平衡冲击压路机运动分析与方案设计

摘要

冲击压路机在工程施工中，与其它压实机械相比，具有冲击能量大、影响深度深、作业效率高、施工质量好的特点。但是冲击压路机除了与某些机械同样存在没有将能量完全作用在工作对象或工作介质上，造成能量的浪费，需要配置较大功率的牵引机外；还存在使被冲击压实的材料表面高低起伏不平，造成牵引机驾驶员在极其恶劣的工作环境之下工作，工作时间不能超过两个小时的问题。而以基于势能为常量的机械节能设计理论为基础，提出了平衡冲击压路机的概念，基本解决了上面所提到的问题。 为了使设计的平衡冲击压路机达到最佳效果和良好的性能，本文采用理论和实验研究相结合的方法对小摆架结构和大摆架结构两种设计方案进行了分析，得到了小摆架结构设计方案优于大摆架结构设计方案和整机的转向和短途转场机构已成为平衡冲击压路机能否实施设计的关键技术的结论。论文首先对前后三边形冲击轮运动进行了理论和模型的实验分析，得出了平衡冲击压路机既要保持冲击轮良好的压实效果，又要达到节能的目的，同时还要使被压实的材料表面比较平整，关键取决于两个冲击轮的相位角(平衡角)和两冲击轮的轴距；根据两冲击轮上两点(轴心两点除外)之间的距离有较大的变化结论，以及现有的相位同步或协调机构根本无法满足要求的事实，得出了要满足两冲击轮在工作过程中既要相位协调还要当一个冲击轮在压实时另一冲击轮须解除约束的要求，必须设计新的相位协调机构的结果。另一方面，为了使平衡冲击压路机能够应用于高铁建设，必须将整机的转向半径控制在6m。本文根据工程机械多轴车辆的转向原理，分析了平衡冲击压路机的结构特点，得出了要减小整机的转向半径，需要通过自由转向轮，采用轮胎转向机构才能满足需求的结论。同时，为了使冲击轮能够举升离开地面，实现轮胎转向，还要设计出既能够满足冲击轮举升距离的需求，又能控制在一个运动周期时间内，还要能够适应冲击轮冲击运动的举升机构。 通过样机的实验，用实验证了对平衡冲击压路机运动规律研究的正确性；并采用全新设计的相位协调机构和转向举升机构，成功解决了平衡冲击压路机设计中的难点；同时实验的成功也再一次证明了机械节能设计原理在动力机械设计中起到了重要的作用。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2冲击压路机研究现状

1.2.1国外冲击压路机的发展概况

1.2.2国内冲击压路机的发展概况

1.3本文的主要研究内容

1.3.1现有冲击压路机在应用中存在的一些问题

1.3.2本文需要解决的问题

第二章平衡冲击压路机的工作机理

2.1平衡冲击压路机的基本结构

2.1.1小摆架结构

2.1.2大摆架结构

2.2平衡冲击压路机的压实作业原理

2.2.1压实原理及特点

2.2.2机械工作原理

2.2.3摇杆摆架机构分析

第三章平衡冲击压路机运动学分析

3.1平衡冲击压路机运动特点

3.2平衡冲击压路机的运动分析

3.2.1关于建立平衡冲击压路机计算过程中的一些假设

3.2.2冲击轮质心轨迹方程的建立

3.2.3冲击压路机质心速度方程的建立

3.2.4冲击压路机质心加速度方程的建立

3.3平衡冲击压路机几个主要参数对冲击运动特性的影响

3.3.1冲击轮曲线对冲击运动特性的影响

3.3.2前后冲击轮的连接方式对冲击运动特性的影响

3.3.3前后冲击轮的相位对冲击运动特性的影响

3.3.4冲击轮的间距对冲击运动特性的影响

3.4平衡冲击压路机转向原理分析

3.4.1转向原理及应用原则

3.4.2举升机构的参数说明

第四章实现平衡冲击压路机运动所需解决的两个重要问题

4.1相位协调的问题

4.1.1平衡冲击压路机左右轮的同步问题

4.1.2平衡冲击压路机前后轮的相位协调问题

4.1.3综合分析

4.2工作转向及转场的问题

4.2.1关于平衡冲击压路机的工作转向和转场问题的说明

4.2.2平衡冲击压路机车轮转向车轮布置方案

4.2.3举升机构

第五章平衡冲击压路机运动实验研究

5.1前后协调相位结构实验研究

5.1.1协调机构的安装

5.1.2协调机构实验过程

5.1.3实验分析

5.2转向机构实验研究

5.2.1转向实验过程

5.3.2转向实验分析

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

6.2.1本文研究过程中还存在的问题

6.2.2展望

参考文献

致谢