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铣刨转子系统作业过程的动力学仿真分析
| 论文题名： | 铣刨转子系统作业过程的动力学仿真分析 |
| 关键词： | 路面冷铣刨机;转子系统;作业管理;仿真分析 |
| 摘要： | 路面冷铣刨机作为现在公路养护的主要设备之一,随着我国公路建设的高速发展,其市场的需求量大大增加。而铣刨转子是铣刨机实现其铣刨路面功能的最核心部件,设计的合理性决定着铣刨机作业性能的优越与否。因此,对铣刨转子设计优化分析的研究成为了一个重要的课题。 铣刨转子在作业过程中,其运动轨迹及所受载荷冲击具有很强的时效性,以前的研究大多集中在单把刀具切削力的理论计算和公式推导的定性分析,如何定量的反应出整个转子系统冲击力变化情况,对研究铣刨机作业平稳性和优化设计更具有现实意义。本文即通过 Adams软件强大的运动学和动力学分析功能,对铣刨转子工作状态进行仿真模拟,利用 Adams/PostProcessor后处理分析模块,可以得到清晰直观的的分析结果。 本文首先对铣刨转子的运动和刀尖的运动轨迹进行了分析,模拟出不同工况下铣刨刀的运动状况,分析了铣刨速度与刀具运动参数之间的关系;其次,运用金属切削力学对转子铣刨阻力进行了分析,提出了铣刨阻力与铣刨功率的计算方法;然后根据刀具的排列方法,应用UG软件完成对铣刨转子的几何建模,并利用 Adams动力学仿真软件建立整个刀库的动力学仿真模型,进行动力学虚拟仿真,并对其工作状态动态响应进行分析,得到了整个作业过程中的铣刨转子所承受的切削torque(阻力矩)、Fy(垂直冲击力)和Fx(水平冲击力)的实时变化情况。在优化设计过程中,以测量到的铣刨转子最大阻力矩为目标函数,采用了0PTDES-GRG(广义递减梯度算法)对刀具刀尖角θ和刀具的安装角α两个重要参数进行了优化,得到其对载荷的响应灵敏度和最优匹配数据;同时针对体现铣刨机作业性能的最重要的两个指标水平:机器水平进给速度v和转子旋转速度ω进行了匹配分析,得出了两者比值κ的合理取值范围。本课题研究对铣刨转子的设计,施工效率的提高提出了新的思路,同时为铣刨机作业稳定性进行分析和预测提供一定的参考。 |
| 作者： | 胡志敏 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 周里群 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湘潭大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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