本文關(guān)鍵詞：磨機(jī)換襯板機(jī)械手虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)及分析

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【摘要】：球磨機(jī)是礦山工業(yè)中主要的礦料研磨設(shè)備,安裝在其內(nèi)部的襯板極易被磨損。在實(shí)際工作中,襯板是球磨機(jī)中更換量最大的零部件之一,更換的周期短,人工更換一次需要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間。某選礦廠長(zhǎng)期使用葫蘆吊的方式更換襯板,不僅效率低,而且需要人工輔助。為了提高更換襯板的效率,本論文針對(duì)該選礦廠某型號(hào)球磨機(jī),設(shè)計(jì)與之配套的磨機(jī)換襯板機(jī)械手虛擬樣機(jī),并通過(guò)理論及仿真模擬驗(yàn)證該機(jī)械手的可行性,主要完成了以下研究工作:(1)確定球磨機(jī)筒體直徑、長(zhǎng)度,入口直徑,最大襯板單重等實(shí)際數(shù)據(jù),以及相關(guān)性能參數(shù),在Solidworks中建立磨機(jī)換襯板機(jī)械手三維模型,設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是在機(jī)械手腕部添加了三個(gè)自由度,使其具有偏航、滾動(dòng)、俯仰三個(gè)方向的姿態(tài)調(diào)整能力,這三個(gè)自由度協(xié)同工作可以更加準(zhǔn)確、快捷的更換襯板,而無(wú)需人工輔助,而末端夾持裝置是采取伸縮液壓缸驅(qū)動(dòng)的方式來(lái)準(zhǔn)確夾取襯板。然后,采用插值法對(duì)機(jī)械手的工作過(guò)程進(jìn)行規(guī)劃,在Motion插件中對(duì)機(jī)械手的工作過(guò)程進(jìn)行模擬,結(jié)果表明機(jī)械手可以完成給定工作目標(biāo),驗(yàn)證了機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。(2)為了驗(yàn)證機(jī)械手各個(gè)連桿參數(shù)設(shè)置的是否合理,采用D-H方法對(duì)機(jī)械手結(jié)構(gòu)和連桿參數(shù)做出分析,構(gòu)建了運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。依據(jù)該方程,利用Matlab對(duì)磨機(jī)換襯板機(jī)械手進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真,獲取機(jī)械手末端從任意點(diǎn)到達(dá)某一特定位置的軌跡曲線以及關(guān)節(jié)位移、速度曲線,驗(yàn)證了運(yùn)動(dòng)學(xué)方程建立的正確性。在運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的基礎(chǔ)上,介紹了機(jī)械手雅可比矩陣、靜態(tài)特性相關(guān)理論,計(jì)算出機(jī)械手在末端受載的靜態(tài)情況下,為保持機(jī)械手平衡各個(gè)關(guān)節(jié)所受到的力及力矩。經(jīng)過(guò)理論計(jì)算與仿真,證明了機(jī)械手各個(gè)連桿參數(shù)設(shè)置的合理性。(3)研究了有限元模態(tài)分析的理論基礎(chǔ)、模態(tài)提取方法及分析過(guò)程,在不影響分析結(jié)果的前提下簡(jiǎn)化了機(jī)械手三維模型,導(dǎo)入Workbench中,對(duì)機(jī)械手進(jìn)行了模態(tài)分析,提取前五階模態(tài),得到其固有頻率和振型。通過(guò)對(duì)結(jié)果的觀察可知,該機(jī)械手容易在40~50Hz的激振源下引發(fā)共振,且出現(xiàn)共振情況時(shí)容易在末端部位產(chǎn)生變形,為避免在工作中發(fā)生共振提供了理論依據(jù)。(4)在模態(tài)分析的基礎(chǔ)上,對(duì)機(jī)械手進(jìn)行了瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析。通過(guò)分析確定了機(jī)械手在動(dòng)載荷最大的提升襯板瞬間的位移及應(yīng)力響應(yīng),主要集中在機(jī)械手末端,其他部位影響較小,最大應(yīng)力及位移響應(yīng)發(fā)生在腕部位置,通過(guò)對(duì)結(jié)果的觀察和分析,證明了該機(jī)械手強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。
【關(guān)鍵詞】：磨機(jī)換襯板機(jī)械手 運(yùn)動(dòng)學(xué) 靜態(tài)特性 模態(tài)分析 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP241
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 研究的背景及意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外磨機(jī)換襯板機(jī)械手研究現(xiàn)狀10-16
• 1.2.1 國(guó)外磨機(jī)換襯板機(jī)械手研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)磨機(jī)換襯板機(jī)械手研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.3 磨機(jī)換襯板機(jī)械手的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)14-16
• 1.3 論文主要研究?jī)?nèi)容16-17
• 第二章 磨機(jī)換襯板機(jī)械手整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)17-29
• 2.1 技術(shù)參數(shù)17-18
• 2.2 磨機(jī)換襯板機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作原理18-23
• 2.2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)18-21
• 2.2.2 工作原理21-23
• 2.3 磨機(jī)換襯板機(jī)械手動(dòng)作仿真分析23-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第三章 磨機(jī)換襯板機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)及靜態(tài)特性分析29-45
• 3.1 磨機(jī)換襯板機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的建立29-35
• 3.1.1 坐標(biāo)系的建立及D-H參數(shù)29-30
• 3.1.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)正解30-32
• 3.1.3 運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解32
• 3.1.4 磨機(jī)換襯板機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真32-35
• 3.2 雅可比矩陣的求解35-40
• 3.2.1 雅可比矩陣的定義35-37
• 3.2.2 雅可比矩陣的求法37-38
• 3.2.3 磨機(jī)換襯板機(jī)械手雅可比矩陣的求解38-40
• 3.3 磨機(jī)換襯板機(jī)械手的靜態(tài)特性40-43
• 3.3.1 不同坐標(biāo)系間靜力的變換40-41
• 3.3.2 關(guān)節(jié)力矩的確定41-42
• 3.3.3 磨機(jī)換襯板機(jī)械手靜態(tài)特性計(jì)算仿真42-43
• 3.4 本章小結(jié)43-45
• 第四章 磨機(jī)換襯板機(jī)械手模態(tài)分析45-57
• 4.1 模態(tài)分析概述45-50
• 4.1.1 模態(tài)分析的理論基礎(chǔ)45-49
• 4.1.2 模態(tài)分析提取方法49
• 4.1.3 模態(tài)分析過(guò)程49-50
• 4.2 磨機(jī)換襯板機(jī)械手結(jié)構(gòu)模型前處理50-53
• 4.2.1 建立機(jī)械手的有限元模型50-51
• 4.2.2 選取單元類型51
• 4.2.3 定義材料及劃分網(wǎng)格51-53
• 4.2.4 處理邊界條件53
• 4.3 磨機(jī)換襯板機(jī)械手模態(tài)分析仿真53-55
• 4.4 本章小結(jié)55-57
• 第五章 磨機(jī)換襯板機(jī)械手瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析57-69
• 5.1 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析概述57-63
• 5.1.1 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析理論基礎(chǔ)57-62
• 5.1.2 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析過(guò)程62-63
• 5.2 磨機(jī)換襯板機(jī)械手的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析仿真63-68
• 5.2.1 分析前處理63
• 5.2.2 分析設(shè)置及求解63-68
• 5.3 本章小結(jié)68-69
• 第六章 結(jié)論與展望69-71
• 6.1 全文總結(jié)69
• 6.2 論文展望69-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 致謝74-75
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果75-76

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1005116