磨機(jī)換襯板專用機(jī)械手的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、對(duì)于整個(gè)磨機(jī)系統(tǒng)而言，襯板是數(shù)量最大的零部件之一，也是受磨損破壞量最多的零部件之一。傳統(tǒng)采用人工的方式更換襯板耗時(shí)長(zhǎng)，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度也大且還存在安全隱患，這嚴(yán)重影響磨機(jī)的作業(yè)效率。因此，研制出性能穩(wěn)定、工作可靠的磨機(jī)換襯板專用機(jī)械手對(duì)解決礦山磨機(jī)襯板更換問題，將產(chǎn)生重大意義。本文以某礦山選礦廠筒體直徑為4.8m的球磨機(jī)為對(duì)象，針對(duì)初期設(shè)計(jì)的磨機(jī)換襯板專用機(jī)械手撓度過大的問題，采用連續(xù)體拓?fù)鋬?yōu)化的方法對(duì)其進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)，得到的磨機(jī)換襯板

2、專用機(jī)械新手結(jié)構(gòu)，并通過仿真分析進(jìn)行驗(yàn)證。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴分析磨機(jī)換襯板專用機(jī)械手的原理及組成，設(shè)計(jì)其運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)與最大負(fù)載下四個(gè)不同工況。對(duì)比分析各工況，并針對(duì)其中三個(gè)相對(duì)較危險(xiǎn)工況做了結(jié)構(gòu)靜力分析，以確定危險(xiǎn)工況。同時(shí)，為確定對(duì)整機(jī)撓度變形影響較大的零部件，對(duì)主要組成部件吊臂與爪具體也進(jìn)行了具體的撓度變形分析。結(jié)果表明：安裝離機(jī)械手最遠(yuǎn)且俯仰角最小位置的襯板時(shí)對(duì)應(yīng)的工況3的應(yīng)力與變形都是最大的，即確定工況

3、3為危險(xiǎn)工況；危險(xiǎn)工況下，整機(jī)最大變形量為7.713mm，即撓度變形過大、剛度不足；且吊臂與爪具體單部件獨(dú)的變形量都大，則知它們對(duì)整機(jī)的撓度變形影響度很大。由此得到的結(jié)論為后文磨機(jī)換襯板專用機(jī)械手拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)指明了方向。⑵在Hyperworks軟件的優(yōu)化模塊Optistruct中，基于SIMP方法的拓?fù)鋬?yōu)化模型,以體積分?jǐn)?shù)為約束、最小柔度為目標(biāo)的方法，對(duì)磨機(jī)換襯板專用機(jī)械手的吊臂與爪具體分別做了拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)，得到新結(jié)構(gòu)。最后針對(duì)危險(xiǎn)工況

4、做了整機(jī)的剛度驗(yàn)證。結(jié)果表明：經(jīng)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)后，整機(jī)的撓度變形減小到4.228mm，且應(yīng)力仍小于材料許用應(yīng)力值，機(jī)械手準(zhǔn)確抓取并對(duì)位安裝襯板的可靠性得到提高。⑶針對(duì)危險(xiǎn)工況，對(duì)拓?fù)鋬?yōu)化后的磨機(jī)換襯板專用機(jī)械手做模態(tài)分析與瞬態(tài)分析，并與優(yōu)化前的分析結(jié)果作對(duì)比；同時(shí)在Solidworks Motion插件中做工作過程運(yùn)動(dòng)仿真。結(jié)果顯示：拓?fù)鋬?yōu)化后的磨機(jī)換襯板專用機(jī)械手的前兩階固有頻率得到提高，更好地避免低頻干擾共振的發(fā)生；在瞬態(tài)沖擊載荷作用