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移动式大型设备随车架设机构设计与控制研究

作　者: 曹芳芳
导　师: 范元勋
学　校: 南京理工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 移动式大型设备架设系统优化设计动态仿真s
分类号: U415.522
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 24次
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内容摘要

移动式大型设备是交通运输业、基建业等行业领域必不可少的一种重型设备,由于其尺寸和质量较大,搬运、架设十分困难,这需要额外的人力和物力,资源消耗多,效率较低。为了解决这一问题,本文设计了一种可以简单、快捷地完成设备架设的架设系统,此架设系统包括架设机构和驱动控制系统两部分。本文以沥青混合料搅拌设备为研究对象,根据机构的特点和架设要求,提出系统设计要求,选择一套合适的架设系统方案。通过对架设机构各构件的几何关系、速度、加速度和受力情况的分析,建立了以举升力系数和油缸行程为最小的目标函数的优化设计数学模型,同时确定设计变量和约束条件,采用遗传算法和直接搜索法混合应用的优化方法,编写相应的优化程序,运用MATLAB软件中的优化工具箱进行优化,得到合理的结构参数,并利用MATLAB中GUI功能编制图形化用户界面,直观、快捷地观察优化过程和结果,优化结果表明架设机构的各性能参数得到了改善。根据架设机构的特殊要求,设计液压控制系统,对主要的液压元件进行选型,并运用ADAMS/Hydraulics软件实现液压系统与机械系统进行联合仿真,对整个机构进行动态模拟,以验证系统的可行性,最终仿真结果与实际计算结果相吻合,验证了模型的正确性。整个研究工作是以机构优化和系统仿真为核心,初步实现了对架设机构铰点位置的优化和对几个重要性能参数的仿真分析,这对今后同类产品的设计提供了一定的参考价值和理论依据,并对缩短产品的开发周期也具有一定的现实意义。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
1 绪论  7-11
  1.1 课题来源及研究意义  7-8
  1.2 架设系统的应用和发展概况  8-10
    1.2.1 架设系统的应用  8-9
    1.2.2 国内外发展概况  9
    1.2.3 架设系统研究现状  9-10
  1.3 本课题研究的主要内容  10-11
2 架设系统的方案确定  11-21
  2.1 架设系统的任务及设计要求  11-13
    2.1.1 架设系统的任务  11-12
    2.1.2 架设系统的设计要求  12-13
  2.2 架设机构的评价参数  13-14
    2.2.1 基本架设机构的评价参数  13
    2.2.2 特殊架设机构的评价参数  13-14
  2.3 基本的架设机构型式  14-18
    2.3.1 基本架设方法  15
    2.3.2 架设机构型式的比较  15-18
  2.4 架设机构的驱动控制方式  18
  2.5 架设系统方案的确定  18-20
    2.5.1 架设系统方案的选择  18-19
    2.5.2 设备架设过程与步骤  19-20
  2.6 本章小结  20-21
3 架设机构的运动学和静力学分析  21-33
  3.1 架设机构的运动学分析  21-29
    3.1.1 架设机构的位置分析  21-25
    3.1.2 架设机构的位移、速度、加速度  25-29
  3.2 架设机构的动态静力学分析  29-32
  3.3 本章小结  32-33
4 架设机构的优化设计  33-51
  4.1 最优化基本理论  33-36
    4.1.1 优化设计数学模型  33-34
    4.1.2 最优化方法  34-36
  4.2 架设机构数学模型的建立  36-46
    4.2.1 架设机构的设计要求  36
    4.2.2 设计变量的确定  36-37
    4.2.3 目标函数的建立  37-41
    4.2.4 确定约束条件  41-46
  4.3 优化方法的选择  46
  4.4 优化结果分析  46-48
  4.5 本章小结  48-51
5 液压控制系统的设计与动态模拟仿真  51-67
  5.1 液压控制系统方案的设计  51-55
    5.1.1 设计要求  51-52
    5.1.2 液压系统图的拟定  52-55
  5.2 液压系统参数的设计与元件选型  55-59
  5.3 液压控制系统的动态模拟仿真  59-66
    5.3.1 ADAMS/Hydraulics简介  59-60
    5.3.2 架设机构液压系统建模  60-64
    5.3.3 架设机构动态仿真结果  64-66
  5.4 本章小结  66-67
6 结论与展望  67-69
  6.1 本文总结  67
  6.2 展望  67-69
致谢  69-70
参考文献  70-72

移动式大型设备随车架设机构设计与控制研究

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