车载液压机械臂动态设计与研究

发布时间：2017-04-03 08:02

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【摘要】：随着科技的发展和社会的进步,车载机械臂作为一种高效、平稳的自动转载机构,受到了货物搬运、森林开采、土木建筑等领域的青睐,同时,对车载机械臂的性能也提出了更高的要求。为满足某公司的特定转载要求,本文进行了以下设计研究:(1)研究总结了现有各种类型机械臂的优缺点,以最合适的机械臂类型为依托,综合考虑多种因素,确定了一种三连杆液压驱动型车载机械臂设计的总体方案。依据总体方案进行了各零部件的结构设计,在Solidworks软件中完成了各零部件的三维实体建模和整机装配。利用干涉检查功能,初步验证了结构设计的合理性。(2)在三维实体模型的基础上,基于ANSYS Workbench有限元分析软件,对车载液压机械臂进行了静态特性研究。研究结果显示:各构件的最大等效应力均未超出材料的许用应力,总变形在可接受范围。分析结果证实了结构设计安全可靠。(3)基于ANSYS Workbench有限元分析软件对整机进行了动态特性研究,确定了机构的第二阶固有频率对其影响较大,且有可能与系统的液压脉动频率发生共振,因此,进行了优化设计,在保证总变形和等效应力合格的前提下,成功改变了第二阶固有频率,避免了发生共振的可能。(4)依据优化结果修改三维实体模型,导入到ADAMS软件中进行了动力学仿真。通过动力学仿真进一步验证了本设计能够满足臂展要求,液压缸选型的合理性,并证实了机构在3r/min的转速作用下运行缓和平稳,没有明显的振动现象。通过以上的分析研究,本文设计出了一台结构合理、性能优良,且能够完全满足公司特殊转载要求的三连杆车载液压机械臂。
【关键词】：车载机械臂 静力分析 动态特性 优化设计 动力学仿真
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH137;TP241
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 课题来源、研究背景及意义9-11
• 1.2 机械臂国内外研究现状11-14
• 1.2.1 国外研究现状11-13
• 1.2.2 国内研究现状13-14
• 1.3 课题研究的主要内容14-15
• 2 车载液压机械臂结构设计15-33
• 2.1 机械臂组成与分类15-17
• 2.1.1 机械臂的组成15
• 2.1.2 机械臂的分类15-17
• 2.2 车载液压机械臂设计依据和性能要求17
• 2.3 设计方案分析及确定17-19
• 2.4 车载液压机械臂各主要构件的设计19-26
• 2.4.1 夹持器组结构设计19-22
• 2.4.2 臂架组结构设计22-24
• 2.4.3 机座组结构设计24-26
• 2.5 基于Solidworks软件的实体建模26-29
• 2.5.1 Solidworks功能阐述26-27
• 2.5.2 零件的三维建模27-29
• 2.5.3 整机实体模型装配29
• 2.6 工程液压缸选型计算29-31
• 2.7 体积干涉分析31-32
• 2.8 本章小结32-33
• 3 基于ANSYS WORKBENCH的静态特性研究33-43
• 3.1 结构静力分析理论基础33-34
• 3.1.1 力学理论33-34
• 3.1.2 结构静力分析基本方程34
• 3.2 ANSYS Workbench简介34
• 3.3 机座结构静力分析34-38
• 3.4 夹持器结构静力分析38-41
• 3.5 整机结构静力分析41-42
• 3.6 本章小结42-43
• 4 车载液压机械臂动态设计及特性研究43-60
• 4.1 机械动态设计概述43
• 4.2 车载液压机械臂的预应力模态分析43-46
• 4.2.1 模态分析理论43-44
• 4.2.2 基于ANSYS Workbench的预应力模态分析44-46
• 4.3 车载液压机械臂的谐响应分析46-49
• 4.3.1 谐响应分析理论46-47
• 4.3.2 基于ANSYS Workbench的谐响应分析47-49
• 4.4 车载液压机械臂的优化设计49-53
• 4.4.1 优化设计基础49-50
• 4.4.2 基于ANSYS Workbench的优化设计50-53
• 4.5 车载液压机械臂动力学仿真分析53-59
• 4.5.1 ADAMS软件概述53-54
• 4.5.2 基于ADAMS的动力学仿真分析54-56
• 4.5.3 仿真结果分析56-59
• 4.6 本章小结59-60
• 5 结论60-61
• 参考文献61-64
• 攻读硕土期间发表学术论文情况64-65
• 致谢65

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本文编号：283958