全密封后压缩型垃圾车压缩机构优化设计与仿真分析

发布时间：2017-05-11 10:00

  本文关键词：全密封后压缩型垃圾车压缩机构优化设计与仿真分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：压缩机构作为垃圾车压缩、填装垃圾的执行机构,工作环境恶劣,受载情况复杂,其力学性能直接影响垃圾车的整车工作效率和可靠性。为此,本文以压缩垃圾车的压缩机构为研究对象,开展了以刚体球模拟压缩垃圾模型的压缩机构工作过程多体动力学分析、以油缸运动平稳性为目标的压缩机构参数优化设计、考虑部分铰链接触影响的工作装置整体静力有限元分析以及压缩机构核心部件的拓扑和尺寸双层优化设计等研究工作。主要工作集中在以下几个方面：(1)基于ADAMS建立压缩机构多刚体动力学模型,分析其在最恶劣工况〔满载挤入工况)下动力学性能,获得压缩机构在工作过程中垃圾对关键零部件的作用力、油缸受力以及机构铰链受力数据为后续对机构的进一步分析奠定基础。(2)通过对压缩机构进行运动学分析建立以油缸运动平稳性为目标的参数优化数学模型,应用Matlab遗传优化工具箱进行求解,确定出参数优化方案,并对优化方案进行了验证,为压缩机构后续的改进设计提供参考依据。(3)通过分析垃圾车工作装置载荷工况建立典型工况下压缩垃圾的载荷函数,基于此,对考虑部分铰链销轴接触影响的工作装置进行整体有限元分析,确定出工作装置的整体应力、位移分布以及应力集中部位,为后续工作装置结构优化设计奠定基础。(4)采用拓扑和尺寸双层优化策略,在保证或改善力学特性以及考虑制造工艺和实用性的基础上对压缩机构核心部件进行优化设计,提出了轻量化设计的方案,并对优化方案进行了可靠性验证。
【关键词】：压缩机构 动力学 参数优化 静力学 拓扑优化 尺寸优化
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X705;TH69
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 课题背景及研究意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 本文的主要研究内容12-13
• 第二章 压缩机构动力学分析13-27
• 2.1 全密封后压缩垃圾车工作装置概述13-15
• 2.1.1 全密封后压缩垃圾车工作装置的结构组成13-14
• 2.1.2 工作装置工作特点14-15
• 2.2 多体动力学理论15
• 2.3 基于ADAMS多体系统求解过程15-19
• 2.4 压缩机构多刚体动力学模建立19-23
• 2.4.1 压缩机构受力最恶劣工况确定19
• 2.4.2 垃圾体及车厢内垃圾反作用力模拟19-20
• 2.4.3 压缩机构几何模型简化20-21
• 2.4.4 压缩机构多刚体系统模型建立21
• 2.4.5 压缩机构多刚体系统模型验证21-22
• 2.4.6 压缩机构驱动函数及垃圾球体质量确定22-23
• 2.5 压缩机构多刚体系统仿真结果分析23-25
• 2.6 本章小结25-27
• 第三章 压缩机构参数优化设计27-38
• 3.1 遗传算法原理及求解过程27-28
• 3.2 遗传算法的编程实现28-29
• 3.3 压缩机构优化设计数学建模29-33
• 3.3.1 压缩机构几何关系建模29-30
• 3.3.2 压缩机构运动学分析30-31
• 3.3.3 确定设计变量31
• 3.3.4 确定目标函数31-32
• 3.3.5 确定约束条件32-33
• 3.4 基于Matlab遗传算法工具箱求解33
• 3.4.1 定义和建立目标函数33
• 3.4.2 定义和建立约束条件33
• 3.5 压缩机构参数优化设计结果分析33-35
• 3.6 压缩机构参数优化可靠性验证35-37
• 3.6.1 压缩机构参数优化设计目标函数值35
• 3.6.2 压缩机构油缸运动平稳性曲线35-36
• 3.6.3 压缩机构各铰链受力曲线36-37
• 3.7 本章小结37-38
• 第四章 工作装置整体静态刚强度有限元分析38-53
• 4.1 接触问题有限元法38
• 4.2 Abaqus中接触分析过程38-39
• 4.3 工作装置有限元模型建立39-44
• 4.3.1 结构简化40
• 4.3.2 工作装置焊点模拟研究40
• 4.3.3 基于Hypermesh几何拓扑编辑40-41
• 4.3.4 各部件网格划分及质量检查41-43
• 4.3.5 整体有限模型建立43-44
• 4.4 工作装置典型工况分析及其载荷计算44-46
• 4.5 工作装置有限元模型验证46-48
• 4.6 工作装置典型工况有限元计算结果分析48-52
• 4.6.1 基于工况1(满载挤入工况)工作装置有限元计算结果分析49-51
• 4.6.2 基于工况2(满载推出工况)工作装置有限元计算结果分析51-52
• 4.7 本章小结52-53
• 第五章 压缩机构关键零部件优化设计53-76
• 5.1 结构优化的相关理论53-56
• 5.1.1 拓扑优化相关理论53-54
• 5.1.2 尺寸优化相关理论54-55
• 5.1.3 拓扑优化和尺寸优流程55-56
• 5.2 推出板拓扑优化及尺寸优化56-59
• 5.2.1 推出板有限元力学分析56-57
• 5.2.2 推出板拓扑优化模型建立57
• 5.2.3 推出板拓扑优化结果分析57-58
• 5.2.4 推出板结构改进58
• 5.2.5 推出板拓扑优化方案可靠性验证58-59
• 5.3 推出板尺寸优化设计59-62
• 5.3.1 推出板灵敏度分析59-60
• 5.3.2 推出板尺寸优化设计模型建立60
• 5.3.3 推出板尺寸优化结果分析60-61
• 5.3.4 推出板尺寸优化方案可靠性验证61-62
• 5.4 下刮拓扑优化及尺寸优化62-66
• 5.4.1 下刮板力学分析62-63
• 5.4.2 下刮板拓扑优化模型建立63
• 5.4.3 下刮板拓扑优化结果分析63-64
• 5.4.4 下刮板结构改进64
• 5.4.5 下刮板拓扑优化方案可靠性验证64-66
• 5.5 下刮板尺寸优化设计66-68
• 5.5.1 下刮板灵敏度分析66
• 5.5.2 下刮板尺寸优化设计模型建立66-67
• 5.5.3 下刮板尺寸优化结果分析67
• 5.5.4 下刮板尺寸优化方案可靠性验证67-68
• 5.6 滑板拓扑优化及尺寸优化68-72
• 5.6.1 滑板有力学分析68-70
• 5.6.2 滑板拓扑优化模型建立70
• 5.6.3 滑板拓扑优化结果分析70-71
• 5.6.4 滑板结构改进71
• 5.6.5 滑板拓扑优化方案可靠性验证71-72
• 5.7 滑板尺寸优化设计72-75
• 5.7.1 滑板灵敏度分析72-73
• 5.7.2 滑板尺寸优化模型建立73
• 5.7.3 滑板尺寸优化结果分析73-74
• 5.7.4 滑板尺寸优化方案可靠性验证74-75
• 5.8 本章小结75-76
• 第六章 总结与展望76-78
• 6.1 全文总结76-77
• 6.2 工作展望77-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-81

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