客运缆车断缆锁紧过程的动力学仿真

论文摘要

港口客运缆车是一种适合用于斜坡式码头的快速载客工具。近年来,特别是三峡大坝以及其它一些水利枢纽的建成,在大坝上游形成了大量的大水位差港口,随着客流量的增大,为了减少旅客滞港时间,各码头普遍采用了港口客运缆车系统。随之而来,客运缆车系统进入了一个高速发展的时期。 客运缆车有载客多、速度快等优点。但是其动力系统及其运行环境决定缆车系统必须具有高可行性,必须安装安全保护装置。否则一旦发生意外,就会带来严重的后果。目前我国各码头运行的客运缆车所使用的安全保护装置各有不同,其中最典型的有凸轮夹轨方案、重锤夹轨方案、弹簧夹轨方案等。它们都是根据具体的码头条件以及客运缆车的形式配置的,各有优点和不足。随着客运缆车的大量应用,如何快速的为特定缆车系统研制安全保护装置成为一个急待解决的课题。 滚轮顶杆式断缆锁紧装置是武汉理工大学港机研究所开发的一种新型断缆锁紧保护装置。在发生断缆事故时能够安全、迅速的将缆车系统锁紧在轨道上。本文运用Lagrange方程为采用该装置的缆车系统建立了三自由度的动力学模型,利用VB编制了仿真程序,能够对缆车系统在断缆锁紧过程中的运动状态变化进行仿真,并用曲线图描述各个自由度方向上运动状态变化的结果。应用此程序对一套采用滚轮顶杆式断缆锁紧装置的缆车系统进行了仿真,对其性能进行了评估,并且通过大量的仿真数据从人机工程学的角度为减振弹簧的设计提出了设计准则。为了让读者更好的理解滚轮顶杆式断缆锁紧装置的工作原理,本文还建立了该装置的三维虚拟样机,并制作了动画,将其在整个制动过程中的运动再现出来。 本文首次对客运缆车断缆锁紧的全过程进行动力学仿真,建立了缆车系统的动态响应模型,提出了锁紧力随时间变化规律的模拟方法。为滚轮顶杆式断缆锁紧装置的设计提供了理论和方法,建立了新型制动装置各零部件的三维模型和虚拟样机,能够有效缩短今后该装置的设计和制造周期。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题研究的目的和意义
• 1.3 与本课题相关的国内外研究动态
• 1.3.1 车辆制动的动力学仿真
• 1.3.2 缆车断缆保护装置的研制
• 1.4 本课题的主要工作
• 第二章 滚轮顶杆式断缆锁紧装置的结构
• 2.1 滚轮顶杆式断缆锁紧装置基本结构
• 2.1.1 弹簧回位系统
• 2.1.2 锁紧锲块装配
• 2.1.3 滚轮夹钳装配
• 2.1.4 上、下支架
• 2.2 滚轮顶杆式断缆锁紧装置工作原理
• 2.3 仿真动画制作
• 2.3.1 Pro/ENGINEER野火版简介
• 2.3.2 实体建模
• 2.3.3 模型的装配
• 2.3.4 仿真动画的制作
• 第三章 滚轮顶杆式断缆锁紧装置受力分析
• 3.1 滚轮斜面倾角及锁紧装置安装位置的确定
• 3.2 锁紧装置锁紧力的分配
• 3.3 滚轮上的摩擦力向钳口正压力的转换
• 3.4 滚轮夹钳装配中夹钳转动支点的设计准则
• 第四章 缆车制动模型及广义力分析
• 4.1 模型的建立
• 4.1.1 模型假设
• 4.1.2 建模需要的参数、试验数据
• 4.1.3 建立Lagrange方程:
• 4.2 下行工况断缆锁紧力的分析
• 1的确定'>4.2.1 t₁的确定
• 4.2.2 t2的确定
• 4.2.3 t1—t2段内力曲线方程的确定
• max的确定'>4.2.4 F_max的确定
• 3的确定'>4.2.5 t₃的确定
• 4.3 上行工况断缆锁紧力的分析
• 1的确定'>4.3.1 t₁的确定
• 2的确定'>4.3.2 t₂的确定
• 第五章 制动过程仿真软件的设计
• 5.1 开发平台与开发工具的选择
• 5.1.1 选择开发平台
• 5.1.2 选择开发工具
• 5.2 数值仿真算法的选择
• 5.2.1 算法简介
• 5.2.2 直接积分法的算法原理
• 5.3 软件的设计
• 5.3.1 程序结构
• 5.3.2 人机界面的设计
• 5.3.3 算法的设计
• 5.3.4 结果的输出
• 第六章 实例仿真及结果分析
• 6.1 总的趋势
• 6.2 性能评估
• 6.3 减振弹簧刚度对X2方向运动的影响
• 第七章 全文总结及展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 创新点
• 7.3 展望
• 致谢
• 参考文献
• 计算程序