沙滩清洁车筛分装置特性仿真与有限元分析

摘要

面对日益严重的沙滩污染，依靠传统人工清理难以满足海滩旅游业的快速发展。目前，国内市场未见技术成熟的沙滩清洁车，自主研发几乎是空白。进口沙滩清洁车价格昂贵，技术支持不到位，售后服务跟不上。自主研发清理效果好、价格低廉的沙滩清洁车，是解决我国海滨城市沙滩清理问题的有效途径。
　　本文以课题组正在开发的沙滩清洁车筛分装置为研究对象，首先概述沙滩清洁车及其筛分装置的研究现状，明确沙滩清洁车研发的必要性。
　　针对颗粒物料在筛分装置中的透筛概率和运动规律进行了理论计算，分析物料在筛面上的受力情况和运动轨迹，得出影响物料在筛面上运动规律的相关参数:正向滑行指数Dk、反向滑行指数Dq和抛掷指数Dp。
　　利用虚拟样机技术对筛面上的物料颗粒进行了运动学仿真分析。在单因素试验中，得到了物料颗粒在不同工作参数下的运动状态和测试曲线;根据筛分机构的设计要求，设置9组正交试验进行仿真测试，对仿真数据进行极差分析，从输送效果、抛掷高度、抛掷次数等角度，获得了所有因素对物料运动趋势的正交影响。
　　通过有限元分析软件ANSYSWorkbench对筛分车架进行了动静态分析，优化后其最大应力为122.81Mpa，大大低于材料235Mpa的许用应力值，筛分车架的强度和模态振型均满足设计要求。
　　论文研究成果为沙滩清洁车筛分装置的产品研制、筛分实验研究提供了理论依据，具有重要的现实意义和一定的经济效益。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景

1．2 研究的目的和意义

1．3 沙滩清洁车及其筛分装置的研究现状

1．3．1 沙滩清洁车研究现状

1．3．2 垃圾种类和筛分装置的研究现状

1．4 物料振动筛分理论的研究概况

1．5 本课题的研究内容

第二章 筛分装置理论研究以及虚拟样机的建立

2．1 筛分装置工作原理简述

2．2 物料透筛概率的理论分析

2．3 筛面物料运动情况的理论分析

2．3．1 物料正向及反向滑动运动分析

2．3．2 物料抛掷运动分析

2．4 筛分装置虚拟样机建模

2．4．1 ADAMS多体动力学仿真的柔性化处理

2．4．2 物料颗粒的运动模型

2．4．3 施加约束

2．4．4 碰撞参数与求解器的设置

2．4．5 建立驱动

2．5 本章小结

第三章 物料的筛分特性研究

3．1 网带传送速度对物料运动轨迹的影响

3．2 振幅对物料运动轨迹的影响

3．3 筛分倾角对物料运动轨迹的影响

3．4 振动频率对物料运动轨迹的影响

3．5 物料抛射速度对运动轨迹的影响

3．5．1 水平抛射速度的影响

3．5．2 竖直抛射速度的影响

3．6 正交试验

3．6．1 正交试验方案设计

3．6．2 正交测试试验结果与分析

3．7 本章小结

第四章 筛分装置车架有限元模型的建立

4．1 筛分车架概述

4．2 有限元分析软件ANSYS Workbench 13．0简介

4．3 有限元模型建立的一般过程

4．4 车架有限元模型建立过程

4．4．1 车架模型的简化和修复

4．4．2 在workbench中建立分析项目图及设置材料属性

4．4．3 定义接触区域

4．4．4 划分网格

4．5 完整的车架有限元模型

4．6 本章小结

第五章 筛分车架静态和模态有限元分析

5．1 静态分析

5．1．1 结构静力分析基础

5．1．2 车架基本载荷和分析工况的确定

5．1．3 静态计算分析

5．1．4 车架结构优化与分析

5．2 模态分析

5．2．1 模态分析基础

5．2．2 模态分析计算

5．2．3 计算结果分析

5．2．4 模态计算结果评估

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 工作展望

参考文献

发表论文及参与的科研项目

致谢

附表