旋转飞船稳定性ADAMS仿真研究

论文摘要

作为进行产品设计的一项新技术,虚拟样机的出现大大的改善了以往设计中存在的周期长、成本高的问题。对于许多较大型的新型机械系统,可以参考的相似产品的设计经验不多,因而需要更加漫长的周期来改良和论证设计。利用虚拟样机开发产品,设计——验证——优化——验证,这一周期可以直接利用计算机技术实现,从而可以较为方便地得出该设计的可行性论证。本文对一种流行的旋转类游乐设施——旋转飞船,进行了稳定性的研究。采用机械动力学仿真软件ADAMS建立旋转飞船的虚拟样机模型,通过仿真,对旋转飞船的整体稳定性做出分析,为物理样机的设计与试制提供了参考。首先利用Pro/E软件建立旋转飞船的实体模型,然后再将该模型导入ADAMS软件。按照旋转飞船的实物装配结构在ADAMS模型里添加约束副与驱动,然后根据游玩的质量设计合适的运动加速度与运行速度,以此为依据在仿真模型获得合适的驱动函数。应用ADAMS软件仿真游乐设施在实际运行中遇到的各种状况,例如在有风的情况下,旋转飞船能否安全正常运行；风和偏载共同影响下,飞船的稳定性状况；以及底座的状态对该机构的影响；同时,建立旋转飞船稳定性失效的判别方法,以此对各种状态的稳定性进行分析。基于ADAMS参数化设计功能,对底座的各种状态进行参数化设计,并制成分析表,详细分析飞船稳定性对于每个参数的敏感度。目前,虚拟样机技术在游乐设施领域的应用,‘并不多见。本文通过虚拟样机来研究旋转类游乐设施的稳定性问题,为其安全性设计研究提供基础,进而促进虚拟样机技术在游乐领域得到更为广泛的运用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 游乐设施行业概述
• 1.1.1 国内外游乐业的发展历程
• 1.1.2 游乐设施的定义与分类
• 1.1.3 游乐设施行业的现状及发展
• 1.2 本课题的意义
• 1.2.1 本课题的来源
• 1.2.2 旋转飞船稳定性研究内容与目的
• 1.3. 虚拟样机技术在游乐设施相关研究中的应用
• 1.3.1 虚拟样机技术简介
• 1.3.2 虚拟样机技术的国内外研究状况及发展趋势
• 1.3.3 虚拟样机技术在游乐设施相关研究中的应用
• 第2章 旋转飞船模型的建立
• 2.1 前言
• 2.2 建立旋转飞船的Pro/E模型
• 2.2.1 旋转飞船的构件组成
• 2.2.2 建立各构件的模型
• 2.2.3 模型的组装与材料设置
• 2.2.4 旋转飞船的工作原理
• 2.3 本章小结
• 第3章 旋转飞船的ADAMS仿真分析
• 3.1 在ADAMS仿真模型添加约束
• 3.2 驱动函数的确立
• 3.2.1 添加驱动
• 3.2.2 ADAMS一些主要函数的介绍
• 3.2.3 添加驱动函数
• 3.3 驱动函数的验证
• 3.3.1 游客的运动分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 风、偏载情况下的安全性分析
• 4.1 前言
• 4.2 固定副位置的选取
• 4.2.1 力对点的矩
• 4.2.2 力对轴的矩
• 4.2.3 力对点的矩与力对通过该点的轴的矩的关系
• 4.2.4 固定副位置的选取
• 4.3 有风环境中的水平方向受力
• 4.3.1 静止状态下的稳定性验证
• 4.3.2 在运行状态下飞船空载与满载的受力情况比较
• 4.4 风向对旋转飞船水平方向受力的影响
• 4.4.1 ADMAS参数化分析功能简介
• 4.4.2 风向对旋转飞船水平方向受力的影响
• 4.5 偏载情况下的水平方向受力分析
• 4.5.1 偏载产生水平方向力的理论分析
• 4.5.2 各种不同偏载情况的受力分析
• 4.6 偏载情况下的力矩分析
• 4.6.1 旋转飞船运动时底座底边所受力矩的理论分析
• 4.6.2 偏载与均匀分布情况下的力矩分析对比
• 4.7 风力与偏载共同作用的力矩分析
• 4.7.1 稳定力矩失效的判别
• 4.7.2 偏载3的力矩分析
• 4.8 本章小结
• 第5章 底座对飞船稳定性的影响
• 5.1 前言
• 5.2 底座参数化分析
• 5.2.1 底座质量对稳定性的影响
• 5.2.3 底座的高度对飞船稳定性的影响
• 5.2.4 底座底面边长对稳定性的影响
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 本文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢