随着异形墙面建筑的发展,擦窗机作为一种高空机电一体化的高空作业设备,对于高层建筑和摩天大楼中的幕墙的建造定期维护和清洁,已成为一种重要的高空作业工具。臂长超过30 m的大型窗户清洁器已得到迅速发展,为扩大窗户清洁器的范围并满足更高的操作要求,伸缩臂屋顶轨道式擦窗机已成为该行业的主流型号。擦窗机在实际架设与工作中,轨道架设时会存在伸缩缝,在实际铺设中,轨道也不是完全处于一个平面,会有一定的坡度,机器整体质量和重心的变化如果发生偏移,对擦窗机的行走机构会产生某些不利影响,直接影响机器整体性能和安全性。所以擦窗机行走机构中的承重轮及基础的轨道在工位转换时尤为重要。本文首先以CWGS250型擦窗机为例,使用Solid Works建立擦窗机整机的原尺寸三维模型,将模型导入动力学仿真软件ADAMS中,建立擦窗机的虚拟样机原比例模型。为获得擦窗机运行时行走机构的动态接触特性和动力参数,让擦窗机模型进行一次完整的工位转换过程,为擦窗机承重轮与轨道的结构有限元分析做准备并提供一定的数据。运用赫兹接触理论与有限元弹性接触分析的方法对承重轮与轨道进行点接触与线接触状态下的弹性接触分析,两种理论模型中有限元弹性接触分析的方法较为符合实际接触状态,与Hertz的理论计算方法相比,有限元弹性接触分析方法的局限性更小且更准确。对承重轮和轨道的有限元弹塑性接触分析和弹性接触分析的结果进行比较,结果均显示,承重轮最大接触应力已达到材料的屈服极限,但变形量小且具有较好的承载能力。引入坡度轨道,通过改变接缝处轨道坡度和直轨轨道坡度,总结出一个有参考价值的坡度限定范围,合理限定在实际施工中的基础标准。基于Workebench进行参数化建模,在ANSYS中完成擦窗机轮轨接触的有限元模型,对其进行力学仿真与分析,获得对接触分析影响最大的参数,并以此进行优化,为获得接触分析的有效结果提供参考。最后,对承重轮尺寸进行优化,利用Workebench优化模块对承重轮进行研究,并对优化方案进行六西格玛失效率设计,验证优化结果的合理性,在原H型轨道上进行改进,为轨道的设计提供一种新的设计方向。综上所述,本文通过对承重轮与轨道的接触分析,获得的接触区域最佳特性参数和轨道结构参数对提升轨道承载能力和寿命具有一定的工程应用价值。