颚式破碎机的运动学及动颚和机架的仿真与优化

论文摘要

从一个破碎过程来说,破碎机破碎方式主要分为粗碎、中碎、细碎、磨矿等几种方式。颚式破碎机是主要的粗碎破碎机。颚式破碎机破碎方式主要是靠挤压破碎物料,因而破碎机的机架尺寸以及破碎腔的几何形状对破碎机的性能有决定性影响。本文以单颗粒破碎且单颗粒物料在破碎腔内经五次破碎从排料口排出为假设条件,在确定复摆颚式破碎机的工作参数后得到基本尺寸的基础上,以复摆颚式破碎机整机实体测绘模型为研究对象,在完成自顶向下(骨架设计)的整机参数化模型基础上,以单颗粒五次破碎的推导计算为依据,对整机参数化模型进行了重新再设计。针对此模型进行了运动学和动力学分析研究及优化,实现了复摆颚式破碎机的真正意义上的参数化设计,得到了运动学和动力学特性,对实际的设计生产工作起到指导意义。主要研究工作有以下几部分：1.用三维软件Pro/E在实体测绘模型基础上完成了整机的实体参数化建模工作。应用Pro/E的自顶向下设计(骨架设计)功能,实现了整机模型的参数传递、尺寸自动更改、模型的自动生成。基于单颗粒物料破碎理论得到的腔型尺寸更改复摆颚式破碎机的尺寸,建立了一个单颗粒破碎理论的破碎机仿真及优化的整机模型。2.对复摆颚式破碎机的整机模型进行了运动学仿真研究,对动颚齿面上的点进行了运动特性分析,基于动颚中上部水平行程特性小的想法,确定了动颚板上水平位移最小的位置和悬挂高度的合理选择。3.通过对主要工作参数的敏感度分析,确定了优化分析的目标函数,并进一步以曲柄长度最短和传动角最大为目标进行了多目标优化研究,以曲柄长度最小为目标进行了单目标优化,分别得到了机构尺寸优化的模型,为动力学研究奠定了基础。4.在此基础上,将复摆颚式破碎机的参数化模型通过Pro/E和ANSYS的接口导入到ANSYS。5.建立动颚和机架的受力模型,基于ANSYS进行静力学分析。6.为了寻求机构的固有频率,了解结构的振动特性,进行了动颚和机架的模态分析。7.由于复摆颚式破碎机的动颚在破碎过程中主要承受的是冲击载荷的作用,所以进行了其瞬态动力学分析,得到了动颚的动力特性。本论文所做工作实现了复摆颚式破碎机的运动仿真与优化设计,为实际生产工作提供了有效的理论依据,对于推动单颗粒物料破碎理论下的复摆颚式破碎机的定型和生产具有十分重要的意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题研究的目的和意义
• 1.2 颚式破碎机仿真及优化设计的国内外研究动态
• 1.2.1 颚式破碎机仿真及优化设计的国外动态
• 1.2.2 颚式破碎机仿真及优化设计的国内现状
• 1.3 基于单颗粒物料破碎的假设
• 1.4 本文研究的主要内容
• 1.5 本章小结
• 第二章 基于自顶向下骨架设计的复摆颚式破碎机的参数化建模
• 2.1 自顶向下设计
• 2.1.1 基于单颗粒物料破碎的破碎机工作参数及尺寸计算
• 2.1.2 自顶向下设计概述
• 2.2 布局概述
• 2.2.1 布局功能
• 2.2.2 布局特点
• 2.3 骨架模型概述
• 2.3.1 骨架模型功能与特点
• 2.3.2 骨架模型的步骤及双骨架模型
• 2.4 基于骨架的复摆颚式破碎机仿真及优化模型的建立
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于PRO/E的复摆颚式破碎机的运动学仿真及参数优化设计
• 3.1 动颚齿面的运动学仿真及分析
• 3.1.1 动颚上水平位移最小点的确定
• 3.1.2 悬挂高度的确定
• 3.2 机构重要参数的确定及其对产量的敏感度分析
• 3.3 基于机构重要参数的目标优化
• 3.3.1 单目标优化
• 3.3.2 双目标优化
• 3.3.3 优化后的模型
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于ANSYS的颚式破碎机的动颚和机架的静力学分析
• 4.1 ANSYS12.0与PRO/E的接口连接
• 4.2 ANSYS概述
• 4.3 基于ANSYS的颚式破碎机的动颚和机架的静力学分析
• 4.3.1 基于颚式破碎机机架的有限元静力分析
• 4.3.2 基于颚式破碎机动颚的有限元静力分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于ANSYS的颚式破碎机的动颚和机架的动力学分析
• 5.1 四连杆机构动力学模型
• 5.2 基于ANSYS的复摆颚式破碎机的动颚模态分析
• 5.3 基于机架的有限元模态分析
• 5.4 基于ANSYS的复摆颚式破碎机的动颚板的瞬态动力学分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结和展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文