五边形冲击压实机工作机理研究及工作过程仿真

论文摘要

随着我国经济水平的快速发展和公路建设事业的逐日提高,国内市场对高压实质量、高填方和高生产率压实机械的需求十分旺盛。作为近年来出现的一种新型压实机械,冲击式压实机在压实质量和生产效率等方面具有明显的优势,因此成为当前替代现有压实机械的首选机型。目前市场上对于三边形冲击压实机已有广泛研究和应用,对五边形压实机的理论研究却很少,由于缺乏系统化的设计理论及设计方法,致使国内许多厂家在研制生产五边形压实机的过程中,遇到了很多困难。因此对五边形冲击式压实机的使用现状和工作机理进行深入的理论研究是十分迫切和重要的。本文针对国内冲击式压实机的应用现况,详细地分析了五边形冲击压实机的工作原理,并针对其中的关键理论及技术问题进行了较为深入全面的研究。首先对五边形冲击压实机的主要结构及其作用做了详细的介绍,找出了五边形冲击压实机的主要结构参数和运动参数。其次,对主要结构参数和运动参数及其之间存在的关系进行了详细分析;文中建立了五边形冲击压实机在起步和平稳工作状态下的运动学模型,推导出其运动学公式。并重点研究了五边形冲击压实机所需牵引力的计算方法和其在工作中冲击力、冲击能量的计算方法。再次,利用三维造型软件UG完成了冲击压实机的三维建模,并将其转换成Open Inventor能够识别的VRML格式。最后,研究了虚拟仿真中的关键技术,完成了冲击压实机工作过程的动态仿真。其中重点研究了引擎技术,分别实现了对场景内物体的运动控制,对运动过程的模拟,交互界面的设计与交互功能的实现。论文采用计算机数值分析计算技术,以某企业生产的五边形冲击压实机实际机型为对象,对上述设计理论和方法进行了实例计算,并结合仿真过程进行了分析,对比验证了所建理论模型的准确性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 压实机械的发展状况
• 1.2 冲击式压实机的优越性及应用前景
• 1.3 压实技术和压实机械科技水平的未来展望
• 1.4 虚拟仿真技术介绍与研究情况
• 1.4.1 虚拟仿真技术的介绍与应用
• 1.4.2 虚拟仿真技术的国内外研究情况
• 1.5 基本假设
• 1.6 课题的任务和意义
• 2 冲击压实机简介
• 2.1 冲击压实机结构
• 2.2 系统主要参数介绍
• 2.2.1 工作轮主要结构参数对压实机工作特性的影响
• 2.2.2 工作装里主要运动参数对压实机工作特性的影响
• 2.3 冲击压实机的用途与特点
• 2.4 本章小结
• 3 五边形冲击压实机工作装置的运动学分析
• 3.1 本章理论的假设和前提分析
• 3.2 加速起步阶段冲击轮的运动学分析
• 3.2.1 冲击轮绕大圆弧滚动阶段运动学分析
• 3.2.2 冲击轮绕小圆弧滚动阶段运动学分析
• 3.2.3 自由下落阶段冲击轮运动学分析
• 3.3 运动平稳阶段的运动学分析
• 1为半径,以O₁为形心的第一阶段分析'>3.3.1 以大圆r₁为半径,以O₁为形心的第一阶段分析
• 1为半径,以O₂为形心的第二阶段分析'>3.3.2 以小圆r₁为半径,以O₂为形心的第二阶段分析
• 3.3.3 自由下落阶段冲击轮运动学分析
• 3.3.4 计算结果数据图
• 3.4 五边形冲击压实机所需牵引力的计算
• 3.4.1 工况分析
• 3.4.2 设计牵引力的计算
• 3.4.3 计算实例
• 3.4.4 结论
• 3.5 冲击压实机冲击力及冲击能量的计算
• 3.5.1 冲击力计算
• 3.5.2 冲击能的计算
• 3.5.3 结论
• 3.6 本章小结
• 4 冲击压实机工作过程仿真实现
• 4.1 Open Inventor简介及场景图技术
• 4.1.1 Open Inventor的主要结构
• 4.1.2 Open Inventor与VRML之间的关系
• 4.1.3 场景图技术
• 4.2 冲击压实机工作过程仿真实现流程
• 4.3 虚拟场景中模型的建立方法
• 4.3.1 虚拟场景中直接建模
• 4.3.2 通过专业建模软件建模
• 4.3.3 VRML文件的读入
• 4.4 冲击压实机工作过程仿真关键技术研究
• 4.4.1 虚拟场景中的设备装配问题
• 4.4.2 Open Inventor传感器和引擎
• 4.4.3 物体运动控制技术
• 4.4.4 工艺过程演示控制的实现
• 4.5 仿真效果展示
• 4.5.1 工作过程演示的初始位置
• 4.5.2 演示过程
• 4.5.3 立体效果展示
• 4.5.4 展示效果总结
• 4.6 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间取得的研究成果