智能控制及移動機器人的快速發(fā)展,不僅改善人類的生產(chǎn)生活,也拓展人類涉足的領(lǐng)域,避免了極端、高危、輻射、污染工作環(huán)境下人體受到危害的風(fēng)險,也為特種作業(yè)及特種加工提供了有效工具。輕量化設(shè)計和智能化控制已成為特種作業(yè)機器人的研究的熱點。本文以核電環(huán)境下工作的核廢液固化桶起吊及轉(zhuǎn)運裝置為研究點,1)首先對裝置的工作環(huán)境、整體設(shè)計和工作原理進(jìn)行介紹,采用整體質(zhì)量等效分配和重心疊加估計的方法計算出裝置重心坐標(biāo),并利用傾覆力矩法對整車的防傾覆力矩進(jìn)行計算。2)然后利用ANSYS有限元仿真軟件對裝置車架進(jìn)行參數(shù)化建模,并設(shè)計車架在不同工況下的約束條件,對車架進(jìn)行了有限元仿真計算,以應(yīng)力和變形最大的扭轉(zhuǎn)工況作為優(yōu)化目標(biāo);3)調(diào)用ANSYS中的Design Exploration模塊,搭建仿真框架,利用拉丁超立方抽樣方法對模型參數(shù)進(jìn)行試驗設(shè)計,獲得參數(shù)的相關(guān)性,選取出13組對目標(biāo)函數(shù)影響度程度較大的參數(shù),重新進(jìn)行試驗設(shè)計,并建立響應(yīng)面模型,利用負(fù)確定系數(shù)R2和相對誤差值E的值對模型進(jìn)行驗證,對達(dá)到要求的模型采用遺傳算法進(jìn)行尋優(yōu),獲得模型的Pareto前沿及車架最優(yōu)設(shè)計參數(shù)。4)為了解決不同近似模型方法的擬... 

【文章來源】：南華大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：97 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

傳統(tǒng)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計過程

第1章緒論3圖1.2基于響應(yīng)面優(yōu)化產(chǎn)品機構(gòu)設(shè)計過程Fig.1.2Optimizationofproductmechanismdesignprocessbasedonresponsesurface本課題來源于中國核動力研究設(shè)計院一個工程項目，其項目內(nèi)容是將存放于狹窄井內(nèi)的舊中、低放射性固化桶從井內(nèi)吊出，吊運至屏蔽箱內(nèi)，最后運輸至處理場處理；并將新產(chǎn)生的固化桶分類后放置回井內(nèi)存放。目前廠區(qū)內(nèi)使用的固化桶取吊裝置為廠房吊車，其回取效率低，難度大，消耗時間長，并且在井內(nèi)起吊過程中固化桶容易掉落。在外運任務(wù)繁重的情況下，設(shè)計一種高效、穩(wěn)定、高自動化、協(xié)調(diào)的固化桶專用裝置對提高固化桶的回取效率和安全作業(yè)具有重大意義。本文根據(jù)固化桶起吊與轉(zhuǎn)運裝置主體車架實際工作情況，確定不同工況的載荷邊界條件，并對其進(jìn)行不同工況下的有限元仿真，以剛度和強度為約束條件，在滿足設(shè)計要求的前提下，建立車架優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型，利用單一近似模型和組合近似模型優(yōu)化的方法分別對主體車架進(jìn)行優(yōu)化，實現(xiàn)車架重量最小和結(jié)構(gòu)強度較大的目標(biāo)，為遠(yuǎn)程移動作業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供依據(jù)，該技術(shù)具有較好的應(yīng)用前景。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1固化桶起吊與轉(zhuǎn)運裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法研究結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法從20世紀(jì)六十世紀(jì)開始興起，隨著計算機科學(xué)技術(shù)和有限元理論方法發(fā)展而廣泛的應(yīng)用于工程問題。Schmit等人[6]提出了一種近似模型的概念，將數(shù)學(xué)規(guī)劃的方法引入到結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法后，建立了顯示近似模型的優(yōu)化方法，在機械優(yōu)化設(shè)計領(lǐng)域引起了科研工作者的關(guān)注。每一個近似模型具有對應(yīng)設(shè)計空間，一般根據(jù)設(shè)計空間預(yù)測范圍的大小，可以將近似模型方法分為，局部函數(shù)近似、全局函數(shù)近、介于局部近似的中等程度函數(shù)三大類[7]，局部函數(shù)近似是

第2章固化桶起吊與轉(zhuǎn)運裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計及分析9第2章固化桶起吊與轉(zhuǎn)運裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計及分析智能控制及移動機器人的快速發(fā)展，不僅改善人類的生產(chǎn)生活，也拓展人類涉足的領(lǐng)域，避免了極端、高危、輻射、污染工作環(huán)境下人體受到危害的風(fēng)險，也為特種作業(yè)及特種加工提供了有效工具。固化桶起吊與轉(zhuǎn)運裝置作為一個特種設(shè)備，其功能設(shè)計主要用于核電站內(nèi)核廢液處理廠深井中核廢液水泥固化桶的提娶運輸和裝箱。本章對固化桶起吊與轉(zhuǎn)運裝置的整體設(shè)計和工作原理進(jìn)行介紹，并對整車的防傾覆能力分析、液壓元件和驅(qū)動電機的計算和選型進(jìn)行介紹，為后續(xù)的優(yōu)化設(shè)計提供理論支撐。2.1固化桶起吊與轉(zhuǎn)運裝置的工作原理及功能介紹固化桶起吊與轉(zhuǎn)運裝置的設(shè)計主要是解決目前廠區(qū)內(nèi)固化桶提取難、轉(zhuǎn)運效率低的問題。固化桶結(jié)構(gòu)主要由桶身、上端的法蘭蓋組成，內(nèi)部裝有水泥固化的核廢料，主要存放于廠區(qū)內(nèi)部的深井中，存放環(huán)境為低、中放射性環(huán)境，人員無法直接進(jìn)入作業(yè)，需要通過固化桶起吊與轉(zhuǎn)運裝置對井內(nèi)部的固化桶進(jìn)行取吊，轉(zhuǎn)運至廠區(qū)外的屏蔽箱內(nèi)，并運輸至西北處理廠進(jìn)行處理。圖1為固化桶起吊與轉(zhuǎn)運裝置的工作環(huán)境模擬圖，圖中均勻分布的圓形井口為固化桶存放區(qū)，其井內(nèi)最大深度為12m，井口直徑為580mm，固化桶直徑為500mm，質(zhì)量為500Kg。圖2.1固化桶起吊與轉(zhuǎn)運裝置工作空間模擬示意圖Fig.2.1Simulationdiagramoftheworkingspaceoftheliftingandtransferdeviceofthecuringdrum

【參考文獻(xiàn)】：
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