并联机构在滚筒采煤机摇臂复合加载中的仿真与应用探究

摘要

在煤矿开采设备中，采煤机占有十分重要的地位。其性能直接关系到煤炭产量。采煤机截割部的功率消耗占装机功率的80％～90％，并且承受很大的负载及冲击载荷。以往对截割部传动装置的检测，只限于扭转力矩的加载。为了更加贴近实际工况，需要在扭转力矩加载的同时施加牵引阻力、截割阻力以及轴向力，来对其进行功率、传动效率、温升、强度等测试。其技术难度在于牵引阻力、截割阻力以及轴向力加载后摇臂会发生变形与位移，而扭矩加载电机的输出轴是固定的，因此很难正确检测传动部件的性能，且会有发生事故的可能。因此在扭转力矩加载的同时施加牵引阻力、截割阻力以及轴向力成为大功率传动部件检测的技术难题。
　　随着并联机构技术的不断发展，因其具有精度高、可控性好、自由度多等诸多优点，目前被广泛应用在机械制造业、航天航空业、娱乐设施、医疗器械等多个领域，但是在煤矿机械检测领域内的应用尚属空白。本文从并联机构的发展历史、国内外研究动态、应用的领域及方法着手，针对滚筒采煤机摇臂测试中的相关问题，提出采用并联机构对其进行多载荷加载的解决方案。具体完成以下几个方面的工作:
　　(1)对3自由度及6自由度并联机构进行分析。具体包括自由度分析;位置正解和逆解、速度逆解和雅各比矩阵分析。
　　(2)使用PRO/E软件对并联机构加载装置进行三维零件建模，并完成装配。把装配好的模型导入ADAMS软件中，进行刚体定义、添加约束。形成并联机构加载装置的虚拟样机。
　　(3)进行运动学和动力学仿真，求解并联机构机械系统的运动学的正解和逆解。求得机械系统主要零部件的速度、加速度、位移曲线数据。在设定的运动规律与需要施加的载荷下，得到驱动力随着时间变化的曲线数据以及各运动副的受力情况。
　　(4)将并联机构的速度、加速度、位移驱动力进行对比，总结其机构特性。
　　(5)进行全文总结，并提出进一步的研究设想。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 并联机构的发展与研究现状

1．2．1 并联机构的发展历史

1．2．2 并联机构的研究现状

1．2．3 并联机构的应用

1．3 研究内容与研究方法

第二章 滚筒采煤机摇臂的结构特点及受力情况

2．1 滚筒采煤机摇臂的结构特点

2．2 滚筒采煤机摇臂的受力情况

第三章 并联加载装置的分析

3．1 引言

3．2 3-RPS并联加载装置的机构分析

3．2．1 3-RP5并联机构简介

3．2．2 3-RPS并联机构自由度分析

3．2．3 3-RPS并联机构位置分析

3．2．4 3-RPS并联机构的Jacobin矩阵

3．2．5 3-RPS并联机构的速度与加速度分析

3．3 六自由度并联加载装置的机构分析

3．3．1 六自由度并联机构简介

3．3．2 六自由度并联机构自由度分析

3．3．3 六自由度并联机构运动学分析

3．4 本章总结

第四章 并联加载装置的建模与仿真

4．1 引言

4．2 Pro／Engineer建模

4．3 ADAMS虚拟样机仿真

4．3．1 ADAMS介绍

4．3．2 ADAMS建模基础

4．3．3 ADAMS仿真过程

4．4 两种并联机构的驱动杆与铰链

4．5 本章小结

第五章 并联加载装置的应用探究

第六章 全文总结

参考文献

致谢

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