六桅柱高空作业车结构设计与力学分析

摘要

本课题依托“十一五”国家科技支撑计划项目《高大空间建筑工程安装维护设备技术与产业开发》(项目编号:2008BAJ09B06),旨在开发一种新型六桅柱高空作业车,在继承原有单、双桅柱高空作业车工作空间小、适合在室内工作的优点后,弥补其在工作高度、承载能力上的不足。
　　本文在研究桅柱式高空作业车的结构特性和工作原理后,完成了对六桅柱高空作业车的初始结构设计。根据相关标准,分析危险工况并计算六桅柱高空作业车的稳定性系数及支腿反力,并在MATLAB软件中绘制支反力曲线图,以确定整机的安全性和稳定性。结果表明,在正常工作情况下,支腿反力均大于0、稳定性系数均大于1,即满足稳定性需求。
　　对链轮、链条在工作状态下的受力情况进行分析,以求得各节桅柱在链条作用下的受力情况。建立有限元模型,对六桅柱高空作业车的关键部件桅柱进行全面的力学分析,包括单节桅柱和桅柱组的静力学分析,桅柱组在受到阶跃载荷时的动力学分析。对于桅柱,将外部载荷按照能量原理转化为等效质量加载到桅柱上以求得最大挠度和应力。分析结果表明,桅柱在危险工况下的最大挠度和应力均小于相关规范要求。对于桅柱组的动力学分析,先进行模态分析以确定其固有频率,然后进行瞬时动态分析,得到桅柱组在受到阶跃载荷作用下的动态响应。结果表明桅柱组在受到动载作用下仍满足设计要求。
　　在保证桅柱各板厚不变的情况下,适当增大桅柱截面会增加桅柱的惯性矩,进而增大桅柱抗弯、抗扭转的能力。根据这一原则,运用MATLAB软件编程,分析桅柱截面增量与惯性矩增量之间的关系,为研究桅柱截面形状做出了有意的探索。
　　本文最终设计出工作高度更高,承载能力更强,而且满足结构强度和稳定性要求的桅柱式高空作业车。通过本文研究,提出一套完整的结构设计,力学分析,优化设计方案,这对于桅柱式高空作业车的研究具有一定的参考价值和借鉴意义。

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第一章 绪论

1.1 课题背景和意义

1.2 高空作业车国内外研究现状

1.3 本文研究内容、方法及预期取得的成果

第二章 六桅柱高空作业车主要技术参数选择与总体设计

2.1 整机结构概述

2.2 工作原理

2.3 底盘设计

2.4 升降机构设计

2.5 回转工作台设计

2.6 稳定性计算

2.7 本章小结

第三章 有限元分析

3.1 链条受力分析

3.2 单节桅柱有限元分析

3.3 桅柱组有限元分析

3.4 桅柱组瞬时动态分析

3.5 本章小结

第四章 桅柱型材截面研究

4.1 桅柱截面及其惯性矩

4.2 不规则截面惯性矩的近似算法

4.3 桅柱截面大小与惯性矩变化研究

4.4 本章小结

总结与展望

总结

展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢