车载煤炭采样机制样装置设计与虚拟样机仿真

摘要

车载煤炭采样机作为一种新型移动式采制样设备，在实际工作中可形成一个流动的采制样平台，不仅可以克服固定式采制样装置受地域限制的影响，还可以避免传统人力采样费时费力、采样深度不足等缺点，具有采样范围广、采样效率高、采样方式灵活等优点，将成为未来采制样机械发展的必然趋势。
　　车载煤炭采样机的主要功能是采样和制样，本文主要完成制样装置的设计和仿真。针对制样装置在实际工作中遇到的定位不准、装夹不稳、桶盖易破损等现象，主要完成了以下工作：首先，查阅资料了解制样装置的工作原理和设计要求，并结合实际工况完成了制样装置的整体结构（包括传动机构、转台机构和封装机构）设计；然后，在UG软件中建立制样装置三维实体模型，并进行了虚拟装配和干涉检查，验证了模型的正确性；接下来，建立工作台系统的力学振动模型和动力学微分方程，利用ABAQUS软件求解了工作台前六阶固有频率和模态振型，并对转盘机构进行了优化设计，避免了共振的产生；计算了传动系统的传递函数，并在MATLAB/Simulink软件中建立传动系统的仿真框图，得到了制样装置在传递间隙影响下的动载响应曲线，验证了传动系统运动的平稳性；最后，将UG中的三维模型导入到ADAMS中建立制样装置的虚拟样机，分别对传动机构、转台机构和封装机构进行了运动学和动力学仿真，得到并分析了主要运动构件的运动曲线和受力曲线，验证了结构设计的正确性和受力情况的合理性；在ABAQUS中对抓盖机构关键部件进行柔性化处理，然后导到ADAMS中完成了刚柔耦合联合仿真，得到了抓盖机构在三个坐标轴上的振动曲线，验证了封装过程的平稳性。
　　本设计解决了实际制样过程中所遇到的问题，实现了制样过程的平顺、稳定和准确，为物理样机的试验提供了重要的数据支持，同时虚拟样机技术的引入对煤矿机械的设计和研发具有重要的参考价值。