接触网绝缘子清扫装置水平清扫臂的动力学分析及结构优化
发布时间：2022-02-22 23:52
随着我国高速铁路的迅速发展,铁路接触网绝缘子污闪问题对铁路系统安全运营的影响更加严重。目前绝缘子的清洁以人工为主,工作效率较低,为此课题组结合高速铁路接触网绝缘子清洁的实际需求,组织开发了自动化的绝缘子清扫装置。论文依托高速铁路接触网绝缘子清扫装置的研发,主要设计了绝缘子清扫装置的机械结构,并对其水平清扫臂进行了动力学分析及结构优化。论文的主要研究内容如下:（1）针对高速铁路接触网绝缘子清扫作业技术标准及清洁的实际需求,结合装置设计方案,分别设计清扫装置的底盘、底板、支架、绝缘子清扫臂等各机械构件。（2）运用多体动力学刚柔耦合理论,利用ADAMS软件对水平清扫臂起升工况进行分析。对比刚体模型和刚柔耦合模型的动力学参数,并与实验得到的数据对比验证了刚柔耦合研究方法的可靠性及水平清扫臂定位的准确性。（3）利用DHDAS动态信号采集分析系统完成对水平清扫臂应变采集,结合材料力学知识得到刷杆上的负载力矩。使用ANSYS Workbench软件对水平清扫臂工作时工况进行力学分析得到其应力应变和最大变形云图,分析得到水平清扫臂满足力学性能要求。（4）利用nCode Design-life疲劳分析软...
【文章来源】：石家庄铁道大学河北省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及选题意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 结构优化设计研究现状
1.3 课题来源及主要研究内容
1.4 本章小结
第二章 清扫装置的结构设计
2.1 清扫装置设计方案
2.1.1 清扫装置设计的技术要求
2.1.2 清扫装置总体设计
2.1.3 清扫装置可实现工况
2.2 清扫装置三维模型建立
2.2.1 模型建立
2.2.2 整体装配模型
2.3 本章小结
第三章 清扫装置水平清扫臂的动力学分析
3.1 ADAMS分析研究的基础理论
3.1.1 ADAMS软件介绍
3.1.2 ADAMS刚柔耦合建模理论
3.2 水平清扫臂刚柔耦合多体动力学模型的建立
3.2.1 多刚体模型的建立
3.2.2 ADAMS柔性体建模
3.2.3 ADAMS刚柔耦合模型建立
3.3 水平清扫臂动力学仿真分析
3.4 水平清扫臂动力学验证
3.5 水平清扫臂的应力分析
3.5.1 水平清扫臂工作时应变的采集
3.5.2 水平清扫臂负载的计算
3.5.3 水平清扫臂应力分析
3.6 本章小结
第四章 清扫装置水平清扫臂疲劳分析
4.1 疲劳理论
4.1.1 疲劳分析定义及相关概念
4.1.2 疲劳分析方法
4.1.3 疲劳分析步骤
4.2 水平清扫臂的疲劳分析
4.2.1 nCode Design-Life软件简介
4.2.2 水平清扫臂疲劳分析
4.3 水平清扫臂的疲劳分析结果
4.4 本章小结
第五章 清扫装置水平清扫臂结构优化
5.1 机械结构优化理论基本思想和方法
5.1.1 机械结构优化设计基本思想
5.1.2 机械结构优化设计的方法
5.1.3 机械结构优化设计的数学模型
5.1.4 灵敏度分析
5.2 水平清扫臂结构优化
5.2.1 水平清扫臂的优化变量设计
5.2.2 设计变量与水平清扫臂特性关系
5.2.3 设计变量的灵敏度与响应曲面分析
5.2.4 尺寸优化结果分析
5.3 水平清扫臂疲劳寿命分析验证
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]铁路绝缘子快速清扫装置的控制系统设计[J]. 张旭,刘超颖,吴文江,龙海潮,郭斌. 铁道标准设计. 2018(06)
[2]一种接触网绝缘子污闪预测方法的研究[J]. 王思华,景弘. 铁道学报. 2018(03)
[3]ADMAS虚拟样机分析技术理论及应用[J]. 张杨,薛兴国,刘世杰. 工程建设与设计. 2017(14)
[4]基于模块化的缠绕机设计方法[J]. 徐小明,张武翔,丁希仑. 北京航空航天大学学报. 2018(04)
[5]模块化设计方法及其在机械设计中的应用[J]. 王森. 现代制造技术与装备. 2017(04)
[6]基于ANSYS Workbench的立式车床回转工作台结构优化设计[J]. 魏锋涛,宋俐,代媛. 制造技术与机床. 2016(04)
[7]基于ANSYS Workbench的龙门铣床横梁多目标优化设计[J]. 程彬彬,黄美发,吴常林,吴芬,刘思遥. 组合机床与自动化加工技术. 2015(02)
[8]铁路交通运输行业在国民经济中的地位与作用[J]. 赵海燕. 现代经济信息. 2014(15)
[9]基于ADAMS和ANSYS柔性体联合仿真分析[J]. 黎璐琳. 科技风. 2014(01)
[10]基于Pro/E的变电站绝缘子清洗机械臂的设计与仿真[J]. 杜益刚,田洪强,张文志. 制造业自动化. 2013(13)
硕士论文
[1]柴油机剖分式滚滑主轴承的动力学及疲劳寿命分析[D]. 易帆.华东交通大学 2018
[2]低温、高污染地区接触网绝缘子清洗装置研究[D]. 罗毅.西南交通大学 2017
[3]铁路接触网绝缘子清洁机器人关键技术研究[D]. 张雷.西南科技大学 2016
[4]接触网绝缘子水冲洗装置的机构及伸缩臂分析与优化[D]. 郑涛.西南交通大学 2016
[5]基于泄漏电流监测数据的接触网绝缘子泄漏特性研究[D]. 盛良.西南交通大学 2014
[6]针对机械制造装备的有限元静、动态分析及结构优化[D]. 李煜.天津大学 2014
[7]基于刚柔耦合的车身结构疲劳分析[D]. 唐传.湖南大学 2012
[8]基于有限元法的电动车车架结构分析及优化[D]. 王莹莹.青岛理工大学 2011
[9]外空间环境中的柔性机械臂的非线性振动研究[D]. 姜丹.东北大学 2010
[10]乳化液泵虚拟样机仿真技术应用研究[D]. 李懿.太原理工大学 2008
本文编号：3640436
【文章来源】：石家庄铁道大学河北省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及选题意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 结构优化设计研究现状
1.3 课题来源及主要研究内容
1.4 本章小结
第二章 清扫装置的结构设计
2.1 清扫装置设计方案
2.1.1 清扫装置设计的技术要求
2.1.2 清扫装置总体设计
2.1.3 清扫装置可实现工况
2.2 清扫装置三维模型建立
2.2.1 模型建立
2.2.2 整体装配模型
2.3 本章小结
第三章 清扫装置水平清扫臂的动力学分析
3.1 ADAMS分析研究的基础理论
3.1.1 ADAMS软件介绍
3.1.2 ADAMS刚柔耦合建模理论
3.2 水平清扫臂刚柔耦合多体动力学模型的建立
3.2.1 多刚体模型的建立
3.2.2 ADAMS柔性体建模
3.2.3 ADAMS刚柔耦合模型建立
3.3 水平清扫臂动力学仿真分析
3.4 水平清扫臂动力学验证
3.5 水平清扫臂的应力分析
3.5.1 水平清扫臂工作时应变的采集
3.5.2 水平清扫臂负载的计算
3.5.3 水平清扫臂应力分析
3.6 本章小结
第四章 清扫装置水平清扫臂疲劳分析
4.1 疲劳理论
4.1.1 疲劳分析定义及相关概念
4.1.2 疲劳分析方法
4.1.3 疲劳分析步骤
4.2 水平清扫臂的疲劳分析
4.2.1 nCode Design-Life软件简介
4.2.2 水平清扫臂疲劳分析
4.3 水平清扫臂的疲劳分析结果
4.4 本章小结
第五章 清扫装置水平清扫臂结构优化
5.1 机械结构优化理论基本思想和方法
5.1.1 机械结构优化设计基本思想
5.1.2 机械结构优化设计的方法
5.1.3 机械结构优化设计的数学模型
5.1.4 灵敏度分析
5.2 水平清扫臂结构优化
5.2.1 水平清扫臂的优化变量设计
5.2.2 设计变量与水平清扫臂特性关系
5.2.3 设计变量的灵敏度与响应曲面分析
5.2.4 尺寸优化结果分析
5.3 水平清扫臂疲劳寿命分析验证
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]铁路绝缘子快速清扫装置的控制系统设计[J]. 张旭,刘超颖,吴文江,龙海潮,郭斌. 铁道标准设计. 2018(06)
[2]一种接触网绝缘子污闪预测方法的研究[J]. 王思华,景弘. 铁道学报. 2018(03)
[3]ADMAS虚拟样机分析技术理论及应用[J]. 张杨,薛兴国,刘世杰. 工程建设与设计. 2017(14)
[4]基于模块化的缠绕机设计方法[J]. 徐小明,张武翔,丁希仑. 北京航空航天大学学报. 2018(04)
[5]模块化设计方法及其在机械设计中的应用[J]. 王森. 现代制造技术与装备. 2017(04)
[6]基于ANSYS Workbench的立式车床回转工作台结构优化设计[J]. 魏锋涛,宋俐,代媛. 制造技术与机床. 2016(04)
[7]基于ANSYS Workbench的龙门铣床横梁多目标优化设计[J]. 程彬彬,黄美发,吴常林,吴芬,刘思遥. 组合机床与自动化加工技术. 2015(02)
[8]铁路交通运输行业在国民经济中的地位与作用[J]. 赵海燕. 现代经济信息. 2014(15)
[9]基于ADAMS和ANSYS柔性体联合仿真分析[J]. 黎璐琳. 科技风. 2014(01)
[10]基于Pro/E的变电站绝缘子清洗机械臂的设计与仿真[J]. 杜益刚,田洪强,张文志. 制造业自动化. 2013(13)
硕士论文
[1]柴油机剖分式滚滑主轴承的动力学及疲劳寿命分析[D]. 易帆.华东交通大学 2018
[2]低温、高污染地区接触网绝缘子清洗装置研究[D]. 罗毅.西南交通大学 2017
[3]铁路接触网绝缘子清洁机器人关键技术研究[D]. 张雷.西南科技大学 2016
[4]接触网绝缘子水冲洗装置的机构及伸缩臂分析与优化[D]. 郑涛.西南交通大学 2016
[5]基于泄漏电流监测数据的接触网绝缘子泄漏特性研究[D]. 盛良.西南交通大学 2014
[6]针对机械制造装备的有限元静、动态分析及结构优化[D]. 李煜.天津大学 2014
[7]基于刚柔耦合的车身结构疲劳分析[D]. 唐传.湖南大学 2012
[8]基于有限元法的电动车车架结构分析及优化[D]. 王莹莹.青岛理工大学 2011
[9]外空间环境中的柔性机械臂的非线性振动研究[D]. 姜丹.东北大学 2010
[10]乳化液泵虚拟样机仿真技术应用研究[D]. 李懿.太原理工大学 2008
本文编号：3640436
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