大型船用機械數(shù)字化設計仿真及動態(tài)性能研究.pdf

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

2、結構簡化、網格劃分和材料屬性設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的模型進行仿真計算，得到六個工況下的位移情況和應力分布，研究了提升載荷和工作角度對靜力學參數(shù)的影響。并通過對動臂尺寸優(yōu)化和薄弱環(huán)節(jié)結構改進，改善挖掘機結構，提高性能并節(jié)省材料。
　　 (2)建立大型船用抓斗挖掘機的動態(tài)力學模型:基于多體系統(tǒng)動力學和虛擬樣機的理論，根據船用抓斗挖掘機各部件結構特點對其進行了剛柔部件的劃分。結合多個軟件平臺，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，建立挖掘機的虛擬樣機模型，為后續(xù)的仿真計算奠定了基礎。
　　 (3)大型船用抓斗挖掘機的動態(tài)性能及可靠性分析:基于虛擬樣機模型，通過施加時變載荷，對挖掘機進行動力學仿真，得到挖掘機的動態(tài)性能結果，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力變化曲線，以及柔性體動臂的應力分布情況，進一步研究了突