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[硕士论文] 马强强
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:气动技术随着科技的进步得到广泛的应用,新型的气动工具逐步进入市场,其中气动葫芦具有很强的市场竞争力,在军工、石油、化工等具有易燃易爆的危险环境中被广泛使用,逐步取代了现有的手拉葫芦和电动葫芦。但通过对国内外气动葫芦研究现状的分析和实际调研发现,国内气动葫芦普遍存在壳体负载能力不足、制动性能差、马达噪声大、无限载限位保护等诸多问题,对其安全生产和推广使用产生了很大的影响。
  针对以上情况,本论文首先根据论文对气动葫芦技术指标的要求,对机械结构进行总体设计,分析了影响负载能力和提升速度的因素,依据气动马达的工作原理和结构特点,建立马达内部压力变化的数学模型和转矩平衡方程,并进行运动仿真分析,利用仿真结果修正马达结构参数以提高马达工作运行的平稳性;另外制动器被认为是气动葫芦安全生产中的关键部件,在对主体结构进行合理设计的同时,还对弹簧受力情况进行分析优化,得出弹簧的振动方程,提高了气动葫芦的制动效果。
  其次论文借助ANSYS Workbench分析软件,对气动葫芦的壳体进行了结构静力分析,虽然出现局部的应力集中现象,但是壳体在额定负载的情况下,最大应变值0.038mm小于壳体材料的弹性应变,可保证气动葫芦对壳体强度和刚度的要求;通过对制动器的瞬态分析,得出在外界突然制动的条件下摩擦片磨损对制动性能的影响情况,并根据仿真结果进一步提高制动器的制动性能;此外在对气动马达模态分析的同时,获得分析频率列表和模态云图,根据频率变化比较明显的模态发现:频率在539.78HZ和2404.3HZ工作气动马达振动最为剧烈,噪声最大,应当减小马达主轴圆切面的半径,降低马达对周围工作环境的影响。
  最后,利用建模仿真平台AMESim软件针对设计的气动系统搭建AMESim气动仿真模型,通过AMESim软件分析气动系统中制动器压力、响应速度以及马达主轴转矩随时间变化的情况,得出制动器可以在0.05s内瞬间达到3倍载荷的制动力,可保证系统在安全时间内能够迅速达到制动效果,且仿真模拟也表明,当负载超过额定载荷时马达的转矩将减至零,达到限载保护的目的,同时工业性试验也进一步表明了该气动系统的可靠性和稳定性。
[硕士论文] 王方涛
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:带式输送机是工业生产中一种常见的物料运输机械,被广泛地应用于经济生产的各个行业。但传统带式输送机采用托辊支撑结构,运行阻力较大,研究表明与托辊相关的阻力约占输送机主要阻力的70%,近年来出现的永磁悬浮带式输送机采用无托辊结构,具有摩擦耗能少、维修费用低、制造成本低、运行稳定、工作可靠等优势,其利用相同磁极间的磁斥力支承物料和输送带,因此其悬浮力是磁悬浮带式输送机系统的重要参数。
  本文结合相关学科相关知识,主要对永磁带式输送机的永磁悬浮装置产生的悬浮力进行研究分析,并搭建永磁悬浮带式输送机模型进行验证。首先本文以永磁悬浮系统为主要研究对象,介绍了两种计算悬浮力的方法,结合磁悬浮的理论基础,建立了永磁悬浮支撑系统的数学模型,给出了永磁悬浮支撑系统空间磁场悬浮力的计算公式;其次建立永磁悬浮装置的仿真模型,运用FEM方法,通过Maxwell软件对影响永磁体悬浮力的主要因素:永磁体体积、间隙、气隙、形状、磁化现象、漏磁等进行仿真分析,得出结论:当永磁体的体积一定时,选用长方体钕铁硼永磁体进行不规则排列,并适当调整永磁体分块数目和磁体间的间隙,平衡磁化和漏磁的影响,永磁悬浮装置所产生的悬浮力最大;根据已得出的结论,对工程实例进行优化,通过SPSS对多组实验数据线性回归分析,求出不同影响因素与悬浮力的线性关系,运用MATLAB工具优化箱,找出最优方案;搭建满足本课题的永磁带式输送机样机,验证理论研究有效性。
  本文对永磁悬浮带式输送机的永磁悬浮装置进行设计研究,并搭建出相应的试验台。该课题的研究对新型磁悬浮带式输送机的设计和开发具有一定的参考意义。
[硕士论文] 陈健康
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:带式输送机是世界上最主要的散状物料运输设备之一,已广泛运用于化工、港口、物流和煤矿等领域。当带式输送机直接启动时,会对电网造成冲击,降低带式输送机使用寿命,这就要求驱动系统提供可调节的速度与转矩,本文将提出一种新型调速型装置,矿用带式输送机可控永磁涡流调速系统,与现有调速装置相比具有无法比拟的优势,将磁力耦合器运用在带式输送机上,具有结构简单、安装方便、安全可靠、绿色环保等优势,主要研究内容和特色如下:
  1.根据双盘磁力耦合器的结构,分析了双盘磁力耦合器的工作原理,基于磁路法建立双盘调速型磁力耦合器的数学模型,推导出功率损耗、输出扭矩的基本规律,并联立三相异步电机、减速器和带式输送机,建立了矿用带式输送机可控永磁涡流调速系统的数学模型。
  2.对带式输送机可控永磁涡流调速控制系统进行分析,运用Matlab Simulink建立矿用带式输送机永磁涡流系统的模型,并仿真模拟研究带式输送机以Harrison曲线启动,实验结果表明可以通过调节铜盘和永磁体盘之间的气隙实现带式输送机的软启动;同时对将磁力耦合器运用在带式输送机上的多机功率平衡过程进行理论研究和分析。
  3.建立磁力耦合器三维模型,运用Ansoft Maxwell三维有限元软件对磁力耦合器的进行仿真,探讨分析不同铜盘和永磁体盘间气隙、永磁体个数及截面面积、永磁体盘厚度和铜盘厚度在恒负载工况下对磁力耦合器输出速度的影响。
  4.在永磁涡流实验台上进行实验研究。首先对磁力耦合器在恒力矩情况下的通过气隙调节转速进行实验研究,通过气隙调节可以很好实现速度调节;接着模拟带式输送机可控永磁涡流的软启动过程,通过调节气隙实现带式输送机输出转速近似Harrison曲线启动,得到实际运行曲线;同时对磁力耦合器滑脱点进行测量,对带式输送机发生堵转进行实验,随着气隙的增加,所能带动的最大稳定扭矩减小;同时对带式输送机可控永磁涡流的恒负载启动电流进行实验研究,结果表明带式输送机运用磁力耦合器启动时,启动电流很低,对电网冲击很小,磁力耦合器自带“延时启动”;最后对带式输送机的功率平衡过程进行实验。
[硕士论文] 刘杨
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:带式输送机具有运量大、运输距离长、可连续运输等特点,被广泛应用于煤炭等领域,但输送带易跑偏,托辊与输送带之间的摩擦会使输送带磨损严重,并易使输送带过热,形成火灾和爆炸的隐患。因此,采用无托辊的支撑结构是解决上述问题的关键。永磁悬浮带式输送机是近年来出现的一种极具发展潜力的新型低阻力无辊带式输送机,要实现永磁悬浮带式输送机的稳定运行,其核心问题就是要保证磁性输送带—永磁悬浮支撑系统的平衡及稳定。
  本文以永磁悬浮带式输送机悬浮支撑系统稳定性问题为研究对象,介绍了永磁体空间磁场三种计算方法,在前人研究基础上,建立了永磁悬浮支撑系统的三维模型,推导出永磁悬浮支撑系统磁性输送带在正常运行、跑偏和侧倾三种情况下所受的悬浮力和侧向力公式。
  通过FEM有限元分析方法计算出磁性带各方向上的磁场力,与推导的公式进行对比,并对公式进行修正,对比了平型、槽型和V型三种输送带跑偏时所受的侧向力,找到稳定性较好的带型,通过对比下方永磁体几种不同布置形式下的受力,得到稳定性较好的方案,在此基础上提出了物理阻断防跑偏、增大拉紧力以及自动控制调偏三种防跑偏措施。
  建立了悬浮支撑系统竖向振动模型,并对该模型进行仿真,提出了几种防止系统过载的稳定措施,对悬浮支撑系统进行开发实例研究,得到改进后的方案;通过对永磁悬浮带式输送机悬浮支撑系统稳定性的研究,设计并搭建出满足本课题需要跑偏后能够自动回正的样机。
[硕士论文] 丁冉
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:普通带式输送机存在摩擦力大、能耗高等缺点。现有的无托辊式带式输送机,存在沿线气压损失、液体浸湿输送带、难以调节和控制等问题。针对上述问题,本文提出了一类新型的特种带式输送机:电磁吸力式磁悬浮带式输送机。该带式输送机可实现无接触支撑,稳定可控悬浮。具体研究内容如下:
  对电磁吸力式磁悬浮带式输送机输送带进行力学分析,给出了输送带稳定悬浮的必要条件,分析表明除输送方向外,该悬浮支撑结构,可限制输送带各方向位移,可实现稳定悬浮。建立单点电磁悬浮系统的数学模型,即其动力学方程与电路方程。对其支撑装置承载特性进行了分析,分析不同扰动对电磁力和稳定性的影响,得出了无控制时系统的刚度,分析表明对系统稳定性影响最大的扰动是绕y轴的转动。
  建立单点电磁悬浮系统线性化与非线性化模型,建立单点磁悬浮系统Simulink仿真模型。设计了单点磁悬浮系统的PD、改进PD和PID控制器,得到PD控制器参数的选定范围,得到不同稳定气隙下,改进PD控制器的参数。采用线性二次型最优控制指标,得到最优PID控制系统参数为:Ki=425470m.s,Kp=908432V/m,Kd=13297/m,Kc=800Ω。仿真表明上述控制器在不同悬浮气隙与负载下,都可实现系统的稳定悬浮,PD控制器存在静差,改进PD则有更快的调节速度,PID控制器的静态差较小。
  自行设计小型模拟实验台。仿真结果表明:设定稳定悬浮气隙为5mm,负载为20N,启动气隙为10mm,在300ms以内,能够在5mm的气隙处稳定悬浮。
  通过合理的电磁铁布置和电磁控制系统设计,电磁吸力式磁悬浮带式输送机可以实现无接触支撑,且输送带能够稳定的悬浮。该研究对带式输送机的发展有一定的参考意义。
[硕士论文] 徐成
工业工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:改革开放以来,中国的制造业开始了快速发展的黄金时期,尽管现代制造业大多采用流水线作业,但许多企业的生产线都还停留在手工作业和半自动化作业的状态,自动化水平低。另外,许多企业存在生产线上每个作业之间的生产节拍不一致的现象,导致生产线平衡率和生产效率低下。在新的经济形势下,企业要想保持市场竞争优势,就必须降低成本,提高生产效率。因此,本文选取K公司带式输送机托辊生产线为研究对象,对生产线平衡问题进行研究具重要的意义。
  本文主要是选取K公司带式输送机的托辊生产线为研究对象,针对托辊生产线存在的问题,提出合理的改善方案,达到提高生产线平衡率和生产效率的研究目标。首先,对国内外有关生产线平衡问题的研究现状进行综述,由前人的研究成果总结生产线平衡问题的概念和评价指标,然后,通过实地观察K公司托辊生产线的生产现状,指出生产线平衡存在的问题,选取IE方法和启发式算法相结合来优化生产线平衡问题。选取秒表法来测定作业的标准时间得到托辊生产线的瓶颈工序,进而求出生产线平衡的各项评价指标。其中,生产线平衡率由改善前的53.4%提高到90.5%,平衡损失率由改善前的46.6%降低为9.5%,平滑系数由51.2降低到12.6,各项评价指标都得到一定的改善。
  最后,针对改善方案运用Flexsim仿真软件对改善方案进行模拟仿真,由仿真结果可知改善方案具有一定的可行性和合理性。
[硕士论文] 戚海勇
工业工程 浙江大学 2017(学位年度)
摘要:叉车振动是影响叉车乘坐舒适性和操作性性的关键问题,如何解决叉车振动,已经成为各个叉车企业迫切解决的问题。本文以有限元方法,模态分析方法为理论基础,以降低叉车振动为研究目标,从叉车车架,发动机出发,并联系实际测试,对某型号叉车进行系统的减振分析。
  针对本公司小吨位内燃叉车振动大的问题,从叉车最主要的结构件车架入手进行分析,利用有限元分析软件ANSYS对其进行静,动态的分析,找出车架振动的主要原因,车架的振动主要来源于发动机激励与车架之间的共振,如何有效地避开发动机低阶激励的振动频率,是叉车车架优化设计的主要目标之一。并提出结构改进方案,通过对各方案的分析对比,提出合理的结构改进,对改进后的结构进行优化设计,最后根据优化结果生产样车,进行试验验证本文从以下几个方面进行了分析:
  首先,建立叉车车架三维几何模型并进行处理,对车架进行有限元仿真,根据车架结构特点,采用壳单元,实体单元。车架是由很多部件焊接而成,所以我们用绑定定义各部件之间的接触方式。采用六面体网格,探讨网格收敛,检验网格设置的合理状态。
  第二,通过对车架在不同工况下的静态分析,得出载荷作用下车架最大应力点。对车架进行模态分析,得出车架的前六阶固有频率及振型,确定了路面不平度及发动机的激励频率范围,得出车架振动的原因,车架的振动主要来源于发动机激励与车架之间的共振。
  第三,在分析车架振动的主要原因基础上,提出改进车架结构的若干方案,
  通过对各方案进行分析对比,得出通过改变前横梁和下横梁板厚的方法可以有效地改变车架第一阶的固有频率,从而避开发动机低阶激励的振动频率。
  最后,根据优化结果,制作样机,并对样车进行动态试验,并与有限元分析结果相比较,吻合较好,验证了车架的计算模型,边界条件及模拟方法等的正确性。
[硕士论文] 刘涛
交通运输工程 兰州交通大学 2017(学位年度)
摘要:吊车系统是航天发射场关键设备,主要承担火箭、飞船、卫星、逃逸塔等试验产品的卸车、转场和吊装对接等节点性工作,其中应用最广泛的是桥式吊车。本文针对航天发射场固体运载火箭整体吊运过程中存在的产品长、吨位大、吊具设计复杂等难点,提出了双桥式吊车控制系统联网方案,可实现同步吊运整体固体运载火箭,并能同时满足单独运行完成其它工作。
  首先设计了两部桥式吊车硬件系统:通过增加Profibus-DP现场总线,减少其它系统硬件,实现了双桥式吊车控制系统物理组网,给出了双桥式吊车控制系统的接口关系和逻辑关系;在此基础上完成了控制系统软件设计和组网调试:编写了双桥式吊车控制系统软件,包括PLC控制软件、IPC监控软件和OP软件三部分,其中PLC软件在Step-7的环境中采用梯形图进行编辑,实现了吊车系统开机自检、自动控制、故障检测、寿命预估、位置计算等功能,主要用于对吊车各运行机构的控制;IPC软件利用Wincc6.2平台进行开发,实现了数据采集、参数显示、故障报警及处理提示、信息记录及存储等功能,主要为专业人员提供吊车系统设备可视化的人机交互界面;OP软件在SIMATIC TIAProTal内编译,实现了软限位解锁、大车安全门解锁、位置校准、变频器故障复位等功能,主要用于操作人员对紧急情况的处置。定义了两部桥式吊车的数据交换区,使控制数据和状态参数定区域定长度交互,完成了双桥式吊车共用控制系统建设,双桥式吊车控制模式可灵活切换单独控制和联动控制;达到了双桥式吊车联动控制同步吊运整体固体运载火箭,单独控制高效完成其它吊运工作的目的。
  本文设计方案已应用于航天发射工程实际工作,运行正常,满足航天任务需求,并通过了工程评审验收。
[硕士论文] 郑猛
机械工程 安徽理工大学 2017(学位年度)
摘要:气力输送装置具有不直接消耗机械能而实现增压过程,输送过程相对传统机械输送具有安全、结构简单、易于自动化过程、对环境污染少,可以使固体颗粒沿着输送管道实现一到多地的输送和多地向一地的聚集等优点。现已广泛运用在矿产、电力、水泥、粮食、铸造、建材等领域中。喷射器是气力输送系统的关键装置,其结构和性能都必受到人们越来越多的关注。
  从喷射器工作原理出发,对设计所涉及到的理论计算公式进行了归纳。由实际设计要求,采用最优化结构设计法,对喷射器的主要尺寸进行了设计。气力输送系统涉及到两相流动,由于两相流动的复杂性,对于气力输送相关的设计计算大部分采用理论和实验相结合的方法。本文利用FLUENT软件,采用双欧拉模型和离散模型对其内部流动进行了数值模拟。
  首先利用三维建模工具对喷射器模型建立,再通过网格划分软件对其进行网格划分,最后在FLUENT软件中完成对喷射器的数值模拟。通过数值模拟验证所设计结构的准确性,并对其内部的流动特性进行了分析。考虑了结构参数改变对气力输送喷射器的影响,得到了静压变化曲线,固体颗粒速度矢量图、气体湍流动能图和速度云图等。
  分析了不同结构参数对气力输送系统的性能影响,并对气力输送相关的输送管道的颗粒悬浮理论做了验证。所运用的设计理论过程和数值模拟过程,对喷射器在工程上的应用有一定的指导作用。
[硕士论文] 王增一
机械工程 安徽理工大学 2017(学位年度)
摘要:筛分机械在生产生活的各个领域都有着广泛的运用,传统筛分机械的已经不能满足人们日益增长的需求。传统筛分机械筛分效率较低,筛分时筛孔易于被堵塞等缺点在现代社会工业生产加工中已经愈发明显。
  混沌理论是上世纪中页被提出的一种新学说,在前人的努力下已经证实混沌振动在物料筛分上相对于传统机械有着更大的优势,更好的筛分效率,更大的物料处理量,与更强的透筛率。结合并联机构刚度、精度较高的特点、可以构建复杂运动曲线等特点,本文提出了综合并联机构与混沌振动理论的一种新型三自由度混沌振动筛。通过ADAMS运动学虚拟样机仿真软件对其运动特性进行仿真,再利用ADAMS、MATLAB、ANSYS软件对其动力学特性以及具体结构进行分析,基于TRIZ理论对其振动筛结构进行优化。具体工作如下所述:
  第一步:对三自由度混沌振动筛按要求进行具体设计,创建三维模型,数学与动力学模型,利用拓扑机构学知识对振动筛进行机型分析,得到其DOF(自由度)为三平移,在对其建立运动学模型并且进行分析。
  第二步:为使计算机模拟仿真时的计算量减小,对三自由度混沌振动筛的三维模型进行简化,其后通过ADAMS对简化模型进行仿真,得到各方向受激励输出的响应数据。
  第三步:利用MATLAB与ADAMS的后处理模块对仿真得出的数据进行混沌识别,确定振动系统在工作时已经进入混沌状态。
  第四步:基于TRIZ理论对初始设计的三自由度混沌振动筛振幅调整困难进行了优化,增强振动筛的适用性。
  第五步:使用ANSYS有限元分析软件对三自由度混沌振动筛筛架进行六阶模态分析,确定共振频率区,确保振动筛在工作时避开共振区,有效的提高设备寿命与安全性。
[硕士论文] 章天雨
机械工程 安徽理工大学 2017(学位年度)
摘要:滚筒筛在茶鲜叶筛分领域得到广泛应用。现有的滚筒筛通过筛体作单向整周回转运动实现物料筛分,筛分效率主要取决于滚筒转速,其运动形式单一,筛网利用率和筛分效率受限。本论文提出两自由度往复式滚筒筛的设计思路,以优化滚筒筛运动模式,获得更加优越的筛面颗粒运动形式。主要运用离散元仿真软件EDEM对茶叶在滚筒筛中的筛分过程进行数值模拟,运用运动学仿真软件ADAMS进行滚筒筛的运动特性分析,主要工作及结论如下:
  基于EDEM对茶叶在往复式回转滚筒筛中的筛分过程进行数值模拟,得出各往复回转参数对筛分过程的影响规律。并综合考虑筛分效率和处理量,得出在倾角取4~8°,往复频率取2~2.5Hz,往复摆角取60~75°时,可得到理想的筛分效果。
  基于EDEM对茶叶在两自由度往复式滚筒筛中的筛分过程进行数值模拟。取滚筒筛往复频率为1.5Hz,分别模拟施加X、Y、Z三个方向的直线往复振动后的筛分过程。得出X向直线往复振动最有利于茶叶颗粒群的分散、透筛和输送。进一步地,对X向直线往复振动和往复式回转运动组合的两自由度振动模式下的茶叶筛分过程进行基于正交试验的数值模拟。得出激振频率和往复摆角对筛净率有显著影响;在往复频率为1.5Hz,滚筒倾角为6°时,优选筛分方案的激振频率为8Hz,振幅为8mm,往复角为70°。
  设计出满足X向直线往复振动,解耦性能好的并联激振机构,并进行了两自由度往复式滚筒筛总体结构设计。基于ADAMS对滚筒筛的运动特性进行模拟仿真,得出各运动参数下的两自由度往复式滚筒筛运动特性。与通过EDEM模拟仿真得到的物料运动规律进行结合分析,揭示了茶叶颗粒群在两自由度往复式滚筒筛中的运动及筛分机理。
  最后,在自制的往复式滚筒筛中进行茶鲜叶筛分实验,验证了基于EDEM得到的各往复回转参数对筛分过程的影响规律。在往复频率为2.5Hz,往复摆角为100°时,筛分效果最好。
[硕士论文] 王雅楠
机械工程 安徽理工大学 2017(学位年度)
摘要:带式输送机作为最重要的连续物料运输机械,其运用领域十分广泛。其中,受料段是带式输送机的重要组成部分之一,然而目前研究人员对带式输送机受料段特性和结构设计大多参考工程设计经验,而非采取精确的理论计算,因此导致其在运输物料的过程中存在大量的磨损以及撒料现象。从而使带式输送机的使用寿命降低、维修成本增大、生产率减小,并且撒落的物料易造成环境污染。本文主要对带式输送机受料段的特性进行分析,结合特性分析,对带式输送机受料段的结构进行改进。该研究对带式输送机受料段的结构设计具有良好的参考意义。
  本文从带式输送机受料段的整体出发,结合其结构特点,将带式输送机受料段简化为带有均布荷载的轴向力作用下的弹性基础梁振动模型。然后运用机械振动理论得出受料段的振动方程,再用MATLAB对该方程进行拟合,得出带式输送机受料段的托辊间距、输送带的张力、物料的冲击力对振动的影响。为了验证理论的正确性,本文设计了带式输送机受料段的模拟实验样机,并将实验采集数据和理论计算结果进行对比,验证了理论分析的正确性。
  结合受料段的特性分析以及当前导料槽设计存在的问题,对导料槽的长度及形状进行改进,并用离散单元仿真三维物料流,验证改进方案的正确性。
  根据带式输送机受料段的特性分析可得:带式输送机受料段的振动和托辊间距、输送带的轴向力、物料的冲击力有关。托辊间距越小、轴向力越大、物料冲击力越小均有利于减小振动,使输送带保持稳定性、提高输送带的使用寿命。根据带式输送机受料段的结构改进可得:对导料槽长度的改进有利于提高带式输送机的生产效率、降低能耗;对导料槽形状的改进有利于保持物料的对中性,防止撒料。
[硕士论文] 候聪亚
机械工程 中北大学 2017(学位年度)
摘要:桥式起重机是制造业中必不可少的起重设备,可以提高运输效率,减轻劳动强度。本文针对桥式起重机传统优化设计方法减重效果差、运算效率低、无法求解复杂问题等缺点,尝试利用萤火虫优化算法(Glowworm Swarm Optimization,GSO)对桥式起重机的主梁截面尺寸进行优化,在满足生产要求的前提下,使其质量达到最轻。
  本文主要的研究内容有:
  (1)对国内外起重机和萤火虫算法的研究现状进行了分析,并对算法中存在的收敛速度慢、易陷入局部最优等缺点进行分析,提出了改进萤火虫优化算法(Improvementof Glowworm Swarm Optimization,IGSO),并将其应用于桥式起重机主梁尺寸优化当中。
  (2)研究了萤火虫算法优化过程中的关键步骤,并将觅食行为策略和自适应惯性权重引入到基本萤火虫算法中,最后将改进的算法与模拟退火算法重新融合构造,形成了本文的改进萤火虫算法,并用两个典型的函数对改进算法进行测试与改进前的优化数据进行对比,验证了本文算法性能和优化结果的合理性和可行性。
  (3)通过对模型的分析确定了优化流程,进一步研究了主梁结构和载荷分布的特点。最后,选取设计变量,建立目标函数,以及确定约束条件包括强度、刚度、稳定性、边界尺寸等等。在此基础上建立了相应的主梁截面尺寸优化设计的数学模型。
  (4)将某型号桥式起重机的箱形主梁作为研究对象,并对算法中的主要参数进行多次试验,确定最适合改进萤火虫算法的参数。用最优的一组控制参数来优化主梁截面面积。优化结果表明改进萤火虫算法优化结果比初始主梁的截面面积减少了20.86%,最后,用ANSYS Workbench对优化前后的模型进行对比,从强度、刚度方面验证了优化结果满足实际工程需求。
[硕士论文] 郭锐
机械工程;机械电子工程 东南大学 2017(学位年度)
摘要:随着我国国民经济的建设与发展,起重机被广泛应用于工业生产和高铁、船舶、桥梁等工程建设中。起重机作为工业生产和基础设施建设中的重型工程机械,其安全一直备受关注,然而传统起重机的健康状态和安全监控主要依赖人工定检,并且大部分起重机智能信息化程度较低,无法为起重机提供强有力的安全保障。针对上述背景,本文将物联网技术引入到起重机状态监测和安全评估中,构建了起重机远程监控系统。本系统能够对起重机多种参数进行监控,实时在线处理突发情况,实现了对起重机的远程控制,解决了本地监控系统的数据无法被远程访问的弊端。
  本文主要工作内容如下:
  (1)系统总体方案设计。本文基于物联网三层架构分别对感知层、网络层和应用层进行了详细的设计。整个监控系统以远程服务器为核心管理各个区域的起重机并为用户提供服务,使用户能够远程监测与控制起重机。
  (2)传感网络的开发。本文针对监控对象对传感器进行了选型与测试,针对不同的传感器节点进行了程序开发,选用CAN总线作为传感网络的数据传输方式来构建传感网,实现了对起重机多种参数的采集。
  (3)监控单元的开发。本文以STM32F103ZET6为硬件核心开发了起重机监控单元,移植了uC/OS实时操作系统,创建了用户任务,实现了对起重机的运行状态和运行环境的监测和记录,以及对起重机的自动控制。
  (4)起重机局域网的开发。本文选用芯片CC2530作为硬件核心,对ZigBee节点进行了硬件设计,并分别针对终端节点和协调器节点进行了程序开发,构建了基于ZigBee的起重机局域网络,实现了监控单元和嵌入式网关之间的无线通信。
  (5)嵌入式网关的开发。本文以S5PV210为硬件核心,开发了嵌入式网关硬件平台。在此硬件平台上移植了WinCE6.0嵌入式操作系统,并在此操作系统上开发了网关应用程序,实现了数据转发的功能。
  (6)服务器的开发。本文设计了Client/Server(以下简称C/S)和Brower/Server(以下简称B/S)混合架构的远程监控管理平台,分别开发了网关服务程序、数据库和Web应用程序三个部分。其中,网关服务程序用于实现对网关的管理,数据库用于储存监控数据和用户数据,Web应用程序用于为用户提供网站入口实现用户与服务器的交互。
  (7)系统测试。本文中的测试主要包含了服务器的压力与性能测试,Web应用程序兼容性测试、模块间通信测试和系统整体测试。
  测试结果表明,本系统满足预期功能要求,可对起重机的运行环境和运行状态进行监控,同时为用户提供了远程控制功能和可靠的数据访问服务。
[硕士论文] 赵怀云
机械工程;机械电子 东南大学 2017(学位年度)
摘要:在“中国制造2025”的背景下,电子元器件和机械零件的品种越来越多样化。在自动化生产线中,圆盘式振动料斗是一款典型的代替人工对工件进行定向传输的自动化设备。圆盘式振动料斗的传统设计方法,设计和制造周期长,一款振动料斗只能用于特定工件的传输,柔性差,已经难以满足目前市场上多样化、小批量生产的工件定向传输要求。本课题将模块化设计思想引进圆盘式振动料斗的设计中,针对多品种、小批量的工件,快速设计和组装出一套工件的振动传输系统。
  本文首先确定了振动料斗模块化设计总体方案;然后对振动理论进行了分析,包括工件传输速度建模与仿真和固有频率分析,为后续圆盘式振动料斗的模块化设计提供理论指导和切入点;其次对圆盘式振动料斗的料盘轨道、圆锥储物盘、定向机构、减震系统、板弹簧和电磁铁等结构进行模块化设计;然后依据不同的传感器对圆盘式振动料斗的测试系统进行模块化设计;之后根据不同的控制原理对圆盘式振动料斗的控制系统进行模块化设计;最后以T型零件为例,具体阐述振动料斗模块化设计过程,并快速设计组装一款圆盘式振动料斗,验证模块化设计方法的有效性和快速性。
  通过对T型零件定向用振动料斗的案例分析,依据本文提出的圆盘式振动料斗模块化设计方法能够针对多品种、小批量的工件进行快速设计和组装定向传输系统。因此,本文提出的圆盘式振动料斗的模块化设计方法有效可靠,能够为圆盘式振动料斗的产品开发提供理论依据。
[硕士论文] 刘伟力
控制科学与工程 太原理工大学 2017(学位年度)
摘要:带式输送机是散装物料大量运输的重要方式,具有成本低,长距离,运量大的优势。输送带是带式输送机上的重要组成部分,由于散状物料中有时会有尖锐的杂质,例如煤炭中的矸石、锚杆等,在下落到输送带表面上时可能会砸穿输送带,造成输送带的纵向撕裂。输送带纵向撕裂一旦发生会造成厂矿停机,造成经济损失,严重时还有可能引发火灾造成严重的后果。因此,输送带纵向撕裂的实时检测就是一个亟待解决的问题。输送带纵向撕裂主要有接触式和非接触式两大类检测方法,接触式检测方法大多有灵敏度低的问题,非接触式检测方法中,视觉检测是近年来研究的热门方向。本文根据当前输送带纵向撕裂检测领域的研究现状,为了实现输送带纵向撕裂的实时、可靠检测和检测到撕裂时控制停机,深入研究了基于可见光CCD的纵向撕裂检测以及定位方法,并设计了输送带纵向撕裂的监控系统。本文的主要研究内容如下:
  根据输送带纵向撕裂的国内外近年的研究现状,提出了基于可见光CCD相机和激光线光源的纵向撕裂目标检测原理。研究了图像预处理方法,角点检测算法,直线检测算法以及圆形检测算法,并根据FAST角点检测算法、改进的概率Hough变换(PPHT)直线检测算法和2-1 Hough变换(21HT)圆形检测算法,研究设计了基于图像特征提取的纵向撕裂检测和定位的原理和方法。
  基于纵向撕裂检测原理和定位原理,设计了一个小型化的纵向撕裂检测无线传感器节点,用于实现纵向撕裂的检测及定位功能。节点使用NVIDIA Jetson TK1嵌入式GPU平台进行图像处理;节点内的检测软件实现了纵向撕裂检测和定位的原理和方法,使用C++编写,同时基于OpenCV视觉库,保证了处理速度,并使用Qt设计编写了一个用来调试的用户界面;节点使用无线网络,可通过无线网络连接到井下光纤环网,实现检测数据到上位机数据库的实时上传;数据库使用MongoDB数据库,用来保存历史数据。
  根据设计的纵向撕裂检测无线传感器节点,搭建了纵向撕裂检测系统。将速度传感器、纵向撕裂检测无线传感器节点以及上位机连接起来,实现了从图像采集、处理到结果分析、定位到数据上传的功能;搭建了实验平台对检测系统进行了实时性和准确性的研究测试,测试结果表明本文提出的方法有良好的实时性和准确性,满足输送带纵向撕裂检测的要求。
  为了实现检测到纵向撕裂时的停机控制,设计了控制方案实验平台。该平台使用西门子S7-300 PLC,通过编写程序控制变频器实现调速功能及启动停机功能。上位机与PLC之间通过OPC服务器进行通讯。使用C#编写了 OPC客户端软件连接检测系统,用来实现检测到纵向撕裂的停机操作。
  本文提出的监控系统,实现了在井下对矿用输送带纵向撕裂检测传感器节点的小型化和网络化,以及输送带纵向撕裂的实时检测、缺陷定位和数据网络传输,实现了检测输送带纵向撕裂与控制停机的自动化,对于提高矿用输送带运行的安全性有重要意义。
[硕士论文] 谭云波
森林工程 中南林业科技大学 2017(学位年度)
摘要:近年来,我国桥式起重机在大吨位和大跨度方面的需求与日俱增,结构的轻量化设计是起重机制造材料刚强度水平大幅提升形势下的必然要求。同时为了提高暴露在振动环境下的起重机操控人员的舒适性和其作业效率,起重机设计过程中必须要考虑振动幅值及振动衰减时间因素,因此针对现代起重机动刚度的分析与优化工作显得尤为重要。
  本文首先利用三维建模软件AutoCAD建立某双梁大跨度单小车桥式起重机的全钢结构模型,基于Hypermesh网格生成平台对简化后的起重机几何模型进行了拓扑合理的精密网格划分。基于脚本语言Python对Abaqus进行了二次开发,实现了起重机桥架结构的参数化建模。从而建立了大跨度桥式起重机主梁的有限元仿真模型并对仿真模型进行了校核;
  其次对大跨度桥式起重机的静态刚强度和动刚度进行了分析,并对桥式起重机动刚度主要影响因素进行了分析:基于Abaqus中Frequency子步分析了小车位置和端梁支撑刚度影响下起重机前六阶的模态特征和模态频率。分析了起重机动刚度的值及各因素的影响机理;
  然后对桥式起重机动刚度优化数学模型进行了建立:基于脚本语言Python对Abaqus主梁参数化建模和动静态特性计算,并对系统的分析结果进行筛选和提取,最终成功地将起重机主梁尺寸的优化设计过程集成到多学科设计平台ISight,选用ISight平台的多岛遗传算法对优化数学模型进行求解寻优;
  最后,基于ISight平台对某48m大跨度双梁桥式起重机进行动刚度和质量的双目标优化,通过设立目标函数、约束条件和多岛遗传算法相关参数,实现对优化数学模型的自动求解,获得主梁截面尺寸的最优解,从而达到改善动态性能和结构轻量化的目标。
  最终优化结果显示:系统动刚度从原来的2.27Hz增加至2.67Hz,增加幅度到17.62%,结构重量从原来的55.88ton降至52.58ton,降低幅度达5.91%。本文最终获得的结果为能同时满足起重机强度、刚度和动态特性和轻量化需求的最优解,这能为桥式起重机的主梁动静特性的优化设计提供方法支持,最终实现减少起重机自重和改善系统动刚度的目的。
[硕士论文] 许波
机械制造及其自动化 广西大学 2017(学位年度)
摘要:传统的内燃叉车操作时依赖于驾驶员的经验,使用AMT(AutomaticMechnical Tranmission)技术可以提高叉车的自动化程度。但是AMT车辆容易出现坡道、弯道以及颠簸路面频繁或循环换挡的问题,本文针对上述问题展开研究,主要研究内容如下:
  设计内燃叉车AMT系统方案。首先,完成叉车传感器的布置、离合器和换挡两个执行机构方案的设计;其次,设计了有约束的内燃叉车AMT换挡控制策略方案。
  AMT叉车坡道识别方法研究,首先,说明激光传感器识别坡道的原理,研究激光传感器角度检测方法;其次,分析叉车俯仰角对激光传感器角度检测值的影响,建立叉车俯仰角模型,并进行仿真分析,提出利用动态倾角传感器消除测量角度误差的方法;最后,结合驾驶员意图分析识别过程,并运用模糊推理识别驾驶员意图,在上述研究的基础上设计了AMT叉车坡道识别控制策略。
  AMT叉车颠簸路面识别方法研究。提出基于激光传感器距离检测值的颠簸路面识别方法,分析叉车的振动、俯仰运动对该方法的影响,提出运用组合角度方法来识别颠簸路面,并结合驾驶员意图分析识别过程,设计了AMT叉车颠簸路面识别控制策略。
  实验研究结果表明:设计的AMT叉车坡道和颠簸路面两个识别控制策略达到预期效果,AMT叉车能准确识别坡道和颠簸路面。
[硕士论文] 徐巧
机械工程 扬州大学 2017(学位年度)
摘要:全球化导致的产品需求多样化和新产品短暂的机遇,要求企业必须加快产品的开发,以对客户的需求和新的机会做出快速的响应。本论文以中美跨国公司常熟通润汽车零部件股份有限公司生产的T820033卧式千斤顶为研究对象,对该卧式千斤顶的起重机构的基于知识的智能化设计系统进行了开发研究并在此基础上对该千斤顶进行有限元分析,论文的主要内容如下:
  论文首先根据卧式千斤顶现阶段的应用情况,对卧式千斤顶的国内外研究概况进行了分析;研究了卧式千斤顶智能化设计过程中所运用到的基本理论:知识的获取、知识的表示及知识的运用;在此基础上,阐述了所运用到的关键技术:三维参数化建模技术、面向对象技术、KBE技术及基于知识的推理技术;根据卧式千斤顶设计的特点,分析了影响卧式千斤顶起重臂的关键参数,并对关键尺寸进行了关联,完成了总体框架的设计;研究了CATIA V5三维建模中的参数化技术及二次开发技术,建立了卧式千斤顶的三维参数化模型,结合CATIA V5软件、Visual Basic编程软件和Access数据库开发了基于知识的智能化设计系统,并以T820033卧式千斤顶为例实现了基于知识的智能化设计;论文还对该卧式千斤顶进行了有限元分析,研究了该千斤顶在不同举升高度时的结构静力学特性,获取了关键部件的应力、位移等仿真结果。主要工作有有限元模型的建立、模型的受力计算、产品的仿真试验与检验,为实现产品开发及优化作铺垫。
  该设计系统能够帮助开发人员运用已有的实例或规则通过推理选择和设计合理的参数,从而快速的确定方案,缩短产品开发周期,降低开发成本。同时还能将工程中积累的知识和经验提取出来形成知识库,为新产品的开发提供有力的基础。
[硕士论文] 覃汝庆
机械电子工程 广西大学 2017(学位年度)
摘要:本文针对某装载机传动系驱动桥半轴可再制造评估问题,研究了半轴有限元模型中的最恶加载位置,及在最恶加载位置半轴花键齿根裂纹缺陷的引入方法;还根据非线性接触有限元理论和Miner疲劳分析理论,在寿命评估的基础上,探索半轴回收件可用于再制造检测回收所能允许的最大裂纹极限参数的判据。主要研究内容包括:
  1.依据半轴花键齿渐开线的描述形式,利用UG建模功能创建精确的三维模型,为下文有限元分析确定其最恶加载位置及齿根裂纹的引入打下基础。
  2.为了得到半轴强度应力大小及分布情况,本文采用非线性接触有限元理论来分析获得最恶加载位置条件下半轴最大等效应力的分布情况,然后根据Lewicki提出的裂纹扩展路径简化裂纹模型,依照J.Kramberger提出的齿根应力最大点位置(ψ=300~340),在该位置引入裂纹模型并进行有限元分析。
  3.通过对半轴的材料结构特性及应力集中、表面情况、尺寸效应和加载情况进行分析得到半轴的S-N曲线。在此基础上分析某装载机典型作业工况,利用变幅载荷来分析疲劳强度。为了得到某装载机半轴载荷应力谱,运用概率统计法和“3σ”法则来计算变幅载荷的正态分布情况。根据Miner疲劳分析理论,结合半轴的S-N曲线及载荷谱对半轴回收件进行疲劳寿命分析,结合不同载荷条件下裂纹应力变化规律,通过反推法推出最大疲劳应力值,最后对比分析获得齿根裂纹极限参数值。
  4.初步建立了半轴回收件极限裂纹的判断方法,为半轴再制造件及其他再制造零部件的使用提供参考。
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