翻车机机械式压车机构尺度与性能优化设计

发布时间：2017-10-21 01:01

  本文关键词：翻车机机械式压车机构尺度与性能优化设计

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【摘要】：随着港口码头吞吐能力的提高,散状物料的翻卸效率更加受到人们重视,铁道翻车机的应用能极大的提高铁道车辆的货物翻卸效率。连杆式压车机构作为翻车机的组成部分,其作用是完成夹紧车辆的动作并保证车辆在卸货全过程中一直处于稳定状态。由于连杆式压车机构需要同时满足运动、载荷与空间要求,因此用传统的设计方法如精确点图解法、几何解析法等均难以实现设计要求。本文针对翻车机的工作特点,将设计要求转化为优化模型的约束条件,并运用优化的方法对连杆式压车机构进行尺度综合,得到机构尺度及配重的最优方案。 本文围绕着压车机构的设计过程开展了以下工作： 首先,对车辆及其所载货物的重力载荷的变化情况进行了分析与计算。基于货箱内积料均匀分布与偏载分布两种极限分布形式的假设,利用几何法求解了在翻车机任意工作角度下的货物剩余重力及重心位置；并在此基础上,运用质心定理,求解了车辆与货物的总重力与总重心位置,为后面压车机构的设计提供了重力载荷依据。 其次,分析并建立了压车机构的环路位移方程,通过求解位移方程得到了机构各构件的位移关系；列出了压车机构及车辆的平面力系平衡方程,得到了各构件的受力分析模型；通过分析夹紧力曲线特性找到翻卸过程的危险工作角度,并给出了翻卸安全条件。 第三,以双夹紧臂配重锤质量最小为目标,以安全翻卸条件(倾翻侧与非倾翻侧的货箱受力)和机构工作位置与空间等设计要求为约束条件,以压车机构机架铰链点和杆长为优化变量,建立了翻车机机械式压车机构及其双夹紧臂配重锤的优化设计模型。并运用MATLAB工具箱的非线性约束优化函数对该模型进行了求解,得到满足各项约束条件的最优解。 最后,将优化得到的机构尺度及配重的结果代入总位移方程与平面力系平衡方程,联立求解,从机构及车辆的运动、受力、空间三个方面校核机构尺度与配重方案。经验证,本设计方案完全满足设计要求,已经为企业所采用。
【关键词】：翻车机 机构 优化设计 位移方程 力学模型
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH237.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-17
• 1.1 课题的提出及来源10
• 1.2 国内外研究综述10-14
• 1.2.1 铁道翻车机及其压车机构的发展史10-13
• 1.2.2 平面连杆机构尺度综合的研究现状13-14
• 1.3 本文采用的研究方法14-15
• 1.4 机械式翻车机简介15-17
• 1.4.1 机械式翻车机构成15
• 1.4.2 翻车机的工作过程15-17
• 2 车辆及其货物重力载荷的计算17-28
• 2.1 本章概述17-18
• 2.2 货物积料分布假设18-20
• 2.2.1 均匀分布假设18-19
• 2.2.2 偏载分布假设19-20
• 2.3 货物翻卸过程分析20-21
• 2.4 货物重力与重心求解21-23
• 2.4.1 货物重力计算21-22
• 2.4.2 货物重心计算22-23
• 2.5 车辆与货物总载荷的求解23-27
• 2.5.1 车辆与货物总重力24-25
• 2.5.2 车辆与货物总重心25-27
• 2.6 本章小结27-28
• 3 压车机构位移方程与力平衡方程28-44
• 3.1 本章概述28
• 3.2 位移方程28-33
• 3.2.1 机构的环路方程29-32
• 3.2.2 机构关键点坐标32-33
• 3.2.3 货箱的位移方程33
• 3.3 力平衡方程33-41
• 3.3.1 机构的力平衡方程33-38
• 3.3.2 车辆的力平衡方程38-40
• 3.3.3 力平衡方程联立40-41
• 3.4 翻卸安全条件41-43
• 3.5 本章小结43-44
• 4 压车机构的初步设计与尺寸优化44-57
• 4.1 本章概述44
• 4.2 机构优化模型的建立44-50
• 4.2.1 目标函数45-47
• 4.2.2 优化变量47-48
• 4.2.3 约束条件48-50
• 4.3 初值选择与结束准则50-52
• 4.3.1 初值选择50-51
• 4.3.2 结束准则51-52
• 4.4 优化方法与优化过程52-54
• 4.4.1 采用的优化方法52-53
• 4.4.2 优化过程的可视化53-54
• 4.5 尺度与配重优化结果54-55
• 4.5.1 机构尺度方案55
• 4.5.2 机构配重方案55
• 4.6 本章小结55-57
• 5 压车机构尺度方案性能分析57-65
• 5.1 本章概述57
• 5.2 运动性能分析57-61
• 5.2.1 机构运动分析58-59
• 5.2.2 车辆运动分析59-61
• 5.3 传力性能分析61-64
• 5.3.1 夹紧力分析61-62
• 5.3.2 靠板支持力分析62-63
• 5.3.3 配重锤惯性力估算63-64
• 5.4 空间分析与验证64
• 5.5 本章小结64-65
• 结论65-66
• 参考文献66-68
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况68-69
• 致谢69-70

【参考文献】

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本文编号：1070358