大型轨道式擦窗机的结构优化设计和稳定性分析

发布时间：2019-08-11 21:41

【摘要】：擦窗机是一种主要应用于高层建筑物外墙面清洗、维护和装修的大型专用机械设备，以其施工效率高、作业速度快、安全性高和节能环保等优点正逐步替代传统施工平台。近年来随着我国城市化建设的不断发展，高层建筑物数量的不断增加，擦窗机的应用也越来越广泛，人们对其结构的安全性、可靠性和经济性也提出了更高的要求。然而，目前我国对擦窗机的设计大多采用类比等传统设计手段，结构设计往往不尽合理，且造成了材料的浪费和成本的增加，也为后续的使用埋下了安全隐患。为了提高擦窗机的整机性能和设计水平，本文采用理论方法与有限元数值分析方法对目前广泛应用的轨道式擦窗机进行了分析与研究，其主要内容如下： 1.运用理论力学、材料力学、弹性力学等基础学科知识，对擦窗机伸缩臂的受力、底架的轮压、平衡轮组与伸缩臂筒体的接触应力以及立柱的刚度、整体稳定性与局部稳定性进行了分析，导出了相应的理论计算公式；并利用有限元数值分析方法，对平衡轮组与伸缩臂筒体的接触应力和立柱的局部稳定性进行了分析，分析结果表明本文理论方法是合理、可靠的。 2.利用动力学相关理论知识推导了擦窗机伸缩臂固有频率计算公式和起升冲击载荷作用下伸缩臂前端动力响应函数，并对所得理论结果进行有限元验证，对理论解的可靠性进行了验证；最后对擦窗机伸缩臂动力响应影响的因素进行了分析。 3.基于ANSYS宏文件，定制ANSYS用户工具栏按钮，完善了擦窗机伸缩臂分析的交互界面。 4.基于ANSYS参数化设计语言APDL，对擦窗机伸缩臂进行了参数化建模、结构静力分析与模态分析，模型的建立与分析只需点击对应按钮和输入对应的基本参数，其余由程序自动完成，大大提高了结构分析的自动化程度。 5.利用ANSYS优化模块对擦窗机伸缩臂结构进行优化设计分析，获得了理想的优化设计方案，并针对该优化方案进行了计算分析，验证了优化设计的可靠性。本文的相关成果对擦窗机新产品开发具有一定的理论指导意义，同时为擦窗机结构设计与优化提供了技术依据和计算方法。
【图文】：

擦窗机,轨道式,高层建筑物

江南大学硕士学位论文第二章擦窗机静力分析机主要用来对高层建筑物外墙的清洗、维护与装修，其种类较多，能筑物外墙的清洗、维护和装修要求。本文主要对伸缩臂型轨道式擦究，其结构如图 2-1 所示。擦窗机整机安装在高层建筑物顶部的行走上行走机构的驱动，能够到达建筑物外墙的任意位置[13]，且具有行等特点。

平衡轮,应力分量,臂架,接触区域

5 平衡轮组与臂架筒体接触区域各应力分量随 z 的变化hanges in each components of the stress of the contact are程中，接触应力随着外部载荷 F 的增加而增根据第四强度准则[18]，，可得 z 轴上点的 von M 2 222 2 6x y y z z x xy yz 将式（2-8）至式（2-10）代入式（2-12）中，得on Mises 等效应力为： 2 32 2 20221 2 2 88 4 111 2-13）得到的擦窗机伸缩臂结构接触部位 z 轴上变化趋势。从图中可以看出，随着材料泊松0p减小，且无量纲最大等效应力max 0/eq p发生的内部转移。图中当 0.1、 0.2、 06、 0.7042处。
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU976.42

【参考文献】