毕业设计（论文）开题报告-高空作业车工作臂结构设计及有限元分析.doc

徐 州 师 范 大 学毕业设计（论文）开题报告及工作实施计划院 系机电工程学院 专 业 机械制造及其自动化专业 年级 、 班级 03 机 制 43 姓 名 指 导 教 师 开题报告日期 2007年4月9日 徐州师范大学教务处印制填 表 须 知1、开题报告由学生本人领取后，在指导教师的指导下填写此表；2、工作实施计划应由指导教师填写；3、本表一式三份，一份交院（系）教务部门，一份由教研室保存，一份装订到毕业设计（论文）资料袋中。一、毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目高空作业车工作臂结构设计及有限元分析研 究 方 向结构设计及有限元分析课 题 来 源国家部委省市厂矿自选备注课 题 类 型理论研究应用研究工程技术跨学科研 究其他一、课题综述及研究意义高空作业车作为一种工程机械设备，目前广泛应用在船舶、建筑、市政建设、消防、港口等行业，有着广阔的发展前景。高空作业车在世界上已有近四十年的发展历史，现已形成一个完整的专用产品研发、生产体系。如美国的crove(格洛夫)、genie(吉尼)、英国的coles (西蒙)， 意大利的rico (利高)，芬兰的bronto(布朗托)公司等，并且它们各有侧重，如bronto侧重于高空消防车系列，coles侧重于车载高空作业平台等。高空作业车发展到现在，其作业高度最高已到达72m(bronto公司生产)，作业车的可靠性、安全性、舒适性、操作方便和简单的直接性等方面都有较大提高。本课题以徐州海伦哲工程机械有限公司研制开发 “gkz14型高空作业车” 为研究对象，对该车上的重要结构-作业臂进行结构设计和有限元分析。该型作业车的作业臂有上臂、下臂组成，下臂与回转转台铰接，上臂头部有工作平台。上、下臂通过升缩油缸调节臂的举升高度。传统的力学方法设计是：根据高空作业的需要，在满足升降高度的前提下，进行强度、刚度、稳定性的校核，确定截面尺寸。为保证安全，设计过程中安全系数较大，造成质量偏大，成本增加等问题。在车辆在行驶过程中，由于臂重较大，产生多起车架断裂现象。由于升降臂在作业时位于十几米甚至几十米的高空，事关人身安全，因此需要有一种较准确的设计计算方法，既能满足设计要求，又能减轻臂重，降低成本。 本研究课题，将以高空作业车升降臂结构为对象，根据作业高度及作业范围进行结构设计，然后在ansys环境下进行有限元分析，以获得最优的设计结果。 二、课题拟采取的研究方法和技术路线课题拟采用有限元法对作业臂的结构进行分析，通过建立有限元模型，进行作业臂结构的强度和刚度分析，确定危险截面或危险点的应力分布及变形，找出结构设计中的不合理因素，并对之进行改进，为同类型产品的结构设计和改造提供了科学的理论依据。本课题所采用的技术路线： 首先，进行大量的调查研究，收集整理情报资料，根据作业车的工作特点和受载状况，制定作业臂设计方案。然后，根据受载状况，作业范围等原始数据对作业臂进行结构设计，作业臂由上臂、下臂和升降油缸等组成，设计中要确定上、下臂的长度，油缸铰点位置，作业臂截面尺寸等主要参数。第三，在autocad或pro/e中对上、下臂建立三维模型，然后导入有限元分析软件件中，选择solid92单元，确定材料属性，划分网格，施回载荷和约束，进行结构结构的强度和刚度分析，确定危险截面或危险点的应力分布及变形。第四，根据有限元分析结果，找出结构设计中的不合理因素，提出改进方案，并对改进后的结构进行有限元分析，对两种分析结果进行比较。画出作业臂总装图及上下臂零件图。第五，在上述分析研究的基础上进行总结，得出上、下臂在结构设计、有限元模型的建立、铰点位置的确定、单元类型选择等方面的可靠数据，为同类型产品的结构设计和改造提供了科学的理论依据。三、主要参考文献1 哈尔滨建筑工程学院主编,工程起重机,中国建筑工业出版社,1981年。2 北京工业学院，线性静动力结构分析程序sap5使用说明书，1982。3 机械强度杂志，1980年3期4 b.3.符拉索夫著，材料力学，结构力学与弹性力学中的若干问题，中国科学院出版。5 徐次达、华伯浩：固体力学有限元理论方法及程序，水利电力出版社，1993.6 孙正兴：汽车起重机转台结构有限元分析研究，南京航空学院硕士论文，1992.7 现代机械设备设计手册，机械工业出版社。8 机械工程手册，机械工业出版社，1982。9 戴冠军：汽车维修理论，人民交通出版社，1991。10 bowden f p，tabor dthe friction and iatbrication of solidsi_ondoll clarendon press，196411 谭建国使用ansys60进行有限元分析m，北京大学小版社，2002。12 王勖成、邵敏：有限单元法基本原理和数值方法m，清华大学出版社，1997。13 靳慧：n100型铁路求援起重机吊臂的有限元设计.起重运输机械，2001。14 范祖尧：现代机械设备设计手册m，机械工业出版社，1996。15 吴福光：振动理论m，高等教育出版社版，1987。16 葛志棋：机械零件设计手册(下)m，北京.冶 j二、iki1i版 ，1994，17 胡宗武：起重机动力学m，北京出版社，l988。18 陈玮璋：起重机械金属结构im j，人民交通出版社，1986。19 尹军琪：变截面梁的等效质量计算l jl起重运输机械，1995。20 陈道南、李合文：qy125汽车起重机转台有限元分析。南京航空学院科技报告，1990.122 涂桥安：移动式高空作业平台的设计研究，机械设计与制造工程。23 朱世强，高空作业车多臂协调控制技术的研究，浙江大学 91 级 硕士论文。24 吴克坚，于晓红，机械设计钱瑞明主编，高等教育出版社，2003. 3。25 刘涛，杨凤鹏.精通 ansys.清华大学出版社，2002。26 谭建国，使用ansys6.0 进行有限元分析，北京大学出版社，2002.1。27 张亚欧，谷志飞，宋勇，ansys 7.0 有限元分析实用教程，清华大学出版社，2004.1。28 王勖成，邵 敏，有限单元法基本原理和数值方法，清华大学出版社，1997.1。29 刘鸿文，材料力学，高等教育出版社，1991。30 李景刚，高空作业车电液比例系统控制技术的研究浙江大学 88 级硕士论文。31 起重机箱形伸缩臂稳定性分析的精确理论解.哈尔滨建筑大学学报，2000(2)。32 杨晓波，高空作业车支腿反力限制器的研制，建筑机械，1998 年第6期。33 王恒华等，qay160全地面起重机吊臂系统在变幅工况下的动力分析，建筑机械， 1998(12)34 陈国安等，臂架式拖泵支腿受力分析，工程机械，2001(11)。35 钟安庆等，消防车多节直臂举升同步伸缩系统的设计，工程机械，2002(2)。36 吴先明，起重机伸缩机构抖动机理分析，工程机械出版社，1997(11)。37 高低空起重工程车吊臂伸缩机构，工程机械出版社，2000(6)。38 黄锡恺等主编，机械原理，高等教育出版社，1997年7月第7版。二、毕业设计（论文）工作实施计划（一）毕业设计（论文）的理论分析与软硬件要求及其应达到的水平与结果 本课题主要是针对高空作业车作业臂的结构设计及优化。要求设计的结构合理简单设计方便的同时，要能保证作业车作业时的安全性，可靠性，以及结构的经济性。要求能综合运用所学理论知识，分析实际问题，并提出解决方案。掌握现代设计的基本理论和方法，在设计过程中要充分使用计算机，对作业臂的结构应采用有限元进行分析，要掌握有限元法的基本理论和方法，并能运用到实际的工程实践中去。在图形的处理上主要采用的autocad制图软件进行绘图，proe进行图形的建模。因此要熟练掌握有限元分析软件ansys及autocad、pro/e的操作使用。要能根据工程实际对分析结果作出正确的分析和评判。提高资料情报的收集整理能力，充分发恽图书资料的作用。加强英文资料的收集翻译能力，至少能阅读并翻译一篇以上的与本课题有关的英文文献。（二）毕业设计（论文）工作进度与安排起讫日期工 作 内 容 和 要 求备 注07.4.9-07.4.16调查研究，查阅资料07.4.17-07.4.30结构设计07.5.1-07.5.8有限元分析，提出改进方案，07.5.9-07.5.16对改进后方案进行有限元分析07.5.17-07.5.24得出结论07.5.25-07.6.9整理修改，最终定稿，迎接答辩三、对开题报告的审阅意见指导教师综合意见课题采用有限元法对作业臂的结构进行分析，通过建立有限元模型，进行作业臂结构的强度和刚度分析，确定危险截面或危险点的应力