基于ADAMS的门式启闭机动力学仿真分析

摘要

启闭机是一种专门用来启闭水工钢闸门、拦污栅和清污设备等的起重机械。它是一种循环间隙吊运机械，是一种专用起重机械。门式启闭机因其具有起升吨位大、起重方式灵活、可实现双向移动等特点，被大量应用于水电站实现闸门的启闭。门式启闭机的安全运行对于电站高效安全运行尤为重要，而因其个性化的需求对门式启闭机的设计提出了更高的要求。随着科学技术和计算机技术的快速发展，传统的静态设计方法已不能准确地反映门式启闭机实际运行过程中的动态性能，因此本论文采用虚拟样机技术，将动态仿真方法引入到门式启闭机的设计计算过程中，真实模拟门式启闭机在各种典型工况下的运行动态特性。
　　 本文首先通过常规设计计算方法确定了门式启闭机的结构参数以及起升、小车运行、大车运行机构的运行参数。其次，利用三维实体造型软件Pro/E，建立了门式启闭机三维实体模型，将建立的模型通过专用接口Mechanism/Pro导入ADAMS软件中，并且对整个仿真过程中有重要影响的钢丝绳的建模理论与方法进行了详细研究。再次，对各机构部件添加相应的约束和动载荷，进而对整机模型的起升、小车运行、大车运行三个典型工况进行动力学仿真分析，并对所得曲线数据结果进行分析。结果表明将虚拟样机技术的仿真分析应用于门式启闭机的设计分析方法是可行的。
　　 总之，将虚拟样机技术引入门式启闭机的设计中，可实现对启闭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，得到仿真数据和曲线结果，以此来评价和预测门式启闭机实际运行工况下的各种动态性能，为设计经济、稳定、可靠地高性能门式启闭机提供了有力的工具和实现方法，具有普遍的理论意义和工程应用背景。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 虚拟样机技术国外研究现状

1．2．2 虚拟样机技术国内研究现状

1．2．3 启闭机领域研究现状

1．3 目前存在的主要问题及未来发展趋势

1．3．1 目前存在的主要问题

1．3．2 启闭机发展趋势

1．4 本课题的研究意义

1．5 课题研究内容和关键问题

1．5．1 本课题研究的主要内容

1．5．2 本课题研究的关键问题

1．5．3 本课题的研究方法与技术路线

1．6 本课题的主要研究成果与创新点

1．6．1 本课题的主要研究成果及形式

1．6．2 本课题的创新点

1．7 本章小结

第2章 虚拟样机技术与ADAMS软件

2．1 虚拟样机技术

2．1．1 虚拟样机概述

2．1．2 虚拟样机的形成与发展

2．1．3 虚拟样机技术的特点

2．2 虚拟样机在机械设计中的应用

2．3 ADAMS软件介绍

2．3．1 ADAMS软件概述

2．3．2 ADAMS软件的主要模块

2．3．3 ADAMS软件特点

2．4 ADAMS多体系统动力学理论

2．4．1 ADAMS多刚体系统动力学理论基础

2．4．2 ADAMS多柔体系统动力学理论基础

2．4．3 多体系统动力学建模与求解流程

2．5 本章小结

第3章 门式启闭机动力学分析及载荷计算

3．1 启闭机动力学概述

3．1．1 启闭机的激励

3．1．2 启闭机所要研究的动力学

3．1．3 计算载荷的基本类别

3．2 启闭机机构的等效质量推算

3．3 门式启闭机动力学模型及动力学载荷确定

3．3．1 起升机构动力学模型及动力载荷计算

3．3．2 小车运行机构动力学模型及动力载荷

3．3．3 大车运行机构动力学模型及动力载荷

3．4 本章小结

第4章 门式启闭机的虚拟样机建模

4．1 门式启闭机系统的机构组成及主要性能参数

4．1．1 门式启闭机的机构组成

4．1．2 运行机构的结构与型式

4．1．3 门式启闭机的基本工作参数

4．2 门机动力学仿真模型的建立流程

4．2．1 创建几何模型

4．2．2 定义约束和运动

4．2．3 检验模型

4．2．4 添加动载荷

4．2．5 创建门式启闭机虚拟样机模型

4．3 本章小结

第5章 门式启闭机的动力学仿真分析

5．1 起升机构运行时吊重的动载荷分析

5．2 小车运行机构的吊重偏摆动载荷

5．2．1 小车启动时闸门偏摆载荷

5．2．2 小车制动时闸门偏摆载荷

5．3 大车运行机构的吊重偏摆载荷

5．3．1 大车启动时吊重偏摆载荷

5．3．2 大车运行机构制动偏摆动载荷

5．4 门式启闭机虚拟样机的联合运行仿真与分析

5．5 本章小结

结论

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间发表的论文