转台结构设计计算分析

转台结构设计计算分析

摘要：转台是工程机械车辆类重要的部件，在混凝土泵车、起重机、臂架类消

防车、高空作业车等有着广泛使用。本文对某工程车辆的转台结构进行介绍，并

对其进行受力分析，通过对其受力分析计算结果进行改进，为类似设计提供一定

参考依据。

关键词：转台结构；设计改进

1前言

转台的作用主要是承受力和传递力。转台结构上部连接臂架结构，它对臂架

起支撑作用，转台下部连接回转结构，它固定在回转结构上并随着旋转。转台两

侧边有厚单板结构和箱型结构。高空作业车、消防车多采用两侧箱型结构，泵车

多采用两侧厚单板结构。相比而言，两侧厚单板结构节省空间，混凝土泵车尤其

是大米数泵车，由于臂架多为空间折叠，为了整体布局需要，多采用两侧厚单板

结构。而两侧箱型结构，刚度更好，稳定性更高，因此对于稳定性要求更高的高

空作业车、登高消防车等多采用此结构。

图3 混凝土泵车转台

2转台受力分析

转台的设计分析步骤基本相同。下面以某车辆两侧厚单板结构的转台为研究

对象，进行受力分析，原设计模型如下：

图4 两侧厚单板设计模型

2.1 力的简化

转台有两个铰点，如图5，A点为转台与臂架的连接铰点，B点为转台与变幅

油缸的连接铰点。C点为臂架和变幅油缸的连接铰点。

图5 转台铰点受力图

已知A点、B点和C点的坐标，通过力的平衡与力矩平衡，可得出A点与B

点的力矢量，进而得出转台铰点处A受压力，铰点B处受拉力。其中G为前端臂

架总成重心处的重力。利用分析法可知：

Fx1=-（L1+l3）/（L1+L2+H*ctgα）*G*ctgα

Fy1=G-（L1+L3）/（L1+L2+H*ctgα）*G

Fx2=（L1+l3）/（L1+L2+H*ctgα）*G*ctgα

Fy2=（L1+L3）/（L1+L2+H*ctgα）*G

2.2 有限元分析

2.2.1 简化并建立有限元模型

图6 简化模型

利用有限元软件，对转台结构的强度和刚度进行分析，并进行优化设计。

2.2.2 优化分析

将用分析法算出来的力加载在转台的有限元模型上。分别对转台结构进行强

度和刚度计算，并对其结构进行了拓扑优化。

表1 原设计模型计算结果

通过应力云图可以看出，此转台受力最大点出现在侧单板的上边缘和下边缘，中间受力很小。矢量云图中左侧蓝色区域—受压区域，右色红色区域—受拉区域，

机械毕业设计716高空作业车的转台结构设计及有限元分析设计

高空作业车转台的结构设计及分析 摘要 本课题针对GKZ系列车型转台部分的要求工作装置，对GKZ型高空作业车回转机构进行设计及分析。高空作业车由液压马达、回转减速器及回转小齿轮、回转支承等组成。进行回转时，液压马达输出动力，通过回转减速器减速后带动输出轴上的小齿轮旋转，小齿轮与回转支承的齿圈啮合，由于回转支承的齿圈与车架刚性连接，因而回转减速器带动与之相连的转台回转。 本课题确定了高空作业车回转机构的传动方案，采用的单排四点接触球式回转支承，此类支承的主要优点是同时承受轴向、径向力和复合力矩。适用子中小型起重机。转台的结构设计采用的是倒π型结构，前后两个高强板，左右各一个支承板，再加两个加强筋形成。对转台采用PRO/E进行建模，将建好的模型通过转化放入ANSYS中进行有限元分析，分析出变形最大和受应力最大的接触面，对分析的结果的提出改进方案，对改进后的方案进行有限元分析比较, 确定最佳方案。本方案的设计为同类转台的结构设计提供了理论依据和分析方法。 在课题设计的过程中使用的方法有：（1）在结构设计过程中主要对转台的的受力情况进行分析，计算出转台的受力大小和转台的自重，对传动齿轮的设计及强度校核，运用绘图软件PRO/E进行建模。（2）将模型导入ANSYS中，对转台的受力情况进行分析查看其分析的结果，确保转台的变形和所受的应力均能符合设计要求。 [关键词]：高空作业车；转台结构设计；有限元分析；ANSYS

Constructional design and analysis for turn-table of aerial work platforms Abstract According to the requirement of working devices of turn-tables in the machine series type GKZ, this paper presented the constructional design and analysis for slewing mechanism of aerial work platforms. The aerial work platforms comprised hydraulic motors, rotary speed reducers, revolving pinions, slewing bearings and so on. When the turn-table slewed, the hydraulic motor transmitted power output which enabled pinions on the output shaft to revolve. Pinions were meshed with ring gear on slewing bearings. Due to rigid connection between the ring gear on slewing bearings and the chassis, turn-tables were rotated by rotary speed reducers. Gear plan for slewing mechanism of aerial work platforms and constructional design for turn-table were presented. Gear plans transmission for slewing mechanism of aerial work platforms was provided in which single-row four-point contact ball slewing bearings were adopted. The advantage of this type of bearing, which suited small and medium crane, was that it can bear axial force, radial force and compound moment at the same time. Configurations of anti type π were adopted in constructional design for turn-table, in which there were two high strength plates in tandem, two eudipleural supporting plates and two stiffened panels. Modeling and simulation of turn tables were obtained using PRO/E. The obtained modeling was transformation and analyzed by ANSYS Finite Element Analysis software. Consequently, contact area in the maximum of deformation and stress were analyzed. According to the results, improved schemes were presented, which were further analyzed and compared by finite element analysis. Finally, the best scheme was founded. This project provided the approaches of constructional design for the similar type of turn-table in theory. The following methods were used in this project: 1) Force situation of turn tables were analyzed in constructional design, and force variation and mass of turn-tables were calculated. The design and intensity of transmission gear were checked. Modeling and simulation were obtained using drawing software PRO/E; 2) The modeling were imputed into ANSYS and bearing force of turn-tables were analyzed. The results ensured that the deformation of turn-tables and their bearing force would meet the design requirements. [Keywords]: Aerial work platform; Turn-tables; Constructional design; Finite element analysis; ANSYS

单轴速率转台机械台体设计讲解

综合课程设计II项目总结报告题目：单轴速率转台机械台体设计 院（系）机电工程学院 专业机械设计制造自动化 学生 学号 班号 指导教师 填报日期2013.12.05 哈尔滨工业大学机电工程学院制 2013年12月

目录 第1章转台方案拟定 (1) 第2章轴承选择 (2) 2.1 轴承的选型 (2) 2.2 轴承跨距的计算 (2) 2.3 轴承的预紧 (2) 第3章测角元件的选择与计算 (3) 3.1 光电码盘的选型 (3) 3.2 光电码盘的设计 (3) 第4章载荷计算 (5) 第5章电机选取与计算 (6) 第6章机械结构设计 (7) 6.1 轴系部件的设计 (7) 6.2轴上其他零部件的设计 (10) 6.3 框架设计 (10) 参考文献 (12)

第1章转台方案拟定 转台即旋转平台，是用于测控系统元件标校试验的基础平台，位置、速率、加速度可控，可以实现位置、速率、加速度等试验。由于被测对象千差万别，测试条件也各有不同，故虽然市场上已有相对成熟的转台产品，但很多情况下专用的测试转台还需要专门设计。而单轴转台是一个单轴方位旋转机构，是一种重要的转角测试设备，可用于光电跟踪装置的动态角跟踪性能的检测，以及惯性导航系统和惯性元件的检定、标定。其按驱动方式可分为手动和电动两种，在电动的形式下又有开环和闭环两种控制方式，目前单轴转台的转角精度可达到1 角秒。结合本课题设计，进一步掌握如下内容：（1）掌握机械系统的组成规律、设计原则、设计步骤（过程）、设计内容和方法；（2）利用以前学到的有关的基础知识，根据特定的功能来设计机械系统。 任务要求设计分度刻线转台，转台水平旋转，主轴由交流力矩电机直接驱动，转台结构主要由主轴、电机、光电编码器、转台台面以及底座等组成。转台直接与主轴相连，由力矩电机直接驱动，通过轴承座将主轴与壳体的连接传递基准，安装光电编码器，最后将所有结构部件连接在基座上。转台的草图如下：

机电一体化转台设计.

机电一体化 一维转台设计说明书 目录 课程设计的目的1 《机电一体化》设计任务及设计参数1 一、系统总体改造方案的确定2 二、工作台旋转机械部分的改进2 三、工作台升降机械部分改进6 四、最佳方案8 五、其他机械部分改进8 六、控制部分方案设计11 小结14 参考文献14 设计过程 课程设计的目的 1）学习机电一体化系统总体设计方案拟定、分析与比较的方法。 2）通过对机械系统的设计掌握几种典型传动元件与导向元件的工作原理、设计计算方法与选用原则。齿轮同步带减速装置、蜗杆副、滚珠丝杠螺母副、直线滚动导轨副等。 3）通过对进给伺服系统的设计，掌握常用伺服电动机的工作原理、计算选择方法与控制驱动方式，学会选用典型的位移速度传感器；如交流、步进伺服进给系统，增量式旋转编码器，直线光栅等。 4）通过对控制系统的设计，掌握一些典型硬件电路的设计方法和控制软件的设计思路；如控制系统选用原则、CPU选择、存储器扩展、I/O接口扩展、A/D与D/A配置、键盘与显示电路设计等，以及控制系统的管理软件、伺服电机的控制软件等。 5）培养学生独立分析问题和解决问题的能力，学习并初步树立“系统设计”的思路。 6）锻炼提高学生应用手册和标准、查阅文献资料以及撰写科技论文的能力。 设计参数 设计名称 转台的机电一体化设计。 设计任务 机械部分 说明该机构的工作原理、传动支撑方式、导向方式、预紧方式等；若有必要，可在提供的CAD图中按自己认为合理的方式进行修改。 设计限位装置（如接近开关的安装支座） 控制部分 该装置由两台异步电动机驱动，其中一台电机控制工作台在90度范围内往复旋转，另一台电机控制工作台上的托辊转动，完成工件输入、停止和输出的动作。要求用继电器接触器控制系统、或PLC、或单片机完成上述动作的控制。 提交的设计文件 设计说明书（A4）。

一种可全方位移动的三轴转台结构设计

一种可全方位移动的三轴转台结构设计 摘要：本文介绍了一种适用于一些小型飞行器模拟测试的实验平台，按要求对其结构进行了设计，并制作了实验的样机。该实验平台实现可以三个旋转自由度和地面的全方位移动，并且该平台不需要驱动元件，结构简便实用。 关键词：三轴转台;全方位移动;结构设计 引言 三维转台作为航空、航天研究中的关键地面设备是导航制导设备的关键，所以转台的技术研究一直受到发达国家航空航天领域的高度重视。三轴转台是用于飞机，导弹，飞船等其他飞行器及地面半实物仿真的关键设备，它可在实验室环境内实时地模拟复现飞行器在空中的动力学特性和飞行器在空间进行中滚转、俯仰、偏航等的运动姿态，转台技术广泛应用于航空、航海、国防建设领域中。 目前，各国研究制作的转台都是带有驱动机构的大型控制转台，这些测试转台无论是机械结构还是测量控制系统都极其复杂，转台的制作使用成本昂贵，操作复杂;而且，这些平台大多是不可自由移动的。这对于一些需要在地面自由移动的小型简易的实验飞行器和其他一些需要低成本半实物仿真的设备，显然是不适合。而针对这种在地面自由移动，低成本，使用、操作方便的飞行器设备实验仿真测试平台。本文提出一种新的可全方位移动的三轴转台设计。 1.结构设计 1.1整体结构方案设计 按照设计要求，本设计具体地说是一种可全方位移动的三轴转台，包括彼此转动连接的转动部分及移动平台，转动部分包括转杆、中环及外环，移动平台包括底座、支杆及万向轮，外环转动安装在底座上，底座上沿周向均布有多个支杆，每个支杆均连接有万向轮，通过万向轮实现水平方向前后、左右两个平移自由度;中环转动安装在外环内，转杆作为被测对象的载体转动安装在中环内，通过转杆相对于中环转动、中环相对于外环转动及外环相对底座转动实现三个旋转自由度，如图1所示。 图1 转台三维模型 1.2转动部分结构设计 转台的转动部分包括中间转杆、中环及外环，具体情况可以参照图1。中环和外环采用的正八边形的形状。中间的转杆作为被测对象的载体，主要是方便固定安装飞行器和转台连接，也可以用其他构件代替。转杆的两端分别通过转轴转动连接于中环内，中环的两侧分别通过转轴转动连接于外环内，转杆和中环之间

液压飞行模拟转台机械结构设计

液压飞行模拟转台 摘要：飞行模拟转台是航空航天仿真试验的重要设备之一，近年来仿真技术的发展对飞行模拟转台提出了更高的要求，同时也促进和飞行模拟转台的开发。飞行模拟转台是具有重大经济价值和国防战略意义的高精尖实验设备，它是在实验室条件下模拟飞行器或导弹在空中飞行姿态半实物仿真的有力工具，它和目标发生装置组合在一起模拟导弹跟踪目标的过程，可以真实地模拟出导弹等飞行器在空间的各种姿态和动力学特性，从而对其传感器件、控制系统和执行机构等硬件设备的性能加以测试和评价，为飞行器的研制、改进和再设计提供各种参考依据。它的性能指标直接关系到飞行仿真结果的逼真度。随着当前国际形势的日益严峻和我国现代军事技术的不断发展，对模拟转台的精度要求不断提高。作为一种高精度的运动仿真设备，其台体动态特性直接影响到转台动态仿真的可靠程度。在设计阶段对机械台体进行动态特性分析和优化设计，尤其是对框架等结构支撑部件的动态特性研究和结构优化设计十分重要。本文主要介绍液压模拟转台，包括设计特点和主要性能，并对主要指标的测试情况作了简单介绍和分析。 关键词：飞行模拟转台航空航天仿真 指导老师签名：

Hydraulic flight simulation turntable Abstract:flight simulation turntable is aerospace simulation experiment is one of the important equipment in recent years, the development of simulation technology for flight simulation turntable is put forward higher request, but also promote the development and flight simulation turntable. Flying simulation turntable is significant economic value and significance of defense strategy, it is exquisite experiment equipment in the laboratory conditions simulated flying in the air or missile flight hardware-in-the-loop simulation, it is a powerful tool and plant together to simulate the process of missile tracking, can truly simulate flying in space of missile etc all sorts of attitude and dynamic characteristics of the sensor, thus, control system and enforcement agencies and other hardware equipment performance test and evaluation, the development and improvement for vehicle and is designed to provide all kinds of reference. It is directly related to the performance index of fidelity flying simulation results. With the current international situation and the increasingly serious in modern military technology unceasing development, the accuracy of simulation turntable is improving. As a kind of precision motion simulation equipment, the dynamic characteristics of the machine body directly affect the reliability of the dynamic simulation turntable. In the design phase of mechanical machine body dynamic analysis and optimal design of frame structure, especially the dynamic characteristics of the study supported components and structure optimization design is very important. This paper mainly introduces the hydraulic simulation turntable, including the design characteristic and main performance, and the main indexes of tests are introduced and analyzed. Keywords:flight simulation turntable aerospace simulation Signature of supervisor:

转台结构设计计算分析

转台结构设计计算分析 摘要：转台是工程机械车辆类重要的部件，在混凝土泵车、起重机、臂架类消 防车、高空作业车等有着广泛使用。本文对某工程车辆的转台结构进行介绍，并 对其进行受力分析，通过对其受力分析计算结果进行改进，为类似设计提供一定 参考依据。 关键词：转台结构；设计改进 1前言 转台的作用主要是承受力和传递力。转台结构上部连接臂架结构，它对臂架 起支撑作用，转台下部连接回转结构，它固定在回转结构上并随着旋转。转台两 侧边有厚单板结构和箱型结构。高空作业车、消防车多采用两侧箱型结构，泵车 多采用两侧厚单板结构。相比而言，两侧厚单板结构节省空间，混凝土泵车尤其 是大米数泵车，由于臂架多为空间折叠，为了整体布局需要，多采用两侧厚单板 结构。而两侧箱型结构，刚度更好，稳定性更高，因此对于稳定性要求更高的高 空作业车、登高消防车等多采用此结构。 图3 混凝土泵车转台 2转台受力分析 转台的设计分析步骤基本相同。下面以某车辆两侧厚单板结构的转台为研究 对象，进行受力分析，原设计模型如下： 图4 两侧厚单板设计模型 2.1 力的简化 转台有两个铰点，如图5，A点为转台与臂架的连接铰点，B点为转台与变幅 油缸的连接铰点。C点为臂架和变幅油缸的连接铰点。 图5 转台铰点受力图 已知A点、B点和C点的坐标，通过力的平衡与力矩平衡，可得出A点与B 点的力矢量，进而得出转台铰点处A受压力，铰点B处受拉力。其中G为前端臂 架总成重心处的重力。利用分析法可知： Fx1=-（L1+l3）/（L1+L2+H*ctgα）*G*ctgα Fy1=G-（L1+L3）/（L1+L2+H*ctgα）*G Fx2=（L1+l3）/（L1+L2+H*ctgα）*G*ctgα Fy2=（L1+L3）/（L1+L2+H*ctgα）*G 2.2 有限元分析 2.2.1 简化并建立有限元模型 图6 简化模型 利用有限元软件，对转台结构的强度和刚度进行分析，并进行优化设计。 2.2.2 优化分析 将用分析法算出来的力加载在转台的有限元模型上。分别对转台结构进行强 度和刚度计算，并对其结构进行了拓扑优化。 表1 原设计模型计算结果 通过应力云图可以看出，此转台受力最大点出现在侧单板的上边缘和下边缘，中间受力很小。矢量云图中左侧蓝色区域—受压区域，右色红色区域—受拉区域，

高空作业车的转台结构设计

徐州师范大学 本科生毕业论文（设计） 论文题目：高空作业车的转台结构设计及有限元分析姓名： 院系： 专业、年级、班组： 指导教师： 徐州师范大学教务处印制 200** 年 6 月 4 日

徐州师范大学机电工程学院毕业设计（论文）任务书 院（系）专业班学生 一、设计题目： 高空作业车的转台结构设计及有限元分析 二、设计任务要求及主要原始资料： 设计任务：回转机构的传动方案的确定，转台装配图一张及主要零件的零件图，转台有限元分析及根据分析结果的改进方案，改进后的有限元分析结 果与原方案分析结果的比较。 原始资料：平台的额定载荷200kg 回转速度0-2 r/min 三、设计时间：20** 年 4 月13 日至20** 年6 月 3 日 指导教师：（签名） 教学院长：（签名）

徐州师范大学机电工程学院毕业设计（论文）立题卡（理工类）院（系）专业班级 课题名称高空作业车转台结构设计及有限元分析 主要内容高空作业车转台的结构设计及分析，主要针对转台的结构进行受力分析和计算，采用ANSYS软件进行分析转台的变形程度及受应力的大小。确定转台的最佳设计方案。 指导教师及 职称负责指 导教师 蒋红旗 参加 指导 教师 蒋红旗 学生人数1人学生姓名邹学花毕业设计 周数 9 课题类型设计型是计算型实验型教学型 课题来源科 研 纵向 生产实践是自拟实验室建设横向 同课题学生分工形式主要内容不同内容参数不同各做课题不同部分 课题内容差异程度约80％约60％40％~20％ 课题对学生综合能力培养计算机应用完成全部程序 完成部分程 序 应用已 有程序 上机 时数 机 型 设计绘图 0号图纸1号图纸2号图纸3号图纸4号图纸总张数 张1张张5张张 实验及调研 毕业实习环节实验研究调查研究 有无独立完成参加完成有无 3周100％％周无 文献阅读及 外文应用训 练 中文20篇外文1篇文献翻译 1 英文摘要 1 课题总工作量适当√偏多是偏少课题难度适当√偏难是偏易教研室审查意见 系（部）审核意见 备注 说明：（1）空格内打"√"或填上数字等负责指导教师日期（2）本卡一式3份，指导教师、院（系）和教务科各一份教研室主任日期 教学院长日期

转台结构图

一、B轴基本结构和锁紧原理B轴转台安装在沿Z轴移动的工作台上（图1），通过底部的2个圆柱销把转台转动传递给圆光栅编码器，将旋转位置信号反馈给数控系统，实现对转台角度的控制。三维网技术论坛b- s1 s9 k, J; y9 ^ 该转台采用回转环型伺服力矩电机，此类电机是交流同步电机与直线电机的有机结合。在回转运动中由回转环型力矩电机直接驱动回转运动，可以省去齿轮等各种中间环节，并能得到高的动态性能和好的定位精度。这种驱动系统无磨损、维护简便。https://www.wendangku.net/doc/7618919168.html,9 p/ |/ I7 l; V0 C z 机床上电后，为保证加工精度，转台（即B轴）不转动时通过液压锁紧（图2）。当转台锁紧时，电磁阀YV.112.3由PLC通电驱动，额定90×105Pa压力的液压油通往液压橡胶膨胀圈，膨胀后挤压弹性铜胀圈，使其抱紧扭矩伺服电机转子，进而固定转台。当转台松开时．电磁阀失电，液压橡胶膨胀圈与油箱相连通直接泄压，弹性铜胀圈复位，转台松开。三维网技术论坛* n Z0 |: E* P( w J

二、故障现象及解决过程 1．现象三维,cad,机械,技术,汽车,catia,pro/e,ug,inventor,solidedge,solidworks,caxa,时空,镇江8 `$ N! W; k$ p* l 卧式加工中心DHP50采用FANUC一16M数控系统，开机后只有B轴采用相对编码器，所以需要回零，正常情况下需要转动2周左右。但B轴在回零过程中，只转动30°左右即停止，并出现454#报警：B axis：illegalrotor pos detect伍轴位置检测错误）；436#报警：B axis：softthermal OVC （B轴软件检测热保护）。https://www.wendangku.net/doc/7618919168.html,9 v- E( V1 B. G6 B8 [3 b+ [6 S 2．原因分析及处理 出现报警的原因：转台底部的圆光栅编码器或其连接线路损坏；转台在转动过程中受到的阻力太大，超出其设计载荷。三维网技术论坛0 C& n1 o( s7 ?7 G* n 处理方法：修改数控系统的参数，屏蔽掉B轴的圆光栅，使该轴变为半闭环轴。修改数控系统的参数步骤如下：①打开参数锁，将参数2213的第7位和参数2229的第0位置为“0”；②CNC断电；③CNC上电；④将参数2213的第7位置为“1”；⑤CNC断电；⑥CNC 上电；⑦将参数2229的第。位置“1”，此时CNC不用断电；⑧选择“JOG”模式，选中B轴； ⑨选择“KEYEXT”，按下“MCH MNGT”，“MANUAL FCT”，“EXEC”。https://www.wendangku.net/doc/7618919168.html,+ ^$ f2 O$ Y9 @9 |* T7 j2 f2 d 启动机床，在B轴运动过程中，故障依旧。因此，判断该故障不是圆光栅编码器的问题，而是B轴电机转动时阻力过大造成的。同时也证明圆光栅编码器的连接线路没有损坏，排除了第一个原因。 机床断电后，B轴转台是不能锁紧的，通过咨询，确认这时转动转台的力量不需要很大。但实际上，在加力杠杆的帮助下，人工转动转台仍非常困难，进而确认故障是由于转台转动阻力过大而造成的。此时怀疑B轴转台液压锁紧系统未能完全松开。先检查外围控制电路