铁路运煤货车开/关门机构分析与研究

论文摘要

铁路运煤货车的开/关门机构是某铁路工厂生产的出口运煤车的重要组成机构之一。车门位于漏斗煤车的底部,煤车满载时,该机构利用铰链四杆机构的死点位置,使连杆能够稳固地“顶死”车门,以保证煤正常运输而不产生泄漏。当货车驶入卸煤厂时,机构的开门拨杆撞击固定在地面上的碰块,舱门打开;卸煤后煤车继续前行,位于机构另一侧的关门拨杆撞击固定在地面上的对应碰块,舱门关闭。整个卸煤过程全程自动化,大大提高了卸煤的工作效率。但该机构工作两年后,发现有一部分同批生产的开/关门机构在正常运煤过程中,发生车门自动打开的现象。针对此情况,本文采用理论分析与计算机仿真相结合的方法,对其失效原因进行了分析研究,并提出了解决办法。首先,利用机构学的知识分析了车门失效的原因。运用作图法研究了各个杆件之间的受力情况,提出了该机构的死区概念,并用解析法定量地算出死区的范围。找出使车门机构发生自动打开的原因:由于中间轴与轴套之间磨损严重,产生间隙,致使车门机构的关门位置超越死区,在煤的载荷作用下造成车门自动打开。其次,应用Ⅰ-DEAS软件对此开/关门机构进行了三维模型的建立。在几何建模的过程中,简化能够增大计算量但却不会影响求解精度的细小特征。然后,采用IGES格式作为CAD和CAE软件信息传递标准,将三维模型导入虚拟样机分析软件ADAMS中,建立动力学模型。在建立动力学模型过程中,利用间隙接触理论,对轴与轴套之间建立简化的间隙模型,模拟轴与轴套之间的接触。最后,用ADAMS软件完成此开/门机构的动力学分析仿真,计算出中间轴与轴套之间的接触力,并建立观测点（连杆与中间杆之间的铰接点）位移的变化曲线图。计算机仿真结果验证了理论分析。通过对此开/关门机构的分析研究,为今后设计与改进此开/关门机构提供了参考依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 平面连杆机构的研究现状、特点和发展方向
• 1.3 虚拟样机技术的概述
• 1.4 本课题主要工作
• 第二章 开/关门机构的原理分析
• 2.1 运煤漏斗货车开/关门机构中铰链四杆机构的特性
• 2.1.1 平面连杆机构的基本知识
• 2.1.2 机构的组成分析
• 2.2 运煤漏斗货车开/关门机构在关门状态下的受力分析
• 2.2.1 中间杆具有逆时针旋转趋势的情况
• 2.2.2 中间杆具有顺时针旋转趋势的情况
• 2.3 死区范围的确定
• 2.3.1 死区的概念
• 2.3.2 解析法求死区范围
• 2.4 开/关门机构的失效分析
• 2.4.1 轴套磨损对死区范围的影响
• 2.4.2 当量摩擦系数的变化
• 本章小结
• 第三章 ADAMS软件与多刚体动力学理论
• 3.1 概述
• 3.2 动力学分析软件ADAMS
• 3.3 机械系统的多体动力学模型
• 3.4 多刚体动力学方程
• 3.4.1 ADAMS多刚体系统的组成
• 3.4.2 ADAMS多刚体坐标系统
• 3.4.3 ADAMS多刚体的自由度
• 3.4.4 ADAMS多刚体动力学方程
• 3.5 多刚体动力学算法原理
• 3.5.1 ADAMS数值计算的数据流程
• 3.5.2 ADAMS的积分算法
• 3.6 多刚体动力学模型组成
• 本章小结
• 第四章 基于I-DEAS的三维模型的建立
• 4.1 I-DEAS软件介绍
• 4.2 基于I-DEAS软件三维模型的建立
• 4.3 将三维几何模型导入ADAMS软件环境
• 本章小结
• 第五章 动力学仿真及结果分析
• 5.1 建立动力学模型
• 5.1.1 加入材料
• 5.1.2 创建约束和运动
• 5.2 ADAMS中接触力的计算方法
• 5.3 模型的检测
• 5.4 设置求解器并仿真
• 5.5 计算结果及分析
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢