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,所研制的設備用于激光裝置中靶室內壁輻射防護板(防護層)拆裝作業(yè)。針對防護層要鑲嵌鋪滿高空靶室內壁的特殊要求,設計了一套由升降運輸設備搭載微調拆裝設備進行防護層拆裝作業(yè)的專用設備,詳細介紹了設備具體結構,對整機進行了動、靜態(tài)特性仿真分析,并對設備關鍵結構進行了機械優(yōu)化設計。本文首先根據拆裝作業(yè)環(huán)境及功能要求,進行了總體設計規(guī)劃,將設計任務分解為防護層微調拆裝設備和升降運輸設備兩部分。在此基礎上,在CREO中建立整機三維模型,進行各部件詳細結構設計及計算,包括微調拆裝設備鎖緊機構的鎖緊原理、互鎖機制、尺寸及驅動設計,六自由度微調機構工作空間求解,升降運輸設備的伸縮臂、變幅機構,底盤及卷揚運輸機構等,論證了方案的可行性。為提高設備結構的安全可靠性,在有限元分析軟件Workbench中,對整機進行了靜力學仿真分析,得到各構件的應力及位移情況,驗證了設備的強度、剛度均滿足條件,并且對結果進行分析,發(fā)現設備的強度薄弱位置,對相關結構進行改進。另外,對升降運輸設備在極限工況下進行模態(tài)分析,得到其前6階的固有頻率及振型,使設備工作時有效避開共振頻率�？紤]動載荷對拆裝設備性能的影響,對整機進行多體動力學分析。借助ADAMS多體動力學仿真軟件,建立升降運輸設備的剛體以及剛柔耦合動力學仿真模型,分析其豎直臂起升、擺臂變幅、擺臂伸縮三種工況下的運動學及動力學特性,驗證了設備空間可達性以及運動平穩(wěn)性。對微調拆裝設備鎖緊機構楔形滑塊進行接觸分析,求解了楔形滑塊接觸力以及裝配驅動力。對設備關鍵部件進行優(yōu)化設計。建立伸縮臂截面尺寸優(yōu)化數學模型,利用MATLAB優(yōu)化工具箱求解伸縮臂在滿足強度、剛度條件下最優(yōu)截面尺寸;對六桿變幅機構動態(tài)性能進行優(yōu)化,在ADAMS中建立優(yōu)化模型,以六桿機構各鉸接點位置為參數進行優(yōu)化分析,得到使擺臂變幅運動平穩(wěn)的最優(yōu)機構參數。優(yōu)化后擺臂角加速度明顯減小,同時電動缸的驅動力也得到大幅減小。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：TL632.1
【部分圖文】：

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

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

1.2.2 起重機械的發(fā)展與研究綜述當前，起重機械發(fā)展迅速，結構形式多種多樣，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。隨車起重機是安裝在汽車底盤上，通過及水平搬運的起重機械[9]。高空作業(yè)車是指將操作人員高空預定位置，進行各種安裝維護作業(yè)的專用運輸類工在隨車起重機行業(yè)，國外著名的生產廠商有德國 HIAB 及日本的 KATO、TADANO、AICHI 等，其產的形式，這種混合臂式機構是未來發(fā)展趨勢，具有體大、操作靈活等優(yōu)勢。國內著名廠商有徐工、三一重工為德國 BENZ 折疊臂式起重機，起重量達 2080kg；圖型混合臂式起重機，臂長達 16.8m，起重量 14.4t；圖隨車起重機，多級折疊臂式設計，最大起重力矩達 3t盤體積過大，不適用靶場的安裝環(huán)境，但是混合臂式降運輸設備的設計所借鑒。

本文編號：2823003