伸缩臂高空作业平台轻量化设计及控制系统研究

摘要

高空作业平台是用来运送工作人员和工作装备到指定高度进行作业的一种大型工程机械设备，是服务于各行业高空作业、设备安装、检修等可移动性高空作业的工程装备。近年来，机动灵活的高空作业平台设备作为一类特殊的工程机械，开始广泛应用于建筑装饰、桥梁、公路等施工行业，并成为造船、电力、场馆、飞机等生产、检验和维护的必备设备，多功能高空作业平台在酒店、会展中心、市政工程等维护中也扮演着重要角色。随着我国经济建设的高速发展，高空作业机械的供需矛盾日益突出。
　　 本文以GKS25型高空作业平台为基础，对国内外相近产品的结构做出了简要分析后，利用SOLIDWORKS软件建立高空作业平台的三维建模。分析了工作部分节点位置的受力情况，借助MATLAB软件对节点位置进行优化，选择合理的节点位置，使各元件受力最小，根据计算结果选择了合理的液压元件规格。在ANSYS环境下利用APDL语言对伸缩臂结构进行参数化建模，分别计算了三种典型工况下伸缩臂结构的应力分布、变形情况，以及工作部分进行稳定性分析和模态分析，分析结果表明伸缩臂结构满足强度设计要求，且稍有余量。在参数化建模的基础上，参考其他产品的截面形式及板厚尺寸，对伸缩臂结构的截面尺寸进行优化，实现了伸缩臂结构的轻量化设计，取得了理想的效果。
　　 最后简要地分析了高空作业平台控制系统，选择了合理的控制器，设计高空作业平台的上车控制面板和下车控制面板;参考国内外相近型号的产品调平、驱动、转向等方案，确定了调平转向的控制原理，解决了调平，驱动等问题，并对调平机构做出了详细的设计和实现方案。
　　 通过对伸缩臂结构的有限元分析及优化设计，实现了整车的轻量化，提高了作业平台的整体性能和安全性，同时也降低了能耗，使整车更加低碳节能环保。本文的研究工作为高空作业平台设计提供了一定的设计基础和理论依据，研究方法也可为相关研究提供参考。