高空作业车臂架动力学及结构有限元分析

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mulang608
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高空作业车是用来运送工作人员和工作装备到指定高度进行作业的特种车辆,近几年来得到快速发展。高空作业车按工作臂的型式,有四种基本型式,分别为:垂直升降式、折叠臂式、伸缩臂式和混合臂式。伸缩臂式具有工作效率高、操作简单、动作平稳等特点。  本论文设计了一种最大作业高度为26m的伸缩臂高空作业车的臂架结构,工作臂由三节箱形结构的同步伸缩臂组成。同步系统采用一级伸缩液压缸、伸缩钢丝绳滑轮机构以实现二、三节工作臂同步运动。三节臂的末端都安装了滑块,可以传递作用力和减小摩擦,并实现各节臂之间的相对滑动。此高空作业车允许在许用载荷范围内进行作业。最危险工况为工作斗承载230kg载荷,工作臂完全伸出,且处于相应最大幅度状态。  论文运用分析力学的方法对直臂式高空作业车进行了动力学分析,即运用拉格朗日方程法对直臂式高空作业车的整体建立起了动力学模型,运用ADAMS动力学仿真软件建立臂架仿真模型,并对比分析三种工况下的动态受力情况。  伸缩臂的有限元分析采用ANSYS软件。滑块处采用扫掠划分,以保证其形状为四面体,采用人工设置网格尺寸大小。对伸缩臂的自重,在 ANSYS软件前处理模块中输入作业臂所用材料的密度和重力加速度,由程序根据输入的单元类型、实常数自动将单元载荷因子的信息计入总载荷,进行计算。通过对有限元模型进行计算,得到伸缩臂最大变形量为位于工作臂头部。工作臂上应力值较大的区域为:下滑块作用位置的底板处以及基本臂与变幅液压缸铰接处。  通过臂架系统结构应力测试试验,验证了理论计算、动力学计算和有限元计算的正确性。得出用有限元法对伸缩吊臂结构进行强度、刚度分析,其结果比常规的解析法更准确、可靠,且可以获得解析法难以分析的局部区域应力分布,如工作臂与滑块接触处、变幅液压缸铰接处,而这些区域往往又是危险部位。
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