【摘要】：國內處理生活垃圾的方式,目前普遍依賴人工收集和中轉站儲存。隨著城鄉(xiāng)生態(tài)文明建設的推進,原有的垃圾運輸設備難以符合衛(wèi)生城市創(chuàng)建的標準,兼顧高效收集、壓縮和運輸垃圾功能的車輛逐漸成為環(huán)衛(wèi)領域的新寵。本文以自主開發(fā)的側裝承重型機械臂為研究對象,建立虛擬數字樣機和有限元模型,基于運動學分析驗證其工作安全性,通過動力學仿真和有限元法研究機械手承載特點與靜態(tài)響應,確保其穩(wěn)定可靠,完成關鍵零部件的結構尺寸優(yōu)化,達到輕量化設計的目標。具體研究內容包括:(1)機械臂的結構方案與工作原理。根據傳統(tǒng)餐廚垃圾車技術規(guī)范和垃圾桶的結構特點,提出兩套末端承重機構設計方案。結合城鄉(xiāng)具體使用環(huán)境,選擇簡潔穩(wěn)定的掛鉤式方案,并建立三維模型。分析承重型上料機械臂的工作原理,確定垃圾車自動收集的步驟,驗證設計方案效率高且經濟性好。(2)機械臂運動軌跡與抗傾覆分析�；贏DAMS軟件提供的虛擬樣機平臺,建立上料機械臂的功能化數字樣機。仿真分析其水平伸縮和提升翻轉等運動過程,得出掛鉤質心路徑軌跡和頂蓋運動情況,從而獲得機械臂的工作域。采取力矩平衡法分析垃圾收運車的抗傾覆性,確保其在各種情況下都能保證人員的安全,不會發(fā)生側翻或傾倒事故。(3)機械臂動力學及有限元仿真。針對上料機械臂的虛擬樣機模型,完成伸出取桶和提升翻轉步驟的動力學計算,得知液壓缸受力峰值達9118.6N,而且每當運動狀態(tài)改變,系統(tǒng)都會發(fā)生明顯的沖擊。采用有限元法仿真分析機械手在危險工況下的靜態(tài)特性,結果顯示,最大應力位置出現(xiàn)在提拉桿底座焊縫處,而最大變形位置則是掛耳端面。但機械手所受應力都在材料的許用應力范圍之內,表明承重機械手的剛度和強度能夠滿足設計要求。(4)機械臂的結構尺寸優(yōu)化。選取上料過程中最關鍵的機械手部件作為研究對象,使用均質拓撲法建立它的優(yōu)化設計模型,結合有限元軟件分析結果,對機械手承重結構進行尺寸優(yōu)化,得到掛耳支架,伸展臂和拉桿底座的截面厚度較優(yōu)值,使機械手減輕了 16.23%的質量,達到了輕量化設計的預期效果,對承重機械手的改進及正式生產具有一定指導意義。
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U469.691
【圖文】：

第１章緒論逡逑．１課題背景及意義逡逑本文研宄對象是一款垃圾收運車的上料機械臂，源自我校國家級縱向課題“智能化城鄉(xiāng)垃圾收集和轉運系統(tǒng)”（編號１０５０２５００５１４００１）中側裝壓縮式環(huán)的開發(fā)。依托長沙湖大環(huán)�？萍加邢薰�，自主設計了邋５０４０ＺＺＺ型垃圾收運涵蓋了以往車型的優(yōu)點，靈活收集生活垃圾，并壓縮轉運至填埋處理廠，消圾中轉站這個環(huán)節(jié)。另外，此款收運車可實現(xiàn)單人操作，自動掛桶，而且匹面流行的２４０Ｌ垃圾桶。上料機械臂是最關鍵的部分，我們借鑒多種同類裝置，逡逑行了大膽嘗試。添加液壓缸等輔助元件，完成伸展、鉤取、翻轉傾倒和卸桶列動作，有效提升垃圾處理效率，降低環(huán)衛(wèi)工人的勞動強度。新研制的５０４０ＺＺ垃圾收運車整體模型如下圖。逡逑

逡逑圖１．２垃圾處理方式對比逡逑通過對側裝壓縮式收運車上料機構的靜動態(tài)特性分析及結構優(yōu)化，滿足既定逡逑技術指標的前提下，提高運行穩(wěn)定性和可靠性的要求，并盡可能實現(xiàn)輕量化設計，逡逑從而滿足市場化需求。目前國內對垃圾收運車上料機械臂靜動態(tài)特性的研究還比逡逑較少，因此該研究對自主產品的開發(fā)具有一定的指導意義和現(xiàn)實意義。主要表現(xiàn)逡逑在：逡逑（１）

接于頂部壓板，跟車廂連成整體，兼具上料機構骨架的作用。逡逑沷’逡逑圖２．１側裝垃圾車上料機構組成逡逑１－舉升桿、２－可動心軌道、３－滑蓋門液壓缸、４－翻轉車架、５－承重臂逡逑經過實地走訪調查和客戶反饋的信息，為了實現(xiàn)垃圾不落地的美好愿景，將逡逑桶內空間做大很有必要，充當微型中轉站的作用。與垃圾桶制造廠家協(xié)商后，生逡逑產了一批２４０升塑料垃圾桶，如圖２．２所示。把原先尺寸等比例放大，整體呈現(xiàn)逡逑圓角矩形，桶蓋邊緣布置多根加強筋，其中裝配掛耳一側桶身材質填充更緊密，逡逑保證足夠的強度被機械臂夾持，底部則裝配行走小輪，減少環(huán)衛(wèi)工人推動阻力。逡逑＾——逡逑圖２．２邋２４０Ｌ塑料垃圾桶逡逑１－掛耳和筋條、２－厚實桶身、３－推動行走輪逡逑這些獨特之處與垃圾箱稍顯不同，相較堆積場則差別更大，考慮其桶蓋能夠逡逑旋轉打開，利用地心引力卸料很合理，側裝垃圾收運車無疑是最佳選擇。接下來逡逑要提高機械臂的承載能力

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 王金剛;楊樂;趙東旭;吳迪;;垃圾車翻桶機構的優(yōu)化設計[J];機床與液壓;2015年10期

2 陳捷;王紅州;;基于變胞原理的自動垃圾車裝車機械手的設計與分析[J];制造業(yè)自動化;2014年16期

3 盧劍偉;陳昊;孫曉明;徐q

本文編號：2764280