本文關(guān)鍵詞：折展式重載拆裝機(jī)械力學(xué)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本課題所研究的折展式重載拆裝機(jī)械是用于“神光Ⅲ”國家重大項(xiàng)目的起重設(shè)備，用于主機(jī)物理診斷設(shè)備的裝載及其靶室維護(hù)工作。同時(shí)該設(shè)備的工作原理也可用于需要重載高精度設(shè)備的其他工業(yè)領(lǐng)域，例如航空航天、船舶、大型裝備等。文中對機(jī)構(gòu)的原理進(jìn)行了闡述，完成了機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，給出了最優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。 針對總體設(shè)計(jì)要求，創(chuàng)新性地提出了一種折疊伸縮式的平面并聯(lián)3RRP機(jī)構(gòu)，并利用該機(jī)構(gòu)的原理完成了拆裝機(jī)械的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該創(chuàng)新機(jī)構(gòu)具有折疊體積小，展開范圍大的特點(diǎn)，展開收縮尺寸比高達(dá)5.0以上，使得機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅能滿足工作空間的要求，，又能滿足體積的限制。文中給出了整車的有限元靜力分析，結(jié)果顯示整車的變形只有1%，滿足剛度要求。 文中基于矩陣法和坐標(biāo)齊次變換，得到了機(jī)構(gòu)末端在絕對坐標(biāo)系的齊次變換矩陣，建立了拆裝機(jī)械的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，推導(dǎo)了組件末端在絕對坐標(biāo)系中位置坐標(biāo)的顯示表達(dá)式，得到了組件末端的有效空間分布，證明了拆裝機(jī)械設(shè)計(jì)滿足工作空間要求。對拆裝機(jī)械的動(dòng)臂和伸縮臂運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了分析，得到了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性。 基于等效元素集成法對折展機(jī)構(gòu)進(jìn)行了多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性分析，推導(dǎo)了動(dòng)力學(xué)方程的二階轉(zhuǎn)換矩陣及三階轉(zhuǎn)換矩陣，以及等效系統(tǒng)質(zhì)量陣和等效力陣。通過正向求解方程，得到了液壓缸受力的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)。結(jié)合液壓缸的靜力學(xué)分析，得到了液壓缸動(dòng)載系數(shù)的表達(dá)式。 對折展機(jī)構(gòu)進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化，以伸縮臂液壓缸在各個(gè)極限工況下的受力分析為基礎(chǔ)，建立3RRP平面并聯(lián)折展機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型，獲得了滿足各個(gè)極限工況受力要求的液壓缸的最小負(fù)載值，并求解得到了液壓缸鉸點(diǎn)安裝位置及相關(guān)機(jī)構(gòu)的尺寸。
【關(guān)鍵詞】：重載拆裝機(jī)械 折展機(jī)構(gòu) 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 動(dòng)力學(xué)分析 優(yōu)化設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TH122;TH113
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題來源及研究的背景及意義9-10
• 1.2 重載拆裝設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀及分析10-13
• 1.3 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析方法評(píng)述13-14
• 1.4 機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法評(píng)述14-15
• 1.5 本課題的主要研究內(nèi)容15-16
• 第2章 折展式重載拆裝機(jī)械總體設(shè)計(jì)及有限元分析16-23
• 2.1 引言16
• 2.2 總體設(shè)計(jì)指標(biāo)16
• 2.3 總體方案與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16-19
• 2.3.1 功能原理設(shè)計(jì)16-17
• 2.3.2 折展式重載拆裝機(jī)械的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)17-19
• 2.4 基于 ANSYS 的整車有限元靜力分析19-22
• 2.4.1 整車的有限元模型建模20
• 2.4.2 極限工況下的整車有限元分析結(jié)果20-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 第3章 拆裝機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)建模與分析23-33
• 3.1 引言23
• 3.2 拆裝機(jī)械運(yùn)動(dòng)齊次變換矩陣推導(dǎo)23-27
• 3.2.1 坐標(biāo)系建立描述23-24
• 3.2.2 總齊次變換矩陣推導(dǎo)24-27
• 3.3 折展機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)求解與分析27-32
• 3.3.1 機(jī)構(gòu)展開運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析27-31
• 3.3.2 組件的空間可達(dá)性求解31-32
• 3.4 本章小結(jié)32-33
• 第4章 折展機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)建模與分析33-45
• 4.1 引言33
• 4.2 基于等效元素法的多剛體動(dòng)力學(xué)方程33-34
• 4.3 折展機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型建立34-40
• 4.3.1 等效系統(tǒng)轉(zhuǎn)換矩陣建立34-37
• 4.3.2 等效系統(tǒng)質(zhì)量陣建立37-39
• 4.3.3 系統(tǒng)等效力陣39
• 4.3.4 折展機(jī)構(gòu)多剛體動(dòng)力學(xué)模型建立39-40
• 4.4 液壓缸起升動(dòng)載系數(shù)分析40-44
• 4.4.1 考慮動(dòng)載效應(yīng)的折展機(jī)構(gòu)液壓缸受力分析40-41
• 4.4.2 折展機(jī)構(gòu)展開過程中的靜力學(xué)分析41-43
• 4.4.3 液壓缸動(dòng)載系數(shù)確定43-44
• 4.5 本章小結(jié)44-45
• 第5章 3RRP 平面并聯(lián)折展機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)45-54
• 5.1 引言45
• 5.2 多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型簡述45-46
• 5.3 3RRP 平面并聯(lián)折展機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型建立46-52
• 5.3.1 坐標(biāo)系建立及設(shè)計(jì)變量選取46-47
• 5.3.2 目標(biāo)函數(shù)分析47-49
• 5.3.3 約束條件確定49-51
• 5.3.4 多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型51-52
• 5.4 3RRP 平面并聯(lián)折展機(jī)構(gòu)多目標(biāo)優(yōu)化模型求解52-53
• 5.4.1 多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)求解程序流程圖52-53
• 5.4.2 優(yōu)化函數(shù)求解結(jié)果53
• 5.5 本章小結(jié)53-54
• 結(jié)論54-55
• 參考文獻(xiàn)55-58
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文58-60
• 致謝60

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：360532