神光组件拆装折叠式伸缩臂起重机设计与分析

摘要

本文针对国家重大工程“神光Ⅲ”物理靶场的特殊环境需求，对一种折叠式伸缩臂起重机进行设计分析，该机具有缩回后整机尺寸小，工作幅度大，跨越障碍能力大，起重量大的特点，用于靶场光学组件的拆装，是一种特殊用途的起重机。
　　折叠式伸缩臂起重机由折展机构，回转装置，底盘系统，配重系统和液压系统组成。其折展机构由两节折叠臂和一节伸缩臂组成，每节折叠臂通过平行四边形机构带动一个小平台平动，在小平台的基础上布置上层组件，这样就实现了两节折叠臂变幅时末端只做平动，无俯仰，易于控制的特点。用Matlab遗传算法工具箱对变幅油缸铰点进行了优化辅助设计，提高了设计合理性。设计了配重系统随起重机回转同步回转，提高了起重机起重能力。设计了其液压油路。用Pro/E建立了三维模型，合理设计了各部分详细结构，通过CAD二维制图软件绘制了工程图。
　　通过Ansys命令流进行了起重机有限元模型的建立，对其进行了不同工况的静力学分析。得出结构的强度刚度不足的位置，在对其进行改造，重新建模分析，来获得更加合理的设计。对两个小平台建立了整体分析基础上的子模型，并进行了拓扑优化，为材料的合理分布提供了理论基础。对整机进行了模态分析，获取其前六阶自然频率与振型信息，对于控制整机的噪音与防止共振有重要意义。
　　通过有限元素法对折展机构进行了动力学模型的建立，并通过Matlab软件进行了逆动力学的计算，得到了变幅时油缸力随时间变化的曲线。又在Adams里建立了动力学模型，进行仿真，得到与Matlab计算曲线相符的结果。用Ansys软件建立了伸缩臂的柔性体文件，导入到Adams里进行了刚柔耦合分析，了解了结构的柔性对机构运动的影响。

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第一章 绪论

1.1课题的研究目的和意义

1.2 国内外研究与发展现状

1.3 主要研究内容

第二章 折叠式伸缩臂起重机总体方案设计

2.1整车组成与设计指标

2.2 起重机总体方案和各部分方案的确定

2.3 本章小结

第三章 折叠式伸缩臂起重机结构设计

3.1折展机构设计

3.2下车结构设计

3.3 配重系统结构设计

3.4本章小结

第四章 整机结构静动态特性分析

4.1起重机结构静力分析

4.2小平台子模型的建立与拓扑优化

4.3起重机动态特性分析

4.4 本章小结

第五章 折展机构动力学分析

5.1基于元素集成法的动力学建模

5.2 基于Adams的折展机构刚体动力学仿真

5.3伸缩臂架刚柔耦合动力学仿真

5.4本章小结

结论

参考文献

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