本文設計研究一種新型試驗機用來檢測金屬基體或其他材料上的涂層在瞬間沖擊載荷作用下的抗沖擊性能。本文所研究的試驗機是以運載機順利降落到船舶上時,固定在運載機尾部的吊鉤勾住鋼索的一瞬間,阻攔鉤對飛行甲板上涂層的沖擊力為研究基礎,對降落過程建立力學模型并進行分析,數(shù)值求解出發(fā)生碰撞時所產(chǎn)生的沖擊力。根據(jù)沖擊力的方向和范圍確定試驗機主要元件的基本參數(shù),并根據(jù)動力學方程得出擺桿系統(tǒng)的提升高度與所確定參數(shù)間的關(guān)系式。建立試驗臺受到?jīng)_擊力時的振動力學方程,確定其的共振特性,同時還對試驗機的柔性支撐縱、橫向剛度進行理論分析,確定剛度的取值。首先,結(jié)合所設計的試驗機的工作原理、工作方式以及已確定的元件參數(shù),分別對減速箱、電機、離合器、剎車器、軸承等進行計算、設計和選型,并利用Pro/E三維繪圖軟件繪制出所設計的沖擊試驗機各部分元件,并建立出完整的三維模型。同時利用MATLAB軟件對建立的數(shù)學模型進行數(shù)值求解,分析出發(fā)生碰撞時的沖量與碰撞夾角、試驗件的摩擦系數(shù)、擺錘與擺桿的質(zhì)量、擺桿系統(tǒng)的總長度等參數(shù)之間的關(guān)系曲線。其次,利用ANSYS Workbench有限元分析軟件對所研究的檢測系統(tǒng)的關(guān)鍵零部件進行靜態(tài)分析,分析擺桿系統(tǒng)與試驗件發(fā)生瞬間碰撞時,受力部件的總體變形圖和等效應力應變圖,并分析受力部件在各個方向的等效應力應變圖,并對分析結(jié)果進行評價,所得的評價結(jié)果可以作為以后檢測系統(tǒng)改進時的憑據(jù)基礎。為了防止所設計的沖擊試驗機在進行抗沖擊性能測試時發(fā)生共振,本文利用ANSYS Workbench中的modal模塊對所設計的沖擊試驗機的機架部分進行了模態(tài)分析,并截取對機架部分、緩沖系統(tǒng)影響最嚴重的前十階分析結(jié)果,對比各階主振型的最大變形量,并對分析結(jié)果進行分析評價,保證機架在工作過程中的安全可靠性。再次,利用ANSYS Workbench有限元分析軟件對所研究的檢測系統(tǒng)緩沖部分的柔性支撐進行分析,得出其總體變形、等效應力應變和安全系數(shù)云圖。分析結(jié)果表明,由于根據(jù)設計尺寸得出的安全因子系數(shù),安全性能較低,需要對圓柱螺旋彈簧的簧絲直徑進行優(yōu)化,提高其的安全系數(shù)。最后,利用ADAMS軟件分析出所設計沖擊試驗機的擺桿系統(tǒng)在不同提升角度下自由下擺時試驗臺在X、Y方向所受的最大沖擊力。將分析出的沖擊力對比之前進行理論分析得出的沖擊力,發(fā)現(xiàn)在不同方向所受到的沖擊力誤差均在5%之內(nèi),驗證了理論分析的正確性。
【學位單位】：青島科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：TH879
【文章目錄】：
摘要
Abstract
符號說明
1 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 飛行甲板涂層的概況
    1.3 沖擊試驗機的概況
        1.3.1 沖擊試驗機的簡介
        1.3.2 國內(nèi)外沖擊試驗機的研究現(xiàn)狀
    1.4 本文研究的主要意義及內(nèi)容
        1.4.1 主要的研究意義
        1.4.2 主要的研究內(nèi)容
    1.5 本章小結(jié)
2 沖擊試驗機的動力學建模與分析
    2.1 運載機沖擊過程中的動力學分析
    2.2 簡化系統(tǒng)的拉格朗日方程
    2.3 試驗機撞擊試驗件時的沖擊速度
    2.4 柔性支撐的剛度分析
    2.5 本章小結(jié)
3 試驗機主要零部件的設計與選擇
    3.1 設計要求及技術(shù)指標
    3.2 試驗機的設計方案
    3.3 試驗機的工作原理
    3.4 總體結(jié)構(gòu)的設計
        3.4.1 電機的選擇
        3.4.2 離合器的選擇
        3.4.3 剎車系統(tǒng)的選擇
        3.4.4 軸承的選擇
    3.5 影響沖擊力的參數(shù)分析
    3.6 本章小結(jié)
4 試驗機關(guān)鍵零部件的有限元分析
    4.1 ANSYS分析軟件分析原理
    4.2 試驗臺的有限元分析
    4.3 軸承座的有限元分析
    4.4 擺桿系統(tǒng)的有限元分析
    4.5 檢測系統(tǒng)振動分析
        4.5.1 機架的主振型分析
        4.5.2 緩沖系統(tǒng)的主振型分析
    4.6 本章小結(jié)
5 試驗臺柔性支撐的優(yōu)化及擺桿系統(tǒng)的動力學仿真
    5.1 材料的周期疲勞
    5.2 圓柱螺旋彈簧的有限元分析
    5.3 彈簧簧絲直徑的優(yōu)化
    5.4 擺桿系統(tǒng)的ADAMS仿真
    5.5 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
    全文總結(jié)
    工作展望
參考文獻
致謝
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【參考文獻】

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本文編號：2870970