磨机换衬板机械手虚拟样机设计及分析

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1、—、－－？—、－、．矿－．Ｃ：二／分类号密级一．．、、、．ｚＸ》＊．ＵＤＣ堂与ｈ）》货９＂＇、’－―一‘‘－．．．硕±学位论文Ｔｈｅ＇ｓｉｓ化ｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅ〇？养＇—令，一Ｊ占■论文题目磨机换衬板机械手虚拟样机设计及分析－—一—一心、．—－。一心—八．、全、日制工程硕±申请学位类别—－■－＂Ｉ—Ｖ＇工程二＿／／专业名称机械．＂■■－？■—一；＾＊＊研究生姓名童乐、

2、＿■导师姓名、职称刘梓时教授心二〇一六年六月Ｓ成＇成—．．若一近‘－－＿少’．－一＿１．／ａ＾＼；一－＇＇一＾＇、一？＇学位论文独创性声明本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研巧工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加？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研巧成果，也不包含己获得江西理工大学或其他教育化构的学位或证书而使用过的材料。与我一同王作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论义中做了明确的说明并表示谢意。申请学位论文与资料若有不实之处一，本人承担切相关责

3、任。研究生签名：、时间：＾年＾月＾曰＾学位论文版权使用授权书本人完全了解江西理工大学关于收集、保存、使用学位论文的规定：即学校有权保存按要求提交的学位论文印刷本和电子版本，学校有权将学位论文的全部或者部分内容编入有关数据库进巧检秦，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编＾＾供查阅和借阅；学校有权按有关规定向国家有关部口或者机构送交论文的复印件和电子版。本人允许本学位论文被查阅和借阅，同意学校向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，并通过网络向社会公众提供信息服务。保密的学位论文在解密后适用本授权书＂学位论文作者

4、签签名（手写）：导师签名（手写）：一‘？＾字曰期；於／４年６月中曰签字曰期：１口Ｕ年細ｙ曰分类号：密级：UDC：学号：硕士学位论文磨机换衬板机械手虚拟样机设计及分析TheVirtualPrototypeDesignandAnalysisofLinerReplacementManipulatoronBallMill学位类别：全日制工程硕士____________作者姓名：童乐学科、专业：机械工程研究方向：机器人技术指导教师：刘祚时教授2016年6月3日江西理工大学硕士学位论文摘要摘要球磨机是矿山工业中主要的矿料研磨设备，安装在其内部的衬板极易被磨损。在实际工

5、作中，衬板是球磨机中更换量最大的零部件之一，更换的周期短，人工更换一次需要花费很长时间。某选矿厂长期使用葫芦吊的方式更换衬板，不仅效率低，而且需要人工辅助。为了提高更换衬板的效率，本论文针对该选矿厂某型号球磨机，设计与之配套的磨机换衬板机械手虚拟样机，并通过理论及仿真模拟验证该机械手的可行性，主要完成了以下研究工作：（1）确定球磨机筒体直径、长度，入口直径，最大衬板单重等实际数据，以及相关性能参数，在Solidworks中建立磨机换衬板机械手三维模型，设计的重点是在机械手腕部添加了三个自由度，使其具有偏航、滚动、俯仰三个方向的姿态调整能力，这三个自由度协同工作可以

6、更加准确、快捷的更换衬板，而无需人工辅助，而末端夹持装置是采取伸缩液压缸驱动的方式来准确夹取衬板。然后，采用插值法对机械手的工作过程进行规划，在Motion插件中对机械手的工作过程进行模拟，结果表明机械手可以完成给定工作目标，验证了机械手结构设计的合理性。（2）为了验证机械手各个连杆参数设置的是否合理，采用D-H方法对机械手结构和连杆参数做出分析，构建了运动学方程。依据该方程，利用Matlab对磨机换衬板机械手进行运动学仿真，获取机械手末端从任意点到达某一特定位置的轨迹曲线以及关节位移、速度曲线，验证了运动学方程建立的正确性。在运动学方程的基础上，介绍了机械手雅可

7、比矩阵、静态特性相关理论，计算出机械手在末端受载的静态情况下，为保持机械手平衡各个关节所受到的力及力矩。经过理论计算与仿真，证明了机械手各个连杆参数设置的合理性。（3）研究了有限元模态分析的理论基础、模态提取方法及分析过程，在不影响分析结果的前提下简化了机械手三维模型，导入Workbench中，对机械手进行了模态分析，提取前五阶模态，得到其固有频率和振型。通过对结果的观察可知，该机械手容易在40~50Hz的激振源下引发共振，且出现共振情况时容易在末端部位产生变形，为避免在工作中发生共振提供了理论依据。（4）在模态分析的基础上，对机械手进行了瞬态动力学分析。通过分析

8、确定了机械