高空作业车的转台结构设计及有限元分析(有全套图纸）.doc

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高空作业车转台的结构设计及分析
摘 要
本课题针对GKZ系列车型转台部分的要求工作装置，对GKZ型高空作业车回转机构进行设计及分析。高空作业车由液压马达、回转减速器及回转小齿轮、回转支承等组成。进行回转时，液压马达输出动力，通过回转减速器减速后带动输出轴上的小齿轮旋转，小齿轮与回转支承的齿圈啮合，由于回转支承的齿圈与车架刚性连接，因而回转减速器带动与之相连的转台回转。
本课题确定了高空作业车回转机构的传动方案，采用的单排四点接触球式回转支承，此类支承的主要优点是同时承受轴向、径向力和复合力矩。适用子中小型起重机。转台的结构设计采用的是倒π型结构，前后两个高强板，左右各一个支承板，再加两个加强筋形成。对转台采用PRO/E进行建模，将建好的模型通过转化放入ANSYS中进行有限元分析，分析出变形最大和受应力最大的接触面，对分析的结果的提出改进方案，对改进后的方案进行有限元分析比较, 确定最佳方案。本方案的设计为同类转台的结构设计提供了理论依据和分析方法。
在课题设计的过程中使用的方法有：（1）在结构设计过程中主要对转台的的受力情况进行分析，计算出转台的受力大小和转台的自重，对传动齿轮的设计及强度校核，运用绘图软件PRO/E进行建模。（2）将模型导入ANSYS中，对转台的受力情况进行分析查看其分析的结果，确保转台的变形和所受的应力均能符合设计要求。

[关键词]：高空作业车； 转台结构设计；有限元分析；ANSYS

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Constructional design and analysis for turn-table of aerial work platforms

Abstract
According to the录
第一章 绪 论 2
§1．1 引 言 2
§1．2 高空作业车的国内外发展概况 错误！未定义书签。
1.2.1高空作业车的国外发展趋势与动向 错误！未定义书签。
1.2.2高空作业车国内现状、差距与如何提高的方法 错误！未定义书签。
§ 1.3 高空作业车的组成 错误！未定义书签。
1.3.1工作机构 错误！未定义书签。
1.3.2金属结构 错误！未定义书签。
1.3.3动力装置 错误！未定义书签。
1.3.4控制系统 错误！未定义书签。
§ 1.4 本课题研究的意义 错误！未定义书签。
第二章 高空作业车的转台的结构分析 错误！未定义书签。
§2.1 高空作业车的转台总体结构设计 错误！未定义书签。
2.1.1转台的组成 错误！未定义书签。
§2-2 转台的受力分析 错误！未定义书签。
2.2.1转台的自重G 错误！未定义书签。
§2-3 上下臂的受力分析及计算 错误！未定义书签。
2.3.1上臂的受力分析 错误！未定义书签。
2.3.2下臂的受力分析 错误！未定义书签。
§2-4 回转支承装置的计算 错误！未定义书签。
2.4.1回转支承装置的计算载荷 错误！未定义书签。
2.4.2转盘式回转支承装置的计算 错误！未定义书签。
2.4.3按承载能力曲线选取合适的回转支承型号 错误！未定义书签。
2.4.4转盘式回转支承装置的计算 错误！未定义书签。
2.4.5按承载能力曲线选取合适的回转支承型号 错误！未定义书签。
§2.5 传动齿轮的计算 错误！未定义书签。
第三章 转台的有限元分析 错误！未定义书签。
§3.1 有限元方法的基础知识 错误！未定义书签。
§3.2 有限元分析软件ANSYS 错误！未定义书签。
§3.3 转台结构的有限元分析 错误！未定义书签。
3.3.1 实体建模 错误！未定义书签。
3.3.2计算模型 错误！未定义书签。
3.3.3有限元模型 错误！未定义书签。
第4章 结 论 2
致 谢 2
参 考 文 献 2

第一章 绪 论
§1．1 引 言
工程机械广泛应用于经济建设的各部门，并且在整个经济发展中占有十分重要的地位。解放以后，我国的机械工业在十分薄弱的基础上，经过近五十年的艰苦努力，从小到大，从修配到制造，从仅仅仿造一般机械产品到能制造大型、中型、精密设备，从制

图4-6 转台加约束和受加载图
查看应力变化及变形图:

图4-7 转台的变形图

图4-8 转台的应力变化图
根据应力变云形图可知：根据计算结果，由图4-7和4-8可知，转台结构的最大变形在转台结构的尾部，大小为0.1E-04;最大应力值为1.82E08，发生在转台尾部的与伸缩油缸的连接部位;转台结构形状突变处的局部应力值较高，其余部位不大。由此可以看出设计方案二的变形和应力值也不大，在强度要求上也是能够满足要求，高空作业小车可以正常工作,本设计也是符合要求的。
综合上述两种方案由于方案一和方案二在强度上均能满足要求，而方案一转台的自重比方案二大，且结构上也比方案二要大。考虑到经济实用和材料的浪费，特选择方案二为最佳方案。本设计的结论为下图：

第4章 结 论
本文对重型机械高空作业车—转台部分进行了总体设计，并对其中的相关部件进行了设计及验证，最后对转台的结构进行了静力分析。采用了ANSYS软件进行分析，验证了结构设计的合理性。以下本人就将所做的工作做一小结:
1.完成了结构的总体设计。在整体结构的总体设计中，强调了稳定、实用的特点，力求减轻结构的重量，降低整体高度，在此基础上做出了详细的计算。
2.由于高空作业车在工作时要保证工作顺利进行对转台的支承进行了详细的介绍以及分析和计算。
3.针对转台在转动过程中需要传动齿轮将液压马达提供的动力传给转台，采用了齿轮传动利用齿轮的外啮合来传递动力，对此特别对传动齿轮进行了设计和强度的分析和计算最后的结果在强度上满足要求。
4.在建立转台有限元模型的基础上，对其进行了静力分析。在静力性能分析中，分析了承受外加载荷时的变形和应力情况，分析结果表明，转台结构选取符合要求，结构设计合理。且转台的整体重量较小进一步验证了结构设计的合理性。
总之，在该设备的设计过程中，综合了诸多对各种转台设备的设计经验，采用了合理的结构形式，对制造过程中的加工和装配质量也提出了严格要求，所以该设备在使用过程中应完全能满足使用要求。

致 谢
首先感谢我的指导老师蒋红旗副教授。本论文是在指导导师的严格要求和悉心指导下完成的，从课题的产生、构思、开题，到论文的写作、修改以及最终定稿，都倾注了蒋老师大量的心血与智慧。在论文研究、写作当中，蒋老师不仅提供了重要的资料;，而且对论文作了反复的推敲与斟酌。回首做毕业设计的这段时光，不管是在学习中，还是在生活上，蒋老师给了我巨大的关心与帮助。蒋老师严谨、求实、积极、负责的工作态度、宽厚待人的优良品质都使我受益匪浅，在此，向他致以深深的感谢和崇高的敬意。
在此还要感谢徐州师范大学机电学院的领导和老师对我的指导和帮助。另外，我还要感谢我的同学，是他们给予我鼓励，激励我奋进，对他们的热心帮助，在此表示诚挚的谢意。感谢赵雨毛同学在我做设计过程中对转台的ANSYS分析过程中提出的意见。
由于本人水平和时间有限，因而该类型的转台的结构设计及运动分析的研究，在深度和广度还有待进一步的改进。在此殷切希望各位老师给与大力支持与帮助。
在即将毕业之际，再次感谢所有对我提供帮助和关心的朋友们！谢谢你们！

2007年6月

参 考 文 献
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