題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)仿真
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 簡(jiǎn)介：
- 綜合應(yīng)用機(jī)械現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念利用三維設(shè)計(jì)軟件和運(yùn)動(dòng)分析軟件對(duì)起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)建立三維模型及運(yùn)動(dòng)分析的數(shù)學(xué)模型，從而對(duì)其整機(jī)和各個(gè)部件運(yùn)動(dòng)的速度、加速度以及因運(yùn)動(dòng)引起的載荷進(jìn)行分析，模擬各種運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、運(yùn)動(dòng)合成及運(yùn)動(dòng)軌跡。從而實(shí)現(xiàn)起重機(jī)運(yùn)行情況的仿真，為起重機(jī)的設(shè)計(jì)提供可靠的參考依據(jù)。 關(guān)鍵詞：起重機(jī)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)、動(dòng)態(tài)仿真。
- 詳細(xì)介紹：
- 普通橋式起重機(jī)一般由起重小車、橋架運(yùn)行機(jī)構(gòu)、橋架金屬結(jié)構(gòu)組成。起重小車又由起升機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車架三部分組成。橋式起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用有軌運(yùn)行，它的負(fù)荷能力大，運(yùn)行阻力小。 對(duì)起重機(jī)模擬仿真，可以在建造物理樣機(jī)之前，通過(guò)建立機(jī)械系統(tǒng)的物理模型（及虛擬樣機(jī)）進(jìn)行仿真分析，并用圖形顯示該系統(tǒng)在真實(shí)起重機(jī)工做條件下的運(yùn)動(dòng)特性，輔助修改并優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。仿真技術(shù)設(shè)計(jì)多體系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)建模理論及其技術(shù)實(shí)現(xiàn)，是基于先進(jìn)的建模技術(shù)、多領(lǐng)域仿真技術(shù)、信息管理技術(shù)、交互式用戶界面技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等綜合應(yīng)用技術(shù)。因此，使圖樣設(shè)計(jì)、樣機(jī)制造、樣機(jī)檢測(cè)等在計(jì)算機(jī)上完成，一盡可能減少制造和檢測(cè)實(shí)物樣機(jī)的次數(shù)，一節(jié)約資源，降低成本。仿真可以為從起重機(jī)設(shè)計(jì)初始至最終獲得成品的全過(guò)程提供一個(gè)重要的工具。制造之前，仿真是檢查設(shè)計(jì)規(guī)劃和開(kāi)展情況的有效的可視化手段，支持可行性分析、形狀確定、裝配和人機(jī)工程的研究等。產(chǎn)品制造時(shí)候，仿真可以進(jìn)行起重機(jī)的效能分析、可靠性分析、可靠性驗(yàn)證，在設(shè)計(jì)制造的全過(guò)程 發(fā)揮重要的作用。如設(shè)計(jì)起重機(jī)時(shí)，可以根據(jù)用戶的要求，利用虛擬模型技術(shù)確定工作裝置的參數(shù)，在早期階段完成優(yōu)化設(shè)計(jì)。早起階段的仿真結(jié)果也可以作為零件設(shè)計(jì)的參考，用來(lái)指導(dǎo)零件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)。 進(jìn)行起重機(jī)的模擬用到三維CAD系統(tǒng)。在三維CAD系統(tǒng)中，用參數(shù)化約束所設(shè)計(jì)的零部件的尺寸關(guān)系，使得所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品更容易變更和修改，管理起來(lái)也較二維設(shè)計(jì)方便。在裝配體設(shè)計(jì)中，除了在定義零部件之間的關(guān)系時(shí)需要參數(shù)化、變量化設(shè)計(jì)外，為了更好第表述設(shè)計(jì)者的構(gòu)思意圖，也需要參數(shù)化和變量化技術(shù)來(lái)建立裝配體中各個(gè)零部件之間的特征形狀和尺寸之間的關(guān)系，使得當(dāng)其中的某個(gè)零部件的形狀和尺寸發(fā)生變化時(shí)，其他零部件的結(jié)構(gòu)與尺寸也隨之變化。 三維CAD系統(tǒng)中，由于使用同一的數(shù)據(jù)庫(kù)，可以借助于三維實(shí)體模型及完整的造型結(jié)構(gòu)，齊全的尺寸和幾何約束，充分的可以參數(shù)驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)，一邊完成設(shè)計(jì)的修改和調(diào)整、零部件的裝配、力學(xué)分析、運(yùn)動(dòng)分析、模擬仿真、數(shù)控加工等。 利用Cosmosmotion建立運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)模型，進(jìn)行機(jī)構(gòu)的干涉分析，跟蹤零件的運(yùn)動(dòng)軌跡，分析橋式起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)中零件的速度、加速度、作用力、反作用力和力矩等，并用動(dòng)畫、圖形、表格等多種形式輸出結(jié)果，其分析結(jié)果可指導(dǎo)修改零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或調(diào)整零件的材料。設(shè)計(jì)的更改可以反映到裝配模型中，再重新進(jìn)行分析，一旦確定優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)的更改就可直接反映到裝配模型中。此外還可將零部件在復(fù)雜運(yùn)動(dòng)情況下的載荷情況下直接輸出到主流有限元分析軟件中以作出正確的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)分析。 在對(duì)起重機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真的同時(shí)還可以生成動(dòng)畫，進(jìn)行動(dòng)畫演示。動(dòng)畫演示形象、直觀，能表達(dá)文字或者敘述不宜講解清楚的起重機(jī)復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，模擬起重機(jī)的工作情況，達(dá)到與非專業(yè)人士交流設(shè)計(jì)思想的目的。在對(duì)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的各項(xiàng)性能分析之后，可以改進(jìn)其性能不理想的地方，從而達(dá)到對(duì)運(yùn)行機(jī)構(gòu)優(yōu)化的目的
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 在大型起重機(jī)的設(shè)計(jì)和制造之前，運(yùn)用三維建模，模擬運(yùn)行狀況，對(duì)其運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析和模擬，從而提高其設(shè)計(jì)水平及可靠性。 基本思路：進(jìn)行起重機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析和初步計(jì)算——根據(jù)初步計(jì)算建立相應(yīng)的三維模型——在仿真軟件對(duì)各個(gè)部件添加相應(yīng)的約束和設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真查看仿真結(jié)果，對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，再次仿真再次優(yōu)化，直到得到滿意結(jié)果。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 科學(xué)性：所作的三維模型是根據(jù)起重機(jī)的實(shí)際尺寸建立，輸出結(jié)果更加真實(shí)可靠。 先進(jìn)性： 1、二維設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)槿S設(shè)計(jì)更直觀。 2、通過(guò)裝配可直接觀察干涉情況。 3、通過(guò)運(yùn)動(dòng)模擬可得到多機(jī)構(gòu)的速度和加速度。 獨(dú)特之處：根據(jù)掌握資料和初步了解情況，國(guó)內(nèi)尚無(wú)對(duì)起重機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬的報(bào)道，本次研究采用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)起重機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)和起升機(jī)構(gòu)建立合理的三維模型，進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，當(dāng)屬首次。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 本作品所作研究可用于大型起重機(jī)的設(shè)計(jì)和制造，模擬器運(yùn)行狀況，對(duì)其運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析和模擬可提高設(shè)計(jì)水平及可靠性
學(xué)術(shù)論文摘要
- 綜合應(yīng)用機(jī)械現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念利用三維設(shè)計(jì)軟件和運(yùn)動(dòng)分析軟件對(duì)起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)建立三維模型及運(yùn)動(dòng)分析的數(shù)學(xué)模型，從而對(duì)其整機(jī)和各個(gè)部件運(yùn)動(dòng)的速度、加速度以及因運(yùn)動(dòng)引起的載荷進(jìn)行分析，模擬各種運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、運(yùn)動(dòng)合成及運(yùn)動(dòng)軌跡。從而實(shí)現(xiàn)起重機(jī)運(yùn)行情況的仿真，為起重機(jī)的設(shè)計(jì)提供可靠的參考依據(jù)。
獲獎(jiǎng)情況
- 此作品為山西省省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，還沒(méi)有發(fā)表。
鑒定結(jié)果
- 根據(jù)掌握資料和初步了解，國(guó)內(nèi)對(duì)起重機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬的研究較少，該項(xiàng)研究采用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)起重機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)和起升機(jī)構(gòu)建立合理的三維模型，進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，對(duì)大型起重機(jī)的設(shè)計(jì)制造及優(yōu)化設(shè)計(jì)有一定的參考價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
- [1] 石立輝.基于solidworks2007隔膜泵的特征建模與三維動(dòng)態(tài)仿真[J].有色礦冶,2008,(6). [2] 劉明光,蔣立軍.S195柴油機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的三維建模與運(yùn)動(dòng)仿真[J].河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào),2008,(2). [3] 余澤通,楊彬彬,宋長(zhǎng)源.基于Solidworks的齒輪泵工作原理動(dòng)態(tài)仿真研究[J].河南科技學(xué)院學(xué)報(bào),,2008,(3). [4] 徐杰君,楊福增,李國(guó)寧,劉敏.叉車門架動(dòng)態(tài)仿真及優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].工程機(jī)械,2008,(12). [5] 王靜,李青.SolidWorks三維建模技術(shù)探討[J].科技信息,2009,(3). [6] 王立宏.起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)三維模塊化自動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)探討[J].重工科技,2007,(1). [7] 宋寅.起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)減速器選擇中的幾個(gè)問(wèn)題[J].鐵道貨運(yùn)，2003，（2）. [8] 周敬宣, 周少雄.橋式起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)中自激振動(dòng)的研究[J].華中理工大學(xué)學(xué)報(bào)，1997，（12）. [9] 申建軍.橋式起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的CAD[J].山西機(jī)械，1995，（2）. [10]孫椰望,昃向博,羅良武,王濰.起重機(jī)橫梁有限元分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2009,(1).
同類課題研究水平概述
- 根據(jù)掌握資料和初步了解情況，國(guó)內(nèi)尚無(wú)對(duì)起重機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬的報(bào)道，本次研究采用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)起重機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)和起升機(jī)構(gòu)建立合理的三維模型，進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，當(dāng)屬首次 有對(duì)機(jī)器人叉、車門架做動(dòng)態(tài)仿真動(dòng)態(tài)放真的，對(duì)簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真的，但是還沒(méi)有對(duì)起重機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)和起升機(jī)構(gòu)建立合理的三維模型，進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真的。對(duì)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)仿真正處在研究和發(fā)展階段。
