机场嵌入式灯具自动拆装装置的设计与研究

发布时间：2017-08-28 18:16

  本文关键词：机场嵌入式灯具自动拆装装置的设计与研究

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【摘要】：现今,地面保障作业人员对机场嵌入式灯具的拆装工作仅限于人工作业范畴,耗时又费力,增加人工成本。而被损坏灯具的不及时更换与维护,将存在极大的安全隐患。针对上述问题,结合民航需求,设计并研究机场嵌入式灯具自动拆装装置,其满足助航灯具自动化拆装的迫切需求,保证所设计装置能够快捷的完成嵌入式灯具的拆装作业,提高机场的整体地面保障作业效率。首先,提出一种机场嵌入式灯具自动拆装装置的设计方案,使之满足助航灯具拆装的功能要求。该方案将装置进行整体结构设计,基于PRO/E平台分别对移动车体结构、可折叠机械臂机构、驱动机械臂动作的液压机构以及末端抓手执行机构完成建模并组合装配;描述嵌入式灯具自动拆装装置的作业流程。其次,基于所设计结构使用ANSYS Workbench软件对嵌入式灯具拆装装置进行静态分析,得到该装置相应的应力分布图及应变分布图,通过装置的静力学强度、刚度结果进行结构设计验证;在ANSYS Workbench平台上仿真拆装装置的模态性能,考察此装置在车体移动状态下是否会因路面激励而发生共振现象;所得振型与固有频率,将为装置的共振现象研究提供数据参考。再次,根据D-H坐标系后置法建立装置机械臂机构的连杆坐标系,并对其采取运动学分析,得到运动学正解、逆解与雅克比矩阵;运用ADAMS虚拟样机技术完成机械臂机构的动态过程仿真,结合MATLAB技术绘制并分析机械臂运动学正解的末端理论轨迹曲线与仿真轨迹曲线,验证理论与仿真结果的一致性;应用蒙特卡洛法进行装置的工作空间分析,测试其在工作空间内有无结构碰撞,从而实现预计功能。最后,建立装置机械臂机构的动力学方程,并将三维实体模型导入ADAMS中,分析装置的角度、角速度、角加速度、力矩等动态参数曲线,验证嵌入式灯具自动拆装装置的设计合理且满足使用要求。
【关键词】：嵌入式灯具拆装装置 机械臂 有限元分析 运动学 动力学
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V351.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 课题研究背景与意义10-12
• 1.2 国内外研究现状综述12-16
• 1.2.1 机器人国内外现状12-15
• 1.2.2 拆装装置国内外现状15-16
• 1.3 论文的研究内容和技术路线16-19
• 1.3.1 研究内容16-17
• 1.3.2 全文技术路线17-19
• 第二章 机场嵌入式灯具自动拆装装置的设计与建模19-29
• 2.1 现有嵌入式灯具的维护介绍19-20
• 2.2 嵌入式灯具自动拆装装置的总体技术方案20-22
• 2.3 关键部件参数设计及结构建模22-27
• 2.3.1 ProE软件简介22
• 2.3.2 关键部件的结构设计22-26
• 2.3.3 末端机构的参数设计26-27
• 2.4 嵌入式灯具自动拆装装置的工作流程27-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第三章 嵌入式灯具拆装装置静力学分析与模态分析29-42
• 3.1 嵌入式灯具拆装装置的静力学理论与分析29-36
• 3.1.1 ANSYS Workbench软件简介29-30
• 3.1.2 有限元方法的基本原理30-31
• 3.1.3 弹性静力学分析的基本理论31-33
• 3.1.4 装置的静力学分析33-36
• 3.2 嵌入式灯具拆装装置的模态分析与理论36-40
• 3.2.1 模态分析方法介绍36
• 3.2.2 模态分析基本理论36-37
• 3.2.3 装置的模态分析37-40
• 3.3 本章小结40-42
• 第四章 嵌入式灯具拆装装置机械臂机构的运动学分析42-58
• 4.1 机械臂运动学分析方法及计算42-48
• 4.1.1 正运动学分析42-45
• 4.1.2 逆运动学分析45-47
• 4.1.3 雅克比矩阵47-48
• 4.2 运动学仿真实验及分析48-52
• 4.2.1 虚拟样机技术介绍48-49
• 4.2.2 虚拟样机仿真步骤49-50
• 4.2.3 运动学仿真分析50-52
• 4.3 装置机械臂机构的轨迹分析52-55
• 4.4 嵌入式灯具拆装装置的工作空间分析55-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第五章 嵌入式灯具拆装装置机械臂机构的动力学分析58-65
• 5.1 机械臂动力学模型58-61
• 5.2 装置机械臂动力学仿真实验及分析61-64
• 5.3 本章小结64-65
• 结论65-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-72
• 作者简介72

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本文编号：748822