地下鏟運機多體系統(tǒng)虛擬樣機建模及系統(tǒng)動態(tài)特性仿真研究.pdf

1、地下鏟運機是20世紀60年代發(fā)展起來的一種高效、靈活、機動，集鏟、運、卸于一體的地下無軌礦山主要裝運設備。針對國內地下鏟運機設計中存在的問題，論文所進行的理論分析及試驗研究解決了地下鏟運機設計中整機三維動力學行為和系統(tǒng)動態(tài)特性的關鍵問題，這些工作對地下鏟運機的現(xiàn)代化三維數字設計具有重要的理論和實際指導意義。論文的主要研究內容有： 1、系統(tǒng)地論述了地下鏟運機的發(fā)展概況、研究現(xiàn)狀、存在的問題，并對論文的選題意義進行了闡述：

2、2、系統(tǒng)地論述多體系統(tǒng)動力學的發(fā)展概況，對國內外車輛動力學研究動向作了較為詳盡的闡述并對機械系統(tǒng)分析軟件ADAMS的建模理論及求解方法進行了分析； 3、應用多體系統(tǒng)運動學理論，建立了地下鏟運機工作裝置多體系統(tǒng)運動學數學模型，推導出工作裝置各剛體的運動軌跡方程(矩陣)、速度和加速度公式；并推導出地下鏟運機工作裝置部件之一-鏟斗斗齒尖的運動軌跡方程。在Solidworks環(huán)境下對地下鏟運機正五桿工作裝置進行可視化三維數字建模，運用A

3、DAMS/View對某型號地下鏟運機工作裝置進行三維運動學仿真研究，并仿真研究其平移特性和卸料特性： 4、運用多剛體動力學理論，建立地下鏟運機工作裝置多體系統(tǒng)動力學模型。運用ADAMS/View對某型號地下鏟運機工作裝置進行三維動力學仿真研究，并對影響地下鏟運機工作裝置動力學行為的敏感參數如物料的偏載、鏟取力的作用位置進行仿真研究，得出了相應的結論； 5、運用虛擬樣機理論，建立地下鏟運機多體系統(tǒng)動力學模型。在Solidworks

4、環(huán)境下對地下鏟運機整機進行了可視化三維數字建模，運用ADAMS/View對某型號地下鏟運機鏟裝過程進行三維動力學仿真研究，得到了工作裝置各剛體在鏟裝工作過程中的受力狀況，并對影響地下鏟運機整機動力學行為的參數如插入阻力、鏟裝初速度、鏟斗與物料間的鏟裝距離進行仿真研究，得出了相應的結論； 6、利用ANSYS模態(tài)分析理論和ADAMS柔性體理論，成功的對地下鏟運機動臂進行柔性化處理，得到了柔性動臂的模態(tài)振型，實現(xiàn)了地下鏟運機工作裝置剛

5、體--柔性體耦合建模。本文所描述并完成的從有限元結構分析到動力學仿真計算，再從動力學仿真計算返回有限元計算結構部件動態(tài)應力/變形的方法，同樣也適用于其它研究領域： 7、對地下鏟運機動臂在轉斗、舉升、卸載三個工況下的動態(tài)應力/變形進行仿真，得到彈性動臂的應力/變形時間歷程和瞬間應力/變形分布云圖，為動臂進一步的疲勞分析奠定了基礎； 8、通過對地下鏟運機多種型式的轉向和制動系統(tǒng)的分析研究，建立相應的仿真數學模型，在MATLA

6、B/SIMULINK環(huán)境下對系統(tǒng)動態(tài)特性進行仿真。并對影響系統(tǒng)動態(tài)特性的敏感參數進行仿真研究，得出了相應的結論； 9、為驗證地下鏟運機虛擬樣機仿真模型的正確性，對某型號地下鏟運機制動系統(tǒng)及工作液壓系統(tǒng)進行試驗。試驗結果證明：虛擬樣機仿真數學模型是正確的。 綜上所述，論文所提出的地下鏟運機多體系統(tǒng)虛擬樣機設計的理論與系統(tǒng)動態(tài)特性分析計算方法，不僅成功的解決了地下鏟運機三維動力學和系統(tǒng)動態(tài)特性問題，而且極大地豐富和發(fā)展了地下