高空作业车工作臂结构设计及有限元分析
轻巧型曲臂高空工程作业车整体结构的设计

与改进 [ ] 起重运输机械 ,19 ( ) 0— 2 J. 9 8 8 :3 3 .
( 中底座 高 12m,机 臂伸 展 高度 为 78m) 其 . . ;从
工作 平 台达 到水 平 最 大 距 离 时 杆 的位 置 ,可 以确 定机 械手 臂水 平达 到 的最远距 离 为 4 2m。 . 2 2 建立 计算 模型 . 2 2 1 机 械手臂 各杆 件强 度分 析 . . ( )工况 分析 1 由于 高空作 业 车 要 在 所 有 工 况 下 ,均 能 在 额
传 统 的高 空 作 业 车 的 区别 在 于 其 轻 巧 、多 折 叠 曲
臂 、履 带 自行式 且人 在 车外控 制其 行走 的特 点 。
2 机 械 手臂 结构 的 设 计 和 分 析
2 1 确 定设 计计 算状 态 .
负载 20k ,上 升最 高工 作位 置 9m,水 平 最 0 g 低 了设 备 运 行 阻力 ,改 善 了设 备 运 行 状 况 ,延 长 了设备 的使 用 寿命 ,保 障 了 企 业 的正 常生 产 ,经
轻 巧 型 曲臂 高空 工 程 作 业 车整 体 结 构 的设 计
孙 骅 王业 潘
广 州大 学机 电工程 学 院
摘
广州
500 10 6
要 :以高空工程作业 车为设 计对象 ,在设计 过程 中突 出 “ 、巧 ” 的特点 ,通 过对其 力平 衡 、速度 、 轻
位置 、传动与制动系统 的分析 ,对机械手臂结构 、行走机构 、曲臂 回转机 构 、工作平衡 支撑机构 的设计 与分析 , 介绍一种新式轻巧型 曲臂高空工程作业 车整体结构设计 。 关键词 :曲臂高空工程作业车 ;轻巧 型;机械手臂 ;履带式底盘 ;平衡机构
基于有限元分析的高空作业平台机架结构设计

作者简介 : 周元枝 ( 1 9 6 8一 ) , 男, 江西庐江人 , 机械工程师 , 讲师 , 合肥工业大学硕士在读硕士研究生 , 研究方 向为数控加工 技 技学 院学报 ( 自然科学版)
2 0 1 3 年8 月
基 于有 限元 分 析 的 高 空作 业 平 台机 架 结 构 设 计
周 元 枝 ’
( 1 . 安徽 机 电职 业技 术 学院 ,安徽 芜 湖 2 4 1 0 0 0 ; 2 . 合肥 工业 大学 ,合肥 2 3 0 0 0 9 )
载 荷 重 新 识 别 加 载
1 机 架 设 计 方 案
在机 架结 构 分 析设 计 过 程 中 , 采 用 三 维 造 型 软 件( 如U G N X 5 . 0等 ) 进行 三维模型建立与 A N S Y S
软件进行有限元分析相结合 的方式 。在初始设计阶
段, 首 先从 机架 结 构形 式 、 材料 、 刚性 、 重 量 和成 本 等 方 面综 合 比较 , 确定 初 步设 计结 构 , 经工 程实 践 经 验 初 步确 定 机架设 计 选择 铝合 金 薄板 折 弯铆接 结 构 形 式 。U G N X 5 . 0软 件所 建 立 的 三维 模 型 可 以 导 出很 多 可读 文件 类 型 j , 从而可被 C A E软 件 读 取 , 进 而 在有 限元模 型 中对 机架 动 、 静态 特征 分析 , 并 通 过在
[ 3 ]张剑寒 , 曾攀 , 颜永年 , 等. 4 0 0 MN航 空模锻 液压机机 架 有限元 分析 [ J ] .锻压技术 , 2 0 0 9 ( 4 ) : 9 3 - 9 6 .
9高空作业车部件伸缩臂结构分析设计

66
2012 年供电企业带电作业技术研讨会论文集
二位二通电磁阀。两处电磁换向阀分别由设在支腿处的接近 开关和设在臂支架处的行程开关控制, 实现支腿没有支撑稳固时,无法操作工作臂;工作臂离开臂支架后,即使操纵下车多路阀也不能收 支腿。避免由于误操作造成作业车的倾翻。
图 1-2 16 米高空作业车液压系统图 1.4.3 电气系统
高空作业车变幅是指改变工作平台到回转中心轴线之间的距离,这个距离称为幅度。变幅机构 扩大了高空车的作业范围,由垂直上下的直线作业范围扩大为一个面的作业范围。高空作业车变幅 机构一般采用液压油缸变幅。
高空作业车的一部分(一般指上车部分或回转部分)相对于另一部分(一般指下车部分或非回 转部分)做相对的旋转运动称为回转。为实现高空作业车的回转运动而设置的机构称为回转机构。 它是由液压马达经减速器将动力传递到回转小齿轮上,小齿轮既作自转又作沿着固定在底架上的回 转支承大齿圈公转,从而带动整个上车部分回转。有了回转运动,从而使高空作业车从面作业范围 又扩大为一定空间的作业范围。
高空作业车按其行走方式分为两大类,即采用专用汽车底盘的车载式高空作业车和采用四轮驱 动自走行式的高空作业车。采用改装汽车底盘的车载式高空作业车按其结构方式又可分折叠壁式高 空作业车、直臂式高空作业车和混合壁式高空作业车以及剪叉升降式高空作业车;按其工作性质又 可分绝缘式高空作业车和非绝缘式高空作业车。按领域分举高平台消防车、油田井架维修车、航空 食品装运车等。四轮驱动自走行式的高空作业车,同样按臂的结构也分为: 折叠壁式、直臂式及混 合壁和桅杆式等。
汽车起重机吊臂的有限元分析

第27卷第3期 辽 宁 工 学 院 学 报 V ol.27,No.32007年 6 月 Journal of Liaoning Institute of Technology Jun.2007收稿日期:2006-11-08基金项目:辽宁省重大科技攻关项目(2006219008-4A ) 作者简介:杨 晶(1982-),女,山东沂水人,硕士生。
李卫民(1965-),男,辽宁朝阳人,教授,博士。
汽车起重机吊臂的有限元分析杨 晶1,李卫民1,刘玉浩2(1.辽宁工业大学 机械工程与自动化学院,辽宁 锦州 121001;2. 空军第三飞行学院, 辽宁 锦州 121000)摘 要:以ANSYS 软件为工具,详细介绍了汽车起重机吊臂的各个臂段在不同工况下的有限元分析过程,包括实体建模、网格划分、载荷和约束的处理;并对汽车起重机吊臂进行了优化设计。
得出的结论为汽车起重机吊臂的设计提供了可靠的依据。
关键词:吊臂;工况;有限元分析;优化设计中图分类号:TP391.72 文献标识码:B 文章编号:1005-1090(2007)03-0195-03Finite Element Analysis of Truck Crane BoomYANG Jing 1,LI Wei-min 1,LIU Yu-hao 2(1.Mechanical Engineering & Automation College, Liaoning University of Technology, Jinzhou 121001, China ;2.The 3rd Flight Institute of Airforce, Jinzhou 121000,China )Key words: boom; work condition; finite element analysis; optimal designAbstract: By means of ANSYS software, finite element analysis of every boom of truck crane under different work condition was described in detail. Its procedure was expatiated, which included solid modeling, meshing, applying loads ;optimal design of the boom was analyzed. Valuable conclusions in application were obtained, with a credible theory foundation for the design of the truck crane boom rendered.吊臂是汽车起重机的重要组成部分。
多功能高空作业平台伸缩臂的有限元分析与优化

() 1 , 5 . 则许用应力 为 : ]331 = 3 . a ' = 3/.= 5 . 5 [ = 5/. 2 53 o ]2 51 167 1 5 MP z 5
式 中:△ } { “ —单元 8 个节点的位移向量 ;Ⅳ] [ —形函数矩阵。
任一点的应变位移的关系为 :6 I { “}e {k= N]△ ‘ "} /
重 物 惯性 阻 转矩 T=  ̄ a 1 3 I :2P  ̄ = 5 N‘ p n
() 1
( 2)
旋转轴的摩擦转矩 T=y+ T= 2 7 I :3 T 2 ̄ 6 . N。 6 n 坡度转矩 T= os a i l3 6 2 I :4P ci s  ̄ = 7 . N。 n n 9 n
21 7
3伸缩臂的有 限元分析
31接触 单元分 析及 其方 程 .
设接触单元的厚度为 e局部坐标系 ( t的原点取在单元 , mn)
f Au 1
2两种工况来研究。 ) 约束第一节立柱的底部各节点在 U 、 、 三 。
个方 向的位移 自由度和 U U 、 R 三个方 向的旋转 自由度 。 R 、R: , U
mut u c i n hg t u e pa f r lf n t ih — i d lt m i o alt o
L i-e gJA GWe,H N i u , A a — a I n fn , N iZ A G L- n G O N n n n Q I j ( c ol f ca ia E g er gJ n s nvr t o in e n eh o g , hni g2 0 , hn ) S ho o h ncl n i ei ,i guU i s y f ce c dT cn l y Z ej n 0 3 C ia Me n n a e i S a o a 1 2
基于ANSYS的高空作业车臂架有限元分析

基于ANSYS的高空作业车臂架有限元分析发表时间:2017-10-23T12:14:26.840Z 来源:《电力设备》2017年第17期作者:张幸幸[导读] 摘要:以高空作业车臂架为研究对象,以ANSYS分析软件为工具,对其强度和刚度进行有限元分析,形成基于ANSYS软件平台的高空作业车臂架计算分析方法,为高空作业车的臂架优化设计和改进提供了有力的支撑。
(徐州徐工环境技术有限公司江苏徐州 221135)摘要:以高空作业车臂架为研究对象,以ANSYS分析软件为工具,对其强度和刚度进行有限元分析,形成基于ANSYS软件平台的高空作业车臂架计算分析方法,为高空作业车的臂架优化设计和改进提供了有力的支撑。
关键词:高空作业车;臂架;有限元高空作业车主要由底盘、副车架、转台、臂架系统、控制系统、工作平台组成。
其中,臂架是高空作业车最主要的关键部件之一,其安全性、可靠性和先进性是决定高空作业车核心竞争力的关键。
臂架作为将工作平台送至指定工作位置的主要部件,其可靠性对作业安全性的影响至关重要,因此,对臂架结构进行优化及提高可靠性的研究和攻关具有重要意义。
本文以30m高空作业车臂架为研究对象,充分利用有限元多种单元类型的特点,对臂架实现了建模,得到了臂架静态计算的变形与应力,为臂架结构优化及其可靠性的提升奠定了理论与实践数据相统一的基础。
1 臂架所受载荷的确定对于静强度分析,传统观点认为,臂架水平全伸时的工况是最危险工况,但是对于某些部件,从经验可以判断最大应力发生在其他作业工况。
为了更好的了解臂架的整体应力分布情况,对其各个作业工况都进行有限元计算是非常必要的。
作用在臂架上的载荷分为基本载荷和附加载荷,基本载荷是始终或经常作用在高空作业车臂架结构上的载荷,包括自重载荷、工作载荷;附加载荷是高空作业车在正常工作状态下,结构件所受的非经常性作用的载荷,包括风载荷和冲击载荷。
对于不同的载荷,在计算过程中需要乘上不同的载荷系数。
高空作业车举升臂机构设计方案及液压控制

本科毕业设计题目高空作业车举升臂机构设计及液压控制系别工程技术系专业机械设计制造及其自动化学生姓名学号指导教师职称教授2013年04月18日摘要随着国家经济的不断发展,交通运输等基础行业发生着日新月异的变化。
高空作业车作为专用起重运输汽车的一种,它可以将工作人员和工作装备运送到达指定现场并进行作业的专用汽车。
高空作业车主要用于邮电通讯、市政建设、消防救护、建筑装饰、高空摄影以及造船、石油、化工、航空等行业。
它具有机动灵活、转移迅速、覆盖面广、便于接近、到达作业地点后能迅速投入工作等优点。
而且折叠臂式高空作业汽车结构比较简单,改装比较容易,因而发展比较快。
本设计主要内容是选择合适的二类底盘,在此基础上对高空作业车的主要工作装置进行设计。
通过对支腿机构、举升机构和回转机构的设计,进行各个应用元件布置,并采用液压系统对各个元件进行控制以实现举升和回转运动功能。
同时,还对高空作业车的附件进行了简单的设计,并对高空作业车的稳定性进行了计算分析,结果表明基本达到国家对改装车的标准要求。
关键词:高空作业车;支腿机构;举升机构;回转机构;设计AbstractWith the country's economic development, transportation and so on the basis of an ever-changing industry. Folding-arm high above the ground as a dedicated car lifting of a transport vehicle, which can be the work of staff and equipment arrived at the designated on-site delivery and operation of the Special Purpose Vehicle. Folding-arm high above the ground the main vehicle for posts and telecommunications, municipal construction, fire rescue, building decoration, high-altitude photography, as well as shipbuilding, petroleum, chemical, aviation and other industries. It has a flexible, rapid transfer, coverage for close to reach the sites quickly after getting a work of the advantages. And arm-folding high above the ground vehicle structure is relatively simple, relatively easy modification, and therefore faster development.The main content of this design is to choose a suitable chassis in the second category, on this basis of arm-folding work high above the main work of the car plant design. The outrigger body, lifting and turning the body design, layout components for various applications. And the use of the hydraulic system to control the various components in order to achieve lift and rotary motor function. At the same time, also folded-arm high above the ground Annex cars were simple design, and folded-arm high above the ground vehicle for the stability of the calculation and analysis, results showed that the modification of the basic national standards of vehicles.Key words:Folded-arm high above the ground vehicles。
高空作业车吊臂结构分析

高空作业车吊臂结构分析摘要:城市化建设的飞速发展,城市的高层建筑群越来越多,对适合于此类建筑物施工的高空作业车设备需求量与日俱增。
作业臂是高空作业平台的重要承载部件之一,也是整机结构强度相对薄弱的部分,其力学性能对机械的正常运转有直接影响,为了保证工作人员高空作业时的人身安全,其作业臂有着严格的设计要求。
关键词:建筑施工高空作业车作业臂设计1.绪论高空作业车要适应高层建筑的恶劣环境,因为工人们的安全必须被保证,工人们必须带着安全感工作。
结构件的设计和强度必须进行校验以提高最好的工作条件。
借助于一种经验设计方法,我们必须通过理论的方法研究出一种解决问题的工具。
1.1课题的研究背景与意义工程机械广泛应用于经济建设的各部门,在整个经济发展中占有十分重要的地位。
近年来,工程机械发展迅速,特别是随着高科技的广泛应用,带动了整个工业的迅猛发展,设计上的优化、仿真,使大型工程机械有了更广阔的发展空间。
高空作业车是一种用来运送工作人员和工作器材到达指定高度进行作业的工程机械。
由于它具有机动灵活、操作简单、安全可靠等特点,因此被广泛地用于大型场馆、桥梁、港口海岸的检护等方面,有着广阔的发展前景。
尽管我国在高空作业车设计制造上取得了一些成绩,但是国内生产制造的高空作业机械同国外同类型高空作业机械相比有一定的差距,主要表现为技术含量低、结构笨重、作业时稳定性能差等。
通过本课题的研究掌握高空作业车作业臂的结构设计理论和方法,从而实现较大的作业高度与幅度,提高使用的可靠性,为研制高空作业车工作臂奠定基础,这具有现实的重要意义。
1.2课题国内外的发展状况高空作业车在世界上已有几十年的发展历史,现已成为一个完整的专用产品研发、生产体系。
如德国的TIRRE,意大利的RICO、芬兰的BRONTO,英国的COLES等,且它们各有侧重,COLES侧重于车在高空作业平台,BRONTO 侧重于高空消防车系列。
高空作业车发展到现在,其作业高度已达到72m,作业车的可靠性、安全性、舒适性、操作方便和简单的直接性等方面都有较大的提高。
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目录第一章绪论 (4)1.1高空作业车的概况及其发展方向 (4)1.2高空作业车组成 (5)1.2.1 工作机构 (5)1.2.2 金属结构 (5)1.2.3 动力装置 (6)1.2.4 控制系统 (6)1.3 GKZ型高空作业车的概况 (6)1.3.1整机结构简介 (6)1.3.2高空作业臂 (7)1.3.3 作业车作业状态主要技术参数 (8)1.4 课题的提出 (8)1.5 本课题所要研究的具体任务 (9)1.6 本课题研究的意义 (9)第二章高空作业车的结构设计 (10)2.1 材料的选择 (10)2.2 计算上、下臂的长度 (11)2.3 确定油缸铰点的位置 (12)2.3.1 确定上臂油缸铰点的位置 (12)2.3.2 确定下臂油缸铰点的位置 (13)2.4 上臂截面尺寸的确定 (13)2.4.1 对上臂进行受力分析 (13)2.4.2 计算上臂截面尺寸 (14)2.4.3 对上臂进行强度效核 (16)2.5 下臂截面尺寸的确定 (18)2.5.1 对下臂进行受力分析 (18)2.5.2 计算下臂的截面尺寸 (21)2.5.3 对下臂进行正应力效核 (22)第三章高空作业臂有限元分析 (25)3.1 概述 (25)3.2 载荷条件及分析工况说明 (26)3.2.1 载荷条件 (26)3.2.2 分析工况 (26)3.3 上臂的有限元分析 (27)3.3.1上臂的实体建模 (27)3.3.2 有限元分析 (28)3.4 下臂的有限元分析 (32)3.4.1下臂的实体建模 (32)3.4.2 有限元分析 (32)第四章总结 (37)致谢 (38)参考文献 (39)高空作业车工作臂结构设计及有限元分析[摘要]: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。
本文主要以“GKZ型高空作业车”上、下臂结构为研究对象,对上、下臂进行结构设计和ANSYS有限元分析。
本文主要阐述了根据高空作业车的最大作业高度12米,在满足作业高度的前提下,进行高空作业臂的结构设计:首先根据使用要求选择作业臂材料的类型;其次根据最大作业高度确定上、下臂的长度;再经过受力分析利用强度来确定臂的截面尺寸及油缸的铰接位置;再进行强度、刚度、稳定性的校核,查看作业臂的尺寸是否符合要求;利用PRO/E软件进行上、下臂实体建模,通过PRO/E软件的输出端口和ANSYS软件的输入端口,将实体模型导入ANSYS软件中。
在ANSYS软件中,先定义工作臂的单元类型为实体单元“Solid Brick 8 node 45”;其材料属性定义为:弹性模量为2.1e11,泊松比为0.3,钢的密度为37850kg/m。
进行网格划分时,采用了ANSYS提供的最常用的网格划分控制工具“MeshTool”中的“SmartSize Controls”,网格划分的值越小得到的结果越好,但网格太细会占用大量的分析时间,造成资源浪费,由于上、下臂的尺寸较大,而厚度较小,为提高计算效率,在网格划分密度时,选取值为4。
然后,施加均布载荷和约束,进行结构的强度和刚度分析,确定危险截面或危险点的应力分布及变形。
根据有限元分析结果,找出结构设计中的不合理因素,提出改进方案,并对改进后的结构进行有限元分析,对两种分析结果进行比较。
最后画出作业臂总装图及上、下臂零件图。
[关键词]:高空作业车;结构设计;有限元分析;ANSYSAerial vehicle arm of Aerial work platform structuredesignand finite element analysis[Abstract]:Aerial vehicle arm of Aerial work platform is a special vehicle which carries operators and tools to the aerial appoint place for work,In this paper, “GKZ high-altitude vehicles in the” upper and lower arm structure of the research object, right, under arms, structural design and Finite Element Analysis. This paper elaborated on the basis of aerial vehicle operations largest 16 meters high, to meet the high operating on the premise that for high-altitude operations arm of structural design : First choice under the requirements of the use of operating arm of the types of materials; Second, based on the height of the largest operations to determine the upper and lower arm length; After Analysis to determine the intensity of use of the arm section size and fuel tanks articulated position; further strength, stiffness, Stability of Verification, check the operating arm size whether it meets the requirements; PROE software using the upper and lower arm entity modeling, PROE software through the output ports and ANSYS input ports, Entity Model into ANSYS software. In ANSYS, first definition of the modules work arm type of entity unit "Solid Brick 8 node 45"; material properties : the definition of elastic modulus of 2.1 e11, the Poisson's ratio of 0.3, the density of steel. For mesh, ANSYS used for the most commonly used mesh control tool "MeshTool" of the "Smar tSize Controls, "mesh smaller the value the better the results. But mesh too small will occupy a great deal of analysis time, resulting in a waste of resources, since the upper and lower arm of a larger size. thickness and smaller, to increase the efficiency of the computation, the mesh density, the selected value of four. Then, impose uniform loads and constraints, structural strength and rigidity, identify hazardous or dangerous section the stress distribution and deformation. According to the finite element analysis, structural design to identify the irrational factors that improvement program also improved the structure of finite element analysis, the analysis of both results. Finally paint operations arm assembly diagram and the upper and lower parts arm map. [Keywords]:Aerial vehicle arm of Aerial work platform;Structural design;Finite element analysis;ANSYS第一章绪论1.1高空作业车的概况及其发展方向高空作业车又称登高平台消防车,广泛用于建筑、市政、电讯、机场、工厂、园林、住宅等场所,从事消防、抢险救灾、施工、安装、维护等工作。
其中,供消防部门用于灭火、辅助灭火或消防救援,是最主要的一个功能。
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,是将高空作业装置安装在汽车底盘上组成的。
高空作业装置包括高空作业臂、起重工作臂、起升机构、动力系统、液压系统、电气系统还有操纵装置等部分组成。
现在的高空作业装置具有操作平顺、工作稳定、自动调速、安全可靠等优点,大大提高了空中作业的工作效率。
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。
垂直升降式高空作业车的升降机构只能在垂直方向上进行运动。
它的主要特点是结构简单,承载能力强,但作业范围小,作业高度低,这种结构型式应用比较少。
折叠臂式高空作业车工作臂之间的连接全部采用铰接型式,所以国外又把它叫做铰接式高空作业车。
折叠臂高空作业车结构适合于较低作业高度的车型,如要加大作业高度,必然要增加臂长或增加工作臂数量,增加臂长会使作业车体积庞大,降低灵活性;增加工作臂数量会造成操作繁琐,安全性降低。
伸缩臂式的高空作业车在行驶状态时,工作臂缩回套叠,工作时伸出,可以有效增大作业高度,同时具有工作效率高、操作简单、动作平稳等特点。
混合臂式高空作业车工作臂之间既有铰接,也有伸缩,是折叠臂式和伸缩臂式高空作业车的结合,它综合了两种结构型式的优点,工作性能最好,但结构也最为复杂。