悬臂式掘进机关键结构的力学特性研究
| 摘要 | 第4-7页 |
| abstract | 第7-11页 |
| 1 绪论 | 第17-31页 |
| 1.1 课题背景 | 第17-20页 |
| 1.2 问题的提出 | 第20-22页 |
| 1.3 国内外研究现状 | 第22-27页 |
| 1.3.1 掘进机受力分析研究现状 | 第22-23页 |
| 1.3.2 载荷谱分析研究现状 | 第23-25页 |
| 1.3.3 掘进机有限元分析研究现状 | 第25-26页 |
| 1.3.4 机械系统运动学与动力学研究现状 | 第26-27页 |
| 1.4 研究目标及意义 | 第27-28页 |
| 1.4.1 研究目标 | 第27页 |
| 1.4.2 研究意义 | 第27-28页 |
| 1.5 研究内容及技术路线 | 第28-30页 |
| 1.5.1 研究内容 | 第28-29页 |
| 1.5.2 研究技术路线 | 第29-30页 |
| 1.6 本章小结 | 第30-31页 |
| 2 悬臂式掘进机关键结构空间载荷分析 | 第31-59页 |
| 2.1 悬臂式掘进机的结构分析 | 第31-34页 |
| 2.1.1 悬臂式掘进机的结构组成 | 第31-34页 |
| 2.1.2 悬臂式掘进机的工作原理 | 第34页 |
| 2.2 悬臂式掘进机关键结构质量属性分析 | 第34-36页 |
| 2.2.1 悬臂式掘进机关键结构的实体模型 | 第35页 |
| 2.2.2 掘进机质心位置的求解 | 第35-36页 |
| 2.3 悬臂式掘进机截割头载荷分析 | 第36-41页 |
| 2.3.1 截齿角度转换 | 第37-38页 |
| 2.3.2 截割头载荷与截齿载荷关系 | 第38-41页 |
| 2.4 掘进机关键结构的空间力学模型 | 第41-47页 |
| 2.4.1 动坐标系的建立 | 第42-44页 |
| 2.4.2 截割臂空间力学模型 | 第44-46页 |
| 2.4.3 关键结构空间力学模型 | 第46-47页 |
| 2.5 关键结构空间载荷关系 | 第47-58页 |
| 2.5.1 截割头载荷与截齿位置角关系 | 第47-50页 |
| 2.5.2 截割头载荷变化规律 | 第50-57页 |
| 2.5.3 截割臂与回转台铰接点作用力分析 | 第57-58页 |
| 2.6 本章小结 | 第58-59页 |
| 3 煤矿井下掘进机工作载荷测取及载荷谱分析 | 第59-91页 |
| 3.1 煤矿井下掘进机工作载荷的测取 | 第59-64页 |
| 3.1.1 井下实测综掘工作面概况 | 第60-61页 |
| 3.1.2 黑匣子和传感器简介 | 第61-62页 |
| 3.1.3 截割臂位姿测取方案 | 第62-63页 |
| 3.1.4 油缸工作油压载荷测取方案 | 第63-64页 |
| 3.2 关键结构驱动油缸工作载荷分析 | 第64-73页 |
| 3.2.1 油缸工作载荷分类 | 第64-65页 |
| 3.2.2 实测数据预处理 | 第65-67页 |
| 3.2.3 回转油缸作用力计算 | 第67-70页 |
| 3.2.4 升降油缸作用力计算 | 第70-73页 |
| 3.3 回转油缸载荷谱分析 | 第73-84页 |
| 3.3.1 雨流计数法 | 第73-74页 |
| 3.3.2 随机载荷历程的统计计数处理 | 第74-80页 |
| 3.3.3 回转油缸载荷谱编制 | 第80-84页 |
| 3.4 基于蒙特卡罗法的驱动油缸载荷生成 | 第84-86页 |
| 3.4.1 蒙特卡罗法 | 第84-85页 |
| 3.4.2 驱动油缸载荷的生成 | 第85-86页 |
| 3.5 掘进机工作过程中截割载荷模拟 | 第86-88页 |
| 3.6 本章小结 | 第88-91页 |
| 4 悬臂式掘进机关键结构有限元分析 | 第91-121页 |
| 4.1 接触问题有限元法 | 第91-92页 |
| 4.1.1 接触问题概述 | 第91-92页 |
| 4.1.2 接触分类 | 第92页 |
| 4.1.3 接触约束算法 | 第92页 |
| 4.2 数值仿真实验工况的确定 | 第92-94页 |
| 4.3 悬臂式掘进机关键结构有限元模型的建立 | 第94-97页 |
| 4.3.1 定义材料属性 | 第94页 |
| 4.3.2 接触设置 | 第94页 |
| 4.3.3 网格的划分 | 第94-96页 |
| 4.3.4 载荷的施加 | 第96-97页 |
| 4.4 关键结构的有限元静态分析 | 第97-112页 |
| 4.4.1 工况一有限元静态结果分析 | 第97-102页 |
| 4.4.2 工况二有限元静态结果分析 | 第102-106页 |
| 4.4.3 工况三有限元静态结果分析 | 第106-111页 |
| 4.4.4 三种工况有限元静态结果对比分析 | 第111-112页 |
| 4.5 关键结构的预应力模态分析 | 第112-118页 |
| 4.5.1 模态分析的目的 | 第112页 |
| 4.5.2 模态分析的理论基础 | 第112-113页 |
| 4.5.3 关键结构的模态分析 | 第113-118页 |
| 4.6 回转油缸的疲劳分析 | 第118-119页 |
| 4.6.1 疲劳的分类 | 第118页 |
| 4.6.2 疲劳分析工具 | 第118-119页 |
| 4.6.3 疲劳结果分析 | 第119页 |
| 4.7 本章小结 | 第119-121页 |
| 5 悬臂式掘进机关键结构运动学模型研究 | 第121-143页 |
| 5.1 掘进机关键结构的运动理论分析 | 第121-123页 |
| 5.1.1 关键结构的机构描述及模型假设 | 第121-122页 |
| 5.1.2 关键结构的机构自由度分析 | 第122-123页 |
| 5.2 基于微分几何理论的坐标系变换 | 第123-126页 |
| 5.2.1 二维空间坐标系 | 第124-125页 |
| 5.2.2 三维空间坐标系 | 第125-126页 |
| 5.3 关键结构的运动学建模 | 第126-133页 |
| 5.3.1 运动位姿关系分析 | 第126-130页 |
| 5.3.2 运动速度关系分析 | 第130-132页 |
| 5.3.3 运动加速度关系分析 | 第132-133页 |
| 5.4 关键结构的运动响应数值求解及运动特性分析 | 第133-141页 |
| 5.4.1 数值计算流程及方法 | 第133-135页 |
| 5.4.2 运动特性分析 | 第135-141页 |
| 5.5 本章小结 | 第141-143页 |
| 6 悬臂式掘进机关键结构动力学建模与分析 | 第143-165页 |
| 6.1 掘进机关键结构动力学建模 | 第143-149页 |
| 6.1.1 系统的动能 | 第144-147页 |
| 6.1.2 系统的势能 | 第147页 |
| 6.1.3 非保守系统的广义力 | 第147-148页 |
| 6.1.4 关键结构动力学方程 | 第148-149页 |
| 6.2 关键结构动力学模型数值求解分析 | 第149-152页 |
| 6.2.1 驱动力的协调分配 | 第150-152页 |
| 6.2.2 截割头动力学响应分析 | 第152页 |
| 6.3 关键结构的虚拟样机模型 | 第152-158页 |
| 6.3.1 虚拟样机技术 | 第152-153页 |
| 6.3.2 约束的描述 | 第153页 |
| 6.3.3 模型导入与约束设置 | 第153-155页 |
| 6.3.4 施加截割头载荷 | 第155-157页 |
| 6.3.5 添加驱动函数 | 第157-158页 |
| 6.4 虚拟样机动力学仿真结果分析 | 第158-164页 |
| 6.4.1 非冗余和冗余驱动仿真分析 | 第159-161页 |
| 6.4.2 截割头回转中心仿真分析 | 第161-162页 |
| 6.4.3 回转台回转中心作用力分析 | 第162-164页 |
| 6.5 本章小结 | 第164-165页 |
| 7 总结与展望 | 第165-169页 |
| 7.1 主要研究工作总结 | 第165-167页 |
| 7.2 论文的创新点 | 第167页 |
| 7.3 展望 | 第167-169页 |
| 参考文献 | 第169-181页 |
| 致谢 | 第181-183页 |
| 作者简介 | 第183-184页 |
