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公路护栏打桩机辅助机械手设计与研究
| 论文题名： | 公路护栏打桩机辅助机械手设计与研究 |
| 关键词： | 公路护栏打桩机;辅助机械手;结构设计;力学特性;使用寿命 |
| 摘要： | 目前公路护栏打桩方式存在过度依赖人工、劳动强度大、效率渐低等问题，无法满足高速公路建设飞速发展的需要，为此设计一款公路护栏打桩机辅助机械手，能够稳定精确地完成管桩的搬运、旋转与定位，以达到有效减员、提高打桩效率与经济效益的目的。公路护栏打桩机辅助机械手作为一款新型的工程机械产品，本文在完成机械手设计的同时，验证了机械手的可靠性与稳定性，评估了机械手的使用寿命，具体研究内容如下： （1）根据目前公路护栏打桩方式存在的问题与使用工况，总结了机械手的功能需求，按照机械手的控制方式提出了专用型与通用型机械手设计方案，分析了两种设计方案的优缺点，最终选择专用型机械手设计方案。 （2）运用理论力学知识，结合有限元分析方法，对机械手进行力学分析。计算了典型工况下的铰点力，对销轴与销轴座进行了有限元分析，结果表明销轴与销轴座设计均符合使用要求。计算了极限工况下运送架的约束力，对机械手运送架进行了有限元分析，结果表明两个运送架的整体应力水平较低，最大变形对于机械手精度的影响可以忽略。 （3）对机械手进行了动态特性分析，包括机械手的运动学与动力学分析、刚柔耦合分析。验证了管桩质心空间轨迹、位移与速度参数的合理性，分析了翻转缸与各个铰点的受力变化情况，验证了铰点力计算的正确性。此外，对机械手进行了刚柔耦合分析，分析了翻转臂的动态强度与应力分布特点，找到了翻转臂中发生应力集中的危险区域，并提取最大应力节点载荷谱，为后续的疲劳分析作准备。 （4）根据得到的最大应力节点载荷谱，对机械手翻转臂危险区域的最大应力节点进行了疲劳分析。将载荷谱转化为带符号的米塞斯应力，去除了载荷谱中对疲劳寿命影响较小的压应力段并进行了应力谱的编制，修正了平均应力的影响，并修正材料的S-N曲线，计算了50%与99.9%存活率下危险区域最大应力节点的疲劳寿命，提出了进一步提高疲劳寿命的改进措施。 |
| 作者： | 单翔宇 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 李艾民 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国矿业大学(江苏) |
| 学位年度： | 2022 |
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