井下防爆蓄电池运煤车的建模与动态仿真

摘要

井下防爆蓄电池运煤车主要用于巷道内短距离运输，往返于连续采煤机与破碎机之间。它与连续采煤机配套使用，既可用于大断面煤巷快速掘进，又可实现房柱式采煤工艺的全部机械化，在煤矿使用中发展很快。 但是在产品开发过程中，传统的机械系统实物试验、研究，产品设计开发过程周期长，开发费用和成本高，而机械工程中的虚拟机械系统动态仿真技术可以大大改善这一状况。 本文利用数字化产品设计软件Unigraphics NX对某企业研发的井下防爆蓄电池运煤车进行实体建模，再将简化的模型导入自动分析软件.ADAMS。在ADAMS软件中建立运煤车的虚拟样机模型，模拟平路满载、上10°斜坡等现实工作环境，进行机械系统的动态仿真，并对其在不同运行速度下转360。弯以及不同宽度的巷道内转弯情况进行了模拟。 在模拟各种工矿和路况的仿真过程中，得出各项动力参数如四个轮胎的启动转矩、稳定转矩、各铰接处的受力值和各固定副的受力情况；对其最小转弯半径以及在巷道内拐弯情况进行分析。 将仿真所得到的动力学参数进行整理，依据这些数据在 Unigraphics中对运煤车各处铰接销轴和各结构件进行有限元分析，得出各部分的位移变形及应力大小、分析是否有应力集中，为运煤车的设计和制造提供理论依据，使运煤车在既不大量浪费材料又能安全使用的基础上大大缩短产品开发时间。 本论文研究表明:该运煤车各铰接处的销轴和各结构件都能满足各种工况的要求，安全系数较高；运煤车的内外侧转弯半径，转弯宽度与理论值相符；运煤车能顺利通过5m和4.5m宽的巷道，与实际相符。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1研究目的和意义

1.2国内外研究动态

1.2.1运煤车的国内外研究动态

1.2.2 Unigraphics软件的国内外研究动态

1.2.3 ADAMS软件的国内外研究动态

1.3主要研究与工作内容

第二章 井下防爆蓄电池运煤车的实体建模与装配

2.1 Unigraphics软件的功能

2.2运煤车的实体建模

2.2.1运煤车零部件实体建模

2.2.2整车装配

第三章 建立动态仿真模型

3.1模型简化

3.2编辑轮胎文件和路面文件

3.2.1编辑轮胎特性文件

3.2.2编辑路面特性文件

3.3在ADAMS软件中完善模型

3.3.1 ADAMS软件的功能简介

3.3.2设置工作环境

3.3.3针对不同的工况添加轮胎和路面特性文件

3.3.4添加油缸

3.3.5定义约束

第四章 整车动态仿真

4.1运煤车的主要设计参数

4.2满载、水平路面的仿真情况

4.2.1设置平路满载工况的运动函数

4.2.2对平路满载工况的运煤车进行动态仿真

4.2.3整理仿真结果

4.3平路中构造两个幅值为100mm的凹陷的工况的动态仿真

4.3.1设置平路中构造两个幅值为100凹陷的工况的运动函数

4.3.2进行仿真

4.3.3整理仿真结果

4.4平路中构造两个幅值为100mm的凸起的工况的动态仿真

4.4.1设置平路中构造两个幅值为100mm的凸起的工况的运动函数

4.4.2动态仿真

4.4.3整理仿真结果

4.5载重8t上10°斜坡的动态仿真

4.5.1载重8t上10°斜坡工况的运动函数设置

4.5.2动态仿真

4.5.3整理仿真结果

4.6运煤车的动态仿真结果总结

4.6.1转矩比较

4.6.2受力比较

第5章　运煤车转弯的仿真

5.1运煤车在较高运行速度(5km/H)下转360°弯

5.1.1运煤车在较高速度(5km/H)下转360°弯的运动函数设置

5.1.2动态仿真

5.1.3整理仿真结果

5.2运煤车在较低速度(4.2km/H)下转360°弯

5.2.1运煤车在较低运行速度(4.2km/H)下转360°弯的运动函数设置

5.2.2动态仿真

5.2.3整理仿真结果

5.3运煤车在5m宽巷道内转90°弯

5.3.1运煤车在5m宽巷道内转90°弯运动函数的设置

5.3.2运煤车在5m宽巷道内转90°弯进行仿真

5.3.3整理仿真结果

5.4运煤车在4.5m巷道内转90°弯

5.4.1运煤车在4.5m巷道内转90°弯时的函数设置与仿真

5.4.2整理仿真结果

第6章 运煤车各组成部分有限元分析

6.1有限元分析过程

6.1.1简化模型

6.1.2划分网格

6.1.3材料特性的添加

6.1.4添加边界条件

6.1.5施加载荷

6.1.6求解

6.2运煤车的材料设置

6.3运煤车的销轴的有限元分析

6.4运煤车的各结构件的有限元分析

第七章 结论与展望

7.1结论

7.2展望

参考文献

致谢

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