新型三层悬挂式摇床的虚拟设计及运动学仿真研究

摘要

针对市场上摇床占地面积大、冲程、冲次调节困难等缺点,为了满足矿山生产实际需求,应用现代设计方法,设计研制新型三层悬挂式摇床。
　　(1)整合国内外摇床的结构和特点,采用多偏心惯性摇动机构作为新型摇床的工作原理,用玻璃钢床面取代其他材质床面,选取三层床面结构设计成所需摇床。根据新型摇床的结构特点和尺寸要求,选择合理的零部件结构和整机相关结构参数进行方案设计和参数计算,并运用Solidworks软件对摇床的零部件进行三维建模和二维工程图的设计。
　　(2)对多偏心惯性摇动机构进行数学模型的建立,并对其运动规律进行分析,从中推导出影响摇床运动特性的参数。得出摇床头的参数如C值、KT值、差动系数E1值及偏距比M等,选取不同偏距比4、5、6进行实例分析,计算出摇床在不同偏距比时的各参数数值,得出C值随M值的增大而增加;E1值随M值的增大而减小;而KT值随M值的增大先增大后减小。为保证足够大E1值又兼顾其他参数值条件下,得出M=5或6时最合适,设计中选取M=6,并对配重块进行结构设计及计算,得出配重块的参数。
　　(3)运用ADAMS仿真软件对新型三层悬挂式摇床的简化模型进行运动学仿真。运动仿真得到摇床在不同冲程、不同冲次下的位移、速度以及加速度曲线。分析得出摇床冲程与冲次无关,冲程随对应配重块的改变而改变;冲次和冲程越大,其最大速度与加速度也随之增大,反之亦然。分析得出在处理不同类别矿料时因组合使用冲程、冲次,当处理粗粒矿料时,应采用较大的冲程和较低的冲次;当处理细粒矿料时,应采用较小的冲程和较高的冲次。
　　(4)为解决摇床冲次调节繁琐的问题,在摇床上设计安装变频调速器,通过计算,选用西门子系列型号的变频调速器,并结合摇床特点对所选变频器进行电气接线和参数设定。
　　目前,摇床零件的加工制造和组装基本完成,正在进行实验试机阶段。

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第一章 绪论

1.1 课题研究意义和课题来源

1.2 摇床的国内外研究概况及发展趋势

1.3 摇床的分类

1.4 研究的主要内容

1.5 本章小结

第二章 新型三层悬挂式摇床的方案设计

2.1 摇床简述

2.2 新型三层悬挂式摇床的组成结构和工作原理

2.3 主要零部件方案设计

2.4 参数的设计计算

2.5 零件的设计计算

2.6 新型三层悬挂式摇床的性能特点

2.7 本章小结

第三章 基于Solidworks的新型三层悬挂式摇床的三维设计

3.1 Solidworks建模系统的简述

3.2 新型三层悬挂式摇床的三维建模设计

3.3 工程图设计

3.4 本章小结

第四章 多偏心惯性摇动机构数学模型的建立与配重系统的设计及实例分析

4.1 多偏心惯性摇床头简述

4.2 多偏心惯性摇床头数学模型的建立

4.3 多偏心惯性摇动机构的运动参数分析

4.4 配重系统的设计及实例分析

4.5 本章小结

第五章 基于ADAMS的新型三层悬挂式摇床的运动学仿真分析

5.1 机械系统动力学仿真软件ADAMS简述

5.2 Solidworks和ADAMS的数据交换

5.3 新型三层悬挂式摇床虚拟样机模型的建立

5.4 摇床仿真结果与分析

5.5 摇床动态参数特性研究

5.6 本章小结

第六章 变频调速控制的实现

6.1 变频器简述

6.2 变频器组成结构及工作原理

6.3 变频器选型

6.4 MM440变频器的多段速控制功能及参数设置

6.5 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果

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