大型动态雕塑机械驱动系统研究

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1、单位代码：10433分类号：TH122学号：Y0601026密级：山东理工大学硕士学位论文大型动态雕塑机械驱动系统研究RESEARCHONLARGE-SCALEDYNAMICSCULPTUREMACHINEDRIVINGSYSTEM研究生：石伟炜指导教师：吕传毅申请学位门类级别：工学硕士学科专业名称：机械设计及理论研究方向：机构学与创新设计论文完成日期：2009年4月10日独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得山东理工大学或其它教育机构的学位或证

2、书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：时间：年月日关于论文使用授权的说明本人完全了解山东理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅；学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)研究生签名：时间：年月日导师签名：时间：年月日山东理工大学硕士学位论文摘要摘要本文针对大型动态雕塑的特征，对其机械驱动系统进行了深入研究，并开发了具有升降、旋转和开合功能的大型动态雕

3、塑机械驱动装置。研究了升降系统的设计目标及设计要求，对现有升降机构进行了类型分析与优选，确定了齿轮齿条升降方案并进行了分析，最终创新设计出背靠背式齿轮齿条升降系统。分析了回转系统的工作特点，对回转装置中的回转小齿轮采取对称布置的结构形式，从而使回转装置运行更加平稳。分析了开合机构的设计目标和要求，对开合机构进行了类型综合并对方案进行了优选，最终确定了液压直拉式开合机构。在此基础上确定了开合机构优化设计的设计变量、约束条件、目标函数，建立了优化设计的数学模型。利用MATLAB优化工具箱对优化模型进行求解。优化设计后，液压缸运行更加平稳。对动态雕塑机械驱动系统的关键零部件进行了结构设计，并利用UG

4、软件建立了动态雕塑的三维实体模型。建立齿轮齿条有限元模型并研究了其强度问题。结果表明所选结构及尺寸参数满足升降装置的强度要求。建立以升降装置的用钢量最小为目标函数的优化计算模型，利用ANSYS软件得到其优化结果，从中选取了一组最优化设计序列，再次建立数学模型，分析验证了所确定的升降装置能够满足应用要求，使升降装置的用钢量减少20.28%。利用UG4.0对动态雕塑进行虚拟装配，装配过程中对主要零部件进行了静干涉检验，并确定了各零部件间的相对位置关系，进一步优化了模型结构。按照给定的运动要求进行了虚拟仿真，分析了相关部件的位移、速度和加速度并进行了运动干涉研究。结果表明，该方案在运动方面是可行的。

5、本文的研究为大型动态雕塑驱动设备的研制提供了一种切实可行的设计方法，解决了由于物理样机制造困难而无法验证设计方案是否可行的问题，并对今后进行大型非标重载设备的研究和开发提供了重要的参考价值。关键词：大型动态雕塑；有限元分析；优化设计；运动仿真I山东理工大学硕士学位论文AbstactAbstractBasedonthemostmajorcharacteristicofdynamicsculptureabovedesignrequirementsandthedesignfeature,thisarticlehasresearchthoroughlytoitsmachinedrivensystem.

6、thelarge-scaledynamicsculpturemachinerydrivehasbeenexcogitated.Thedesignprojectandthedesignrequirementsoftheliftingsystemhaveanalyzed.Theexistingelevatingmechanismtypehasbeenanalyzedandtherackandpinionhasbeendetermined.Finalbacktobackrackandpinionsystemhasbeeninnovativelydesigned.Rotarysystem'sopera

7、tingfeaturehasbeenanalyzed;rotationpinionhasbeenadoptedthesymmetricalarrangementtothestructuralstyle,thustheRotarydevicerunsmoothly.Thedesignprojectandthedesignrequirementsoftheopeningandclosingsystem