起竖翻转装置的结构设计与研究

发布时间：2017-09-29 00:20

  本文关键词：起竖翻转装置的结构设计与研究

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【摘要】：随着航空航天技术的快速发展以及对太空资源竞争的日益激烈,新型飞行器应运而生并且得到了迅速的发展和应用。新型飞行器既能航空又能航天,具有极其重要的使用价值和战略意义。本文针对飞行器位姿调整困难、传统天车吊挂装备自动化程度低等问题设计出其辅助设备——起竖翻转装置,用于位姿调整、维修检测、焊接装配、无伤探测以及实验研究等。首先根据起竖翻转装置的技术指标与设计要求,并结合国内外翻转机构,完成了起竖翻转装置的结构以及传动方案的设计,对起竖翻转装置的翻转机构、上升机构以及起竖机构进行了动作分析以及结构设计,建立了起竖翻转装置的结构模型,对关键零部件进行了选型与计算,并验证了起竖翻转装置的抗倾覆稳定性。其次对起竖翻转装置的运动学以及动力学进行了分析和仿真。采用复数向量法和解析法建立了运动学模型,得出了各个构件的位置、速度、加速度变化曲线;采用牛顿-欧拉法建立了动力学模型,求出了液压缸、翻转架与车体的铰接点、液压缸与车体的铰接点、前后圆环固定装置以及回转托盘的受力情况,得出了受力曲线。在ADAMS中进行了运动学和动力学仿真,验证了理论模型的正确性。最后通过Ansys Workbench进行了有限元分析以及模态分析。对关键部件可靠性进行了研究分析,得出了这些部件在不同的极限位置时的等效应力图与等效形变图,并对整体机构进行了模态分析,得出了起竖翻转装置的前六阶固有频率及振型。
【关键词】：起竖翻转装置 结构设计 运动学 动力学 有限元分析
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V26;V553.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 引言11
• 1.2 课题研究背景及意义11-13
• 1.3 翻转机构发展概况及发展趋势13-18
• 1.3.1 国外翻转机构发展概况13-15
• 1.3.2 国内翻转机构发展概况15-17
• 1.3.3 翻转机构发展趋势17-18
• 1.4 本文主要研究内容18-20
• 第2章 起竖翻转装置的结构设计20-34
• 2.1 引言20
• 2.2 技术指标与总体设计要求20-21
• 2.2.1 技术指标20-21
• 2.2.2 总体设计要求21
• 2.3 起竖翻转装置结构设计21-29
• 2.3.1 翻转机构21-23
• 2.3.2 升降机构23-25
• 2.3.3 起竖机构25-27
• 2.3.4 整机机构组成27-29
• 2.4 关键零部件的计算与选型29-32
• 2.4.1 翻转电机的计算与选型29-30
• 2.4.2 蜗轮蜗杆升降机的计算与选型30-31
• 2.4.3 起竖液压缸的计算与选型31-32
• 2.5 抗倾覆稳定性分析32-33
• 2.6 本章小结33-34
• 第3章 起竖翻转装置的运动学分析及仿真34-52
• 3.1 引言34
• 3.2 自由度分析34-36
• 3.3 复数向量法建模36-37
• 3.4 起竖翻转装置的运动学参数求解37-39
• 3.5 运动学正解39-45
• 3.5.1 位置分析41-42
• 3.5.2 速度分析42-44
• 3.5.3 加速度分析44-45
• 3.6 运动学反解45-46
• 3.7 起竖翻转装置的运动学仿真46-51
• 3.7.1 虚拟样机技术的介绍46-47
• 3.7.2 起竖翻转装置虚拟样机建模47-49
• 3.7.3 运动学仿真结果49-51
• 3.8 本章小结51-52
• 第4章 起竖翻转装置的动力学分析及仿真52-64
• 4.1 引言52
• 4.2 动力学分析基础52-54
• 4.2.1 拉格朗日法52-53
• 4.2.2 凯恩法53
• 4.2.3 牛顿-欧拉法53-54
• 4.3 起竖翻转装置的动力学分析54-61
• 4.3.1 翻转架动力学建模54-56
• 4.3.2 液压缸动力学建模56-59
• 4.3.3 飞行器动力学建模59-61
• 4.4 起竖翻转装置的动力学仿真61-63
• 4.5 本章小结63-64
• 第5章 起竖翻转装置的有限元分析64-83
• 5.1 引言64
• 5.2 有限元分析基础64-66
• 5.2.1 有限元分析方法概述64-65
• 5.2.2 有限元方法分析流程65-66
• 5.2.3 ANSYS软件介绍66
• 5.3 起竖翻转装置有限元模型的建立66-72
• 5.3.1 装配模型的建立66-67
• 5.3.2 材料的选取与网格的划分67-70
• 5.3.3 载荷与约束70-72
• 5.4 起竖翻转装置有限元结果分析72-76
• 5.4.1 初始位置的有限元结果分析72-74
• 5.4.2 极限位置的有限元结果分析74-76
• 5.5 起竖翻转装置模态分析76-82
• 5.5.1 模态分析简介76-77
• 5.5.2 模态分析的理论基础77-79
• 5.5.3 模态分析的结果79-82
• 5.6 本章小结82-83
• 结论83-84
• 参考文献84-88
• 致谢88

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本文编号：938923