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| 砌块码垛机主机结构设计及优化 中文摘要 混凝土砌块砖属于一种新型建筑材料，具有保温节能等特点，随着我国对砌块的广泛使用，设计一款半自动的码垛机的尤为重要。为了便于货物的搬运、储藏、装卸输送等物流流程，需要将这些物料按一定规律一件一件垒垛起来，构成一个整体，这就是所说的码垛流程。有了码垛设备，可以大大减轻人们的劳动强度，提高生产效率。本文所设计的砌块砖自动化码垛装置，提高了生产效率，降低了生产成本。目前自动化码垛装备已经在各种工作领域当中所应用，由于码垛机具有可靠性高、工作效率高、方便快捷等优势，因此其可以集成在各种各样的生产线中，例如包裹的包装、食品的码垛等各个行业的码垛或者物流作业。 基于砌块砖的特性及码垛要求，设计了码垛机总体方案，介绍了码垛机的主要组成结构及基本工作原理，确定了基本工作参数，建立了该机构的三维模型，分析了码垛机各个机构的详细设计。基于码垛机工作的流程图，论述了码垛工作流程。设计并校核了码垛机的关键部件，确定了关键部件的结构及参数，为机构相关部件的选型做了铺垫。分析了码垛机水平送料板机构的静力学及动力学特性，结果表明初步设计的水平送料板机构在强度、刚度和动态特性方面满足使用要求，但其但其质量为767.6 kg，需实现其轻量化。在该机构的侧板处挖除一定形状的孔后，经分析得优化后的机构在满足强度、刚度和动态特性要求的同时，质量变为754 kg，减少了13.6kg，实现了设备的轻量化。 分析了码垛机旋转机构的静力学及动力学特性，结果表明初步设计的码垛机主机旋转机构变形和应力均不能满足使用要求，而其动态特性不会与激振频率重合，从而不会发生共振。对旋转机构进行优化，在旋转机构的支撑架中间添加一组支座，分析结果表明机构强度与刚度均能满足要求，且机构前六阶固有频率比原机构有所提升，与激振频率不重合，不会发生共振，满足使用要求。 关键词:码垛机，三维建模，有限元分析，优化设计 目 录 第1章 绪论 1 1.1 课题的背景及意义 1 1.1.1 背景 1 1.1.2 目的及意义 2 1.2 码垛机国内外的研究现状 3 1.2.1 国外研究现状 3 1.2.2 国内研究现状 4 1.3 国内外码垛机存在的问题及发展趋势 5 1.3.1 国内外码垛机存在的问题 5 1.3.2 发展趋势 6 1.4 课题的研究内容 6 第2章 码垛机总体结构设计 8 2.1 引言 8 2.2 码垛机总体方案设计及基本参数 8 2.2.1 码垛机总体方案设计 8 2.2.2 整体码垛要求 10 2.2.3 码垛机基本参数 10 2.3 码垛机主机结构组成 11 2.3.1 码垛机主机结构分析 11 2.3.2 码垛机主机各机构分析 12 2.4 码垛机主机工作流程分析 12 2.5 本章小结 13 第3章 码垛机主机关键部件设计及校核 14 3.1齿轮传动设计 14 3.1.1驱动电动机设计 14 3.1.2 传动齿轮设计 15 3.2主支撑机构的设计与校核 20 3.2.1升降系统中的钢丝绳设计与校核 20 3.2.2固定螺栓的校核 21 3.2.3横梁的强度刚度校核 22 3.3本章小结 24 第4章 码垛机主机三维模型建立 25 4.1 CAD技术概述 25 4.2 三维建模简述 25 4.3 三维建模 25 4.3.1 特征建模概述 25 4.3.2 三维实体建模 26 4.3.3 三维实体装配 27 4.3.4 三维实体干涉检查 28 4.4 本章小结 28 第5章 码垛机主机关键部件有限元分析及优化 29 5.1 码垛机有限元分析的主要内容 29 5.2 有限元方法原理及ANSYS 简介 29 5.2.1 有限元方法的基本原理 29 5.2.2 ANSYS软件的简介 30 5.2.3 ANSYS分析静力学模型建立 31 5.3 水平送料板机构的有限元分析及优化 31 5.3.1 水平送料板机构有限元分析前处理 32 5.3.2 水平送料板机构有限元模型的约束及载荷设定 33 5.3.3 水平送料板机构有限元模型的求解 33 5.3.4水平送料板机构的优化设计 36 5.4 码垛机旋转机构的有限元分析及优化 37 5.4.1 旋转机构有限元分析前处理 37 5.4.2 旋转机构有限元模型的约束及载荷设定 38 5.4.3 旋转机构有限元模型的求解 38 5.4.4 旋转机构的优化设计 40 5.5 本章小结 42 第6章 结论和展望 43 6.1 结论 43 6.2 展望 43 参考文献 45 致 谢 49 |
