磨機(jī)換襯板機(jī)械手虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)及分析.pdf

1、分類號(hào)：密級(jí)：UDC：學(xué)號(hào)：碩士學(xué)位論文20162016年6月3日磨機(jī)換襯板機(jī)械手虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)及分析磨機(jī)換襯板機(jī)械手虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)及分析TheVirtualPrototypeDesignAnalysisofLinerReplacementManipulatonBallMill學(xué)位類別：全日制工程碩士全日制工程碩士作者姓名：童樂(lè)童樂(lè)學(xué)科、專業(yè)：機(jī)械工程機(jī)械工程指導(dǎo)教師：劉祚時(shí)劉祚時(shí)教授教授研究方向：機(jī)器人技術(shù)機(jī)器人技術(shù)江西理工大學(xué)碩士學(xué)位論

2、文摘要Ⅰ摘要球磨機(jī)是礦山工業(yè)中主要的礦料研磨設(shè)備，安裝在其內(nèi)部的襯板極易被磨損。在實(shí)際工作中，襯板是球磨機(jī)中更換量最大的零部件之一，更換的周期短，人工更換一次需要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間。某選礦廠長(zhǎng)期使用葫蘆吊的方式更換襯板，不僅效率低，而且需要人工輔助。為了提高更換襯板的效率，本論文針對(duì)該選礦廠某型號(hào)球磨機(jī)，設(shè)計(jì)與之配套的磨機(jī)換襯板機(jī)械手虛擬樣機(jī)，并通過(guò)理論及仿真模擬驗(yàn)證該機(jī)械手的可行性，主要完成了以下研究工作：（1）確定球磨機(jī)筒體直徑、長(zhǎng)度，入

3、口直徑，最大襯板單重等實(shí)際數(shù)據(jù)，以及相關(guān)性能參數(shù)，在Solidwks中建立磨機(jī)換襯板機(jī)械手三維模型，設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是在機(jī)械手腕部添加了三個(gè)自由度，使其具有偏航、滾動(dòng)、俯仰三個(gè)方向的姿態(tài)調(diào)整能力，這三個(gè)自由度協(xié)同工作可以更加準(zhǔn)確、快捷的更換襯板，而無(wú)需人工輔助，而末端夾持裝置是采取伸縮液壓缸驅(qū)動(dòng)的方式來(lái)準(zhǔn)確夾取襯板。然后，采用插值法對(duì)機(jī)械手的工作過(guò)程進(jìn)行規(guī)劃，在Motion插件中對(duì)機(jī)械手的工作過(guò)程進(jìn)行模擬，結(jié)果表明機(jī)械手可以完成給定工作目標(biāo)，

4、驗(yàn)證了機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。（2）為了驗(yàn)證機(jī)械手各個(gè)連桿參數(shù)設(shè)置的是否合理，采用DH方法對(duì)機(jī)械手結(jié)構(gòu)和連桿參數(shù)做出分析，構(gòu)建了運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。依據(jù)該方程，利用Matlab對(duì)磨機(jī)換襯板機(jī)械手進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，獲取機(jī)械手末端從任意點(diǎn)到達(dá)某一特定位置的軌跡曲線以及關(guān)節(jié)位移、速度曲線，驗(yàn)證了運(yùn)動(dòng)學(xué)方程建立的正確性。在運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的基礎(chǔ)上，介紹了機(jī)械手雅可比矩陣、靜態(tài)特性相關(guān)理論，計(jì)算出機(jī)械手在末端受載的靜態(tài)情況下，為保持機(jī)械手平衡各個(gè)關(guān)節(jié)所受到的力及

5、力矩。經(jīng)過(guò)理論計(jì)算與仿真，證明了機(jī)械手各個(gè)連桿參數(shù)設(shè)置的合理性。（3）研究了有限元模態(tài)分析的理論基礎(chǔ)、模態(tài)提取方法及分析過(guò)程，在不影響分析結(jié)果的前提下簡(jiǎn)化了機(jī)械手三維模型，導(dǎo)入Wkbench中，對(duì)機(jī)械手進(jìn)行了模態(tài)分析，提取前五階模態(tài)，得到其固有頻率和振型。通過(guò)對(duì)結(jié)果的觀察可知，該機(jī)械手容易在40~50Hz的激振源下引發(fā)共振，且出現(xiàn)共振情況時(shí)容易在末端部位產(chǎn)生變形，為避免在工作中發(fā)生共振提供了理論依據(jù)。（4）在模態(tài)分析的基礎(chǔ)上，對(duì)機(jī)械手進(jìn)