水平垃圾压缩机的设计与分析研究

论文摘要

水平垃圾压缩机是城市生活垃圾转运站的关键压缩设备,它借助于液压系统的驱动把垃圾压缩到转运车厢中,能增大转运量、提高转运效率。然而,水平垃圾压缩机目前很多存在结构不合理、可靠性较低等问题。本文根据水平垃圾压缩机的实际工作情况,对其液压系统进行了分析与设计,对锁紧机构进行了优化设计,对拉箱机构进行了改进设计与分析,并对关键机构和部件进行了有限元分析与改进。根据水平垃圾压缩机的功能特性与工作要求,使用Pro-E软件建立了三维模型,并导入ADAMS中,进行运动学仿真。根据垃圾压缩机的实际工作要求,对各机构和整机的液压系统原理进行了设计,选择与计算了部分元件的关键参数,使液压系统工作可靠、操作简便。在正常工作情况下,计算了锁紧钩的最大锁紧力和拉钩的最大拉力。对锁紧机构进行参数化建模,对各个设计变量进行设计研究,找出影响锁紧机构工作性能的关键变量,然后对模型进行优化设计,确定了模型的最佳机构,使最小的锁紧油缸驱动力能产生最大的锁紧力。对优化后的锁紧机构进行了计算,并进行了建模与仿真。在对拉箱机构的原理和实际工作要求进行深入分析后,进行了改进设计,使整个机构由三个受力点转变为“二力杆”机构,将大大的改善机构变形和应力情况。在对新拉箱机构进行运动学仿真和有限元分析后可知,新机构完全符合设计要求。运用ANSYS软件建立了关键机构的有限元模型,针对各种不同的工况分别进行有限元分析,获得了各自变形与应力的大小以及分布位置,为垃圾压缩机的改进提供了依据。根据有限元分析的结果,对机构和部件进行了改进设计,改进后的分析结果显示模型符合刚度和强度要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源与主要任务
• 1.2 课题研究目的及意义
• 1.2.1 城市生活垃圾的现状
• 1.2.2 研究水平垃圾压缩机的意义
• 1.3 水平垃圾压缩机的研究现状与存在问题
• 1.3.1 国内外研究现状
• 1.3.2 主要存在问题
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 水平垃圾压缩机三维模型建立及仿真
• 2.1 水平垃圾压缩机概述
• 2.1.1 水平垃圾压缩机功能结构和工作特性
• 2.1.2 垃圾压缩机主要参数
• 2.2 建立三维模型
• 2.2.1 Pro-E与ADAMS软件简介
• 2.2.2 软件链接的问题
• 2.2.3 建模的简化与抽象
• 2.2.4 建立模型
• 2.2.4.1 压缩机箱体模型的建立
• 2.2.4.2 锁紧钩机构模型的建立
• 2.2.4.3 推压机构模型的建立
• 2.2.4.4 拉箱机构模型的建立
• 2.2.4.5 提升机构模型的建立
• 2.2.4.6 整机模型
• 2.3 模型的仿真
• 2.3.1 施加约束
• 2.3.2 驱动的设置
• 2.3.3 模型的验证
• 2.3.4 运动学仿真
• 2.4 本章小结
• 第三章 水平垃圾压缩机液压传动系统的分析与设计
• 3.1 水平垃圾压缩机液压系统的基本要求
• 3.2 液压系统原理设计
• 3.2.1 阀和基本回路
• 3.2.2 推压机构液压系统设计
• 3.2.3 提升机构液压系统设计
• 3.2.4 锁紧机构液压系统设计
• 3.2.5 拉箱机构液压系统设计
• 3.2.6 整机的液压系统
• 3.3 部分参数的选择与计算
• 3.3.1 系统压力（p）与流量（q）的确定
• 3.3.2 系统功率的计算与电动机的选择
• 3.3.3 液压泵选择及排量计算
• 3.4 液压传动系统的主要特点
• 3.5 本章小结
• 第四章 锁紧机构的优化设计
• 4.1 锁紧机构的参数化建模
• 4.1.1 ADAMS参数化建模简介
• 4.1.2 建立锁紧机构的参数化模型
• 4.2 受力分析与测试初始模型
• 4.2.1 计算锁紧机构受力
• 4.2.2 测试初始模型
• 4.3 设计研究
• 4.3.1 建立设计变量
• 4.3.2 迭代模型
• 4.4 优化设计
• 4.5 优化前后机构参数的对比
• 4.6 优化后机构的建模与仿真
• 4.7 本章小结
• 第五章 拉箱机构的改进设计与分析
• 5.1 拉箱机构的功能结构和设计要求
• 5.1.1 拉箱机构的原理与作用
• 5.1.2 拉箱机构的设计要求
• 5.1.3 原始拉箱机构的分析
• 5.2 拉箱机构的改进设计方案
• 5.2.1 基本形状与尺寸确定
• 5.2.2 设计方案一及分析
• 5.2.3 设计方案二及分析
• 5.2.4 最终设计方案的确定
• 5.3 最终方案的仿真
• 5.4 本章小结
• 第六章 关键机构和部件的有限元分析与改进
• 6.1 有限元方法与ANSYS软件介绍
• 6.2 建立关键机构的有限元模型
• 6.2.1 建模方案
• 6.2.2 坐标系的选择
• 6.2.3 单元选择
• 6.2.4 材料属性
• 6.2.5 网格划分
• 6.3 推压头的有限元分析
• 6.3.1 确定约束
• 6.3.2 工况1:受均布载荷
• 6.3.3 工况2:受线形载荷
• 6.3.4 工况3:受集中偏载
• 6.3.5 结论
• 6.4 锁紧钩的有限元分析
• 6.4.1 锁紧钩约束的确定
• 6.4.2 计算分析
• 6.4.3 结论
• 6.5 摇臂的有限元分析
• 6.5.1 载荷与约束的确定
• 6.5.2 计算分析
• 6.5.3 结论
• 6.6 拉钩的有限元分析
• 6.6.1 拉钩约束的确定
• 6.6.2 拉钩受力的计算
• 6.6.3 原始拉钩的有限元分析
• 6.6.4 改进拉钩的有限元分析
• 6.6.5 结论
• 6.7 推压头的改进
• 6.8 锁紧钩的改进
• 6.9 摇臂的改进
• 6.10 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文