基于虚拟样机技术的振动机械动态仿真研究

摘要

随着产品的多样化、更新频繁、系统复杂化、以及企业间竞争的日趋激烈，传统的产品设计、实验方法已经很难满足企业当前生存和发展的需要。基于计算机技术的数字化设计方法——虚拟样机技术便应运而生。它是一种崭新的产品开发方法，它借助成熟的三维计算机图形技术、图形用户界面技术、信息技术、集成技术、多媒体技术、并行处理技术等对虚拟的产品原型进行设计优化、性能测试、制造仿真以及使用仿真等。 本文分析了虚拟样机技术的理论基础、基本方法、基本技术，借助大型虚拟样机技术软件——ADAMS，研究了虚拟样机技术在产品开发、实验仿真中的实际应用。本文以卧式振动磨机(以下简称振动磨)为例，通过在ADAMS中建立其整机与单介质的三维动力学模型，研究了虚拟样机技术思想与方法的具体实现。 本文利用参数化方法，对振动磨的部分动力参数、结构参数及介质动力学等进行了深入的探讨和分析，首次提出了介质受力的三项评估指标，并以这三项指标为目标对象，研究了各参数对评估指标取值的影响，得到了其影响关系。给出了振动磨研究的最新成果，从而为研究振动磨动力学理论奠定了基础。运用仿真分析的手段，对整机的运动、介质的运动、介质的受力等做了深入分析，从而彻底揭示了筒体及介质的运动学与动力学行为特征，为振动磨的系列化设计确定了参数的优化及关联。 本文的分析方法与结论，尤其是介质碰撞模型及仿真结果，对物料粉碎方法，对各种冲击式粉碎设备的研发，有重要指导意义。为物料粉碎、超细粉制备设备等研发的相关学科提供了一种可以借鉴的方法。

目录

文摘

英文文摘

声明及关于论文使用授权的说明

1绪论

1.1本课题研究的背景

1.1.1虚拟样机技术的产生背景

1.1.2虚拟样机技术简介

1.1.3国内外振动磨研究进展

1.2课题研究目的和内容

2虚拟样机分析软件的理论基础与数学模型的建立

2.1 ADAMS简介

2.2 ADAMS的理论基础

2.2.1广义坐标的选择

2.2.2动力学方程组的建立

2.2.3方程求解

2.3 ADAMS的设计流程

2.4振动磨的工作原理及结构

2.5振动磨的数学建模

2.5.1动力学方程的建立与求解

2.5.2介质在简体内的运动形态

2.6本章小结

3虚拟样机的模型建立

3.1几何模型的建立

3.1.1偏心块几何建模

3.1.2机架几何建模

3.1.3轴系部件总成几何建模

3.1.4简体总成的几何建模

3.1.5整机几何模型总成

3.2约束处理

3.3运动和力的处理

3.4隔振弹簧建模

3.5介质模型的建立

3.6模型验证

3.6.1约束与自由度验证

3.6.2运动轨迹验证

3.7本章小结

4振动磨动力学仿真分析

4.1专用后处理模块介绍

4.2模型的坐标系统

4.3模型静态仿真分析

4.4动力学仿真分析初始条件

4.5振动磨运动分析

4.5.1筒体运动分析

4.5.2介质运动分析

4.6介质受力分析

4.7本章小结

5介质的参数化分析

5.1ADAMS中的虚拟样机参数化分析方法

5.2介质碰撞力的影响因素

5.2.1隔振系统刚度对介质碰撞力的影响

5.2.2偏心块转速对介质碰撞力的影响

5.2.3激振力大小对介质碰撞力的影响

5.2.4介质半径对介质碰撞力的影响

5.2.5筒体直径对介质碰撞力的影响

5.3介质输送速度的影响因素

5.3.1隔振系统刚度对输送速度的影响

5.3.2激振力频率对输送速度的影响

5.3.3激振力大小对输送速度的影响

5.3.4介质半径对输送速度的影响

5.3.5筒体直径对输送速度的影响

5.4简体摆角的影响因素

5.4.1刚度对筒体摆角的影响因素

5.4.2激振力频率对筒体摆角的影响因素

5.4.3激振力大小对简体摆角的影响因素

5.5相同激振力下介质碰撞力与输送速度的研究

5.6虚拟样机技术与其他技术的比较

5.7本章小结

6论文总结

致谢

参考文献

发表论文