組裝式儲(chǔ)液塔內(nèi)壁防腐涂料半自動(dòng)噴涂機(jī)設(shè)計(jì)(三)【含CAD圖紙、說明書】
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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目附錄1:外文翻譯基于虛擬樣機(jī)和有限元方法的高空作業(yè)平臺(tái)工作裝置性能分析郭金泉,何鴻文,孫超a北京理工大學(xué)電動(dòng)車輛國家工程實(shí)驗(yàn)室,北京100081b北京理工大學(xué)北京電動(dòng)汽車協(xié)同創(chuàng)新中心,北京100081摘要本文建立了基于虛擬樣機(jī)和有限元方法的高空作業(yè)平臺(tái)作業(yè)裝置模型。 通過軟件ADAMS運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真,得到了運(yùn)動(dòng)速度和加速度。 移動(dòng)速度和加速度顯示,高空作業(yè)平臺(tái)作業(yè)裝置符合國家安全標(biāo)準(zhǔn)。 通過動(dòng)力學(xué)仿真,得到了工作裝置之間的關(guān)節(jié)力,將關(guān)節(jié)力輸入到Hyperworks軟件建立的有限元模型中。 工作裝置應(yīng)力分布仿真結(jié)果表明,所選材料滿足工作要求; 工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。1介紹高空作業(yè)平臺(tái)是將工作人員送到指定地點(diǎn)的機(jī)械設(shè)備1。 在高空作業(yè)平臺(tái)的作業(yè)過程中,工作人員在作業(yè)平臺(tái)上控制作業(yè)裝置。 由于高空作業(yè)平臺(tái)作業(yè)裝置的工作環(huán)境較高,與作業(yè)人員的安全和裝置的正常運(yùn)行有關(guān),因此作業(yè)裝置的性能是研究的必要條件2。本文介紹了一種安全方法的高空作業(yè)平臺(tái)及工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 采用運(yùn)動(dòng)學(xué)方法分析工作性能是否達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn),采用動(dòng)力學(xué)和有限元分析工作裝置是否滿足強(qiáng)度要求2平臺(tái)結(jié)構(gòu)與工作原理高空作業(yè)圖1演示了高空作業(yè)平臺(tái)的工作裝置。 有兩個(gè)油缸使下臂和上臂工作。 下臂由下油缸移動(dòng)。 下臂的角度范圍為0至75。 上油缸不工作,直到下油缸停止工作。 當(dāng)下油缸停止工作時(shí),上臂油缸開始工作。 上臂角度范圍為0至66。 在工作過程中,工作臺(tái)一直保持水平,確保工作人員的安全。(a)高空作業(yè)平臺(tái)工作裝置3建立工作裝置的虛擬樣機(jī)我們利用ADAMS的虛擬樣機(jī)軟件建立了高空作業(yè)平臺(tái)的虛擬樣機(jī)模型3,4。 通過運(yùn)動(dòng)仿真,得到了高空作業(yè)平臺(tái)運(yùn)行過程中的運(yùn)動(dòng)速度和加速度值。 移動(dòng)速度和加速度值與國家安全標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較,檢查是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)5。 通過動(dòng)力學(xué)模擬,我們得到了每個(gè)工作裝置鉸接點(diǎn)之間的力。 對(duì)有限元模型輸入節(jié)點(diǎn)力,分析高空作業(yè)平臺(tái)的工作裝置應(yīng)力。根據(jù)高空作業(yè)平臺(tái)的最大承載質(zhì)量,本文在工作平臺(tái)底部垂直施加2000N的向下的力。4工作狀態(tài)的模擬分析根據(jù)高空作業(yè)平臺(tái)的工作過程,確定計(jì)算條件。上升過程中,下臂氣缸單獨(dú)工作,下臂完成升降運(yùn)動(dòng)時(shí)間為30s,下臂與水平線之間的角度為75。下臂達(dá)到預(yù)定角度時(shí),下臂停止工作,上臂開始工作,上臂完成上升運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為30s,上臂與水平線之間的角度為141 。 整個(gè)升降運(yùn)動(dòng)由STEP功能控制,下臂氣缸驅(qū)動(dòng)的STEP功能為:(時(shí)間30,22.28,31,0),上臂氣缸STEP功能為:(時(shí)間,30,0,31,-22.55)。起重過程,工作平臺(tái)在工作過程中保持水平,保證了工作人員的安全。4.1起重運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析過程圖2顯示了工作平臺(tái)的水平和垂直位移,速度和加速度曲線。圖2.(a)水平; (b)垂直根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn),高空作業(yè)平臺(tái)的最大加速度為0.5g,該模擬顯示高空作業(yè)平臺(tái)最大加速度僅為0.43m / s2,因此加速度符合國家安全標(biāo)準(zhǔn)6。4.2起重過程動(dòng)力學(xué)仿真分析圖3(a)顯示了回轉(zhuǎn)平臺(tái)和下臂之間的鉸接力曲線。 圖3(b)顯示了回轉(zhuǎn)平臺(tái)和下臂缸之間的鉸接力曲線。 圖3(a)可以看出在工作裝置開始工作時(shí)出現(xiàn)的最大力。(a)回轉(zhuǎn)臺(tái)和下臂關(guān)節(jié)力; (b)回轉(zhuǎn)臺(tái)和下臂缸接合力圖4(a)顯示了中間軸和上臂之間的鉸鏈連接力曲線。 圖4(b)顯示了中間軸和上臂氣缸之間的鉸鏈連接力曲線。 圖4(a)和圖4(b)顯示,在工作裝置上出現(xiàn)的最大力量開始工作。圖4.(a)中間軸和上臂關(guān)節(jié)力; (b)中間軸和上臂油缸的關(guān)節(jié)力4.3工作裝置有限元網(wǎng)格的方法高空作業(yè)平臺(tái)的工作裝置可以通過靜力分析的有限元方法進(jìn)行分析7,8。 利用有限元分析方法,可以提高高空作業(yè)平臺(tái)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度水平并加以改進(jìn)9。 當(dāng)高空作業(yè)平臺(tái)工作時(shí),會(huì)承擔(dān)自重和人員重量,靜態(tài)特性不僅與工作裝置工作正常有關(guān),而且關(guān)系到工作人員的安全。 所以高空作業(yè)平臺(tái)部件的有限元分析是必要的。本文采用有限元分析軟件Hyperworks建立了高空作業(yè)裝置部件的有限元分析模型。 整個(gè)有限元模型由562,803個(gè)單位,498,538個(gè)節(jié)點(diǎn)組成。 該模型如圖5(a)所示。圖5.(a)航空工作裝置部件的有限元分析模型5確定邊界條件高空作業(yè)平臺(tái)作業(yè)時(shí),作業(yè)平臺(tái)由下臂氣缸和上臂氣缸驅(qū)動(dòng)。 因此,在有限元模型的工作裝置中,約束點(diǎn)位于下臂和上臂氣缸的氣缸軸線與其他部件之間。 根據(jù)動(dòng)態(tài)分析的模擬結(jié)果,對(duì)約束點(diǎn)進(jìn)行水平和垂直加載分解的力。 下臂缸和上臂缸采用RB2單元進(jìn)行仿真。 為了限制回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 該模型在底部添加了約束條件。圖6(a)顯示了約束后工作裝置的有限元模型。(a)約束后工作裝置的有限元模型在計(jì)算過程中,將力簡化成兩個(gè)相等的載荷分配到下臂和上臂鉸鏈上,在工作臺(tái)的底部加載一個(gè)2000N的垂直向下的力。5.1靜態(tài)強(qiáng)度計(jì)算和分析高強(qiáng)度鋼HG70工作裝置的材料選擇,屈服極限= 590MPa,彈性模量E = 210000N / mm2,泊松比= 0.3。圖7(a)顯示了最大工作力的應(yīng)力條件。 圖7(b)顯示了組件中的應(yīng)力條件。 回轉(zhuǎn)平臺(tái)下臂鉸鏈工作裝置出現(xiàn)最大應(yīng)力位置,應(yīng)力值為277MPa。 因此材料的選擇滿足工作裝置的強(qiáng)度要求。圖7.(a)最大工作力下的應(yīng)力條件; (b)回轉(zhuǎn)平臺(tái)的受力情況6結(jié)論工作臺(tái)中心的位移,速度和加速度曲線通過工作裝置的虛擬樣機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真得到。 通過觀察平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)曲線,證明平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)是穩(wěn)定的。 平臺(tái)移動(dòng)速度和加速度通過國家高空作業(yè)平臺(tái)安全標(biāo)準(zhǔn)。 通過對(duì)工作裝置虛擬樣機(jī)的動(dòng)力學(xué)仿真,得到連接鉸鏈的受力曲線和最大受力。 數(shù)據(jù)提供了高空作業(yè)平臺(tái)作業(yè)裝置的有限元分析參數(shù)。通過有限元分析軟件建立工作裝置的有限元模型。 通過對(duì)工作裝置的分析,得到了工作裝置的靜態(tài)應(yīng)力分布。 本文所用的工作裝置材料為高強(qiáng)度HG70鋼板,彈性模量為590MPa,最大應(yīng)力為277MPa,因此所選部件的材料能滿足強(qiáng)度要求。參考1黃桂芬,陳明年。 中國飛行器研究進(jìn)展綜述J,機(jī)電技術(shù),2012,35(1):2-5。 (用中文(表達(dá))2張力。 我國飛行器發(fā)展現(xiàn)狀分析J。 今日工程機(jī)械,2013(9):52-53。 (用中文(表達(dá))3李瑞濤,方梅,張文明。 金屬礦虛擬樣機(jī)技術(shù)的概念與應(yīng)用J。 金屬礦,2000(5):38-40。 (用中文(表達(dá))4黃紅忠,祖旭,張旭。 虛擬樣機(jī)技術(shù)及其發(fā)展J。 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2004,35(2):168-171。 (用中文(表達(dá))5鄭建榮。 ADAMS:虛擬樣機(jī)技術(shù)的介紹和改進(jìn)M。 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008.(中文)6 GB / T 9465-2008 S。 北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2008.(中文)7 Beermann H J.商用車輛車架的靜態(tài)分析:混合有限元和分析方法J。 國際汽車設(shè)計(jì)雜志,1984,5(1-2):26-52。8 Kim HS,Huh H.使用有限元法的車輛結(jié)構(gòu)倒塌分析J。 國際汽車設(shè)計(jì)雜志,2004(21):436-449。9馮遵維,陳德強(qiáng),儲(chǔ)永平。 基于PW80的HyperWorks靜態(tài)強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度計(jì)算與分析J。 鐵路車輛,2013,51(3):6-9。 (用中文(表達(dá))- 9 -
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