多功能高空作业平台设计.doc
约79页DOC格式手机打开展开
多功能高空作业平台设计,摘要高空作业平台是高空维修的主要设备之一，能将工作人员和相关设备运送到指定高度进行作业，具有操作简单、安全可靠等功能，广泛应用于城市电力、建筑等领域。由于变电站现场维修环境的特殊性，现有的设备并不能完全满足现场维修的需要，急需一种新型设备来克服现有设备的缺陷。本文针对以上问题，以检修变电站某种类型的互感器为对象，对现有...
内容介绍
此文档由会员 违规屏蔽12 发布
摘 要
高空作业平台是高空维修的主要设备之一，能将工作人员和相关设备运送到指定高度进行作业，具有操作简单、安全可靠等功能，广泛应用于城市电力、建筑等领域。由于变电站现场维修环境的特殊性，现有的设备并不能完全满足现场维修的需要，急需一种新型设备来克服现有设备的缺陷。本文针对以上问题，以检修变电站某种类型的互感器为对象，对现有的高空作业平台进行深入的研究，研制一种集高空作业平台和起重机于一体的多功能高空作业平台，在分析整体方案的基础上，针对起重机的受力特点，建立了承载多种载荷工况的几何模型，进行了有限元分析和优化，并对关键机构进行动态特性的研究，为新产品的开发提供了一定的指导。
论文主要研究了以下内容：
(1) 针对变电站工作现场的特点，提出了多功能高空作业平台的设计参数，在分析多种方案的基础上，选出了一种最佳方案——多节伸缩臂滑动式升降机构，体积小、轻巧方便，同时具有高空检修、吊装、梯子和重物搬运等功能，然后对起吊机构、变幅机构、旋转机构和伸缩臂机构进行详细的结构设计，从而确定了整体结构模型。
(2) 应用Hypermesh软件对整机的三维模型进行网格划分，在此基础上运用ABAQUS软件进行有限元分析，得到了两种工况下各构件的应力和位移分布规律，并根据分析结果对应力集中处进行结构改进。
(3) 根据改进后的分析结果，各处应力集中都相应的减小，但伸缩臂受力仍不均匀，应用OPTISTRUCT软件进行离散尺寸优化，使整机的重量和体积都相应减小，各构件受力均匀，获得了较为理想的结构。
(4) 运用动力学仿真软件ADAMS对多功能高空作业平台进行了动态分析，生成一系列执行机构的动力学特性曲线，为设备的工作性能提供参照依据。同时为了防止丝杆在作业过程中发生共振，对丝杆进行模态分析，得出其固有频率和振型，进一步确定整机的安全可靠性。
关键词 高空作业平台；起重机；结构设计；有限元分析；优化；动态分析
Abstract
High-altitude platform is one of the main high altitude maintenance equipment, which can sent the staff to the designated height, being of simple operation, reliable safe and serving the city's energy and the building. The existing equipment can’t completely meet maintenance needs due to the complex environment, so a new equipment needed to remedy the defect. Be aimed at above problem, the article focuses on some kind of transformer and carrys deeply research on high-altitude platform, then we develop a new multifunction high-altitude platform with functions of repairing platform and crane. On the basis of analysis the whole project, finite element analysis model under the load condition is established according to the load feature of crane and being finite element analysis, optimization and dynamic characteristics, which provide guidance for the new products.
Main researches are as follow:
(1) According to the substation characteristics, we introduce design parameters of the multifunction high-altitude platform. On the basis analysis of the whole project, we choose the best project, multiple class telescopic sliding and lifting mechanism, compact and easy to use, with functions of repairing platform, crane, ladder and handling. Hoisting institutions, luffing mechanism, slewing mechanism and telescopic jib institutions are designed in detail, the whole structure are finally determined.
(2) Finishing the dimensional gridding of the model by Hypermesh software and using ABAQUS software to analysis the model, we get the distributional regularities of stress and displacement under two work conditions, and then make improvement to the structure under the results of analysis on the stress.
(3) According to the results of the improved structure, the stress concentration decreased except non-uniform load of telescopic jib, we make discrete size optimization with OPTISTRUCT software and get the desired structure of small size and light weight.
(4) Being dynamic analysis on multifunction high-altitude platform with ADAMS software, we get dynamic executive curve, which provides a reference for working performance of equipment. In order to prevent screw resonance occurred, we need to make sure its natural frequency and mode shape,and further to confirm high safety and reliability.
Keywords high-altitude platform; crane; structural design; finite element analysis; optimization; dynamic analysis
目 录
摘 要 I
Abstract II
第一章 绪论 1
1.1 课题研究的背景及意义 1
1.1.1 研究背景 1
1.1.2 研究意义 2
1.2 国内外研究现状及存在的问题 3
1.2.1 研究现状 3
1.2.2 存在问题 5
1.3 本文研究的主要内容与结构 6
1.3.1 研究内容 6
1.3.2 文章结构 7
1.4 本章小结 7
第二章 非线性有限元理论和动力学理论 8
2.1 非线性有限元分析理论 8
2.1.1 非线性有限元的力学基础 8
2.1.2 非线性有限元求解方法 11
2.1.3 接触单元分析理论 13
2.2 动力学理论 14
2.2.1 多体动力学的分析思想 14
2.2.2 多刚体系统动力学 14
2.2.3 多体系统动力学方程求解 16
2.3 本章小结 18
第三章 多功能高空作业平台的设计 20
3.1 概述 20
3.2 基本性能参数 20
3.3 整体方案分析 21
3.4 机械结构设计 21
3.4.1 基本结构和工作原理 22
3.4.2 起吊机构 22
3.4.3 变幅机构 26
3.4.4 旋转机构 27
3.4.5 立柱伸缩机构 28
3.4.6 行走机构 30
3.4.7 安全防护装置 31
3.5 电控系统设计 31
3.6 最终结构模型 32
3.7 本章小结 33
第..
高空作业平台是高空维修的主要设备之一，能将工作人员和相关设备运送到指定高度进行作业，具有操作简单、安全可靠等功能，广泛应用于城市电力、建筑等领域。由于变电站现场维修环境的特殊性，现有的设备并不能完全满足现场维修的需要，急需一种新型设备来克服现有设备的缺陷。本文针对以上问题，以检修变电站某种类型的互感器为对象，对现有的高空作业平台进行深入的研究，研制一种集高空作业平台和起重机于一体的多功能高空作业平台，在分析整体方案的基础上，针对起重机的受力特点，建立了承载多种载荷工况的几何模型，进行了有限元分析和优化，并对关键机构进行动态特性的研究，为新产品的开发提供了一定的指导。
论文主要研究了以下内容：
(1) 针对变电站工作现场的特点，提出了多功能高空作业平台的设计参数，在分析多种方案的基础上，选出了一种最佳方案——多节伸缩臂滑动式升降机构，体积小、轻巧方便，同时具有高空检修、吊装、梯子和重物搬运等功能，然后对起吊机构、变幅机构、旋转机构和伸缩臂机构进行详细的结构设计，从而确定了整体结构模型。
(2) 应用Hypermesh软件对整机的三维模型进行网格划分，在此基础上运用ABAQUS软件进行有限元分析，得到了两种工况下各构件的应力和位移分布规律，并根据分析结果对应力集中处进行结构改进。
(3) 根据改进后的分析结果，各处应力集中都相应的减小，但伸缩臂受力仍不均匀，应用OPTISTRUCT软件进行离散尺寸优化，使整机的重量和体积都相应减小，各构件受力均匀，获得了较为理想的结构。
(4) 运用动力学仿真软件ADAMS对多功能高空作业平台进行了动态分析，生成一系列执行机构的动力学特性曲线，为设备的工作性能提供参照依据。同时为了防止丝杆在作业过程中发生共振，对丝杆进行模态分析，得出其固有频率和振型，进一步确定整机的安全可靠性。
关键词 高空作业平台；起重机；结构设计；有限元分析；优化；动态分析
Abstract
High-altitude platform is one of the main high altitude maintenance equipment, which can sent the staff to the designated height, being of simple operation, reliable safe and serving the city's energy and the building. The existing equipment can’t completely meet maintenance needs due to the complex environment, so a new equipment needed to remedy the defect. Be aimed at above problem, the article focuses on some kind of transformer and carrys deeply research on high-altitude platform, then we develop a new multifunction high-altitude platform with functions of repairing platform and crane. On the basis of analysis the whole project, finite element analysis model under the load condition is established according to the load feature of crane and being finite element analysis, optimization and dynamic characteristics, which provide guidance for the new products.
Main researches are as follow:
(1) According to the substation characteristics, we introduce design parameters of the multifunction high-altitude platform. On the basis analysis of the whole project, we choose the best project, multiple class telescopic sliding and lifting mechanism, compact and easy to use, with functions of repairing platform, crane, ladder and handling. Hoisting institutions, luffing mechanism, slewing mechanism and telescopic jib institutions are designed in detail, the whole structure are finally determined.
(2) Finishing the dimensional gridding of the model by Hypermesh software and using ABAQUS software to analysis the model, we get the distributional regularities of stress and displacement under two work conditions, and then make improvement to the structure under the results of analysis on the stress.
(3) According to the results of the improved structure, the stress concentration decreased except non-uniform load of telescopic jib, we make discrete size optimization with OPTISTRUCT software and get the desired structure of small size and light weight.
(4) Being dynamic analysis on multifunction high-altitude platform with ADAMS software, we get dynamic executive curve, which provides a reference for working performance of equipment. In order to prevent screw resonance occurred, we need to make sure its natural frequency and mode shape,and further to confirm high safety and reliability.
Keywords high-altitude platform; crane; structural design; finite element analysis; optimization; dynamic analysis
目 录
摘 要 I
Abstract II
第一章 绪论 1
1.1 课题研究的背景及意义 1
1.1.1 研究背景 1
1.1.2 研究意义 2
1.2 国内外研究现状及存在的问题 3
1.2.1 研究现状 3
1.2.2 存在问题 5
1.3 本文研究的主要内容与结构 6
1.3.1 研究内容 6
1.3.2 文章结构 7
1.4 本章小结 7
第二章 非线性有限元理论和动力学理论 8
2.1 非线性有限元分析理论 8
2.1.1 非线性有限元的力学基础 8
2.1.2 非线性有限元求解方法 11
2.1.3 接触单元分析理论 13
2.2 动力学理论 14
2.2.1 多体动力学的分析思想 14
2.2.2 多刚体系统动力学 14
2.2.3 多体系统动力学方程求解 16
2.3 本章小结 18
第三章 多功能高空作业平台的设计 20
3.1 概述 20
3.2 基本性能参数 20
3.3 整体方案分析 21
3.4 机械结构设计 21
3.4.1 基本结构和工作原理 22
3.4.2 起吊机构 22
3.4.3 变幅机构 26
3.4.4 旋转机构 27
3.4.5 立柱伸缩机构 28
3.4.6 行走机构 30
3.4.7 安全防护装置 31
3.5 电控系统设计 31
3.6 最终结构模型 32
3.7 本章小结 33
第..
