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熨平板动态特性及其振动稳定性的研究

作　者: 孙健
导　师: 徐桂云
学　校: 中国矿业大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 熨平板动态特性有限元分析虚拟样机稳定性
分类号: U415.52
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着公路建设事业的迅速发展，对于路面的要求也在不断提升。混凝土摊铺机是铺筑高等级路面的主要设备，是边走边作业的施工机械，熨平板性能的好坏是决定所摊铺路面质量的关键因素。为解决摊铺机熨平板施工过程中出现的振动过大、振动均匀性差等问题，本文建立了熨平板的动力学模型及虚拟样机模型，对熨平板的动态特性及振动稳定性进行了研究，分析了熨平板各参数对其振动稳定性的影响。通过结构参数调整，使熨平板的性能得到了很大的改善，对工程具有重要的实践意义和工程价值。首先，通过对熨平板工作原理的分析，建立了熨平板压实装置双振捣机构的动力学模型并进行了分析，研究了双振捣机构的动力学特性。在此基础上，进一步建立了熨平板的理论计算模型，分析了熨平板在不同参数下的动态特性，为后续的研究提供必要的理论基础。其次，应用结构有限元分析法对熨平板进行了有限元分析，研究了系统的结构动力学特性，得到了其静态变形和主要的振动模态及模态频率。基于模态分析结果，采用灵敏度分析法对熨平板结构进行动力学修改，通过结构优化提高熨平板的刚度，使熨平板的各阶模态频率多数避开了工作频率，提高了熨平板的稳定性和工作可靠性。依据熨平板的实物模型，建立了熨平板的可视化三维数字模型，根据熨平板的实际约束状态，将斜支撑和动臂视作柔性体，采用ADAMS软件建立了熨平板的刚柔耦合虚拟样机模型，详细分析了熨平板在不同作业参数和工况下的动态特性，并设计及进行相应的实物试验进行对比验证。通过研究，发现了熨平板各作业参数对其振动稳定性的的影响规律，为摊铺机熨平板的设计及施工参数的调整提供了指导。最后，进行系统结构的改进设计的研究。依据建立的虚拟样机模型及动态分析结果，研究提高熨平板振动稳定性的方法。通过优化调整振动机构的结构参数，提高熨平板的横向振动稳定性；对双振捣机构进行惯性力平衡分析，优化其结构参数，减少双振捣机构产生的惯性力对熨平板的影响；研究熨平板的振动机构安装位置及双振捣机构间相位差对熨平板动态特性的影响。以数字方式进行，避免了物理样机的重复建造和改制，能够很好的缩短产品开发周期和降低成本，且使后续建造的物理样机的性能更加可靠和成熟。通过对熨平板改进前后的对比分析，得到改进后，熨平板的振动稳定性得到很大提高，改进效果显著。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-8
Extended Abstract  8-16
图清单  16-23
表清单  23-25
变量注释表  25-27
1 绪论  27-44
  1.1 引言  27-29
  1.2 国内外摊铺机的发展概况  29-30
  1.3 摊铺机熨平板的研究现状  30-38
  1.4 虚拟样机技术发展概况  38-42
  1.5 本论文的研究内容  42-44
2 熨平板装置动力学建模与分析  44-71
  2.1 熨平板压实工作机构简介  44-45
  2.2 双振捣机构的结构分析  45-47
  2.3 双振捣机构的动力学分析  47-57
  2.4 熨平板装置动力学模型  57-63
  2.5 振动微分方程求解  63-70
  2.6 小结  70-71
3 熨平板装置结构动力学分析与修正  71-95
  3.1 有限元分析理论  71-75
  3.2 熨平板静力分析  75-78
  3.3 熨平板的固有特性分析  78-81
  3.4 熨平板结构动力学修正  81-90
  3.5 修改后熨平板的动态特性  90-93
  3.6 小结  93-95
4 熨平板装置虚拟样机模型建立  95-113
  4.1 熨平板装置三维几何模型建立  95-96
  4.2 动力学仿真模型建立  96-102
  4.3 柔性体建模  102-108
  4.4 双振捣和振动机构液压驱动模型建立  108-112
  4.5 小结  112-113
5 熨平板装置虚拟样机仿真分析与实验验证  113-143
  5.1 ADAMS 仿真计算方法  113-118
  5.2 双振捣机构仿真分析与验证  118-126
  5.3 振动机构仿真分析与验证  126-128
  5.4 熨平板振动仿真分析与验证  128-142
  5.5 小结  142-143
6 熨平板装置各参数对振动稳定性的影响  143-165
  6.1 压实机构参数对熨平板动态特性的影响  143-153
  6.2 摊铺材料刚度对熨平板动态特性的影响  153-157
  6.3 偏心振动轴的位置对熨平板动态特性的影响  157-160
  6.4 双振捣机构间相位差对熨平板动态特性的影响  160-162
  6.5 熨平板改进前后振动稳定性对比  162-164
  6.6 小结  164-165
7 结论与展望  165-168
  7.1 结论  165-166
  7.2 主要创新点  166-167
  7.3 展望  167-168
参考文献  168-178
作者简历  178-180
学位论文数据集  180

熨平板动态特性及其振动稳定性的研究

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