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【6h】

基于小波理论的堆垛机模态参数识别及其结构优化

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1 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 自动化立体仓库概述

1.1.2 巷道堆垛机的概况

1.1.3 课题来源

1.2 模态参数识别方法研究概述

1.3 研究的目的和意义

1.4 主要研究内容

(2)基于小波变换的堆垛机模态参数识别

(4)堆垛机立柱结构优化

2堆垛机特性分析

2.1 堆垛机的结构参数

2.2 立柱挠度分析

2.3 立柱稳定性分析

2.4 立柱固有频率

2.5 立柱振动分析

2.6 本章小结

3 基于小波变换的堆垛机模态参数识别

3.1 小波变换理论

3.1.1 小波函数

3.1.2 连续小波变换

3.1.3 时频特性

3.2 基于小波变换的模态参数识别方法

3.3母小波的选择

3.4 改进的Morlet小波

3.5 自由振动响应信号的获取

3.6 仿真分析

3.6.1 仿真算例1

3.6.2 仿真算例2

3.7 堆垛机模态试验研究

3.7.1基于小波变换的模态参数识别

3.7.2小型堆垛机振型识别实验

3.8 本章小结

4堆垛机特性影响因素分析

4.1 有限元法与ANSYS软件介绍

4.2 堆垛机有限元分析

4.2.1 定义材料属性

4.2.2 模型建立

4.2.3 网格划分

4.2.4 边界条件设置

4.3 静力学分析

4.4 模态分析

4.5 堆垛机动静态特性影响因素分析

(2)开孔方式

(3)减小侧壁厚度

4.6 本章小结

5 堆垛机立柱结构优化

5.1基于静态特性的堆垛机立柱结构优化

5.1.1 竖直平行型加强筋

5. 1.2 X型加强筋

5.1.3 V型加强筋

5.1.4 倒V型加强筋

5. 1.5 井字型加强筋

5.1.6 最优结构

5.2 基于动态特性的堆垛机立柱结构优化

5.3 本章小结

6总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和研究成果

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摘要

单立柱堆垛机因其具有结构简单、巷道占宽小、故障率低等优点被广泛地应用于自动化立体仓库中,但由于其强度与刚度较差,影响了其工作性能。因此研究分析影响堆垛机的工作性能的因素并对其关键部件进行结构优化以期改善其动静态特性具有十分重要的意义。本文以解放军某研究所自动化仓储中的单立柱堆垛机为研究对象,借助有限元分析软件,分析了改变立柱结构方式对立柱根部应力与顶端挠度和对堆垛机固有频率与振型的影响,以优化堆垛机立柱结构以改善堆垛机的动静态性能。为此,论文进行了以下研究: (1)基于理论计算,分析了堆垛机在加速过程中各质量单元的重力和惯性力对立柱顶端挠度的影响。研究表明,堆垛机的加速度是影响立柱顶端挠度的主要因素;同时也分析了堆垛机立柱的压杆稳定性;基于振动理论,对简化后的堆垛机固有频率进行了计算,并搭建了立柱振动仿真模型,分析了堆垛机在加减速过程中立柱的振动特性。 (2)基本小波理论,设计了基于小波变换的堆垛机模态参数识别算法,通过对一个五自由度系统的自由响应信号实现了对其模态参数识别,结果证明了所设计的模态参数识别方法的有效性和准确性。重点分析了Morlet小波带宽参数和中心频率对系统模态参数识别精度的影响,采用全因素法对Morlet小波带宽参数和中心频率进行了优化。采用优化后的算法实现了堆垛机在运行状态下的模态参数进行了识别。分析结果表明,堆垛机的低阶模态频率较低。为提高堆垛机的工作稳定性,有必要对现有的堆垛机进行结构优化。 (3)通过对简化后的堆垛机模型的静力学分析与模态分析,针对堆垛机动静态特性较差的问题,研究了影响堆垛机动静态特性的因素。基于此,提出了改善堆垛机动静态特性的方法:通过在立柱内腔加筋方式可有效改善堆垛机的静态特性,通过在立柱侧壁开孔方式可显著改善堆垛机的动态特性。 (4)基于以上分析,提出了堆垛机立柱结构的优化方案。通过对比分析不同加筋方式对堆垛机立柱根部应力和顶端挠度的影响,选用加井字型筋来改善堆垛机的静态特性。基于最优的加筋方式,对比分析了不同开孔方式对堆垛机各阶固有频率与振型的影响,选择开方形孔方式来改善堆垛机的动态特性。 研究分析表明,采用加井字型筋和开方孔的组合优化方式对堆垛机的立柱结构进行优化,可使立柱根部应力与顶端挠度大大降低,同时使堆垛机的低阶固有频率得到了显著提高。研究证明了本文提出的对堆垛机立柱结构的优化方法能有效改善堆垛机的动静态特性,进而提高堆垛机的运行平稳性。研究成果将为堆垛机的结构设计优化提供理论参考。

著录项

  • 作者

    张融森;

  • 作者单位

    西安理工大学;

  • 授予单位 西安理工大学;
  • 学科 机械工程;机械制造及其自动化
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 史恩秀;
  • 年度 2019
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类
  • 关键词

    小波理论; 堆垛机; 模态参数识别;

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