【摘要】：近些年來,計算機技術快速發(fā)展,數(shù)字樣機技術也隨之迅猛發(fā)展,并已漸漸成為開發(fā)新產品一種嶄新的技術。利用數(shù)字樣機技術可以克服傳統(tǒng)產品開發(fā)中的一些缺點,如設計周期長、成本耗費高及對實際產品的依賴性等。在產品的開發(fā)設計階段,可以利用數(shù)字樣機技術檢測其中存在的問題和不足,并快速地進行修正和改進,最終獲得用戶滿意的產品。因此,這樣不僅可以減少設計研究時間,節(jié)省研發(fā)成本,而且可以使設計的產品的質量和性能得到明顯提升,同時使企業(yè)在市場競爭中具有更強的實力和資本。全斷面巖石隧道掘進機(簡稱TBM)是將機械、電子、液壓、激光等相關技術集合在一起的大型工廠化機械化的隧道工程掘進系統(tǒng)。全斷面巖石掘進機的優(yōu)點是機械化水平高、挖掘速度快、施工周期短、工作環(huán)境安全可靠、綜合效益高等,因此,已經(jīng)成為國內外隧道施工方法的首要選擇,在地鐵隧道、鐵路隧道、引水工程和城市排水排污系統(tǒng)等重大項目實施中得到了普遍應用。本文主要以WIRTH公司生產的TB803E敞開式硬巖隧道掘進機為研究對象,進行數(shù)字樣機的開發(fā)。首先,根據(jù)TB803E二維圖紙,應用三維軟件Pro/ENGINEER建立關鍵零部件的三維模型,對這些零部件進行裝配,并對其裝配體進行干涉檢驗,利用PRO/E Animation模塊對整機進行運動學仿真。然后,對盤形滾刀的破巖理論和破巖軌跡進行分析,依據(jù)巖石的力學性能,探究刀具的受力情況以及掘進機整個刀盤受到的徑向不平衡力和傾覆力矩,據(jù)此對盤形滾刀的布置形式進行優(yōu)化分析,同時研究撐靴的受力情況。最后,使用ANSYS Workbench軟件平臺對刀盤結構進行結構靜力學分析和模態(tài)分析,為刀盤的結構優(yōu)化提供合理的理論依據(jù)。數(shù)字樣機技術能夠直觀的展示TB803E掘進機的功能原理仿真,該技術不但適用于該掘進機的開發(fā),而且可以應用到其他類型掘進機的開發(fā)研究中,甚至可以擴展推行至其他復雜機械系統(tǒng)的研發(fā)中,具有極重要的實用價值。
[Abstract]:In recent years, with the rapid development of computer technology and the rapid development of digital prototyping technology, it has gradually become a new technology to develop new products. Some shortcomings in traditional product development can be overcome by using digital prototyping technology, such as long design cycle, high cost and dependence on actual products. In the stage of product development and design, digital prototyping technology can be used to detect the existing problems and shortcomings, and to quickly correct and improve, and finally to obtain a satisfactory product. Therefore, it can not only reduce the time of design and research, save the cost of research and development, but also improve the quality and performance of the designed products, and make the enterprise have stronger strength and capital in the market competition. Full-section rock tunneling machine (TBM) is a large-scale mechanized tunneling system which combines mechanical, electronic, hydraulic and laser technologies together. The advantages of full section rock tunneling machine are high mechanization level, high excavation speed, short construction period, safe and reliable working environment, high comprehensive benefit, etc. Therefore, it has become the first choice of tunnel construction methods at home and abroad. Railway tunnels, water diversion projects and urban sewerage systems have been widely used in the implementation of major projects. This paper focuses on the development of digital prototype of TB803E open hard rock tunnel tunneling machine produced by WIRTH Company. Firstly, according to the two-dimensional drawings of TB803E, the 3D model of the key parts is built by using Pro/ENGINEER software, and the components are assembled, and the components are tested by interference, and the kinematics simulation of the whole machine is carried out by using PRO/E Animation module. Then, the rock breaking theory and track of the disc hob are analyzed. According to the mechanical properties of the rock, the stress of the cutter and the radial unbalance force and overturning moment of the whole cutter head of the tunneling machine are explored. According to this, the layout of disc hob is optimized and the force of supporting boot is studied. Finally, the structural static analysis and modal analysis of the cutter head structure are carried out by using the ANSYS Workbench software platform, which provides a reasonable theoretical basis for the structural optimization of the cutter head. Digital prototype technology can show the functional principle simulation of TB803E roadheader intuitively. This technology is not only suitable for the development of the roadheader, but also can be applied to the development of other types of roadheader. Even can be extended to other complex mechanical systems research and development, has a very important practical value.
【學位授予單位】：東北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U455.31

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本文編號：2226777