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原文传递摊铺机熨平板振捣机构动力学研究与参数优化

论文题名：	摊铺机熨平板振捣机构动力学研究与参数优化
关键词：	摊铺机熨平板;动力学特性;振动形态;压力分布;多参数优化
摘要：	我国对高等级公路的需求不断加大，沥青路面摊铺过程是完成路面建设施工极其重要的一部分。熨平板作为大型宽幅沥青混凝土摊铺机的核心装置，其振动动力学特性的品质将直接影响路面摊铺的质量。针对摊铺机产品原有机型为研究对象，重点分析全长12m熨平板结构与振动稳定性问题，提出综合评价方案与研究方法，对熨平板振捣机构动力学特性进行深入研究，并提出结构改进和参数优化解决方案，在新机型中得到改进。论文的主要研究内容如下: 　　(1)基于平面解析模型建立了两个自由度熨平板—沥青路面阻尼系统的横截面动力学模型以及振捣机构动力学模型，分析得到振捣频率应大于10Hz能避免振捣机构对整机的共振影响，振动器工作频率取30～40Hz使箱体具有较大的振动能量。基于ADAMS多体动力学模型，解决了主振捣锤与箱体、副振捣锤与主振捣锤、副振捣锤与前挡板之间的碰撞问题。建立含有阻尼的弹簧—质量单自由度系统受到冲量作用下的自由振动的沥青振捣压实机理等效模型，研究得出同一路面位置进行3次以上振捣冲击，有更好的捣实效果; 　　(2)设计并进行了熨平板振动加速度、对地压力横向分布实验方法与评价方案。实验表明，原有机型熨平板的振动与压力横向分布不均匀，系统动态性能较差，会影响路面摊铺质量。并对整机工作振动形态分析，进一步发现整机振动形态在高频激振下左右不对称、局部弯扭状等问题，需要从结构和装配角度提升固有频率，增强箱体扭转刚度。找出原有摊铺机产品的振动不均匀根源所在，作为结构改进与参数优化设计的根据; 　　(3)基于结构改进完成的基础上，建立以振捣机构总成力峰值最低为目标，多重相位差为约束条件的正交分析优化模型，结果表明基础段相位差取120°，加长段相位差取180°，主副振捣相位差取90°，振捣系统对熨平板的能量输入最低，减小了其对整机的振动影响。以密实度最大化且平整度最低为目标，建立基于主应力畸变能屈服准则的振捣锤截面形状几何参数优化模型，结果表明斜角取50°，接触宽度取24mm时，路面捣实后的密实度和平整度均有所提升。建立以振动传递函数比值数据的变异系数最低为目标，振捣和振动频率为约束条件的响应曲面优化设计模型，计算得到振捣频率取15Hz、振动频率取40Hz的组合时，熨平板将会达到更平整的振动形态，具有相对一致的动力学特性。熨平板通过参数调整达到动力学综合改进的应用; 　　(4)通过新旧机型熨平板实验结果对比，参数和结构改进后的熨平板振动与压力横向分布更加均匀，通过工作振动形态的改良，熨平板整体刚度与抗弯曲、抗扭转性能有所提升。从机械振动动力学角度达到新机型提高摊铺机作业质量的评估要求，保证机械系统满足设计要求和性能指标。　　本文提出的熨平板压力横向分布测试方法、以及振动形态测试方法，具有一定的创新性。并作为熨平板振动特性的综合评价方案，开展动力学分析以及参数改进和优化，在道路工程机械动力学特性领域的研究中，有一定的指导意义和应用价值。
作者：	殷超
专业：	机械工程；机械制造及其自动化
导师：	张建润
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文