本課題來源于國家重大科研項目“神光Ⅲ”工程中靶場輔助工裝子項目,所研制的設(shè)備用于激光裝置中靶室內(nèi)壁輻射防護(hù)板(防護(hù)層)拆裝作業(yè)。針對防護(hù)層要鑲嵌鋪滿高空靶室內(nèi)壁的特殊要求,設(shè)計了一套由升降運(yùn)輸設(shè)備搭載微調(diào)拆裝設(shè)備進(jìn)行防護(hù)層拆裝作業(yè)的專用設(shè)備,詳細(xì)介紹了設(shè)備具體結(jié)構(gòu),對整機(jī)進(jìn)行了動、靜態(tài)特性仿真分析,并對設(shè)備關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進(jìn)行了機(jī)械優(yōu)化設(shè)計。本文首先根據(jù)拆裝作業(yè)環(huán)境及功能要求,進(jìn)行了總體設(shè)計規(guī)劃,將設(shè)計任務(wù)分解為防護(hù)層微調(diào)拆裝設(shè)備和升降運(yùn)輸設(shè)備兩部分。在此基礎(chǔ)上,在CREO中建立整機(jī)三維模型,進(jìn)行各部件詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算,包括微調(diào)拆裝設(shè)備鎖緊機(jī)構(gòu)的鎖緊原理、互鎖機(jī)制、尺寸及驅(qū)動設(shè)計,六自由度微調(diào)機(jī)構(gòu)工作空間求解,升降運(yùn)輸設(shè)備的伸縮臂、變幅機(jī)構(gòu),底盤及卷揚(yáng)運(yùn)輸機(jī)構(gòu)等,論證了方案的可行性。為提高設(shè)備結(jié)構(gòu)的安全可靠性,在有限元分析軟件Workbench中,對整機(jī)進(jìn)行了靜力學(xué)仿真分析,得到各構(gòu)件的應(yīng)力及位移情況,驗證了設(shè)備的強(qiáng)度、剛度均滿足條件,并且對結(jié)果進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)設(shè)備的強(qiáng)度薄弱位置,對相關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。另外,對升降運(yùn)輸設(shè)備在極限工況下進(jìn)行模態(tài)分析,得到其前6階的固有頻率及振型,使設(shè)備工作時有效避開共振頻率�？紤]動載荷對拆裝設(shè)備性能的影響,對整機(jī)進(jìn)行多體動力學(xué)分析。借助ADAMS多體動力學(xué)仿真軟件,建立升降運(yùn)輸設(shè)備的剛體以及剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)仿真模型,分析其豎直臂起升、擺臂變幅、擺臂伸縮三種工況下的運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)特性,驗證了設(shè)備空間可達(dá)性以及運(yùn)動平穩(wěn)性。對微調(diào)拆裝設(shè)備鎖緊機(jī)構(gòu)楔形滑塊進(jìn)行接觸分析,求解了楔形滑塊接觸力以及裝配驅(qū)動力。對設(shè)備關(guān)鍵部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。建立伸縮臂截面尺寸優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,利用MATLAB優(yōu)化工具箱求解伸縮臂在滿足強(qiáng)度、剛度條件下最優(yōu)截面尺寸;對六桿變幅機(jī)構(gòu)動態(tài)性能進(jìn)行優(yōu)化,在ADAMS中建立優(yōu)化模型,以六桿機(jī)構(gòu)各鉸接點位置為參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析,得到使擺臂變幅運(yùn)動平穩(wěn)的最優(yōu)機(jī)構(gòu)參數(shù)。優(yōu)化后擺臂角加速度明顯減小,同時電動缸的驅(qū)動力也得到大幅減小。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TL632.1
【部分圖文】：

圖 1-2 美國 NIF 靶室維護(hù)設(shè)備靶室內(nèi)試驗后產(chǎn)生大量等離子體輻射，工作人護(hù)層的無人化拆裝是各國的研究趨勢，并且，的防護(hù)層運(yùn)輸系統(tǒng)，導(dǎo)致拆裝效率較低。 的防護(hù)層拆裝與美國 NIF 不同，其采用了無人機(jī)械臂拆裝設(shè)備[8]，如圖 1-3 所示，靠起重設(shè)道面法蘭接口連接固定，然后進(jìn)行拆裝作業(yè)，蘭作為該機(jī)械臂的通道。

圖 1-2 美國 NIF 靶室維護(hù)設(shè)備于靶室內(nèi)試驗后產(chǎn)生大量等離子體輻射，工作人員進(jìn)防護(hù)層的無人化拆裝是各國的研究趨勢，并且，由于專門的防護(hù)層運(yùn)輸系統(tǒng)，導(dǎo)致拆裝效率較低。MJ 的防護(hù)層拆裝與美國 NIF 不同，其采用了無人化的縮式機(jī)械臂拆裝設(shè)備[8]，如圖 1-3 所示，靠起重設(shè)備將赤道面法蘭接口連接固定，然后進(jìn)行拆裝作業(yè)，該方的法蘭作為該機(jī)械臂的通道。

1.2.2 起重機(jī)械的發(fā)展與研究綜述當(dāng)前，起重機(jī)械發(fā)展迅速，結(jié)構(gòu)形式多種多樣，化、體積輕便化及智能化的方向發(fā)展。在起重工程中作業(yè)車兩種。隨車起重機(jī)是安裝在汽車底盤上，通過及水平搬運(yùn)的起重機(jī)械[9]。高空作業(yè)車是指將操作人員高空預(yù)定位置，進(jìn)行各種安裝維護(hù)作業(yè)的專用運(yùn)輸類工在隨車起重機(jī)行業(yè)，國外著名的生產(chǎn)廠商有德國 HIAB 及日本的 KATO、TADANO、AICHI 等，其產(chǎn)的形式，這種混合臂式機(jī)構(gòu)是未來發(fā)展趨勢，具有體大、操作靈活等優(yōu)勢。國內(nèi)著名廠商有徐工、三一重工為德國 BENZ 折疊臂式起重機(jī)，起重量達(dá) 2080kg；圖型混合臂式起重機(jī)，臂長達(dá) 16.8m，起重量 14.4t；圖隨車起重機(jī)，多級折疊臂式設(shè)計，最大起重力矩達(dá) 3t盤體積過大，不適用靶場的安裝環(huán)境，但是混合臂式降運(yùn)輸設(shè)備的設(shè)計所借鑒。

本文編號：2823003