落锤式弯沉仪荷载发生装置关键技术研究

摘要

针对国内落锤式弯沉仪(FWD)市场基本被国外FWD弯沉仪垄断，而国内设计生产的同类产品性能不高的情况，特别是作为模拟汽车载荷对路面施加瞬时冲击作用的荷载发生装置同国外同类产品相比，方便性、快速性、安全性及模拟实际情况施加动态荷载等方面还有待提高。本文设计了FWD荷载发生装置，建立了虚拟样机模型，还对实际的样机进行了调试运行，并针对样机调试过程中出现的问题，有目的地进行了动力学模型数学模拟计算分析和研究，通过计算数据和分析结果改善了样机设计。 在确定了结构方案后，本文建立了FWD荷载发生装置主要工作部分的三维虚拟样机模型，对模型进行了虚拟装配。参考虚拟样机的装配，本文在原设计的基础上，改进了落锤提升油缸的进出油口和配重块的结构设计，方便了FWD荷载发生装置的加工和装配，也提高了样机的可靠性。 文中建立了落锤-承载系统-路面的数学模型，并利用工具软件进行数学模拟计算，得出了FWD荷载发生装置工作时的动态响应参数。在此数学模型的基础上，通过改变各参数值，分析了隔振器参数对FWD荷载发生装置落锤冲击隔振系统性能的影响，也得出了满足FWD荷载发生装置工作要求的隔振器参数适合的取值范围。 在对样机的调试实验中，样机发生了较明显脱离机构动作反应迟钝的现象。本文对脱离机构液压缸建立了数学模型，分析得出由密封圈产生的摩擦力与活塞压力弹簧匹配不合适为脱离机构动作反应迟钝的主要原因。根据计算分析，确定了液压缸模型各参数的合适取值范围，指导了样机设计的改善，并最终解决了脱离机构动作反应迟钝的问题。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2贝克曼梁弯沉仪

1.3落锤式弯沉仪

1.4本课题的研究意义

1.5本课题的主要内容

第二章FWD荷载发生装置的设计

2.1 FWD的工作原理简介

2.2 FWD荷载发生装置的设计方案

2.2.1设计方案一

2.2.2设计方案二

2.3液压系统设计计算

2.3.1负载分析

2.3.2液压缸主要参数的确定

2.3.3液压元件的选择

2.4升降拉杆的设计

2.4.1升降拉杆的强度校核

2.4.2升降拉杆的焊接工艺要求

2.5 FWD荷载发生装置控制电路设计

2.5.1直流电动机控制电路模块

2.5.2电磁阀控制电路模块

2.6本章小结

第三章FWD荷载发生装置三维虚拟样机建模

3.1虚拟样机技术及理论

3.2 Pro／ENGINEER建模工具介绍

3.3 FWD荷载发生装置虚拟样机模型

3.4利用Pro／E改善结构设计

3.4.1落锤提升油缸进出油口的结构设计

3.4.2配重块的结构设计

3.5本章小结

第四章冲击振动动力学模型与模拟计算分析

4.1数学模型的建立

4.1.1冲击运动系统的描述、简化与假设

4.1.2 FWD荷载发生装置数学模型的建立

4.2隔振系统数学模型的分析

4.2.1隔振器阻尼对FWD工作状态的影响

4.2.2落锤—隔振系统的冲击力特性分析

4.2.3落锤—隔振系统的冲击力的合理波形

4.3隔振系统数学模型的模拟计算

4.3.1初始数据的确定

4.3.2初始数据模拟计算结果分析

4.4本章内容综述与结论

第五章样机脱离机构动作反应迟钝问题分析与改进

5.1 FWD荷载发生装置样机脱离机构动作反应迟钝原因简析

5.2液压缸内O形密封圈产生的摩擦力分析计算

5.2.1 O形密封圈的应力和应变

5.2.2摩擦力的计算

5.2.3样机液压缸内O形密封圈产生的摩擦力计算

5.3解决样机脱离机构动作反应迟钝问题

5.4本章内容综述与结论

结论与展望

结论

展望

参考文献

就读硕士学位期间的研究成果

致谢