40t卧卷夹钳虚拟样机与动力学仿真

论文摘要

虚拟样机技术(Virtua1PrototypingTechnology)是20世纪80年代随着计算机技术的发展而迅速发展起来的一项计算机辅助工程(CAE)技术。工程师可以在计算机上建立样机模型,对模型进行各种动态性能分析,然后改进样机设计方案,用数字化形式代替传统的实物样机实验。运用虚拟样机技术,可以大大简化机械产品的设计开发过程,大幅度缩短产品开发周期,降低产品开发成本,改进产品设计质量,提高面向客户与市场需求的能力。钢卷吊具是冶金行业中的特种起重设备,广泛应用于钢厂、仓库、码头等场所用于搬运各种冷轧、热轧的半成品及成品钢卷。长期以来,钢卷吊具的设计方法多采用常规的静态设计为主,根据同类产品的相关资料和经验公式方法进行设计和计算,显然这些设计方法都具有局限性。如果在钢卷吊具的设计研究中引入虚拟样机技术,就可以运用计算机对机构在各种工况下随载荷变化的运行状态及随时间变化过程的仿真模拟,得到仿真输出参数和结果,以此来估计和准确推断实际运行的各种数据,实现钢卷吊具的动态仿真分析与计算,有效避免以往产品静态设计中存在的弊端。本文以40t电动平移式卧卷夹钳机构为研究对象,以三维实体造型软件UG,虚拟样机软件ADAMS为软件平台,建立夹钳机构的虚拟样机并对其进行动力学仿真分析与计算。在深入研究电动平移式卧卷夹钳机构工作原理及工作过程的基础上,根据夹钳机构的真实系统,运用三维实体造型软件UG,建立了夹钳机构的实体模型,为机构的动力学仿真提供了基础;通过Parasolid标准格式将在UG中建立的夹钳机构的实体模型导入到ADAMS软件中,并通过添加约束、运动及载荷等,在ADAMS软件中建立了夹钳机构的虚拟样机。最后运用机械系统动力学仿真软件ADAMS对夹钳闭合夹取钢卷和起吊吊运钢卷这两种工作状况进行了动力学仿真,并对结果进行了合理有效的分析。本文是将虚拟样机技术应用于钢卷专用吊具——电动平移式卧卷夹钳机构设计、分析和研究的一个初步探讨性研究工作。通过研究表明,运用虚拟样机技术对夹钳机构进行动力学仿真分析可以很好的将机构的各种工作状况较为真实的反映出来,是一种可行的分析手段,同时也说明使用该技术可以为今后夹钳的设计、分析和研究提供较重要的参考数据,可以大大缩短产品的开发周期,降低产品开发成本。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的提出和意义
• 1.2 国内外相关研究现状
• 1.3 课题研究的内容
• 第二章 虚拟样机技术
• 2.1 引言
• 2.2 虚拟样机技术概述
• 2.2.1 虚拟样机技术的产生背景
• 2.2.2 虚拟样机技术的定义
• 2.2.3 虚拟样机技术的特点
• 2.3 虚拟样机技术的核心及相关技术
• 2.4 虚拟样机技术的研究对象和研究范围
• 2.5 虚拟样机技术在国内外的应用现状
• 2.6 本章小结
• 第三章 ADAMS 软件及其多体系统动力学理论基础
• 3.1 ADAMS 软件介绍
• 3.1.1 ADAMS 软件简介
• 3.1.2 ADAMS 软件基本模块
• 3.1.3 ADAMS 软件仿真分析基本步骤
• 3.2 多体系统动力学研究概述
• 3.3 ADAMS 软件的多体系统动力学理论基础
• 3.3.1 ADAMS 坐标系的选择
• 3.3.2 ADAMS 自由度的确定
• 3.3.3 ADAMS 运动学分析
• 3.3.4 ADAMS 动力学分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 40T 卧卷夹钳机构的几何建模
• 4.1 引言
• 4.2 40T 电动平移式卧卷夹钳机构简介
• 4.2.1 主要技术参数
• 4.2.2 结构及特点
• 4.2.3 工作原理
• 4.3 夹钳机构的三维实体模型
• 4.3.1 UG 软件简介
• 4.3.2 夹钳机构的几何建模过程
• 4.4 本章小结
• 第五章 40T 卧卷夹钳机构的动力学仿真分析
• 5.1 引言
• 5.2 40T 卧卷夹钳虚拟样机的建立
• 5.2.1 几何模型的建立
• 5.2.2 三维实体模型的转换与导入
• 5.2.3 模型的修改
• 5.2.4 添加约束
• 5.2.5 施加运动和载荷
• 5.3 夹钳机构的动力学仿真分析
• 5.3.1 夹钳闭合时的仿真特性分析
• 5.3.2 夹钳起吊时的仿真特性分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表论文
• 致谢