伸缩式转载车装载机构的设计及动态分析

论文摘要

目前，袋装货物的火车篷车装卸完全依靠人力，没有配套的装卸机械。本课题提出以虚拟样机技术为手段进行伸缩式转载车装载机构的研发，以满足袋装物料装卸搬运的要求及提高装卸搬运的效率为目的。根据火车篷车的装载特点，对转载车的装载机构完成了初步的设计，并进行了建模和动态仿真。论文研究的主要内容和取得成果如下：首先分析了火车篷车装载的要求，确定出装载机构的运动形式及规律。经设计的装载机构由升降机构、伸缩机构及伸缩臂实现货物的拾取、抬升、缩回等操作，最后完成装车任务，并初步设计选择了机构的动力源。随后运用三维设计软件Pro/E完成各零部件的模型，并虚拟装配，进行静态干涉检验，修正了设计中的缺陷，完成装载机构的虚拟设计。然后，将装载机构的虚拟模型简化后导入到动力学仿真软件ADAMS中，对装载机构工作过程建立了数学运动模型，并进行了运动学仿真分析，输出各机构工作过程中的速度、加速度及位移等仿真曲线，验证了所设计装载机构工作过程的合理性；通过在工作过程对驱动力进行优化，得出受力曲线，验证了所选液压缸满足使用要求最后，对装载机构的主要受力部件伸缩机构进行了有限元分析。输出机构的应力、应变分布图，可得到受力变形较大位置，为制造时采取必要措施提供依据；得到机构的模态分析，分析其固有频率及振型，为该机构动力源的选择提供了技术参数。该课题的研究成功地将虚拟样机技术应用到转载车装载机构的优化设计中，对于减少产品开发过程中物理样机的制造成本和工作量，缩短开发时间具有现实意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 国内外相关研究综述
• 1.2.1 装卸机械的研究
• 1.2.2 装载机构的研究现状
• 1.3 采用的技术手段
• 1.3.1 虚拟样机的概况
• 1.3.2 虚拟样机技术的研究现状
• 1.4 课题研究目标、研究内容
• 1.4.1 课题的研究目标
• 1.4.2 课题的研究内容
• 1.5 装载机构的虚拟开发流程
• 1.6 本章小结
• 第2章 伸缩式转载车的工作原理及装载机构的设计
• 2.1 本课题的机构设计依据
• 2.1.1 装载机构装载能力的设计依据装载机构装载能力的设计依据
• 2.1.2 装载机构尺寸的设计依据
• 2.2 转载车工作流程
• 2.3 装载机构的总体设计
• 2.3.1 转载车车体的设计
• 2.3.2 装载机构的设计
• 2.4 转载车装载机构的工步分析
• 2.4.1 货叉的升降运动
• 2.4.2 货叉在伸缩臂上的往复直线运动
• 2.4.3 伸缩臂在车体内的伸缩运动
• 2.5 装载机构动力部分的设计
• 2.5.1 动力源的选择
• 2.5.2 动力装置的的设计
• 2.6 本章小结
• 第3章 转载车装载机构的各零部件建模及虚拟装配装置
• 3.1 PRO/ENGINEER 软件简介
• 3.2 转载车装载机构各零部件的建模
• 3.2.1 实体建模的步骤
• 3.2.2 建立基于特征的零件实体造型
• 3.2.3 典型零件的实体建模
• 3.2.4 标准零件库的建立
• 3.3 转载车装载机构的虚拟装配
• 3.3.1 虚拟装配
• 3.3.2 转载车装载机构的虚拟装配流程
• 3.3.3 转载车装载机构虚拟装配的实现
• 3.3.4 装配体的干涉检查
• 3.4 本章小结
• 第4章 转载车装载机构的工作过程仿真
• 4.1 动态仿真软件 ADAMS 概述
• 4.1.1 ADAMS 软件简介
• 4.1.2 ADAMS 软件主要模块
• 4.2 实体模型转化为仿真模型
• 4.2.1 机构模型转化的必要性
• 4.2.2 模型之间的数据转化方法
• 4.3 动态仿真的准备工作
• 4.3.1 转化模型的简化
• 4.3.2 模型物理特性的定义
• 4.3.3 约束的添加
• 4.4 转载车装载机构工作过程仿真分析
• 4.4.1 装载机构约束的添加
• 4.4.2 模型的检验
• 4.4.3 ADAMS/View 的函数编辑器
• 4.4.4 建立各机构运动的数学模型
• 4.4.5 样机工作过程仿真曲线的输出
• 4.4.6 样机仿真曲线的分析
• 4.5 转载车装载机构装载时间的优化分析
• 4.6 升降机构的受力分析
• 4.7 本章小结
• 第5章 转载车装载机构的静动态特性
• 5.1 有限元分析软件简述
• 5.2 有限元模型的建立
• 5.2.1 有限元模型网格的划分
• 5.2.2 外部载荷的施加
• 5.3 伸缩机构的静力学分析
• 5.4 伸缩机构的模态分析
• 5.5 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文