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生物质燃料压缩机结构参数设计及优化

作　者: 张宗超
导　师: 张彦斐; 宫金良
学　校: 山东理工大学
专　业: 机械工程
关键词: 生物质燃料优化设计粒子群算法有限元分析
分类号: TH112
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 104次
引　用: 1次
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内容摘要

生物质经压缩作为燃料是具有广阔应用前景的绿色能源。传统生物质压缩机多采用液压式成型技术,价格较昂贵,并且容易造成泄漏,污染环境,因此不能满足市场小型化、批量化、低成本的需求。而机械连杆式压缩机具有体积小,结构简单,维护方便等优点,能够适应小型化、可移动性等市场要求。本文结合多输入单输出技术,提出一种新型连杆式生物质燃料压缩机,从构型设计、运动学分析、静力学分析、运动仿真分析及有限元分析等方面,对压缩机进行研究。具体研究内容和创新成果如下：1)提出一种新型连杆式生物质燃料压缩机结构。在分析生物质成型特性基础上,提出生物质燃料压缩机设计目标；通过对两种新型多输入单输出方案的分析比较,确定以电动推杆做动力源、对称连杆做增力机构的新型压缩机方案；对对称连杆机构进行运动学与静力学分析,得到机构的输入与输出关系表达式,并用MATLAB软件分析各参数对机构性能影响,为机构参数优化提供依据。2)引入新型粒子群优化算法对生物质燃料压缩机进行参数优化设计。通过建立机构的增力比及杆件动载荷系数模型,以冲压过程中机械增益尽可能大、各杆承受载荷尽可能小为目标,选择操作简单、优化速度快的粒子群算法作为本课题的优化算法。利用MATLAB软件编写控制算法自动运行程序,对机构进行最优化设计,确定合理的机构参数,并验证优化结果,为机构参数优化提供一种新的思路。3)完成生物质燃料压缩机性能分析。通过ADMAS软件,对机构进行运动学仿真,分析生物质压缩机的运动特性；为提高整机强度及稳定性,利用ANSYS软件,对连杆、机架及其他重要零件进行有限元静态分析,根据机架及零件的强度条件,提出修改方案,确定各构件外形结构。最终通过理论分析与ADMAS仿真确定生物质燃料压缩机的技术参数。仿真结果表明,与现有生物质燃料压缩机相比,新型连杆式生物质燃料压缩机具有节能环保、轻便可靠的优点,是一项值得推广的技术。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第一章绪论  9-16
  1.1 选题背景及意义  9
  1.2 国内外生物质燃料压缩机发展现状  9-12
  1.3 压力机增力技术研究现状  12-15
  1.4 本文主要研究内容  15-16
第二章新型多连杆增力生物质燃料压缩机结构设计与分析  16-37
  2.1 生物质成型特性及冲压曲线  16-18
  2.2 生物质燃料压缩机机械结构原理及方案优选  18-30
    2.2.1 机构方案设计与分析  18-25
    2.2.2 对称肘杆增力机构原理分析  25-30
  2.3 生物质燃料压缩机的运动学分析  30-33
  2.4 生物质燃料压缩机的静力学分析  33-36
  2.5 本章小结  36-37
第三章基于PSO算法的生物质燃料压缩机结构参数化设计  37-49
  3.1 PSO算法的发展现状与原理分析  38-39
  3.2 生物质燃料压缩机性能指标与优化模型  39-41
  3.3 基于PSO算法优化生物质燃料压缩机结构  41-46
  3.4 优化结果验证及零部件设计  46-48
  3.5 本章小结  48-49
第四章生物质燃料压缩机性能分析  49-58
  4.1 基于ADMAS的生物质燃料压缩机运动仿真分析  49-52
  4.2 基于ANSYS Workbench的结构有限元分析  52-56
  4.3 生物质燃料压缩机性能参数  56-57
  4.4 本章小结  57-58
第五章总结与展望  58-59
  5.1 总结  58
  5.2 展望  58-59
致谢  59-60
参考文献  60-64
攻读硕士期间发表的学术论文和参加的科研项目  64

生物质燃料压缩机结构参数设计及优化

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