卧式垃圾压块机翻转上料机构优化设计及控制

摘要

中国的垃圾处理技术和发达国家相比存在很大的差距，主要表现在无法实现一次性的大量上料，自动化控制程度低等方面。为了实现一次性的大量上料过程，本课题设计了连杆翻转上料机构，上料机构在工作过程当中能够翻转一定的角度，可以保证其能够在上料的过程当中将垃圾一次性的全部倒入到垃圾压块机中对垃圾进行减容处理。
　　本课题主要由翻转上料机构的结构设计、动力性能的优化和自动控制三部分组成。
　　在机械机构的设计过程当中，阅读了大量的文献结合机械设计的基本原理综合分析了平面四、五、六连杆机构，根据其优缺点最后选择了平面六连杆机构做为翻转上料机构的基本结构。
　　在动力学性能优化设计方面，使用Solidworks对六连杆翻转机构进行建模选用ADAMS仿真软件对所设计的机构进行运动仿真，并且建立以获得最小的液压缸举升力为目的的目标函数，求得液压缸布置的最优位置。
　　自动控制部分，首先对翻转机构的液压系统进行设计，根据液压原理图确定控制方案，采用PLC作为控制器，完成控制系统设计，使机构的自动化水平得到提高。
　　翻转上料机构以液压作为动力。以液压作为动力的翻转机构有多种液压缸的布置方法都可以使翻转机构在上料的过程当中达到要求的翻转角。因此有必要在其中选择一个能够使机构在上料的过程当中运行更平稳，液压缸举升力更小的一种布置方法，这样不仅能够使料斗在上料的过程当中运行速度更加平稳防止垃圾在倒入压缩装置之前发生散落，而且能够有效的降低投入成本和减少能源的浪费。

目录

摘要

1 绪论

1．1 课题的背景以及国内现状

1．1．1 课题背景

1．1．2 国内垃圾处理设备的现状

1．2 课题研究的目的和主要工作

1．3 本章小结

2 翻转上料机构的设计

2．1 料斗的设计参数及料斗设计

2．1．1 料斗的设计参数

2．1．2 料斗的设计

2．2 上料机构方案

2．3 连杆翻转机构的类型分析及方案选优

2．3．1 翻转机构的设计目标及要求

2．3．2 平面四连杆翻转机构的类型分析及方案选优(L=4)

2．3．3 平面五连杆翻转机构的类型分析及方案选优(L=5)

2．3．4 平面六杆翻转机构的类型分析及方案选优(L=6)

2．4 翻转机构最终方案的确定

2．5 本章小结

3 翻转机构基础四杆机构求解

3．1 翻转上料机构数学模型的建立

3．1．1 翻转上料机构的问题描述和设计变量的确定

3．1．2 目标函数的建立

3．1．3 翻转机构的约束条件

3．2 MATLAB实现基础四连杆机构的优化求解

3．2．1 优化方法的选择

3．2．2 优化数学模型

3．2．3 设定目标函数及其相关参数

3．2．4 翻转机构相关构件尺寸确定

3．3 本章小结

4 液压缸布置位置的选择

4．1 翻转机构的结构、工作原理及存在的问题

4．2 运动学、动力学分析参数的设定

4．3 随机取点分析液压缸下铰支点变化对翻转机构的影响

4．3．1 ADAMS运动学仿真

4．3．2 仿真结果的分析

4．4 目标函数的建立和最优解的求取

4．4．1 料斗翻转角度和液压缸长度的关系

4．4．2 液压缸铰接位置的参数优化设计

4．4．3 图解法确定液压缸的安装位置及最优点的筛选

4．5 虚拟样机ADAMS的介绍

4．6 六连杆翻转上料机构的虚拟样机的建立

4．6．1 建模环境及建模原则

4．6．2 筛选结果的运动仿真分析

4．7 本章小结

5 液压系统的设计

5．1 明确设计要求进行工况分析

5．1．1 明确设计要求进行工况分析

5．1．2 液压系统图的拟定

5．2 液压元件选型

5．2．1 液压泵和电机的选择

5．2．2 液压管道设计

5．2．3 液压油箱计算

5．2．4 其他液压元件的选择

5．3 本章小结

6 控制系统设计

6．1 控制方案的确定

6．2 PLC控制系统的设计

6．2．1 S7-300模块的选用

6．2．2 控制系统的的程序设计

6．2．3 PLCSIM仿真

6．3 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

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