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敞开式硬岩隧道掘进机数字样机开发与关键部件CAE分析
| 论文题名： | 敞开式硬岩隧道掘进机数字样机开发与关键部件CAE分析 |
| 关键词： | 敞开式硬岩隧道掘进机;数字样机;运动仿真;破岩机理;刀具布置 |
| 摘要： | 近些年来，计算机技术快速发展，数字样机技术也随之迅猛发展，并已渐渐成为开发新产品一种崭新的技术。利用数字样机技术可以克服传统产品开发中的一些缺点，如设计周期长、成本耗费高及对实际产品的依赖性等。在产品的开发设计阶段，可以利用数字样机技术检测其中存在的问题和不足，并快速地进行修正和改进，最终获得用户满意的产品。因此，这样不仅可以减少设计研究时间，节省研发成本，而且可以使设计的产品的质量和性能得到明显提升，同时使企业在市场竞争中具有更强的实力和资本。 全断面岩石隧道掘进机（简称TBM）是将机械、电子、液压、激光等相关技术集合在一起的大型工厂化机械化的隧道工程掘进系统。全断面岩石掘进机的优点是机械化水平高、挖掘速度快、施工周期短、工作环境安全可靠、综合效益高等，因此，已经成为国内外隧道施工方法的首要选择，在地铁隧道、铁路隧道、引水工程和城市排水排污系统等重大项目实施中得到了普遍应用。 本文主要以WIRTH公司生产的TB803E敞开式硬岩隧道掘进机为研究对象，进行数字样机的开发。 首先，根据TB803E二维图纸，应用三维软件Pro/ENGINEER建立关键零部件的三维模型，对这些零部件进行装配，并对其装配体进行干涉检验，利用PRO/EAnimation模块对整机进行运动学仿真。 然后，对盘形滚刀的破岩理论和破岩轨迹进行分析，依据岩石的力学性能，探究刀具的受力情况以及掘进机整个刀盘受到的径向不平衡力和倾覆力矩，据此对盘形滚刀的布置形式进行优化分析，同时研究撑靴的受力情况。 最后，使用ANSYS Workbench软件平台对刀盘结构进行结构静力学分析和模态分析，为刀盘的结构优化提供合理的理论依据。 数字样机技术能够直观的展示TB803E掘进机的功能原理仿真，该技术不但适用于该掘进机的开发，而且可以应用到其他类型掘进机的开发研究中，甚至可以扩展推行至其他复杂机械系统的研发中，具有极重要的实用价值。 |
| 作者： | 张延杰 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 巩亚东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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