全斷面硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)數(shù)字化樣機(jī)開發(fā).pdf

1、產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)的傳統(tǒng)流程為方案設(shè)計(jì)、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、制造實(shí)物樣機(jī)、實(shí)物樣機(jī)測(cè)試到產(chǎn)品上市投產(chǎn)。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程存在設(shè)計(jì)周期長，制造實(shí)物樣機(jī)及多次進(jìn)行實(shí)物樣機(jī)修改帶來的高額成本費(fèi)用的問題。這些問題的存在無法滿足現(xiàn)代市場(chǎng)對(duì)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)企業(yè)對(duì)質(zhì)量、效率和成本的要求。數(shù)字樣機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)給傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法帶來一次革命。數(shù)字樣機(jī)技術(shù)是通過計(jì)算機(jī)對(duì)產(chǎn)品整機(jī)的所有零部件進(jìn)行建模，并通過虛擬裝配后，對(duì)整機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的仿真分析，根據(jù)分析結(jié)果對(duì)數(shù)字化樣機(jī)進(jìn)行修改，

2、使得產(chǎn)品最終滿足用戶要求的一種設(shè)計(jì)方法，數(shù)字化設(shè)計(jì)可以在設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)潛在問題和不足，通過對(duì)模型進(jìn)行修改使產(chǎn)品設(shè)計(jì)趨于完善，這就避免了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中對(duì)實(shí)物樣機(jī)的依賴，降低了多次修改設(shè)計(jì)方案的成本，縮短開發(fā)周期，使企業(yè)更具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
　　全斷面掘進(jìn)機(jī)簡(jiǎn)稱TBM，是指在常壓情況下全斷面開挖隧道的掘進(jìn)機(jī)，根據(jù)地質(zhì)條件的不同，采用相應(yīng)的掘進(jìn)機(jī)，通過計(jì)算機(jī)精確控制，在地下封閉環(huán)境內(nèi)向前掘進(jìn)，同時(shí)在尾部拼裝能夠承受巨大壓力的相互咬合的管片，一

3、次性完成隧道的掘進(jìn)。全斷面掘進(jìn)機(jī)的機(jī)械化程度高，施工速度快，施工安全，質(zhì)量高，使用范圍廣，對(duì)地面建筑影響小等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于地鐵、鐵路隧道、引水工程、城市排水系統(tǒng)等大型工程。
　　全斷面掘進(jìn)機(jī)作為一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高自動(dòng)化產(chǎn)品，其設(shè)計(jì)對(duì)于運(yùn)動(dòng)性能、動(dòng)力性能以及機(jī)械結(jié)構(gòu)性方面有嚴(yán)格要求。為保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短設(shè)計(jì)周期，降低設(shè)計(jì)成本，要應(yīng)用數(shù)字樣機(jī)技術(shù)對(duì)掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。本文以Φ5.75m全斷面硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)為研究對(duì)象，建立其三維模型，并

4、在三維模型的基礎(chǔ)上對(duì)整機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，分析刀具的破巖機(jī)理與刀盤受力，根據(jù)分析結(jié)果對(duì)刀盤滾刀布置進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而對(duì)關(guān)鍵零部件進(jìn)行有限元分析，就分析的結(jié)果評(píng)估全斷面掘進(jìn)機(jī)的結(jié)構(gòu)性能、運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力學(xué)性能、為設(shè)計(jì)提供保證，也為掘進(jìn)機(jī)的設(shè)計(jì)優(yōu)化提供依據(jù)。
　　本文采用數(shù)字樣機(jī)技術(shù)有效地實(shí)現(xiàn)了掘進(jìn)機(jī)的建模與仿真，這種方法不僅適用于掘進(jìn)機(jī)的設(shè)計(jì)開發(fā)，還可以推廣到其它一些復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的研究、設(shè)計(jì)和開發(fā)中去，因此本文的研究方法及結(jié)論具有重要的實(shí)用價(jià)值