本文所研究的折臂式高空作业车是在特定环境下,为适应国家重大工程项目复杂安装与操作工况而研制的专用设备。与一般高空作业车的工作条件不同,它工作于较为狭窄的空间和场地中,用于不同高度、不同部位及不同方向的高精密光学组件的拆装。不仅要求安全可靠,还对尺寸大小、结构与机构形式、整机重量和结构的刚度、强度、稳定性等都提出了较为苛刻的要求。因此,一台新型的专用折臂式高空作业车的设计及分析是实际样机研制必不可少的重要前提。本文的工作正是围绕此任务而重点展开。作为实际样机研制的先行工作,折臂式高空作业车的设计分析的主要内容有如下几个方面:总体方案设计、主要机构与结构设计、结构的静力学和动力学分析。本文的工作不仅包含理论的计算分析,并还将配合整体研发的进度,完成设计图纸的绘制。首先根据各种特殊的需求,结合具体的工作环境,选定了结构型式,规划了整车组成,确定了设计指标,然后提出了设计方案,并对工作空间进行了校核。总体方案设计完成后,对主体结构与主要机构进行了详细设计计算。采用的设计方法包括传统的经验法、设计计算、查询设计手册等,应用的设计工具有AutoCAD、Pro/E、Matlab等计算机辅助设计与计算软件。二维的设计结果用于获得工程图以指导加工制造,三维的设计结果便于交流时的理解与观看,并可避免或减少干涉之类的错误。设计工作完成后,分别对主体结构的强度、刚度、稳定性进行了校核计算,应用大型通用有限元分析软件ANSYS对主体结构的“两种主要工况的极限受力情况”进行了分析计算。整个过程包括各部分的有限元建模、整车组装与求解计算、对计算结果的分析。所选用的单元包括模拟主体结构的板壳单元shell63、模拟液压油缸的梁单元beam44、以及模拟平行四边形连杆机构的杆单元link8。考虑到高空作业车在运动过程中的受力与振动特性,对其进行了动态特性的研究。首先,应用ANSYS对转台和工作装置进行模态分析,求得其固有频率和模态振型,以指导后续设计、改进及使用;然后,对折臂机构应用等效元素法进行了动力学分析,建立了折臂机构的动力学模型,并对其进行了ADAMS仿真,得出了相关的特性曲线。