汽轮机再热主汽门工作性能的虚拟样机分析

摘要

协同仿真的研究是目前关于虚拟样机的研究问题之一，本论文运用虚拟样机技术，以汽轮机再热主汽门执行机构为研究对象，在Vis mockup的基础上，将虚拟样机的运动学、动力学仿真与装配容差分析相结合，建立一个虚拟再热主汽门的协同仿真测试环境。分析得出导致阀门关闭卡涩的原因。并提出了有效的解决方案。
　　 首先，论文系统总结了国内外虚拟样机和虚拟样机技术的研究现状及今后的发展方向。
　　 第二，运用三维建模软件Solidworks建立了再热主汽门的实体模型，采用多刚体动力学理论在动力学分析软件Adams中建立了阀门执行机构的力学分析模型，并对所建模型进行运动学和动力学仿真分析，研究机构的动力学特征。
　　 第三，应用Vis mockup的VisVSA对阀门执行机构进行基于装配顺序、特征约束、产品和过程偏差的装配容差分析。通过制造装配仿真，确定各构件公差对测量间隙的影响，得到影响机构性能的敏感参数。
　　 第四，开发Adams与Vis mockup接口。运用VB语言编写驱动程序，在Vismockup平台上展示执行机构的Adams运动仿真，并结合动力学分析曲线，动态观察机构的运动情况。
　　 本文对相关机械系统的仿真分析和面向对象的接口编程具有参考价值，同时丰富和发展了多领域工具集成技术。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪 论

1.1 课题来源及其目的、意义

1.2 虚拟样机及虚拟样机技术

1.3 虚拟样机的关键技术

1.3.1 系统总体技术

1.3.2 建模技术

1.3.3 协同仿真技术

1.4 虚拟样机及虚拟样机技术研究现状

1.4.1 多体系统动力学的发展

1.4.2 建模与仿真技术的发展

1.4.3 国内外虚拟样机的研究概述

1.5 本文的主要工作内容及技术路线图

1.5.1 主要研究内容

1.5.2 技术路线图

第二章 再热主汽门执行机构多刚体动力学理论分析

2.1 多刚体系统动力学

2.1.1 多体动力学的基础理论

2.1.2 多体系统动力学方程

2.1.3 机械系统的多体动力学模型

2.2 Adams多刚体动力学方程-

2.3 再热主汽门执行机构的运动学方程

2.4本 章小结

第三章 再热主汽门执行机构建模与仿真分析

3.1 Adams软件简介

3.2 对再热主汽门执行机构进行仿真分析的意义

3.3 再热主汽门执行机构三维数字化模型的建立

3.3.1 运动学模型的建立

3.3.2 动力学模型的建立

3.4 再热主汽门执行机构动力学分析

3.4.1 执行机构所受弹簧力

3.4.2 正常关闭时执行机构关键构件受力

3.4.3 连杆机构的力学理论分析

3.4.4 执行机构的主动力矩和阻力矩

3.4.5 执行机构发生卡涩的附加阻力矩

3.5 本章小结

第四章 再热主汽门执行机构装配容差分析

4.1 Vis mockup软件介绍

4.2 基于Vis mockup的装配容差分析

4.2.1 Vis VSA实时数字样机公差分析系统

4.2.2 再热主汽门执行机构的装配容差分析

4.3 本章小结

第五章 运动仿真的系统集成

5.1 ActiveX Automation技术

5.2 Vis mockup的常用自动化对象

5.3 齐次坐标及其变换

5.3.1 位姿描述

5.3.2 齐次变换

5.4 仿真可视化的实现

5.4.1 在Vis mockup中加载执行机构的三维模型

5.4.2 虚拟场景的设计和目标造型

5.4.3 使用VB语言创建对Vis mockup自动化对象的引用

5.4.4 使用VB语言提取仿真数据

5.4.5 再热主汽门执行机构构件三维坐标变挨

5.4.6 执行机构运动可视化的实现

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢