基于虚拟样机的门式起重机动力学仿真研究（可复制）.pdf

摘要西南交通大学硕士研究生学位论文第起重运输机械广泛地应用在国民经济建设的各个领域。现代科技的发展,国内外市场的竞争,对起重运输机械的要求也日益增高,因此起重运输机械的设计计算方法需要不断地更新、充实和完善,而传统的静态分析、静态设计方法越来越满足不了设计的需求。在起重运输机械研制过程中引入虚拟样机技术可以实现计算机对起重机各机构在各种工况下随载荷变化的运行状态及随时间变化过程的仿真模拟,得到仿真输出参数和结果,以此来估计和准确推断实际运行的各种数据。论文的主要研究内容为:萜鹬鼗ρЮ砺郏⒘嗣攀狡鹬鼗鹕埂⒋蟪翟诵谢与小车运行机构的动力学模型,确定了在不同工况下的动力载荷;一湫嗡杭跋涿攀狡鹬鼗Q芯慷韵螅訟、疎软件平台,建立了门式起重机整机系统的三维数字化虚拟样机,并对模型进行了起升机构、大车运行机构和小车运行机构联合启、制动情况下进行多刚体系统动力学与多柔体系统动力学仿真分析,并对分析曲线数据的结果进行芯苛巳堤逶煨腿砑/⒂邢拊H砑嗀和机械系统动力学分析软件涞氖葑;唤涌诩际酰⒘嗣攀狡鹬鼗堤迥P并对其进行载荷的施加、约束处理、和运动关系的确定。总之,本文所研究的虚拟样机技术为设计经济、可靠、稳定的高性能门式起重机提供了有力的工具和实现方法。关键词:虚拟样机门式起重机ρХ抡了分析;
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第滦髀研究背景与意义西南交通大学硕士研究生学位论文我国起重运输机械行业从上世纪五六十年代开始建立并逐步发展壮大,已形成了各种门类的产品范围和庞大的企业群体,服务于国民经济各行各业。随着我国经济的快速发展,起重运输机械制造业也取得了长足的进步。年起重运输机械行业销售额达到亿元,“十五诩淦骄磕暝龀こァ“十一五’’期间,国家将重点发展能源、电力、石化、冶金、造船、交通等工业领域,而以上行业的快速发展,均离不开高效率、自动化的起重运输设备,预计在“十一五诩洌夜鹬卦耸浠挡返墓ひ底懿怠⑾凼杖牒屠润总额的年平均增长率将超过%,同时世界市场对起重运输设备的总体需求也不断增长。由于工业生产自动化程度的提高和生产规模的扩大,以及控制生产过程中物料搬运费用对赢利的影响巨大,促使企业在生产中越来越多的采用大型、高效、自动化的起重运输设备。我,形成了比较完整的科研生产体系,其中一部分通用产品已进入成熟阶段,设计规范、制造技术条件、质量检测标准齐全。通过技术引进,合作生产、自主开发出一批重大新产品但比较,如:大型设备的产品开发和系统成套能力、通用设备的品种规格和性能、产品的零部件、元器件和整机的可靠性、产品的外观造型与涂装、人机关系与环保要素等,还存在着一定差距。我国起重运输机械制造业在市场上的竞争对手是德、工艺装备、规模和效益,都明显强于我国的起重运输机械制造企业。国外的大型企业以其长期培育的技术力量为依托,不断地开第的大型企业,如、、—
西南交通大学硕士研究生学位论文第发下一代的新技术,保持其市场上的竞争优势。如近年来国际上的物料搬运技术专利,德国占%、美国和日本分别占%,其技术创新优势显著。起重运输机械随着相关科学技术的进步与国际市场竞争加剧的驱动,其科技含量明显提高。近年来行业的科技发展趋势如下:捎眯吕砺邸⑿录际鹾托率侄危又捎眯陆峁埂⑿虏牧虾托鹿ひ眨提高产品设计和性能水平;蜃远⒅悄芎托畔⒒虺商住⑾低澈凸婺;⒄梗虼笮汀⒏咝Ш徒谀芑⒄梗蚰?椤⑼ㄓ没蚣蛞住⒍嘌⒄梗厥硬返暮侠砣嘶叵怠⑼夤墼煨陀氡砻嫱孔埃厥由缁岬目沙中⒄梗⑵笠祷肪彻芾硖逑怠基于上述起重运输机械的现状与发展趋势,必然需要其设计计算方法不断更新、充实和完善,使起重运输机械向更注重功能性、经济性、可靠性和安全长期以来,起重运输机械的设计方法多采用以古典力学和数学为基础的半理论、半经验设计法,类比法和直觉法等传统设计方法,设计过程周期长,反复多,设计的精确度差。而且起重运输机械是在复杂的工况下工作的大型结构系统,其动态性能受多种因素影响,运动参数与载荷不能用一个简单的数学模型描述,以往的设计方法都缺乏有效的理论工具,所以起重运输机械往往以静态设计为主。然而生产发展的实践证明:静态设计值与动态设计值之间存在较大的差异。要准确分析起重运输机械的动态性能,实验是最有效和直接的方法,它可以实际测量起重运输机械所承受的载荷和结构应力。但起重运输机械的实测只有在产品生产完成后才有可能实现,这样做风险大,成本大,周期长。同时,实验测得的只是零部件某一些点的应力值,而无法反应零部件在整个运动过程中应力随时间的变化情况。国内外近年来正在开展动态仿真设计新方法在起重运输机械设计中的使用,即用计算机对机构和结构在各种工况下随载荷变化的运行状态及随