角钢自动码垛机的结构分析与优化设计

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1、中图分类号：TH113.2论文编号：HBLH2015-288UDC：密级：公开硕士学位论文角钢自动码垛机的结构分析与优化设计作者姓名：王龙宇学科名称：机械工程研究方向：机器人技术学习单位：河北联合大学学习时间:2.5年提交日期:2014年12月2日申请学位类别：工程硕士导师姓名：李占贤教授单位：河北联合大学机械工程学院王有义高工单位：唐山任氏水泥设备股份有限公司论文评阅人：丁奇志副教授单位：河北联合大学机械工程学院李书明教授单位：中国民航大学论文答辩日期：2015年3月1日答辩委员会主席：王兆申研究员关键词：角钢自动码垛机；机构优化；工作空间分析；轨迹规

2、划；动力学分析唐山河北联合大学2015年3月StructuralAnalysisandOptimalDesignofAngleAutomaticStackerCraneDissertationSubmittedtoHebeiUnitedUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofEngineeringbyWangLongyu(MechanicalEngineering)ProfessorLiZhanxianSupervisor:WangYouyiMarch,201

3、5独创性说明本人郑重声明：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的研究成果，也不包含为获得河北联合大学以外其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。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做了明确的说明并表示了谢意。论文作者签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本人完全了解河北联合大学有关保留、使用学位论文的规定，即：已获学位的研究生必须按学校规定提交学位论文，学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以将学位论文的全部或

4、部分内容采用影印、缩印或编入有关数据库进行公开、检索和交流。作者和导师同意论文公开及网上交流的时间：□自授予学位之日起□自年月日起作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要摘要在自动化程度日益提高的钢铁企业，很多环节的生产效率和生产质量都得到明显改善，但是仍有部分环节自动化程度还很低，制约着企业的生产效率，角钢的码垛环节就是其中一个。基于上述问题，提出一种二自由度并联角钢自动码垛机。该角钢自动码垛机结构简单、体积小、运动速度快、动作准确，能够有效提高生产效率及生产质量，解决现有码垛机运动速度慢、动作不准确、生产效率低下的难题。和串联机构相比

5、，并联角钢自动码垛机刚度大，能够承受更大的力矩和力。课题主要以二自由度并联角钢自动码垛机为研究对象，依据几何投影学，将二自由度并联角钢自动码垛机等效成平面机构，对其进行运动学分析和奇异性分析。结合实际分析数据，对角钢自动码垛机进行结构优化，根据导轨倾斜角度和运动学参数的关系，最终对其导轨进行倾斜设计。运用虚拟机构法，构造等效机构，建立角钢自动码垛机的三维空间坐标模型，再根据转化关系，将三维模型转化为易于理解的平面图，最后得出角钢自动码垛机的尺寸设计空间。运用极限圆法对角钢自动码垛机的理论工作空间进行研究，得到不同形状的理论工作空间，根据连杆的长度范围，确

6、定最优的理论工作空间。运用多项式曲线法、正弦曲线法、修正梯形曲线法对角钢自动码垛机末端执行机构的加速度进行研究，得出各个方法最大加速度的表达式。根据实际情况，确定角钢码垛机的运行周期和运行路径，最后根据实际情况选用最适合角钢自动码垛机轨迹规划的方法，同时也对轨迹规划曲线进行圆弧优化。运用拉格朗日法对角钢自动码垛机进行动力学分析，建立逆解模型和动力学方程，求出滑块的驱动力。根据丝杠的轴向载荷、伺服电机瞬时最大输出扭矩，选取适合该机构的伺服电机。根据上述理论分析，角钢自动码垛机和实际工况相符，运行高效、平稳，能够促进钢铁企业生产效率的提高，同时也对钢铁企业自

7、动化程度的加深有着重大意义。图34幅；表6个；参45篇。关键词：角钢自动码垛机；机构优化；工作空间分析；轨迹规划；动力学分析分类号：TH113.2-I-河北联合大学硕士学位论文AbstractWiththeincreasingdegreeofautomationinironandsteelenterprises,theproductiveefficiencyandqualityinmanylinksaresignificantlyimproved.Butsomelinksinthedegreeofautomationisstillverylow,whic

8、hrestrictstheproductiveefficiency.Pallet