基于差动轮系的可控软起动装置虚拟产品开发研究

摘要

传统模式下，开发一种新型机械产品是一个复杂且漫长的过程。由于从设计人员萌生新构思到产品批量上市要经历较长时间，因而往往导致新产品的开发周期超过了市场寿命，给企业带来不小的经济损失。由此可见，改进产品的开发过程比改进生产过程效益更加显著。随着计算机技术的迅猛发展，使借助于虚拟样机技术来完成整个产品的开发成为了可能。本文通过整合各类相关领域的商用专业软件建立了可控软起动装置的设计过程模型并初步完成了该产品的虚拟开发。 设计过程模型是完成虚拟产品开发的必要支撑平台。因此设计的第一步是结合可控软起动装置的设计方案，利用ADAMS及Pro/Engineer等各领域的专业商用软件建立该产品的设计过程模型。按照这个模型，运用不同的软件依次完成产品的功能原理设计、外观结构设计和仿真分析等步骤，最终实现产品的虚拟开发。 对于可控软起动装置应在Pro/Engineer环境下率先建立设计可控软起动装置所需的相关标准零件库，其中包括有轴承、螺钉等族表式零件库和直齿轮、蜗轮蜗杆等通用零件的参数式零件库。完成单个零件设计的基础上，在Pro/Assemble模块中通过混合运用由顶向下和由底向上两种装配模式完成可控软起动装置的整机模型，并进行必要的干涉检查。从而完成了可控软起动装置的几何实体建模。 利用专用接口软件Mechanism/Pro将可控软起动装置的三维几何模型导入ADAMS中，运用ADAMS软件提供的各种约束库和驱动力建立了可控软起动装置的运动学模型。在分析消除仿真失真性问题后，求解得到了控制电机的输出速度曲线及各相关零部件的速度与加速度曲线，进而完成了可控软起动装置的运动学分析。通过对带式输送机的负载分析得到了可控软起动装置的输出负载特性曲线，进而求解得到了控制电机的理想功率值并确定出主电机与控制电机的理论功率比。 通过本课题的研究，不仅为重载带式输送机设计一套新型的可控软起动装置，并且是利用虚拟样机技术设计矿山机械设备的有益尝试，从而也为进一步为开发新型高效的矿山机械设备提供了一种新思路新方法。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1虚拟样机技术的产生和发展

1.2基于虚拟样机技术(VP)的产品设计过程模型

1.2.1虚拟样机技术的内涵

1.2.2虚拟样机开发的支撑平台

1.2.3基于VP的产品设计过程模型

1.3本课题的来源及主要任务

1.3.1本课题的来源、目的及意义

1.3.2本课题研究的主要内容

第二章可控软起动装置简介

2.1带式输送机软起动技术概述

2.1.1软起动的概念

2.1.2各种软起动装置技术性能比较

2.2基于差动行星传动可控软起动装置的工作原理

2.2.1可控软起动装置的系统组成

2.2.2可控软起动系统工作过程分析

第三章可控软起动装置三维实体建模

3.1可控软起动装置标准零件库的建立

3.1.1标准零件库的类型

3.1.2标准零件库的建立原则

3.1.3标准零件库的开发过程

3.2可控软起动装置的虚拟装配

3.2.1基于零件几何特征的装配约束

3.2.2 可控软起动装置的装配设计模式

3.2.3可控软起动装置的整机装配仿真

3.2.4涉检查

第四章可控软起动装置运动学及动力学分析

4.1 ADAMS软件运动学及动力学仿真机理

4.1.1动力学方程的建立

4.1.2运动学分析

4.1.3动力学分析

4.2可控软起动装置运动学及动力学仿真的前处理

4.2.1可控软起动装置模型的简化

4.2.2可控软起动装置模型的输入

4.3可控软起动装置运动学模型的约束

4.3.1约束类型

4.3.2施加约束

4.4可控软起动装置运动学分析

4.4.1轨迹规划

4.4.2失真性问题研究

4.4.3运动学仿真结果

4.5可控软起动装置动力学分析

4.5.1可控软起动装置的负载特性近似计算

4.5.2可控软起动装置的动力学仿真分析

第五章结论

5.1本文结论

5.2问题与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文及其研究工作