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高空作业车举升执行机构机电液一体化仿真

作　者: 张伟
导　师: 罗天洪
学　校: 重庆交通大学
专　业: 车辆工程
关键词: 举升执行机构有限元分析液压系统可靠性分析控制系统仿真
分类号: TU69
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 93次
引　用: 1次
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内容摘要

高空作业车是一种用来运送工作人员和工作器材到达指定高度进行作业的工程机械设备。目前,随着高空作业车使用领域的不断扩大,为了满足实际工程的需要,高空作业车的作业高度越来越大。在这种情况下,为了保证工作人员高空作业时的人身安全,对举升臂力学性能的研究和举升执行机构控制系统的可靠性分析就成为高空作业车设计领域的重点研究内容。本文以与某公司合作开发的GKZ14型高空作业车的举升臂为研究对象,在对其结构进行详细分析的基础上,利用大型有限元分析软件ANSYS,合理地建立起举升臂的有限元模型,并分别在三种典型工况下对其进行结构静强度、静刚度分析,获得了各工况下举升臂的应力分布和变形分布,确定了应力危险部位,分析计算结果表明举升臂满足结构静强度、静刚度要求;针对GKZ14型高空作业车运行过程中由于频繁启动和制动引起的明显振动和冲击现象,提出了基于MATLAB平台的高空作业车举升执行机构液压系统设计可靠性分析方法并进行了判定,验证了所取参数的合理性;通过AMESIM建立了液压系统物理模型并进行了仿真分析,结果表明仿真分析与可靠性分析是一致的。本文的研究结果表明,采用ANSYS软件对举升臂进行有限元分析,能够验证其强度及刚度是否满足要求,为后续的结构优化设计打下基础。在满足安全要求的前提下,能够大大缩短设计周期、降低设计成本,具有工程实用价值,为类似实际工程问题的研究提供了参考;分别使用MATLAB和AMESIM进行可靠性分析及控制系统仿真,对GKZ14型高空作业车举升执行机构液压系统的性能分析和智能控制的应用研究具有实际应用价值。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-16
  1.1 引言  8
  1.2 高空作业车综述  8-10
    1.2.1 高空作业车的分类及其各自特点  8-10
    1.2.2 高空作业车的主要性能参数  10
  1.3 高空作业车发展现状  10-11
    1.3.1 国外高空作业车发展现状  10-11
    1.3.2 国内高空作业车发展现状  11
  1.4 机电液一体化技术发展综述  11-14
    1.4.1 机电液一体化技术概况  11-12
    1.4.2 国内外机电液一体化技术发展现状  12-13
    1.4.3 国内外机电液一体化技术发展趋势  13-14
  1.5 选题依据和研究内容及手段  14-16
    1.5.1 选题依据  14
    1.5.2 研究内容  14-15
    1.5.3 研究手段  15-16
第二章液压传动与控制系统  16-22
  2.1 液压传动与控制系统概述  16
  2.2 液压传动系统的组成及工作原理  16-18
    2.2.1 液压传动系统的组成  16-17
    2.2.2 液压传动系统的工作原理  17-18
  2.3 液压传动的优缺点及应用  18-20
    2.3.1 液压传动的优缺点  18-19
    2.3.2 液压传动技术的应用  19-20
  2.4 液压传动技术的发展概况  20-22
第三章高空作业车举升执行机构  22-27
  3.1 SolidWorks 简介  22-24
    3.1.1 SolidWorks 软件特点  22-23
    3.1.2 SolidWorks 主要模块  23-24
  3.2 GKZ14 型高空作业车举升执行机构组成  24-27
    3.2.1 转台  24
    3.2.2 下臂  24
    3.2.3 吊臂  24
    3.2.4 中臂  24-25
    3.2.5 上臂  25
    3.2.6 托架  25-27
第四章高空作业车举升执行机构有限元分析  27-52
  4.1 有限元法理论  27-30
    4.1.1 有限元法概述  27-28
    4.1.2 有限元法分析步骤  28-29
    4.1.3 有限元法发展概况  29-30
  4.2 有限元分析软件ANSYS  30-32
    4.2.1 ANSYS 软件概述  30-32
  4.3 ANSYS Workbench 简介  32-34
    4.3.1 ANSYS Workbench 软件特点  32-33
    4.3.2 ANSYS Workbench 产品设计流程  33-34
  4.4 高空作业车举升执行机构有限元分析  34-52
    4.4.1 计算工况  34-35
    4.4.2 有限元优化分析及结果  35-50
    4.4.3 有限元分析结果验证  50-52
第五章高空作业车举升执行机构液压系统可靠性分析  52-63
  5.1 高空作业车举升执行机构液压系统  52-53
  5.2 系统可靠性简述及判定  53-55
    5.2.1 系统稳定性简述及判定  53-54
    5.2.2 系统可控性简述及判定  54-55
    5.2.3 系统可观性简述及判定  55
  5.3 传递函数的确定  55-60
    5.3.1 液压缸传递函数的确定  55-59
    5.3.2 电液方向阀传递函数的确定  59-60
    5.3.3 比例放大器传递函数的确定  60
    5.3.4 位置传感器传递函数的确定  60
    5.3.5 下臂传递函数的确定  60
    5.3.6 仿真模型的创建  60
  5.4 可靠性设计论证  60-63
    5.4.1 稳定性论证  61-62
    5.4.2 可控性论证  62
    5.4.3 可观性论证  62
    5.4.4 MATLAB 仿真  62-63
第六章高空作业车举升执行机构液压系统仿真  63-74
  6.1 AMESIM 简介  63
  6.2 PID 控制  63-66
    6.2.1 控制与性能分析  64-65
    6.2.2 PID 控制参数的整定  65-66
  6.3 高空作业车举升执行机构液压系统仿真  66-74
    6.3.1 下臂油缸  68-70
    6.3.2 中臂油缸  70-71
    6.3.3 上臂油缸  71-74
第七章结论与展望  74-75
  7.1 结论  74
  7.2 展望  74-75
致谢  75-76
参考文献  76-79
在学期间发表的论著及取得的科研成果  79

高空作业车举升执行机构机电液一体化仿真

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