新型垃圾车执行机构的运动学和动力学研究

摘要

常用的垃圾车可分为以下几种:压缩式垃圾车、摆臂式垃圾车、勾臂式垃圾车、挂桶式垃圾车等。但是,压缩式垃圾车动作复杂,需要复杂的液压系统控制。摆臂式垃圾车是通过两支摆臂摆上摆下控制垃圾斗上下,拉臂式垃圾车是通过液压系统带动拉臂将垃圾斗拉上拉下。这两类垃圾车具有密封不严密,容易造成二次污染的问题。同时,漏油等问题一直困扰着传统液压式垃圾车。液压零件较高的造价、制造、保养要求等也提高了这类垃圾车的使用、维护成本。
　　针对上述问题,本文提出了一种新型多自由度可控机构式垃圾车。该新型垃圾车能对垃圾进行铲装、压缩和卸载,克服了现有垃圾车须人力装载或使用装载机进行装载的缺点,减少了装载过程中配套设施的使用,减少了工作量,降低了成本,并且能够克服传统垃圾车液压元件加工精度要求高、维护保养困难、造价高且易漏油的缺点,便于推广应用。同时,为了验证该机构的可实现性、稳定性及合理性,并且为该垃圾车下一步尺度综合、运动副具体结构的设计、电机选型、材料和润滑方式的选择等提供理论依据,本文对该新型垃圾车的执行机构进行了运动学和动力学分析,确定了奇异位形,具体工作内容如下:
　　首先,设计出该新型垃圾车的执行机构,并使用Pro/e建立了三维模型,并且对该机构的各方面功能及动作执行情况进行分析说明。
　　其次,选取了本新型多自由度可控机构式垃圾车执行机构中最主要的装载机构进行了分析,使用相应的理论求解出该装载机构独立运动参数的个数;利用拆分方法求解出机构位置正解和逆解并对结果进行数值分析比对;对机构进行了速度和加速度分析。对装载机构进行奇异性和位置空间分析,运用拉格朗日法建立了装载机构的刚体动力学模型并进行了数值分析。
　　最后,使用Adams建立了机构虚拟样机模型,并对机构进行了运动学仿真和动力学仿真分析。

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第一章 绪论

1.1 课题来源

1.2 垃圾车的发展概况

1.3 多自由度可控机构介绍

1.4 运动学分析介绍

1.5 刚体动力学分析介绍

1.6 本文的主要研究内容及研究意义

第二章 新型多自由度可控机构式垃圾车执行机构分析

2.1 引言

2.2 装载机构

2.3 卸载机构

2.4 本章小结

第三章 新型多自由度可控机构式垃圾车装载机构的位置分析

3.1 引言

3.2 机构自由度计算

3.3 机构位置的正解分析

3.4 机构位置逆解

3.5 机构的速度和加速度分析

3.6 数值分析

3.7 本章小结

第四章 装载机构奇异性及工作空间分析

4.1 引言

4.2 奇异性分析

4.3 工作空间分析

4.4 数值分析

4.5 本章小结

第五章 装载机构的刚体动力学分析

5.1 引言

5.2 机构各杆件质心位置及速度分析

5.3 装载机构的动力学模型

5.4 数值分析

5.5 本章小结

第六章 虚拟样机仿真分析

6.1 引言

6.2 虚拟样机模型

6.3 运动学仿真分析

6.4 动力学仿真分析

6.5 本章小结

第七章 总结和展望

7.1 工作归纳

7.2 不足与展望

参考文献

致谢

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