越障式多功能重载拆装机械设计及分析

摘要

越障式多功能重载拆装机械是国家“神光Ⅲ”项目主机装置终端光学组件辅助工装及靶室维护分系统急需的一种设备。特殊的靶场环境与工作任务不仅要求该设备要具有越障、功能多样化、重载、高精度等特点,还要求其具有高可靠性。同时拆装机械的整机尺寸、自重及其结构的强度、刚度、稳定性等也必须满足相关苛刻要求。因此,研究设计一型符合全部功能要求的越障式多功能重载拆装机械是必要且急迫的,本课题研究工作正是在此背景下重点展开的。
　　越障式多功能重载拆装机械设计及分析的主要研究内容包括以下几个方面:作业流程设计、总体方案设计、机构和结构设计、运动学分析、关键零部件有限元静力分析等。
　　根据现场环境,完成了90°、77°、64°三组物理诊断设备拆装作业流程设计;基于功能要求及总体设计指标,考虑到整机尺寸、自重等因素,确定了拆装机械总体方案及各组成部分方案;借助Pro/E,AutoCAD等软件完成了拆装机械结构和机构设计,得到了整机三维模型以及大量二维图纸;继而完成了车体倾覆力矩等相关计算校核。
　　对拆装机械升降机构进行简化,建立了相关模型并获得了相关几何关系等式;建立了适当的绝对坐标系与相对坐标系,借助Mathematica软件推导出了名义分析点E的齐次变换矩阵及其绝对坐标表达式,从而利用Matlab得到相关曲线以及名义分析点E空间分布示意图,验证了该表达式的准确性以及拆装机械的可达性满足要求。
　　对升降平台及升降机构作用力进行分析,得到了各作用力表达式及其变化曲线,确定了拆装机械的最危险工况;利用ANSYS软件,建立了最危险工况下拆装机械关键部件的有限元模型,并对其进行了有限元静力分析;根据静力分析结果,完成了拆装机械关键部件的强度和刚度校核工作。
　　简要介绍了拆装机械生产制造情况,并完成了拆装机械的强度稳定性试验及其行走试验,检测得到了相关数据,验证了拆装机械结构满足设计及功能要求。

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第1章 绪 论

1.1 课题来源及研究的背景及意义

1.2 相关机械设备国内外发展现状及分析

1.3 本课题所用现代机械设计方法简介

1.4 本课题的主要研究内容

第2章 越障式多功能重载拆装机械设计

2.1 引言

2.2 总体设计指标

2.3 拆装机械作业流程设计

2.4 拆装机械方案设计

2.5 拆装机械结构设计

2.6 本章小结

第3章 越障式多功能重载拆装机械运动学分析

3.1 引言

3.2 拆装机械运动学建模

3.3 拆装机械运动学求解与分析

3.4 本章小结

第4章 越障式多功能重载拆装机械关键部件力学分析

4.1 引言

4.2 关键部件作用力分析

4.3 关键部件有限元建模

4.4 关键部件有限元静力分析

4.5 本章小结

第5章 越障式多功能重载拆装机械样机试验

5.1 引言

5.2 拆装机械样机

5.3 拆装机械样机相关试验及检测

5.4 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢