破碎机毕业设计论文开题报告及外文翻译

毕业设计（论文）开题报告

理工类

题目:（楷体四号下同）学生毕业设计(论文)工

作材料

学院：机械工程学院

专业班级：机械设计制造及其自动化机械041

学生姓名：海州书院学号：080811116 指导教师：欧阳淮海（职称）

年月日

淮海工学院毕业设计（论文）开题报告

1.课题研究的意义，国内外研究现状、水平和发展趋势

随着经济的增长，各种金属与非金属矿、水泥厂、建筑、砂石冶金等行业生产规模的扩大，其加工设备——破碎机在其发展中占有十分重要的地位和作用，成为行业的支柱设备。而圆锥破碎机是比颚式破碎机、反击式破碎机破碎粒度细比制砂机磨粉机破碎粒度大的破碎机械。近日，国家为了扶持破碎机的国产化趋势，推动破碎机械——圆锥破碎机的发展，发布了《关于促进深部找矿工作指导意见》，以促进我国固体矿产勘查向深部拓展。显示出矿山机械设备将面临着新一轮的行业需求，预示着矿山机械设备股的行业景气度有望继续高涨且延续。另外，随着近几年的经济发展，重工成为我国的栋梁行业，政府为了扶持破碎机行业的发展，帮助其顺利的度过金融危机，规定财政部对大型非公路矿用自卸车及其关键零部件和原材料进口税收政策进行调整。对进口核心零部件的进口关税和进口环节增值税实行先征后退，用于企业新产品的研制生产以及自主创新能力建设。从目前的经济形势分析，越来越多的矿山开始使用机械化作业，提升矿山的开采率，尤其是在煤炭、铜矿、锌矿等矿山的机械化程度已大大提升，而这些产业对成品的质量和成型的粒度要求也在不断的提高。

压圆锥破碎机在采矿领域使用广泛。但目前其控制方法基本采用手动，生产效率较低。能源浪费大，针对这一问题．国内提出了一种对单缸液压圆锥破碎机进行自动控制的具体设计方案。方案中系统实现了排矿口的自动调整和主电机的恒功率控制，提高了设备的生产率和自动化水平。破碎过程是选矿过程的一道重要工艺．其能耗非常大．破碎产品粒度直接影响后续磨矿作业．且破碎效率影响整个选矿厂的生产效率．从而影响选矿厂的经济效益。为研制符合新型层压破碎工作原理的圆锥破碎机,基于总体平衡模型和散体物料运动学特性,提出圆锥破碎机破碎腔型分层研究模型和腔型优化设计新方法.提出破碎机生产率计算新方法和圆锥破碎机操作模型,建立破碎机腔型优化、生产率优化和破碎产品粒度分布优化的计算模型.研究分析基于层压破碎原理的破碎腔型、生产率和破碎产品粒度之间的相互耦合关系模型,建立圆锥破碎机的多目标规划模型,能够为自主研制开发新型、高效、节能的现代高能圆锥破碎机奠定理论基础。

目前国内外利用目标规划设计圆锥破碎机研制符合新型层压破碎工作原理的圆锥破碎机,基于总体平衡模型和散体物料运动学特性,提出圆锥破碎机破碎腔型分层研究模型和腔型优化设计新方法.提出破碎机生产率计算新方法和圆锥破碎机操作模型,建立破碎机腔型优化方法.结合圆锥破碎机设计研发过程中所存在的实际问题,通过分析圆锥破碎机动锥单次摆动过程中下落物料的总量,推导并建立针对曲线腔形圆锥破碎机的生产率计算模型;基于总体平衡理论,对圆锥破碎机破碎腔分层情况加以分析、深入研究。

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2.课题的基本内容，可能遇到的困难，提出解决问题的方法和措施

毕业设计是大学学习的最后一个综合性实践教学环节。通过设计要求学生综合运用所学的理论，对实际问题进行分析、研究，并完成相应的产品设计。

随着当代社会经济的迅速发展，各种金属、非金属、化工矿物，以及水泥、建材等物料的社会需求量和生产规模日益扩大，需碎磨的物料量迅速增加。圆锥破碎机是选矿厂大型设备之一，它在选矿作业中起着重要的作用，具有结构可靠运转平稳，生产效率高，调整方便，产品粒度均匀等特点。本课题着重就圆锥破碎机的结构进行设计。

圆锥破碎机按照使用范围，分为粗碎、中碎和细碎三种，粗碎圆锥破碎机又叫旋回破碎机，中碎和细碎圆锥破碎机又称菌形圆锥破碎机。旋回破碎机是一种粗碎设备，它在选矿工业和其它工业部门中，主要用于粗碎各种硬度的矿石。菌形破碎机主要用做各种硬度矿石的中碎和细碎设备。就我国选矿厂碎矿车间的当前情况来看，中碎设备大都采用标准型圆锥破碎机，细碎设备大都使用短头型圆锥破碎机，几乎已经定型。但是，粗碎设备不是采用旋回破碎机，就是使用颚式破碎机。

本课题主要是运用所建立的圆锥破碎机生产能力的计算模型，结合MATLAB编程求出不同转速下圆锥破碎机的生产能力，然后进行破碎机的尺寸及外形设计。设计过程中可能出现一些理论与实际误差的地方，必须经过实际考察圆锥破碎机在工程中的实际应用，才可能设计出合理的结构，所以在设计研究以前必须先进行破碎机的考察。

3.课题拟采用的研究手段（途径）和可行性分析

本课题主要是在进行圆锥破碎机实际考察研究后提出的设计思路，从理论上来讲是可行的，采用的主要方法是目标规划法。课题已经给出了该圆锥破碎机的进料最大尺寸，出口尺寸范围以及该破碎机的处理能力，从这三个已知条件入手，查手册找与该设计要求相仿的圆锥破碎机类型，对其结构进行分析，然后根据自己的设计思路以及创新想法进行改进，使其能更好更快的完成其基本功能。

理论上进行可行性设计分析，该设计是可行的，但是相对于其最大进料尺寸300mm，所要求的生产能力100-150吨/小时有些低，即设计出的机器有“大材小用”之嫌，而且其出料尺寸15-60mm，要求相对于一般的圆锥破碎机较高，不过综合来说，其可行性分析结果是可行的。

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指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见和对设计结果的预测）

指导教师（签名）

年月日

系审查意见：

系主任(签名)：

年月日

毕业设计(论文)外文资料翻译

学院：机械工程学院

专业班级：机械设计制造及其自动化机械041

学生姓名：海州书院学号：080811116 指导教师：欧阳淮海(职称)

外文出处：(外文)

附件：1.外文资料翻译译文； 2.外文原文指导教师评语：

签名：

年月日

基于灵敏度分析的平面并联机械手的最优动平衡

摘要

本文对二自由度的并联机械手以及对并联机构进行最优动平衡平面分析。制定的动态平衡可以应用于优化问题,例如振动力平衡是通过力分析达到平衡的限制,在目标函数关联的基础上对平衡约束的灵敏度分析每一刻的位移、速度和加速度使环节的振动降到最低。结果集优化结果相应的各种要素的组合目标函数，为量化评估影响产生的振动的时候的地面受力和产生的扭矩。结果表明,该算法优化方法能用于完全消除振动力,将振动传送到并联机构的基本框架。对于并联机械手或自由度较高的机构，因为它是几乎不可能得到振动力平衡时的分析,所以提出了一种约束条件分析的方法。这是通过一系列的约束条件来分析振动力平

衡，而不是振动力或振动时刻都能有界，通过包括限制优化算法来简化那些敏感的振动力。

1 介绍

在设计高速运动机构时,一种特殊的并联机构应注意，可以将抖力及力矩、抖弯矩传送到机制框架。如果他们的大小和方向的运行中出现的变化、机构就会振动，此时它的动态的表现会不令人满意。因此，一个主要的问题是要么完全消除这些振动力，要么保证他们的大小和方向的幅度不改变。如果是前者则应该意识到这样一种机构被认为是动态平衡，这实际上是不可能的。后者则是意识到利用某一些预防措施，如最小化这种作用的大小即振动的力量和振动的时刻，或者使用可能的常数来优化程序。事实上经常有一个约束优化程序的参数选择平衡机构，使得其选择地面受力更加平稳。现在此研究中，我们选择一个目标函数符合第二摘要目中的利用最小的敏感性摇晃的时刻位置、速度和加速度的一个平面并联机构，这是一个机构，而不是目标的大小直接的最小的振动时刻，我们的目标是其后的振动的时刻,让振动最厉害的特定时刻的参数利用轨迹跟踪的互信机制也在振动的时刻。事实上，这种方法的试验，,结果表明无论最佳动平衡进行的传统方法，还是大小直接减少振动的时刻,基于敏感性分析的最小振动的时刻会更易在减少地震的时刻。三套优化结果的提出证明了该优化方法能用于完全消除振动力,将振动到时刻传送到并联机构的基本框架。对于并联机械手或自由度较高的过程(自由度大于二)，因为它是几乎不可能获得力达到振动平衡，提出了一种解析条件选择约束优化程序。这个过程是基于这样一个事实,而不是振动的力量或振动时刻都能有界通过包括灵敏度分析的限制优化算法。可以通过计算目标函数得到不是那些振动力量或振动的时候。这就是本研究为什么考虑平面并联机械手的三种情况采用这样的平面机构建立一个6自由度并联机器人利用6个单自由度的关节，生产、装配、维护简单的自由的皆可用的关节，例如球形双。必须记住，在实际上是不可能有六自由度机构动态平衡作为一个整体参考文献平衡问题的机构。

已经有大量的研究致力于单自由度平面及空间并联机构的动态平衡机制、静态平衡的研究，以及基于将最细微振动力及力矩传输到地面的优化操作研究，轴承的力量等。其中最主要的是是单自由度的驱动力矩作用机制的研究。然而，很少有多自由度的平面并联机构被用来在最优动平衡方面的研究。最近，Gosselin提出了一个基于总和最小化方法的三自由度并联机构移动实验室设计的机构。基于实验室合成机理,并于2自由度机制三个人综合提炼3自由度并联机构。Wiederrich和罗斯提出条件异形分布参数确定一般的运作机制实验室平面、基于线性动量与角动量平衡。它认为大量的机制就可以划分来代表机构,没有任何质量矩质心的惯性。Conte，George, Mayne，Sadler提出了一种结合运

动学合成、动态设计、及输入转速弹道设计实现动平衡的方法，可以满足约束的运动要求并能同时进行实验室连接。Feng所使用的是相结合的质量来分布和增加两种不同类型的惯性权衡以变现有一定数量的单自由度机制的动态平衡。Arakelian和Dahan通过最小化的均方根值确定摇晃的时刻来研究振动力和颤抖时刻平衡机制和一个实验室的空间RSSR机制。最近,Arakelian和史密斯报道了动平衡的单自由度利用机制权衡运动的机制,这种机制通过增加形成最少的连接到原来的机制。Xi报道动平衡的6自由度并联机械手使用动态状况指数基于同性和坚定不移的广义的惯性矩阵。动态平衡的定义是振动最小化。机械臂组成的动态力量惯性,重力和离心的力量。不同的机构保守的功能最小的均值、标准差、最大的价值动态状况指数提出了确定光斑半径、质量和坐标的球形国家附在平台作为工具持有人。Xi和Simatra的影响研究权衡基于模拟计算的结果,得出了惯性质量矩对立权衡的习惯意识到动平衡必须尽可能小,如机制降到最低振动。此外，在一些更加详细的参考文献中，找到了一大批广泛的关于机构动平衡研究的科技文献。

2 五杆旋转连接臂关节。

平面机械手研究认为图1显示的是，在这里它的两个关节（活跃和其他人都被动的关节）连接到地面。必须指出的是任何两个关节的机械手的主动/驱动关节。输入运动的积极的关节可以是独立的提供从对方通过一套齿轮保持指定两者之间的相位活跃的关节。解析表达式，付出的坐标利用载体联系起来，提供获得了该链接长度L1,L2,L3差距和角度。必须在RRRRR并联机械手注释：L1 =差距，L2 = L3 . 差距、角度等描述径向距离和质心制作的链接参数。

3 制定最佳平衡

在这方面具有广泛的文献报告，消除完整的振动的力量和摇晃的时刻或全部动平衡可能需要有一些辅助的增加联系到原机制，这当然会增加数量的链接和增加不堪重负的执行机构和轴承的力量。另一个可能的解决方法是将振动力的大小和摇晃的时刻通过优化程序。最优结构被认为是在这项研究中,就有可能解析力达到平衡颤抖中被雇佣的条件的约束条件的大小,并且减轻地震的时刻。

图一：基本的平面机械手的中心位置参数与原理图

3.1 振动力平衡要求

振动的力量可以表示为一个变率的线性动量的系统就在分支点上,一个机制框架。如果线性动量机制是不断的在它的经营范围，振动力可以传送到框架将机构振动力变为零。使用显示在图1给出,线性动量洛杉矶构成的系统的' n '互联刚体：

（1）对大量的Gi，在r位置向量处以及大量的mi的移动的连接参考点，参考连接指向A，将地震力传递给框架即可：

（2）作为大部分中心的机制的位置矢量R是：

（3）Mt是大多数移动链接的总连接。考虑到这一点,线性动量也可以被表达作为：

（4）独立的位置向量ri中表达了复杂的复数为：

（5）指数的条件是由彼此相关回路关闭方程：

（6）

从等式（6）中提取指数术语，然后替代到等式（5）中去。现在，方程（5）中的位置向量带入到方程(3)中，用来获得描述位置矢量整体的质心机制：

（7）第一次上台后,起源于式。(七)和替代成的情绪智商。(4),分析表达式线性动量的系统获得

（8）方程（8）中的线性动量描述具有非零常数值，不能在整个机制范围内应用。

然而, 如果变为零它可以将得到零，这意味着任何轨迹机制也紧随其后的线性动量的系统是常数。为此,证明力达到平衡条件振动发现:

从（11）和（12）可知：

（15）依靠大量实验和链接长度之比，R3各方面进行负面R2的,这说明大规模的位置中心2和连接有3个环节相互分离180度。在剩下的四个条件(方程(9)、(10)、(13)、(14))的约束条件下,实施必须满足平衡参数同时最小化一个目标函数描述在接下来的分段。同时它必须注意到这些相同的静力平衡条件(15)。

3.2 振动的时刻平衡要求

振动发生的时刻,系统是变率的总的角动量包括系统大约一基准点在机制框架。认为最优结构研究,最重要的一点第一节作为参考点的角动量。角动量公顷构成的系统互联刚体' n '：

（16）角动量平面机构的研究认为平面垂直运动,但得到的却是

（17）在惯性转矩是大多数移动的连接垂直于某个轴线质量中心。震动传送到框

架的时刻：

（18）从式 (17)，角动量获得：

（19）驱动机制以不变的角速度、角动量欺诈系统恒定的时刻从方程（19）得到持续数值。在实践中，这几乎是不可能的，为满足这些条件，同时进行在不增加辅助联系到原机制。

3.3 目标函数

泰勒级数展开的方程式(18)中的的位移、速度和加速度的运行机制导致以下典型的灵敏度方程,只需泰勒一阶展开:

(20)

的意思是震动时刻表示结果变量的向量，是基于任何位置,或速度、加速度的机制。是变化的位置上的速度、加速度的机制（i=1,2,3,4）。如果位置元素的平方和，位置或速度、加速度灵敏度矩阵是最小的，这一震动发生的时刻的变化在计算结果导致的位移、速度或加速度的任何变化，即震动力是通过平衡消除的约束下,大小和变化地面受力和驱动力矩可能会增加。因此,下面的目标函数为选定的:

(21)

其中“m”是机械手的离散值的运动的数量值,而且wi是加权的因素。选择的目

标是为了决定力平衡参数的数值优化取目标函数和满足约束下的信息。而且是居于最小目标函数的灵敏度分析的参数。通过最小化灵敏度震动时间不确定参数的是轨迹,紧随其后的是机制。这是在协议与一般结论较低的是敏感性，但具有较强的鲁棒性，缺点是无法确定设计参数。

3.4 约束

为了限制问题的解决方案、目标函数遭受到证明约束的条件下,除平等限制，方程(9)、(10)、(13)、（14)：

因此，动平衡制定机械手的作为约束非线性优化问题，一种计算机程序基于序列二次规划方法从最初参数每一个参数值准备完成最小约束的平衡的功能。

4 数值结果和讨论

众所周知，在研究中带有很少几何和转换角度参数的机构，例如仅仅考虑机构中的如图一所示的L1、L3，可能会令人不满意。考虑到这一点,连接机构的长度得出了优化程序基于的总体最小震动量的机械手的条件数雅可比矩阵中理想的/各向同性条件传动角里,在理想的范围的(90度-40度)<=u<= (90度 + 40度)。该并联平面机械手的角度a0 =0度，而且连接长度L0=34.9898，L1= 9.7255，以及L2 = 24.3222并且传动角在62.2630和106.3542之间不断变化。这些环节连接的距离同本研究确定的m3 =m2不适合,选择最佳的R3= -R2来获取动态平衡。此外,它假定”(IG)3 =(IG)2”。同样假定机械手运动是在侧面行星运转的在30度<=S<=390度，hr是当这两个数值之间的投入可以有一个正数、负数或零值。如果是0,机制降低一个阶次。一个摆线针轮运动的形象,这有光滑的一阶和二阶衍生工具,和一个有限的第三导数,表示为：

(22)

这样的运动机构简介不会再任何突然的时刻来改变他的的轨道。了解它们的精确点的工作能够于机械手的决定平衡参数。我们使用的性能标准评价最佳平衡

程序,这段时间我们称之为平方和价值(SSV)：

(23)

在G指示每的动态数量(即轴承的力量,驱动力矩,动吗力,振动弯矩)参与了平衡过程。根据权衡的价值因素确定不同的组合的五大元素的描述目标函数式。

(21)是用来确定平衡参数。最初,七个方程的优化结果得到的同等初条件和本由表1给出。值得注意的是质量矩定理的单位。但单位在角的弧度。这些价值观描述数值平衡的价值,Rz参数(《足球经理在线》)地面部队的变化、驾驶扭矩,地震矩和振动的力量与h1描述在最佳平衡参数表1规定的数值。为了验证了所提出的最优化程序以及报告的平衡的参数值，是用来确定SSV、驾驶扭力、地震矩和振动的力量。结果中所描绘的最后一排的图1和图4中,这表明该是动态变化平衡机制是最优化程序。

当地面受力、驱动力矩的组成部分并不被认为是最优程序时，地面受力显著增加，例如在情节的“a”指示图2。另一方面,振动时刻都是最低的结果时提供表1,看其振动SSV时刻所有的结果。当地面受力组成部分被认为是灵敏度摇晃时刻的位移、速度的机制所产生的SSV地面受力时,都可以有效的减少SSV的驱动力矩地震的时刻不显著增加,例如在情节的' b指示在图2。当驱动力矩组成部分被认为是一起的灵敏度摇晃的时刻去的机制的位移、速度和加速度，发现结果SSVs地面受力以及震动时刻同“a”中一样。

SSV中 'Casea”驱动力矩的第一联名降低,第二个关SSVs的总和驱动力矩的情况下同于例“a”。当全部组件的是考虑到地面受力时，驱动力矩的第一个连接的SSV被减少。驱动力矩SSV的和例“c”相比明显减小于例“a”当所有的OF得组成被认为例“d”时，SSV的地面受力同例“a-c”相比时将减少。

必须指出的是,总数的SSVs和案“d”是最小的“a-d“运转结果与震动灵敏度的机制。这个发现显示,目标函数基于振动的时刻的灵敏度分析，是在平衡机制从轴承力量,驱动力矩,震动的时刻的观点。

当振动发生的时刻灵敏度并不被认为是在e-g的情况下，SSVs振动的驱动力矩、扭矩将增加。请注意,增加的振动力矩和驱动力矩在同a-d相比不增加的情况下。如果目标是降低地面受力而不去理会驾驶扭矩和振动的时候,第一个部份附加的结果将提出案例f。

一些其他的数值结果基于不包括驱动力矩部件,在客观函数中给出了变形,并给出了在表2中作为进一步的数值结果,地面受力排除在目标函数除了驾驶扭矩。这意味着振动限制可以被施加于驱动与地面受力的扭矩为了约束他们安全的范围。例如,地面受力的范围仅限于-20<=Fa,Fe<=20足够,

地面受力和驱动力矩从目标函数离开了目标函数的灵敏分析元件而已。

众所周知，优化并联平面机构可以通过多渠道方式,因此多种解决方式对其都是有可能的，由于非线性和非转换量主要取决于最优解的初始值，通过设计变量问题得到最优解,表1 - 3不一定代表一个广泛的的解决方案。然而,可以启发大家搜索更多的解决方法。

5 延伸到更大自由度的机构

必将会将振动限制到力达到平衡，如方程(9)、(10)、（13)、(14)。考虑到机制自由的程度正在变得越来越高,现实中几乎是不可能获得这样的约束导致自动力达到平衡的。为了弥补这种问题,更重要的是延长约束优化方法提出了高自由度的机构，这从客观功能方面的振动灵敏性进行位置、速度以及加速度的分析，如下方程：

另外,不是变化的大小和振动的力量或振动时刻都能通过包括限制优化算法来实现敏感性分析,也不是那些摇晃力量或震动的时候还可以留在客观功能。按所给的方程(25)和(26)，这是由于这样更高数目列表的客观功能，来了解个别项目对函数目标的影响。

6 结论

关于这一事实，他是几乎没有不可能完全实现消除振动的时刻。添加任何辅助联动机制,我们使用一个约束优化程序,以减少振动的时候，地面受力和驾驶扭矩力、震动力达到平衡条件采用自动的约束条件消除地震力完全。该研究的贡献是对敏感的振动,时刻的位移、速度和加速度的机构作为目标函数减少震动的时刻。当这个目标功能为以发现灵敏度分析为基础到函数的大小以及振动的时刻, 的优化。则优化结果对应不同组合要素的目标函数都成就了。给出结果表明,该算法优化方法能用于任意组合的地面受力,驱动力矩和摇晃的时刻的敏感问题分析，同时参与了并联机构通过选择合适的套加权的因素。该方法是广泛的的将其延伸到最优动态平衡机构设计来实现优化程序，其灵敏性、摇晃力量的位置,机构的速度和加速度可以包含在目标函数中，将减少其摇晃力量和摇晃的时刻的目标同时进行。

参考

[1]专利权号数:发明第71182号李,c程、最佳平衡组合振动力、振动的时刻,在高速扭矩波动《ASME机械联系,反式。汽车。药物洗脱支架(6月)106(1984年)242-251。