有轨巷道式堆垛机机械结构的研究

发布时间：2017-08-19 12:03

  本文关键词：有轨巷道式堆垛机机械结构的研究

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【摘要】：自动化立体仓库是现代物流的重要组成部分,堆垛机作为自动化立体仓库的重要的设备,其机械强度、刚度、固有频率和阻尼等机械性能将直接影响到堆垛机的运动状态和效率。如何提高堆垛机的性能已经成为重要的研究方向,而堆垛机机械结构性能主要体现在堆垛机的高速、重载、减振和结构轻型化等方面。为使堆垛机达到高速、高效运行以及运动过程中振动较小的目的,本文从某机务段立体仓库的实际要求出发,通过使用ANSYS有限元软件和ADAMS动力学软件对堆垛机的机械结构展开深入研究。主要完成了堆垛机力学建模、静力和模态分析、动力学方程推导和动力学仿真工作。首先,通过对双立柱巷道堆垛机进行结构建模和受力分析,得出加速度变化和立柱挠度的关系,即水平运行加速度大小和平顺性影响着立柱的振幅变化,同时进行固有频率计算和稳定性计算。其次,采用ANSYS有限元软件对立柱、下横梁、货叉组装体进行了静力和模态分析,再通过与理论值以及堆垛机设计安全手册相关数据进行对比分析,得出设计值符合要求,并提出了相应的优化方案。再次,根据一般多体动力学理论,建立了堆垛机动力学模型,再根据牛顿第二定律推导出横向和垂向动力学方程,在此推导的堆垛机耦合动力学方程是后续进行堆垛机刚柔耦合动力学仿真的理论基础。最后,采用ADAMS软件建立了堆垛机的虚拟样机,对堆垛机进行了动力学仿真,仿真研究了堆垛机工作的实际情况和运行过程中振幅和加速度的关系,仿真结果比较直观的反映出堆垛机工作的实际情况。由于水平运行加速度以大小和变化平顺性程度两种形式影响着立柱的振幅变化,通过仿真加速度曲线的比较,正弦型加速度曲线能够减小堆垛机的振幅。将此种方法应用到堆垛机的设计中,能够及时发现问题,缩短产品的研发周期,提高工作效率。
【关键词】：堆垛机 机械结构 多体系统 ANSYS有限元分析 ADAMS动力学仿真
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH692.3;TH246
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 堆垛机的概述9-13
• 1.1.1 堆垛机的分类10-11
• 1.1.2 堆垛机的组成11-13
• 1.2 堆垛机机械结构的研究现状13-14
• 1.3 刚柔耦合动力学研究现状14-16
• 1.3.1 多体系统动力学理论体系及求解的发展14-16
• 1.3.2 刚柔耦合建模技术的研究进展16
• 1.4 论文的主要研究内容16-18
• 2 堆垛机机械构件受力计算18-31
• 2.1 立柱挠度计算18-23
• 2.1.1 立柱本身所受力产生的挠度19-20
• 2.1.2 下横梁变形产生的立柱挠度20-22
• 2.1.3 立柱变形的总挠度22-23
• 2.2 立柱稳定性计算23-25
• 2.3 堆垛机立柱固有频率计算25-28
• 2.4 立柱振幅与加速度变化关系28-30
• 2.5 本章小结30-31
• 3 堆垛机机械结构有限元分析31-46
• 3.1 有限元法概述31-32
• 3.2 ANSYS简介32-33
• 3.3 堆垛机的静力与模态分析33-45
• 3.3.1 立柱静力与模态分析34-38
• 3.3.2 下横梁的静力与模态分析38-41
• 3.3.3 货叉的静力与模态分析41-45
• 3.4 本章小结45-46
• 4 堆垛机刚柔耦合动力学理论46-55
• 4.1 堆垛机动力学建模46-51
• 4.1.1 刚体和柔性体简介47-49
• 4.1.2 堆垛机动力学模型的简化与建立49-51
• 4.2 堆垛机动力学方程建立与推导51-54
• 4.3 本章小结54-55
• 5 堆垛机动力学仿真55-72
• 5.1 ADAMS软件简介55
• 5.2 ADAMS动力学建模及动力学分析原理55-60
• 5.2.1 多体建模理论55-56
• 5.2.2 ADAMS软件动力学分析的数学原理56-60
• 5.3 堆垛机动力学仿真过程及分析60-68
• 5.3.1 堆垛机虚拟样机的建立60-63
• 5.3.2 堆垛机动力学仿真63-66
• 5.3.3 货叉动力学仿真66-68
• 5.4 堆垛机动力学仿真分析及优化68-71
• 5.5 本章小结71-72
• 总结与展望72-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-76
• 攻读学位期间的研究成果76

【参考文献】

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本文编号：700583