基于虚拟样机的钢拱架安装机构的设计与仿真分析.pdf

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1、基于虚拟样机的钢拱架安装机构的设计与仿真分析李艳任德志徐莉萍河南科技大学洛阳471003摘要：介绍了钢拱架安装机构的工作原理，在CATIA下建立安装机构的三维模型进行了虚拟装配，通过MSCSimDesigner插件添加约束和驱动，导入到ADAMS下获得安装机构的虚拟样机模型，在ADAMS下进行了运动学和动力学的仿真分析，得出了安装臂的工作范围和各个驱动力的大小以及关键部件的受力，为有限元分析和液压系统设计提供理论依据。关键词：钢拱架；CATIA；ADAMS；虚拟样机；仿真分析中图分类号：TH211．6文献标识码：A文章编号：1001—0785

2、(2011)ol一0027—05Abstract：Thepapersintroducestheworkingprincipleofthesteelarctrussinstallationmechanism，establishes3DmodelandconductsvirtualassemblyunderCATIA．obtainsthevirtualprototypemodelofinstallationmechanismthroughtheimporttoADAMSbyaddingrestrictionanddrivewithMSCSimDe

3、signerplug-in．Also，itconductssimulationanalysisofkinematicsanddynamicsunderADAMS，andobtainstheworkingrangeoftheinstallationarm，themagnitudeofeachdrivingforceandthestressofkeycomponents，providingtheoreticalbasisforthefiniteelementanalysisandthedesignofthehydraulicsystem．Keyw

4、ords：steelarctruss；CATIA；ADAMS；virtualprototype；simulationanalysis开发成本，在设计过程中运用虚拟样机技术。通0前言过对虚拟样机的分析可以在产品设计初期评估产品的性能，确定和优化物理样机参数，从而提高钢拱架安装台车是用于隧道施工中安装钢拱产品性能，降低新产品的开发风险，缩短研发架的专用设备。在软围岩隧道施工中，开挖后要周期。求及时进行支护，钢拱架安装是支护的重要步骤。由于特殊的现场情况，国外的钢拱架安装设备一1钢拱架安装机构的结构组成及工作原理般不能很好地满足国内隧道开挖时施工现

5、场的要求。而且引进国外的钢拱架安装台车经济成本较1．1钢拱架安装台车简介高。由于国内劳动力成本较低，钢拱架安装一直钢拱架安装台车主要由专用重载底盘、吊篮及采用人工作业，劳动强度大，作业效率低，安装吊篮臂、滑台及钢拱架安装臂、液压系统、电气系质量不高。随着高等级铁路、公路的建设，对隧统、安全装置等部分组成。车上系统采用滑台移动道施工的要求相应提高，为了保证钢拱架的安装和伸缩臂的伸缩相结合的工作方式，这样设计可以质量和效率，迫切需要研制能够满足国内隧道施缩短台车总长，使整车结构紧凑。钢拱架的安装分工要求的钢拱架安装设备。钢拱架安装台车的设为3个步

6、骤：1)自取钢拱架并运输到安装位置钢计与研制能够提高隧道的机械化施工水平，提高拱架台车在隧道施工前方用钢拱架安装臂夹持钢拱钢拱架安装的质量和效率，降低劳动强度。架然后运输到新开挖位置。2)把钢拱架举升到指钢拱架安装机构是钢拱架安装台车的工作装定位置并调整好姿态2个安装臂各持1个钢拱架置，负责把钢拱架输送到指定位置并调节好钢拱沿滑台移动到台车前端，然后2级伸缩臂同时伸出。架的姿态。安装机构的设计是否合理将直接影响伸缩臂举升并向外摆动的同时姿态调整机构调整钢到整车的工作性能、整体尺寸和设计成本。为了拱架的姿态，由运输时的沿隧道轴线方向转动为垂保证

7、设计的合理性，提高设计质量、性能，降低直隧道轴线方向。3)安装连接螺栓在钢拱架姿《起重运输机械》201’1(1)一27—态调整好后，由吊篮臂把安装工人提升到一定高度姿态调整机构可以实现3个自由度上的姿态安装钢拱架端头的连接螺栓。见图1。调整和夹紧。为方便说明以沿车身长度方向为轴正方向，以高度方向为z轴正方向建立笛卡尔直角坐标系。姿态调整机构的原理如下：俯仰液压缸负责整个姿态调整机构保持水平，避免钢拱架的滑动和倾翻调平原理是静液压调平也称为双液压缸串联调平，由2个结构尺寸完全相同的图1钢拱架安装台车工作示意图俯仰液压缸和随动液压缸组成，2个液压

8、缸的无杆腔和无杆腔相连，有杆腔与有杆腔相连，能保证1．2钢拱架安装机构组成随动液压缸伸长(缩短)一定长度，俯仰液压缸也缩短(伸长)相同的长度。转动板液压缸和头如图2