2.5.3 伸缩液压缸的结构设计
• 2.5.4 伸缩液压缸作用力计算与分析
• 2.5.5 伸缩液压缸的参数选择
• 2.6 折臂机构的确定
• 2.6.1 液压缸作用力计算与分析
• 2.6.2 变幅液压缸的参数选择
• 2.7 工作篮调平机构的确定
• 2.8 本章小结
• 第三章 虚拟样机建模技术与多刚体仿真分析
• 3.1 虚拟样机模型建模技术
• 3.2 高空作业平台虚拟样机模型的建立
• 3.3 高空作业平台虚拟样机模型的约束
• 3.4 虚拟样机模型导入ADAMS软件
• 3.5 虚拟样机模型驱动的建立
• 3.6 求解器与求解方法的选择
• 3.7 高空作业平台虚拟样机多刚体仿真与分析
• 3.7.1 高空作业平台工作装置运动过程分析
• 3.7.2 高空作业平台主臂变幅运动仿真分析
• 3.7.3 高空作业平台伸缩机构运动仿真分析
• 3.7.4 高空作业平台折臂变幅机构仿真分析
• 3.7.5 高空作业平台工作高度测量分析
• 3.8 本章小结
• 第四章 柔体建模技术与刚—柔耦合仿真分析
• 4.1 主臂系统结构分析
• 4.2 柔性体建模技术
• 4.3 虚拟样机工作装置刚—柔耦合运动学仿真与分析
• 4.3.1 虚拟样机主臂变幅机构仿真分析
• 4.3.2 虚拟样机主臂伸缩机构仿真分析
• 4.3.3 虚拟样机折臂变幅机构仿真分析
• 4.3.4 施工人员质心运动仿真分析
• 4.3.5 虚拟样机工作装置复合运动仿真分析
• 4.4 主臂系统刚—柔耦合动力学仿真与分析
• 4.5 主臂系统有限元仿真分析
• 4.6 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢