基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的泥水平衡式全斷面掘進(jìn)機(jī)仿真研究.pdf

1、全斷面掘進(jìn)機(jī)也叫隧道掘進(jìn)機(jī)，是一種非常先進(jìn)的地下隧道施工設(shè)備，它一邊控制開挖面及圍巖不發(fā)生坍塌失穩(wěn)，一邊進(jìn)行隧道掘進(jìn)、出渣，并在機(jī)內(nèi)拼裝管片形成襯砌、實(shí)施壁后注漿，從而不擾動圍巖而修筑隧道。全斷面掘進(jìn)機(jī)是集機(jī)械、電子、液壓、激光、控制等技術(shù)為一體的高度機(jī)械化和自動化的大型地下隧道開挖襯砌成套設(shè)備，主要由主機(jī)和后配套設(shè)備、超前地質(zhì)探測系統(tǒng)等構(gòu)成。
　　數(shù)字化樣機(jī)技術(shù)是一項新興的工程技術(shù)，借助于這項技術(shù)，工程師們可以在計算機(jī)上建立機(jī)械

2、系統(tǒng)的實(shí)體虛擬模型，模擬在現(xiàn)實(shí)環(huán)境下系統(tǒng)的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)相關(guān)的特性。還可以根據(jù)仿真結(jié)果，對機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，在產(chǎn)品設(shè)計階段發(fā)現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)潛在的問題和不足之處，消除了傳統(tǒng)設(shè)計中對物理樣機(jī)的依賴性，縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期，降低了研發(fā)成本，使企業(yè)更具有市場競爭性。
　　雖然目前有許多功能強(qiáng)大的建?；蚍治鲕浖呛茈y用其中的某一種單一軟件獨(dú)立完成整個機(jī)械系統(tǒng)的工作過程的仿真分析。基于這種情況，聯(lián)合仿真應(yīng)運(yùn)而生，各大軟件公司聯(lián)手，在不同領(lǐng)

3、域之間的軟件間提供接口，可以使不同軟件實(shí)現(xiàn)連接，以共同完成整個機(jī)械系統(tǒng)的仿真過程。
　　本文的研究對象是Φ11.182m泥水平衡式全斷面掘進(jìn)機(jī)的數(shù)字化樣機(jī)。本文的主要內(nèi)容主要分為以下的四大部分:
　　第一部分是數(shù)字化樣機(jī)開發(fā)，利用三維建模軟件Pro/Engineer以及現(xiàn)有的泥水平衡式全斷面掘進(jìn)機(jī)部分零部件裝配與說明圖紙開發(fā)出能應(yīng)用的一套虛擬樣機(jī)，為以下的工作做好準(zhǔn)備。
　　第二部分是基于虛擬樣機(jī)技術(shù)，利用動力學(xué)分析軟

4、件ADAMS，在工作情況下，研究掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)速度與驅(qū)動力、刀盤轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)動驅(qū)動力矩之間的關(guān)系。
　　第三部分為基于數(shù)字化樣機(jī)技術(shù)，利用ADAMS和MATLAB/Simulink對數(shù)字樣機(jī)進(jìn)行動力學(xué)和控制的聯(lián)合仿真，分別采用傳統(tǒng)PID控制和模糊自適應(yīng)PID控制的方法，對比兩種控制方法的優(yōu)點(diǎn)，并探討推力-掘進(jìn)速度控制系統(tǒng)的控制性能，以及工程施工中由于地質(zhì)條件改變后，速度響應(yīng)曲線的變化規(guī)律，以給施工過程一定的指導(dǎo)。
　　第四部分為是