高空作業(yè)車的轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及有限元分析說明書.doc

徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)高空作業(yè)車的轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及有限元分析高空作業(yè)車轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析摘要本課題針對GKZ系列車型轉(zhuǎn)臺部分的要求工作裝置，對GKZ型高空作業(yè)車回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)及分析。高空作業(yè)車由液壓馬達(dá)、回轉(zhuǎn)減速器及回轉(zhuǎn)小齒輪、回轉(zhuǎn)支承等組成。進(jìn)行回轉(zhuǎn)時(shí)，液壓馬達(dá)輸出動力，通過回轉(zhuǎn)減速器減速后帶動輸出軸上的小齒輪旋轉(zhuǎn)，小齒輪與回轉(zhuǎn)支承的齒圈嚙合，由于回轉(zhuǎn)支承的齒圈與車架剛性連接，因而回轉(zhuǎn)減速器帶動與之相連的轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)。本課題確定了高空作業(yè)車回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的傳動方案，采用的單排四點(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承，此類支承的主要優(yōu)點(diǎn)是同時(shí)承受軸向、徑向力和復(fù)合力矩。適用子中小型起重機(jī)。轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用的是倒型結(jié)構(gòu)，前后兩個(gè)高強(qiáng)板，左右各一個(gè)支承板，再加兩個(gè)加強(qiáng)筋形成。對轉(zhuǎn)臺采用PRO/E進(jìn)行建模，將建好的模型通過轉(zhuǎn)化放入ANSYS中進(jìn)行有限元分析，分析出變形最大和受應(yīng)力最大的接觸面，對分析的結(jié)果的提出改進(jìn)方案，對改進(jìn)后的方案進(jìn)行有限元分析比較,確定最佳方案。本方案的設(shè)計(jì)為同類轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)和分析方法。在課題設(shè)計(jì)的過程中使用的方法有：（1）在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中主要對轉(zhuǎn)臺的的受力情況進(jìn)行分析，計(jì)算出轉(zhuǎn)臺的受力大小和轉(zhuǎn)臺的自重，對傳動齒輪的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核，運(yùn)用繪圖軟件PRO/E進(jìn)行建模。（2）將模型導(dǎo)入ANSYS中，對轉(zhuǎn)臺的受力情況進(jìn)行分析查看其分析的結(jié)果，確保轉(zhuǎn)臺的變形和所受的應(yīng)力均能符合設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞：高空作業(yè)車；轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；有限元分析；ANSYS徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)高空作業(yè)車的轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及有限元分析Constructionaldesignandanalysisforturn-tableofaerialworkplatformsAbstractAccordingtotherequirementofworkingdevicesofturn-tablesinthemachineseriestypeGKZ,thispaperpresentedtheconstructionaldesignandanalysisforslewingmechanismofaerialworkplatforms.Theaerialworkplatformscomprisedhydraulicmotors,rotaryspeedreducers,revolvingpinions,slewingbearingsandsoon.Whentheturn-tableslewed,thehydraulicmotortransmittedpoweroutputwhichenabledpinionsontheoutputshafttorevolve.Pinionsweremeshedwithringgearonslewingbearings.Duetorigidconnectionbetweentheringgearonslewingbearingsandthechassis,turn-tableswererotatedbyrotaryspeedreducers.Gearplanforslewingmechanismofaerialworkplatformsandconstructionaldesignforturn-tablewerepresented.Gearplanstransmissionforslewingmechanismofaerialworkplatformswasprovidedinwhichsingle-rowfour-pointcontactballslewingbearingswereadopted.Theadvantageofthistypeofbearing,whichsuitedsmallandmediumcrane,wasthatitcanbearaxialforce,radialforceandcompoundmomentatthesametime.Configurationsofantitypewereadoptedinconstructionaldesignforturn-table,inwhichthereweretwohighstrengthplatesintandem,twoeudipleuralsupportingplatesandtwostiffenedpanels.ModelingandsimulationofturntableswereobtainedusingPRO/E.TheobtainedmodelingwastransformationandanalyzedbyANSYSFiniteElementAnalysissoftware.Consequently,contactareainthemaximumofdeformationandstresswereanalyzed.Accordingtotheresults,improvedschemeswerepresented,whichwerefurtheranalyzedandcomparedbyfiniteelementanalysis.Finally,thebestschemewasfounded.Thisprojectprovidedtheapproachesofconstructionaldesignforthesimilartypeofturn-tableintheory.Thefollowingmethodswereusedinthisproject:1)Forcesituationofturntableswereanalyzedinconstructionaldesign,andforcevariationandmassofturn-tableswerecalculated.Thedesignandintensityoftransmissiongearwerechecked.ModelingandsimulationwereobtainedusingdrawingsoftwarePRO/E；2)ThemodelingwereimputedintoANSYSandbearingforceofturn-tableswereanalyzed.Theresultsensuredthatthedeformationofturn-tablesandtheirbearingforcewouldmeetthedesignrequirements.Keywords:Aerialworkplatform；Turn-tables；Constructionaldesign；Finiteelementanalysis；ANSYS徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)高空作業(yè)車的轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及有限元分析目錄第一章緒論.111引言.112高空作業(yè)車的國內(nèi)外發(fā)展概況.11.2.1高空作業(yè)車的國外發(fā)展趨勢與動向.21.2.2高空作業(yè)車國內(nèi)現(xiàn)狀、差距與如何提高的方法.31.3高空作業(yè)車的組成.51.3.1工作機(jī)構(gòu).51.3.2金屬結(jié)構(gòu).61.3.3動力裝置.61.3.4控制系統(tǒng).71.4本課題研究的意義.7第二章高空作業(yè)車的轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)分析.82.1高空作業(yè)車的轉(zhuǎn)臺總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).82.1.1轉(zhuǎn)臺的組成.82-2轉(zhuǎn)臺的受力分析.132.2.1轉(zhuǎn)臺的自重G.142-3上下臂的受力分析及計(jì)算.162.3.1上臂的受力分析.172.3.2下臂的受力分析.192-4回轉(zhuǎn)支承裝置的計(jì)算.212.4.1回轉(zhuǎn)支承裝置的計(jì)算載荷.212.4.2轉(zhuǎn)盤式回轉(zhuǎn)支承裝置的計(jì)算.222.4.3按承載能力曲線選取合適的回轉(zhuǎn)支承型號.222.4.4轉(zhuǎn)盤式回轉(zhuǎn)支承裝置的計(jì)算.242.4.5按承載能力曲線選取合適的回轉(zhuǎn)支承型號.242.5傳動齒輪的計(jì)算.25第三章轉(zhuǎn)臺的有限元分析.283.1有限元方法的基礎(chǔ)知識.283.2有限元分析軟件ANSYS.303.3轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)的有限元分析.343.3.1實(shí)體建模.343.3.2計(jì)算模型.343.3.3有限元模型.36第4章結(jié)論.43致謝.44參考文獻(xiàn).45徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)高空作業(yè)車的轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及有限元分析第頁1第一章緒論11引言工程機(jī)械廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各部門，并且在整個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有十分重要的地位。解放以后，我國的機(jī)械工業(yè)在十分薄弱的基礎(chǔ)上，經(jīng)過近五十年的艱苦努力，從小到大，從修配到制造，從僅僅仿造一般機(jī)械產(chǎn)品到能制造大型、中型、精密設(shè)備，從制造單機(jī)到制造重大成套設(shè)備，逐步形成了一個(gè)門類比較齊全，具有較大規(guī)模，較先進(jìn)技術(shù)水平和成套水平不斷提高的工業(yè)體系。80年代以來，工程機(jī)械發(fā)展速度快。其主要原因:一是我國在改革開放政策指引下，經(jīng)濟(jì)發(fā)展快，對工程機(jī)械的需要增多；二是從中央到地方給與發(fā)展的優(yōu)惠政策，增加資金注入，加以扶植；三是引進(jìn)國外多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，經(jīng)過消化吸收，產(chǎn)品技術(shù)水平提高；四是，企業(yè)經(jīng)過組織結(jié)構(gòu)調(diào)整，相互合作，并在競爭中促使相互提高。但是我國工程機(jī)械與國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比較以及與國內(nèi)建設(shè)要求相比還有不少差距，還有許多問題A待研究解決。隨著目前高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)及其廣泛應(yīng)用，它帶動了整個(gè)工業(yè)的發(fā)展，在機(jī)械行業(yè)更為引人注目，設(shè)計(jì)上的優(yōu)化等使機(jī)器向高精密化發(fā)展，帶來了一場新的變革。當(dāng)然一向以笨重著稱的大型工程機(jī)械，更有著廣闊的發(fā)展余地。高空作業(yè)車作為一種大型的工程機(jī)械設(shè)備，日前廣泛應(yīng)用在船舶、建筑、市政建設(shè)、消防、港口貨運(yùn)等行業(yè)，是新興的技術(shù)產(chǎn)業(yè)，有著廣闊的發(fā)展前景。高空作業(yè)機(jī)械是在工程起重機(jī)械基礎(chǔ)上發(fā)展起來