井盖自动抓取装置设计研究

摘要

井盖自动抓取装置是用于锈蚀井盖、重型井盖和水泥井盖高效开启的装置。在日常给排水设施巡查与维修时，由于井盖的开启难度较大，并且缺少相关的专业工具，给工作人员的维护造成了很大困难。针对此现状，开展了井盖自动抓取装置的相关设计与研究。 首先，进行了井盖自动抓取装置的总体方案设计。根据抓取装置的工况条件和工作特性，确定了装置的总体布置方案，并确定了机械结构和液压系统基本的设计思路。 其次，对抓取装置的关键零部件进行有限元分析。利用ANSYS Workbench对抓取过程中不同阶段零部件的受力情况进行分析，并进行了强度校核，保证了了关键零部件的可靠性。 第三，对整个装置的液压系统进行设计，并进行了模拟分析。根据装置所需提升力大和提升稳定的工作特性，经过论计算，设计了整个装置的液压系统，并进行了液压元件的选型。同时，对设计的液压系统进行数值分析，依托AMEsim软件对液压系统的关键部分进行仿真分析，得出了每个油缸的工作压力、负载和速度的特性曲线，验证了液压系统的工作特性，为液压系统得工作提供了理论依据，增加了整个装备工作的可靠性。

目录

声明

第一章绪论

1.1研究背景与意义

1.2国内外抓取井盖的研究及应用现状

1.3研究目的及内容

1.3.1研究目的

1.3.2研究内容

1.3.3研究方法

第二章总布置方案设计

2.1装置设计思路

2.2装置方案的确定

2.3机械结构部分

2.3.1旋转装置

2.3.2抓手装置

2.4控制系统部分

2.5本章小结

第三章自动抓取装置部分设计与计算研究

3.1抓手设计

3.2开槽导轨座

3.3齿轮、锁紧齿条和移动导轨齿条啮合的设计

3.3.1齿轮齿条材料的选择

3.3.2齿轮与移动导轨齿条的设计

3.4传感器和应变片的设计选择

3.4.1电涡流传感器的确定

3.4.2应变片的设计与选择

3.5下底盘的设计

3.5.1下底盘的尺寸设计

3.5.2下底盘的材料选择

3.5.3下底盘的应力校核

3.6支撑轴的设计

3.6.1轴向拉力

3.6.2轴突剪应力的计算校核

3.6.3螺纹的设计

3.7联轴器的设计

3.7.1联轴器类型的选择

3.7.2联轴器型号、尺寸的确定

3.8滚动轴承的设计

3.8.1滚动轴承的选型

3.8.2轴承的力学分析

3.9电磁铁

3.9.1结构及工作原理

3.9.2电磁铁吸力计算

3.10 本章小结

第四章井盖抓取装置关键部件有限元分析

4.1 有限元分析简介

4.1.1抓取部件作业过程受力分析

4.1.2抓取零件有限元模型及材料特性

4.2关键零部件分析

4.2.1抓手分析

4.2.2转动盘分析

4.2.3支撑架分析

4.2.4底座分析

4.2.5导轨座分析

4.3本章小结

第五章液压系统的设计与仿真

5.1工况分析

5.2负载分析

5.3执行元件的参数确定

（1）工作压力选定

（2）液压缸几何参数确定

5.4拟定液压系统原理图

5.5液压元件的选择

（1）液压泵型号及电动机功率的确定

（2）阀类及辅助元件选择

5.6液压系统的性能验算

（1）压力损失

（2）压力阀的调定值

5.7AMESim软件介绍

5.8 液压泵模型的建立

5.9 压力补偿阀模型的建立

5.10 溢流阀模型的建立

5.11 液压系统的仿真分析

5.12 本章小结

总结

参考文献

致谢