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超重载钳夹车多层过约束机构设计与分析
| 论文题名： | 超重载钳夹车多层过约束机构设计与分析 |
| 关键词： | 钳夹车;刚柔耦合仿真;货物运输;约束机构;复数向量法 |
| 摘要： | 铁路特种货物运输钳夹车承担着特高压输电、原子能设备及航母制造等关乎国计民生的重特大工程中超重、超限巨型关键核心设备的运输。随着国家工业的快速发展，特种货物的运输重量越来越大，而当前我国研制的最大 DQ45型钳夹车已满足不了超重载特种货物的铁路运输需求，严重制约了我国重特大工程的实施与进展，因此亟待提升钳夹车超高承载能力。本文面向我国当前铁路特种运输超重载化与高安全性急需，针对超重巨型钳夹车主体结构存在的承载能力不足，机构稳定性机理、封闭性夹持机理不明等基础科学问题，探索开展这类基于多层并联机构的超重载巨型钳夹式载运装备机构学基础理论研究。主要研究内容如下： 首先，系统分析了国内现有钳夹车机构，基于现有机构设计了一种三层并联过约束钳夹车机构，通过将驱动前置，创新构型了一种新型并联钳夹车机构，并筛选了较优模型。基于复数向量法对筛选模型进行了运动学分析，包括提升机构位置、速度、加速度及理想情况下力映射关系，并应用Recurdyn软件进行运动学仿真验证。 其次，通过建立提升机构的静力学平衡方程以及变形协调方程得到了考虑钳夹梁变形情况下的驱动油缸输出力与载荷的关系。在得到的力映射关系的基础上，结合数学中均方差概念定义了用于评价机构均载性的均载系数。依据空间性能图谱理论对钳夹梁做无量纲化处理，并讨论了钳夹梁刚度及偏心量对机构均载性的影响。 然后，对影响机构稳定性的挂货钩钳夹机构的稳定夹持机理进行了讨论，基于建立的钳夹机构的夹持力简化模型，分析得到了夹持力平衡方程以及夹持矩阵，并进一步探究了机构的力封闭性夹持原理，给出了稳定夹持的条件。根据Buss等人在夹持方面的发现，将非线性摩擦锥约束等价为等效对称矩阵的正定性，应用线性约束梯度流方法对得到的夹持接触力与接触位置进行了优化。 最后，应用动力学仿真软件Recurdyn对钳夹车提升机构进行了刚柔耦合仿真研究，包括动力学仿真以及均载性仿真验证，得到了钳夹梁为柔性体情况下的提升机构工作状态，将结果与理论计算结果进行对比，并对理论结果进行修正，通过仿真结果与修正结果的对比，验证了理论计算与仿真的正确性。 |
| 作者： | 焦雷浩 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 赵延治 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 燕山大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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