单臂机械手起吊机构的改进设计及研究

摘要

综合机械化采煤工作面一直面临的问题是，设备的运送安装周期长，消耗大量的人力资源和物力资源。如何能够高效、安全的进行设备拆装，此研究领域在国内外还不是很完善。单臂机械手的设计研究在安装回撤设备中是十分必要的。
　　本文以单臂机械手作为研究对象，通过有限元分析方法对其起吊机构进行研究，在介绍机械结构，工作原理基础上，对单臂机械手的伸缩臂进行静态分析和动力学分析。
　　运用三维建模软件Pro/E对单臂机械手建模，虚拟装配。首先根据起吊机构的结构特点，运用有限元分析软件对其进行刚度、强度校核，用模态分析方法确定结构固有频率和相应振型;其次对单臂机械手的稳定性进行分析;通过谐响应分析，得到单臂机械手的变形情况;最后，运用瞬态动力学分析方法得到单臂机械手起吊机构在工作过程中伸缩臂随时间推移的变形情况，通过一系列的理论分析，得出相应的动载系数，对优化设计改进结构提供理论依据。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 选题背景

1．2 论文研究的意义

1．3 论文研究的内容

1．4 本章小结

2．单臂机械手总体介绍

2．1 单臂机械手结构介绍

2．2 单臂机械手的相关参数及工作过程

2．3 单臂机械手的工作原理

2．4 本章小结

3．单臂机械手起吊机构力学分析

3．1 箱式伸缩臂设计及其力学分析

3．1．1 截面选择

3．1．2 材料选取

3．1．3 几何参数制定

3．1．4 受力分析及计算

3．1．5 刚度计算

3．1．6 强度计算

3．2 伸缩链的校核

3．3 伸缩链滑轮设计

3．4 液压缸

3．4．1 伸缩臂内置液压缸

3．4．2 机尾支顶用液压缸

3．4．3 伸缩臂变幅液压缸

3．5 本章小结

4．单臂机械手实体建模

4．1 前言

4．2 三维软件Pro／ENGIEER的介绍

4．3 整机中起吊部件的实体建模

4．4 单臂机械手整体装配

4．5 本章小结

5．单臂机械手伸缩臂的有限元分析

5．1 有限元及Ansys workbench简介

5．2 伸缩臂的有限元分析

5．2．1 建立模型及材料属性

5．2．2 划分网格与相关制定

5．2．3 边界条件设定

5．2．4 计算结果的分析

5．3 本章小结

6．单臂机械手伸缩臂的模态分析

6．1 模态分析理论与操作

6．1．1 模型导入及边界条件的制定

6．1．2 模态分析

6．1．3 结果分析

6．2 屈曲分析的理论

6．2．1 屈曲分析过程

6．2．2 结果分析

6．3 本章小结

7．单臂机械手伸缩臂的动态性能分析

7．1 起吊机构的动态特性

7．2 动力推算法

7．3 建立动力学模型

7．4 伸缩臂的谐响应分析

7．4．1 谐响应分析的理论基础

7．4．2 系统的谐响应分析

7．4．3 结果分析

7．5 伸缩臂的瞬态动力学分析

7．5．1 瞬态动力学分析的基础理论

7．5．2 结构系统瞬态动力学分析

7．5．3 结果分析

7．6 本章小结

结论

参考文献

作者简历

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