冲击旋转型液压锚杆钻机动力头的动力学研究与仿真分析

摘要

锚杆钻机广泛应用于基础设施施工、隧道开挖、矿业勘探、岩土工程及钻凿工程等领域。普通旋转型锚杆钻机由于不适应坚硬岩层，很大程度上影响了锚杆钻机的工程应用范围。
　　本课题在综合分析研究国内外广泛使用的各种型号锚杆钻机的基础上，以冲击旋转型液压锚杆钻机为研究对象，重点对液压锚杆钻机动力头进行结构设计与动力学研究及仿真分析。通过理论分析，计算出锚杆钻机相关结构参数，运用UG三维建模软件对动力头冲击机构和回转机构进行三维数字化建模和虚拟装配，运用ANSYS Workbench对动力头关键部件进行应力分析和模态分析，以进一步优化结构和提高性能。
　　根据分析建立冲击旋转型液压锚杆钻机冲击机构简化模型，对冲击机构各运动部件的运动状态，建立数学模型。以此为基础，利用Matlab/Simulink对冲击机构进行仿真分析，重点研究各运动部件结构参数的变化对冲击性能的影响，获得了一些规律性认知，为有效提高液压锚杆钻机性能提供了依据。

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1 绪论

1.1课题研究的前提和背景

1.2国内外锚杆钻机的发展和现状研究

1.3课题研究的意义和主要内容

2 液压锚杆钻机动力头动力学分析与主要参数设定

2.1液压锚杆钻机动力头冲击凿岩机理

2.2液压锚杆钻机动力头冲击凿岩动力学模型

2.3动力头的主要性能参数

3 冲击旋转型液压锚杆钻机动力头分析与设计

3.1动力头冲击机构的设计

3.2回转机构的设计

4 液压锚杆钻机动力头结构的数字化建模

4.1参数化建模技术

4.2液压锚杆钻机机构的参数化建模

5 动力头关键零部件的有限元分析

5.1 ANSYS Workbench 概述

5.2减速器的有限元分析

5.3冲击活塞的动力学分析

6 液压冲击机构工作状态分析

6.1建立冲击机构数学模型的假设条件

6.2液压锚杆钻机冲击机构运动状态分析

7 总结与展望

7.1工作总结

7.2工作展望

参考文献

附录：硕士研究生期间发表的论文

致谢