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基于虚拟样机技术的散货装船机动力学仿真与优化研究
| 论文题名： | 基于虚拟样机技术的散货装船机动力学仿真与优化研究 |
| 关键词： | 虚拟样机技术;散货装船机;动力学仿真;优化设计 |
| 摘要： | 散货装船机是散料机械中的一种，是散料装船码头的重要设备之一。它工况的复杂性和工作任务的多样性决定了其具有复杂的机械结构，因此它的动态性能受到多种因素的综合影响。散货装船机动态性能的优劣是衡量其性能的主要标准之一，也是决定散货装船机能否持久、稳定、安全运行的主要因素。传统的设计方法由于技术条件的制约，通常难以充分把动态性能考虑到设计中去。本文通过对虚拟样机技术研究现状的分析，在对散货装船机结构功能分析的基础上，提出了一种基于虚拟样机技术的散货装船机动力学仿真分析与优化的研究方法，具有一定的实用价值和经济效益。 本文以4200t/h型散货装船机为研究对象，对其机械结构进行了深入分析，针对其结构复杂、零部件数量多、由大量焊接结构组成的特点，制定了三维几何模型设计规范，包括单位设置、模型准确度、文件及文件夹管理规范、零件和组件模型文件命名要求、更新与回溯等。运用族表、用户自定义特征等客户化开发功能建立了标准件库、型材库等。建立了散货装船机三维装配模型。通过对比分析各种模型转换方法的特点，并针对散货装船机这类大型机械结构的特点，采用Mechanism/Pro模块来完成Pro/E三维几何模型与ADAMS仿真模型的转换，建立了散货装船机虚拟样机仿真模型。 建立了俯仰运动、俯仰和伸缩复合运动的动力学模型，仿真分析其动态响应。确定臂架结构俯仰运动的最佳工作范围是在12°～—12°之间，钢索牵引速度为70mm/s左右。通过仿真得到牵引钢索的相关参数，结合工程经验和国家标准，推荐牵引钢索的型号选择。针对臂架结构的钢索牵引位置，进行了位置优化。水平方向越靠外越好，垂直方向宜靠近臂架结构外表面，优化后钢索—拉力、臂架与L架铰接支承处载荷、臂架结构角加速度均有所下降。应用ADAMS二次开发功能，开发了友好的人机交互界面，实现了整机动态重心和倾覆力矩的测量。通过基于虚拟样机技术的散货装船机动力学仿真分析与优化平台的应用，为结构的安全性和稳定性研究提供方法，为后续结构改进提供参考。 |
| 作者： | 王洁 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 李爱平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 同济大学机械工程学院 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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