基于Proe/Adams的纵轴式掘进机虚拟样机建模

本文介绍的是基于Pro/e（现称Creo）和Adams软件对纵轴式掘进机进行虚拟样机建模的方法，重点在于如何利用计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助工程分析（CAE）技术来建立掘进机的三维模型，分析其动态特性，特别是载荷计算和振动特征的研究。 文章介绍了纵轴式掘进机的基本组成，包括截割机构、回转机构、装载机构、行走机构和转运机构等。对于这些机构，作者使用了Pro/e软件进行变量化设计和实体造型，创建了各部件的三维模型，并进行了整体装配，形成掘进机整机的三维实体模型。这个过程是通过Pro/e的三维建模能力来实现的，这包括精确的几何模型创建和复杂机械结构的详细设计。 在掘进机三维实体模型的基础上，作者进一步讨论并确定了掘进机在工作时不同部位所承受的载荷计算方法。具体地，文章分析了截割头上的载荷模型，其中包括每个截齿在不同位置角所受的侧向力、牵引阻力和截割阻力，并使用了Adams/view软件中的IF函数来确定截齿的受力情况。为了更好地理解截割头上的力的变化情况，文中还建立了截割头的空间载荷模型。 接着，文章对履带—地面载荷进行了建模分析，探讨了掘进机行走时履带接触力及载荷的计算。研究中将履带、支重轮和地面视为一个单自由度线性振动系统，分析了履带在工作时的变形，以及因此产生的相互作用力。其中，使用垂直激励函数来模拟履带与地面的接触情况，质心的垂直位移作为响应输出函数。 为了实现掘进机的虚拟样机分析，作者在Adams/view软件操作环境中完成了虚拟样机分析的前处理过程。这一步骤包括确定好载荷模型后，将三维实体模型导入到Adams中，并设置适当的物理参数和边界条件，为后续的动态仿真分析打下基础。 在完成了虚拟样机模型的建立之后，就可以通过仿真模拟掘进机在不同工作状态下的振动特征，这有助于理解掘进机在实际工作环境中的动态行为，并对可能出现的振动问题进行预测和解决。这对于提升掘进机的设计质量、提高工作效率和延长使用寿命有着重要的意义。 文章还提到了该研究工作得到了包括国家自然科学基金在内的多个项目的资助，说明了该研究的实用性和重要性。 总结来说，文章基于Pro/e和Adams软件对纵轴式掘进机进行三维建模和虚拟样机分析，揭示了掘进机在不同工作状态下的动态特性，尤其侧重于载荷的计算和振动分析，为后续的掘进机设计和改进提供了科学依据和技术支持。这对于提高掘进机的设计水平、降低生产成本、延长使用寿命以及提升矿井巷道掘进效率有着积极作用。