電腦鑿巖臺車鉆臂動力學(xué)分析.pdf

1、電腦鑿巖臺車以其準(zhǔn)確的定位鉆孔功能，良好的操控性，較好的成洞質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)迅速的成為隧道施工的主要機(jī)械設(shè)備。鉆臂作為臺車的工作裝置主要有定位，支撐二種功能。定位的速度、準(zhǔn)確度和平穩(wěn)度對隧道施工速度有較大影響。本文通過對鉆臂進(jìn)行運(yùn)動學(xué)，動力學(xué)分析對鉆臂的定位過程進(jìn)行了討論，對實(shí)現(xiàn)鉆臂的快速、準(zhǔn)確和平穩(wěn)定位有一定意義。通過對鉆臂的靜力學(xué)分析和模態(tài)動力學(xué)分析，驗(yàn)證了鉆臂具有足夠的支撐能力，能夠承受靜載和周期性載荷的作用。本文的分析有助于鉆臂的設(shè)計(jì)

2、和優(yōu)化。具體的工作如下：
　　首先以某型號鑿巖臺車為模板建立鉆臂的三維實(shí)體模型，為接下來的分析奠定基礎(chǔ)。利用D-H方法和牛頓-歐拉方法建立起鉆臂的運(yùn)動學(xué)，動力學(xué)理論方程，通過對鉆臂運(yùn)動學(xué)正逆解、工作空間的分布狀況、關(guān)節(jié)空間的軌跡規(guī)劃、鉸點(diǎn)力(矩)曲線等問題的討論研究，有助于鉆臂的智能控制和快速，準(zhǔn)確定位。
　　其次建立鉆臂的虛擬樣機(jī)，對鉆臂進(jìn)行了定位工況，鑿巖工況的運(yùn)動、動力學(xué)仿真。定位工況仿真得到的運(yùn)動，動力學(xué)曲線與MAT

3、LAB計(jì)算運(yùn)動學(xué)，動力學(xué)理論方程得到的結(jié)果一致，驗(yàn)證了理論方程和虛擬樣機(jī)仿真的正確性。鑿巖工況仿真得到鉆臂在危險(xiǎn)工況下的各鉸點(diǎn)受力值，可以輸出為各種載荷，為有限元分析提供信息。
　　論文最后建立鉆臂進(jìn)行了有限元模型，對鉆臂進(jìn)行了靜力學(xué)分析和模態(tài)分析。靜力學(xué)分析驗(yàn)證校核了鉆臂各零件在危險(xiǎn)工況下的強(qiáng)度，直觀的繪制出相關(guān)的應(yīng)力分布云圖，為鉆臂進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供條件。模態(tài)分析則得到大臂的固有頻率和振形特點(diǎn)，為鑿巖機(jī)頻率等外部激勵的選擇提