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原文传递电脑凿岩台车钻臂动力学分析

论文题名：	电脑凿岩台车钻臂动力学分析
关键词：	电脑凿岩台车;钻臂结构;动力学特征;有限元分析
摘要：	电脑凿岩台车以其准确的定位钻孔功能，良好的操控性，较好的成洞质量等优点迅速的成为隧道施工的主要机械设备。钻臂作为台车的工作装置主要有定位，支撑二种功能。定位的速度、准确度和平稳度对隧道施工速度有较大影响。本文通过对钻臂进行运动学，动力学分析对钻臂的定位过程进行了讨论，对实现钻臂的快速、准确和平稳定位有一定意义。通过对钻臂的静力学分析和模态动力学分析，验证了钻臂具有足够的支撑能力，能够承受静载和周期性载荷的作用。本文的分析有助于钻臂的设计和优化。具体的工作如下：　　首先以某型号凿岩台车为模板建立钻臂的三维实体模型，为接下来的分析奠定基础。利用D-H方法和牛顿-欧拉方法建立起钻臂的运动学，动力学理论方程，通过对钻臂运动学正逆解、工作空间的分布状况、关节空间的轨迹规划、铰点力(矩)曲线等问题的讨论研究，有助于钻臂的智能控制和快速，准确定位。　　其次建立钻臂的虚拟样机，对钻臂进行了定位工况，凿岩工况的运动、动力学仿真。定位工况仿真得到的运动，动力学曲线与MATLAB计算运动学，动力学理论方程得到的结果一致，验证了理论方程和虚拟样机仿真的正确性。凿岩工况仿真得到钻臂在危险工况下的各铰点受力值，可以输出为各种载荷，为有限元分析提供信息。　　论文最后建立钻臂进行了有限元模型，对钻臂进行了静力学分析和模态分析。静力学分析验证校核了钻臂各零件在危险工况下的强度，直观的绘制出相关的应力分布云图，为钻臂进一步的结构优化提供条件。模态分析则得到大臂的固有频率和振形特点，为凿岩机频率等外部激励的选择提供必要条件；同时也可以为后续瞬态动力学，谐响应分析等结构动力学分析打下基础。
作者：	刘泽鑫
专业：	机械设计及理论
导师：	管会生
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文