地震、洪水等灾害发生后,灾区道路、桥梁和电力等设施遭到破坏,严重影响了救灾人员和物资的运输。本课题设计了一种以液压为动力的灾害救援用快装式缆索起重机,该设备适用于多种地形、可在短时间内架设完成,具备远距离运输救灾人员和物资的功能。本课题创造性地将缆索起重机应用于灾害救援领域,为我国灾害救援装备的发展开辟了一个新的研究方向。本文首先根据灾害现场的条件,确定了整机的设计指标。根据救灾用缆索起重机要实现的功能,对整机总体方案进行了设计,将整机划分为塔架系统和索道系统两大部分。为实现快速架设的功能,对支撑塔架系统和索道系统进行了详细的结构设计,并编制了支撑塔架系统和索道系统的安装流程。用Solid Works软件建立了整机的三维模型,并用Auto CAD软件绘制了整机的二维图。本文利用抛物线理论建立了承载索的静力模型,计算了承载索所受的集中载荷和分布载荷,对承载索进行了静力分析,选用了满足强度要求的承载索密封钢丝绳。本文利用MATLAB仿真了小车在多种状态下的运动轨迹。利用有限元分析软件ANSYS对承载索进行了非线性静力学分析,验算了抛物线理论计算的正确性。分别对工作状态和非工作状态下的承载索进行了结构动力学分析。分析了承载索非工作状态下的平面内和平面外振动特性;分析了承载索工作状态下平面内的振动特性,得到了小车作用位置及载荷大小与承载索振动特性之间的关系。用ADAMS软件建立了承载索的动力学仿真模型,仿真了小车在承载索上运动的3种典型工况,得到了承载索的张力变化曲线和小车振动变化曲线。用有限元法对塔架系统的结构静力学和动力学进行了分析。根据灾害救援用快装式缆索起重机的工作条件计算了塔架系统承受的风荷载。在有限元分析软件ANSYS中运用多种单元建立了支撑塔架的有限元模型,针对缆风绳布置层数和位置对支撑塔架系统进行了优化设计,确定了支撑塔架缆风绳布置方案。对缆风绳预应力进行了计算,确定了支撑塔架力学分析的初始状态。选择了四种工况对支撑塔做了非线性静力学分析,支撑塔架强度和变形均满足设计规范要求。对支撑塔结构整体稳定性和单肢稳定性进行了验算。对支撑塔架做了模态分析,获得了支撑塔结构的前八阶频率和振型,了解了支撑塔的振动特性。对支撑塔进行了谐响应分析,获得支撑塔的共振频率,对比了承载索对支撑的变载荷频率,得出支撑塔不会发生结构共振的结论。