磨機換襯板機械手虛擬樣機設計及分析.pdf

1、分類號：密級：UDC：學號：碩士學位論文20162016年6月3日磨機換襯板機械手虛擬樣機設計及分析磨機換襯板機械手虛擬樣機設計及分析TheVirtualPrototypeDesignAnalysisofLinerReplacementManipulatonBallMill學位類別：全日制工程碩士全日制工程碩士作者姓名：童樂童樂學科、專業(yè)：機械工程機械工程指導教師：劉祚時劉祚時教授教授研究方向：機器人技術(shù)機器人技術(shù)江西理工大學碩士學位論

2、文摘要Ⅰ摘要球磨機是礦山工業(yè)中主要的礦料研磨設備，安裝在其內(nèi)部的襯板極易被磨損。在實際工作中，襯板是球磨機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很長時間。某選礦廠長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，本論文針對該選礦廠某型號球磨機，設計與之配套的磨機換襯板機械手虛擬樣機，并通過理論及仿真模擬驗證該機械手的可行性，主要完成了以下研究工作：（1）確定球磨機筒體直徑、長度，入

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

4、驗證了機械手結(jié)構(gòu)設計的合理性。（2）為了驗證機械手各個連桿參數(shù)設置的是否合理，采用DH方法對機械手結(jié)構(gòu)和連桿參數(shù)做出分析，構(gòu)建了運動學方程。依據(jù)該方程，利用Matlab對磨機換襯板機械手進行運動學仿真，獲取機械手末端從任意點到達某一特定位置的軌跡曲線以及關(guān)節(jié)位移、速度曲線，驗證了運動學方程建立的正確性。在運動學方程的基礎(chǔ)上，介紹了機械手雅可比矩陣、靜態(tài)特性相關(guān)理論，計算出機械手在末端受載的靜態(tài)情況下，為保持機械手平衡各個關(guān)節(jié)所受到的力及

5、力矩。經(jīng)過理論計算與仿真，證明了機械手各個連桿參數(shù)設置的合理性。（3）研究了有限元模態(tài)分析的理論基礎(chǔ)、模態(tài)提取方法及分析過程，在不影響分析結(jié)果的前提下簡化了機械手三維模型，導入Wkbench中，對機械手進行了模態(tài)分析，提取前五階模態(tài)，得到其固有頻率和振型。通過對結(jié)果的觀察可知，該機械手容易在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，對機械手進