大型船用機(jī)械數(shù)字化設(shè)計仿真及動態(tài)性能研究.pdf

1、大型船用抓斗挖掘機(jī)是河道疏浚的主要工具。我國港口眾多、內(nèi)河航道長，對船用挖掘機(jī)，特別是大容量的船用挖掘機(jī)需求很大。本論文依托于浙江大學(xué)與杭州重型機(jī)械有限公司合作的杭州市重大創(chuàng)新專項“大型變頻調(diào)速船用抓斗式挖掘機(jī)研制及產(chǎn)業(yè)化”項目，以大容量6m3大型船用抓斗挖掘機(jī)為研究對象，本論文不僅具有理論意義，更具有工程實際應(yīng)用價值，論文主要創(chuàng)新如下:
　　 (1)大型船用抓斗挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化:應(yīng)用數(shù)字化設(shè)計仿真技術(shù)，基于有限元分析理論，通過

2、結(jié)構(gòu)簡化、網(wǎng)格劃分和材料屬性設(shè)置建立有限元計算模型，在六個工況條件下，對大型船用抓斗挖掘機(jī)的模型進(jìn)行仿真計算，得到六個工況下的位移情況和應(yīng)力分布，研究了提升載荷和工作角度對靜力學(xué)參數(shù)的影響。并通過對動臂尺寸優(yōu)化和薄弱環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)改進(jìn)，改善挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)，提高性能并節(jié)省材料。
　　 (2)建立大型船用抓斗挖掘機(jī)的動態(tài)力學(xué)模型:基于多體系統(tǒng)動力學(xué)和虛擬樣機(jī)的理論，根據(jù)船用抓斗挖掘機(jī)各部件結(jié)構(gòu)特點對其進(jìn)行了剛?cè)岵考膭澐?。結(jié)合多個軟件平臺，得

3、到了動臂的模態(tài)特性參數(shù)，建立了動臂的柔性體部件，建立其他剛性部件的模型，完成變幅鋼絲繩的建模，通過約束副連接各部件，建立挖掘機(jī)的虛擬樣機(jī)模型，為后續(xù)的仿真計算奠定了基礎(chǔ)。
　　 (3)大型船用抓斗挖掘機(jī)的動態(tài)性能及可靠性分析:基于虛擬樣機(jī)模型，通過施加時變載荷，對挖掘機(jī)進(jìn)行動力學(xué)仿真，得到挖掘機(jī)的動態(tài)性能結(jié)果，包括各部件的位移、速度、加速度變化曲線，各部件鉸接力和變幅繩索內(nèi)力變化曲線，以及柔性體動臂的應(yīng)力分布情況，進(jìn)一步研究了突