地下鏟運(yùn)機(jī)多體系統(tǒng)虛擬樣機(jī)建模及系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性仿真研究.pdf

1、地下鏟運(yùn)機(jī)是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的一種高效、靈活、機(jī)動(dòng)，集鏟、運(yùn)、卸于一體的地下無(wú)軌礦山主要裝運(yùn)設(shè)備。針對(duì)國(guó)內(nèi)地下鏟運(yùn)機(jī)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，論文所進(jìn)行的理論分析及試驗(yàn)研究解決了地下鏟運(yùn)機(jī)設(shè)計(jì)中整機(jī)三維動(dòng)力學(xué)行為和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的關(guān)鍵問(wèn)題，這些工作對(duì)地下鏟運(yùn)機(jī)的現(xiàn)代化三維數(shù)字設(shè)計(jì)具有重要的理論和實(shí)際指導(dǎo)意義。論文的主要研究?jī)?nèi)容有： 1、系統(tǒng)地論述了地下鏟運(yùn)機(jī)的發(fā)展概況、研究現(xiàn)狀、存在的問(wèn)題，并對(duì)論文的選題意義進(jìn)行了闡述：

2、2、系統(tǒng)地論述多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的發(fā)展概況，對(duì)國(guó)內(nèi)外車輛動(dòng)力學(xué)研究動(dòng)向作了較為詳盡的闡述并對(duì)機(jī)械系統(tǒng)分析軟件ADAMS的建模理論及求解方法進(jìn)行了分析； 3、應(yīng)用多體系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)理論，建立了地下鏟運(yùn)機(jī)工作裝置多體系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出工作裝置各剛體的運(yùn)動(dòng)軌跡方程(矩陣)、速度和加速度公式；并推導(dǎo)出地下鏟運(yùn)機(jī)工作裝置部件之一-鏟斗斗齒尖的運(yùn)動(dòng)軌跡方程。在Solidworks環(huán)境下對(duì)地下鏟運(yùn)機(jī)正五桿工作裝置進(jìn)行可視化三維數(shù)字建模，運(yùn)用A

3、DAMS/View對(duì)某型號(hào)地下鏟運(yùn)機(jī)工作裝置進(jìn)行三維運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真研究，并仿真研究其平移特性和卸料特性： 4、運(yùn)用多剛體動(dòng)力學(xué)理論，建立地下鏟運(yùn)機(jī)工作裝置多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。運(yùn)用ADAMS/View對(duì)某型號(hào)地下鏟運(yùn)機(jī)工作裝置進(jìn)行三維動(dòng)力學(xué)仿真研究，并對(duì)影響地下鏟運(yùn)機(jī)工作裝置動(dòng)力學(xué)行為的敏感參數(shù)如物料的偏載、鏟取力的作用位置進(jìn)行仿真研究，得出了相應(yīng)的結(jié)論； 5、運(yùn)用虛擬樣機(jī)理論，建立地下鏟運(yùn)機(jī)多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。在Solidworks

4、環(huán)境下對(duì)地下鏟運(yùn)機(jī)整機(jī)進(jìn)行了可視化三維數(shù)字建模，運(yùn)用ADAMS/View對(duì)某型號(hào)地下鏟運(yùn)機(jī)鏟裝過(guò)程進(jìn)行三維動(dòng)力學(xué)仿真研究，得到了工作裝置各剛體在鏟裝工作過(guò)程中的受力狀況，并對(duì)影響地下鏟運(yùn)機(jī)整機(jī)動(dòng)力學(xué)行為的參數(shù)如插入阻力、鏟裝初速度、鏟斗與物料間的鏟裝距離進(jìn)行仿真研究，得出了相應(yīng)的結(jié)論； 6、利用ANSYS模態(tài)分析理論和ADAMS柔性體理論，成功的對(duì)地下鏟運(yùn)機(jī)動(dòng)臂進(jìn)行柔性化處理，得到了柔性動(dòng)臂的模態(tài)振型，實(shí)現(xiàn)了地下鏟運(yùn)機(jī)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(jié)構(gòu)分析到動(dòng)力學(xué)仿真計(jì)算，再?gòu)膭?dòng)力學(xué)仿真計(jì)算返回有限元計(jì)算結(jié)構(gòu)部件動(dòng)態(tài)應(yīng)力/變形的方法，同樣也適用于其它研究領(lǐng)域： 7、對(duì)地下鏟運(yùn)機(jī)動(dòng)臂在轉(zhuǎn)斗、舉升、卸載三個(gè)工況下的動(dòng)態(tài)應(yīng)力/變形進(jìn)行仿真，得到彈性動(dòng)臂的應(yīng)力/變形時(shí)間歷程和瞬間應(yīng)力/變形分布云圖，為動(dòng)臂進(jìn)一步的疲勞分析奠定了基礎(chǔ)； 8、通過(guò)對(duì)地下鏟運(yùn)機(jī)多種型式的轉(zhuǎn)向和制動(dòng)系統(tǒng)的分析研究，建立相應(yīng)的仿真數(shù)學(xué)模型，在MATLA

6、B/SIMULINK環(huán)境下對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行仿真。并對(duì)影響系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的敏感參數(shù)進(jìn)行仿真研究，得出了相應(yīng)的結(jié)論； 9、為驗(yàn)證地下鏟運(yùn)機(jī)虛擬樣機(jī)仿真模型的正確性，對(duì)某型號(hào)地下鏟運(yùn)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)及工作液壓系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果證明：虛擬樣機(jī)仿真數(shù)學(xué)模型是正確的。 綜上所述，論文所提出的地下鏟運(yùn)機(jī)多體系統(tǒng)虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)的理論與系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析計(jì)算方法，不僅成功的解決了地下鏟運(yùn)機(jī)三維動(dòng)力學(xué)和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性問(wèn)題，而且極大地豐富和發(fā)展了地下