颚式破碎机机构仿真及优化设计

发布时间：2017-03-24 23:10

  本文关键词：颚式破碎机机构仿真及优化设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着国内煤炭行业的迅速发展,对矿山机械的要求也日益提高。其中,颚式破碎机是一种较为常用的破碎设备,在其它工程领域中应用也十分广泛,主要承担矿山、冶金、化工、建材等行业的破碎任务。但是,目前基本上都存在着结构尺寸较大,破碎效率较低,磨损严重、能耗高等问题。因此改进现有的技术水平、研制高效节能的颚式破碎机,从而达到优质、高产、低成本、低能耗等要求具有重要的意义。 本文以颚式破碎机的曲柄摇杆机构为研究对象,第一次提出对曲柄的质量及转动惯量进行分析计算；在此基础上,利用MATLAB软件对机构进行运动学、动力学仿真及其结果对比；最后对颚式破碎机机构进行优化设计。 本论文研究的主要内容如下： (1)根据颚式破碎机的工作原理及结构,提出了曲柄摇杆机构中曲柄的质量及转动惯量相关的设计概念和计算方法,并对其进行了比较分析,其中包括飞轮、主轴、偏心装置、连杆及肘板的质量及转动惯量的计算。以两种假设为基础对曲柄摇杆机构各个构件的参数进行分析、比较和计算。 (2)基于MATLAB/SimMechanics仿真平台,以每种假设情况对应的.各个构件的参数为基础,对颚式破碎机机构进行运动学建模及仿真,从而得到转动副处的角位移、角速度和角加速度的运动曲线,并对两种情况的仿真结果进行分析对比,为机构动力学分析奠定了基础。 (3)在MATLAB/Simulink工具箱中,根据两种假设情况的运动学分析所得到的数据,分别对曲柄摇杆机构进行动力学建模及仿真,从而得到机构各个转动副处所受的约束反力及转动副A处的平衡力矩的曲线图,并对其进行对比分析。结果表明,以第一种假设数据分析时机构各个转动副的受力及平衡力矩值较小,为颚式破碎机机构的优化设计提供了根据和参考。 (4)在MATLAB优化工具箱中,以生产能力最大为目标函数,以第一种假设分析得到的各个杆长、动颚最低点处的啮角和排料口的宽度为设计变量,建立设计变量与生产能力之间的关系式。利用优化设计的方法得到生产能力最大时机构尺寸的最优值,对优化前后的参数及产品性能进行对比分析。该研究对改善整机使用性能、机器工作可靠性和寿命,具有重要的意义,对设计新型节能高效颚式破碎机也具有很好的指导作用。
【关键词】：颚式破碎机 曲柄质量 运动学分析 动力学分析 仿真 优化
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TD451
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 绪论14-22
• 1.1 颚式破碎机的发展及趋势14-16
• 1.2 颚式破碎机机构仿真及优化设计的研究现状16-19
• 1.2.1 机构运动学分析方面的研究现状17
• 1.2.2 机构动力学分析方面的研究现状17-18
• 1.2.3 机构优化设计方面的研究现状18-19
• 1.3 研究目的与意义19-20
• 1.4 提出问题及主要研究内容20-22
• 第二章 颚式破碎机机构曲柄质量及转动惯量分析及计算22-34
• 2.1 引言22
• 2.2 颚式破碎机的工作原理及结构22-25
• 2.2.1 颚式破碎机的工作原理22-23
• 2.2.2 颚式破碎机的结构组成23-25
• 2.3 曲柄质量及转动惯量分析计算模型建立25-32
• 2.3.1 曲柄质量及转动惯量基本概念的提出25-26
• 2.3.2 飞轮的转动惯量计算26-27
• 2.3.3 主轴的转动惯量计算27-28
• 2.3.4 偏心装置的转动惯量计算28
• 2.3.5 肘板的转动惯量计算28-30
• 2.3.6 假设情况探讨及结果分析30-32
• 2.4 小结32-34
• 第三章 基于MATLAB对颚式破碎机机构的运动学仿真34-48
• 3.1 引言34
• 3.2 MATLAB的概述34-37
• 3.2.1 MATLAB语言简介34-35
• 3.2.2 MATLAB的主要功能35-36
• 3.2.3 MATLAB的语言特点36-37
• 3.3 颚式破碎机机构运动学仿真37-43
• 3.3.1 SimMechanics简介37-38
• 3.3.2 建立运动学仿真模型38-40
• 3.3.3 模块参数的设置40-42
• 3.3.4 仿真参数的设置42-43
• 3.4 仿真结果分析43-47
• 3.5 小结47-48
• 第四章 基于MATLAB对颚式破碎机机构的动力学仿真48-62
• 4.1 引言48
• 4.2 Simulink简介48-49
• 4.3 建立机构运动学数学模型49-50
• 4.4 建立机构动力学数学模型50-52
• 4.4.1 动态静力学分析50-52
• 4.4.2 质心加速度分析52
• 4.5 建立机构动力学仿真模型52-55
• 4.5.1 模型建立52-53
• 4.5.2 模块参数设置53-55
• 4.6 仿真结果对比55-60
• 4.7 小结60-62
• 第五章 基于MATLAB的颚式破碎机机构的优化设计62-76
• 5.1 引言62
• 5.2 优化工具箱简介62-63
• 5.3. 数学模型介绍63-64
• 5.4 颚式破碎机的主要技术参数64-67
• 5.5 数学模型的创建67-73
• 5.5.1 设计变量的确定67
• 5.5.2 目标函数的确定67-68
• 5.5.3 约束条件68-70
• 5.5.4 建立数学模型及M文件70-73
• 5.6 优化结果分析73-74
• 5.7 小结74-76
• 第六章 总结与展望76-78
• 6.1 总结76-77
• 6.2 展望77-78
• 参考文献78-82
• 致谢82-83
• 攻读学位期间发表的学术论文83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：266297