掘进机履带行走机构动力学研究

摘要

本文以EBZ-160型掘进机的履带行走机构为研究对象进行的动力学研究。首先,介绍了EBZ-160型掘进机的履带行走机构的特点和工作原理。在此基础上,对履带行走机构所受载荷进行分析,建立力学模型,得出履带行走机构的牵引力和行驶阻力的理论公式。然后,通过大型三维建模软件PRO/E对履带行走机构进行三维建模,得到简化后的履带行走机构的装配模型,并对其进行了干涉检验,以保证模型的准确。再以多体系统动力学理论为基础,将在PRO/E中建好的三维模型导入到多体动力学分析软件ADAMS中。在其中设置地面属性,各个构件的属性,添加约束和施加载荷等。接下来针对掘进机在水平地面和爬坡两种路况条件下,以输出动力为恒转速和恒转矩两种情况下,对履带行走机构进行了运动学和动力学分析,重点是进行了驱动轮与履带板啮合过程的仿真分析,得到了啮合曲线。提取出驱动轮和履带板啮合力中最大载荷,作为对驱动轮和履带板的有限元分析的载荷条件。在ANSYS中对驱动轮进行了强度校核和疲劳分析;再又对履带进行了其与地面的接触分析和疲劳分析,验证了驱动轮和履带板强度满足要求。通过对EBZ-160型掘进机履带行走机构动力学的仿真研究,为掘进机履带行走机构的设计提供了技术依据,也为其他大型履带行走机构的系统动力学仿真研究提供了方法,对降低产品开发过程中的制造成本,缩短开发周期,都具有现实意义。

目录

致谢

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 履带行走机构研究的国内外发展现状

1.3 课题的研究目的和意义

1.4 本文主要研究内容

1.5 本章小结

2 掘进机行走机构介绍和力学分析

2.1 履带行走机构的基本结构形式

2.2 EBZ-160 型掘进机履带行走机构概述

2.2.1 EBZ-160 型掘进机履带行走机构组成及工作原理

2.2.2 EBZ-160 型掘进机履带行走机构特点

2.3 掘进机履带行走机构的内外载荷分析

2.3.1 掘进机履带行走机构牵引力及行驶阻力计算

2.3.2 主要受力模型分析

2.4 驱动轮与履带板的啮合状况分析

2.5 本章小结

3 掘进机履带行走机构虚拟模型的建立

3.1 三维模型的建立

3.1.1 仿真模型的简化以及说明

3.1.2 掘进机行走机构零件的建模

3.1.3 掘进机简化模型的装配

3.1.4 干涉检查

3.2 掘进机行走机构虚拟模型的建立

3.2.1 模型的导入及 ADAMS 约束的添加

3.2.2 PRO/E 接口模块（Mechanical/Pro）

3.2.3 行走机构虚拟模型的设定

3.3 本章小结

4 动力学仿真结果分析

4.1 积分求解器的选择

4.2 履带行走机构前进动力学仿真

4.3 履带行走机构后退动力学仿真

4.4 履带行走机构爬坡动力学仿真

4.5 仿真数据的导出

4.6 本章小结

5 基于 ANSYS 的有限元分析

5.1 驱动轮的有限元分析

5.1.1 三维模型导入和网格划分

5.1.2 驱动轮有限元分析中约束及载荷的施加

5.1.3 驱动轮有限元分析结果

5.1.4 驱动轮的疲劳分析

5.2 履带板的有限元分析

5.2.1 有限元接触问题的介绍

5.2.2 履带板的有限元接触分析

5.2.3 履带板的疲劳分析

5.3 本章小结

6 结论及展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

附录 A 宏命令

作者简历

学位论文数据集