基本信息
- 項目名稱：
- 起重機運行機構(gòu)的動態(tài)仿真
- 小類：
- 機械與控制
- 簡介：
- 綜合應(yīng)用機械現(xiàn)代設(shè)計方法和機械創(chuàng)新設(shè)計理念利用三維設(shè)計軟件和運動分析軟件對起重機的起升機構(gòu)和小車運行機構(gòu)建立三維模型及運動分析的數(shù)學(xué)模型，從而對其整機和各個部件運動的速度、加速度以及因運動引起的載荷進行分析，模擬各種運動的運動規(guī)律、運動合成及運動軌跡。從而實現(xiàn)起重機運行情況的仿真，為起重機的設(shè)計提供可靠的參考依據(jù)。 關(guān)鍵詞：起重機、運行機構(gòu)、動態(tài)仿真。
- 詳細介紹：
- 普通橋式起重機一般由起重小車、橋架運行機構(gòu)、橋架金屬結(jié)構(gòu)組成。起重小車又由起升機構(gòu)、小車運行機構(gòu)和小車架三部分組成。橋式起重機運行機構(gòu)采用有軌運行，它的負荷能力大，運行阻力小。 對起重機模擬仿真，可以在建造物理樣機之前，通過建立機械系統(tǒng)的物理模型（及虛擬樣機）進行仿真分析，并用圖形顯示該系統(tǒng)在真實起重機工做條件下的運動特性，輔助修改并優(yōu)化設(shè)計方案。仿真技術(shù)設(shè)計多體系統(tǒng)運動學(xué)、動力學(xué)建模理論及其技術(shù)實現(xiàn)，是基于先進的建模技術(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)實技術(shù)等綜合應(yīng)用技術(shù)。因此，使圖樣設(shè)計、樣機制造、樣機檢測等在計算機上完成，一盡可能減少制造和檢測實物樣機的次數(shù)，一節(jié)約資源，降低成本。仿真可以為從起重機設(shè)計初始至最終獲得成品的全過程提供一個重要的工具。制造之前，仿真是檢查設(shè)計規(guī)劃和開展情況的有效的可視化手段，支持可行性分析、形狀確定、裝配和人機工程的研究等。產(chǎn)品制造時候，仿真可以進行起重機的效能分析、可靠性分析、可靠性驗證，在設(shè)計制造的全過程 發(fā)揮重要的作用。如設(shè)計起重機時，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。早起階段的仿真結(jié)果也可以作為零件設(shè)計的參考，用來指導(dǎo)零件的強度設(shè)計。 進行起重機的模擬用到三維CAD系統(tǒng)。在三維CAD系統(tǒng)中，用參數(shù)化約束所設(shè)計的零部件的尺寸關(guān)系，使得所設(shè)計的產(chǎn)品更容易變更和修改，管理起來也較二維設(shè)計方便。在裝配體設(shè)計中，除了在定義零部件之間的關(guān)系時需要參數(shù)化、變量化設(shè)計外，為了更好第表述設(shè)計者的構(gòu)思意圖，也需要參數(shù)化和變量化技術(shù)來建立裝配體中各個零部件之間的特征形狀和尺寸之間的關(guān)系，使得當其中的某個零部件的形狀和尺寸發(fā)生變化時，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，可以借助于三維實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)動的數(shù)據(jù)，一邊完成設(shè)計的修改和調(diào)整、零部件的裝配、力學(xué)分析、運動分析、模擬仿真、數(shù)控加工等。 利用Cosmosmotion建立運動機構(gòu)模型，進行機構(gòu)的干涉分析，跟蹤零件的運動軌跡，分析橋式起重機運行機構(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)計或調(diào)整零件的材料。設(shè)計的更改可以反映到裝配模型中，再重新進行分析，一旦確定優(yōu)化的設(shè)計方案，設(shè)計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)雜運動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度和結(jié)構(gòu)分析。 在對起重機的運行機構(gòu)進行運動仿真的同時還可以生成動畫，進行動畫演示。動畫演示形象、直觀，能表達文字或者敘述不宜講解清楚的起重機復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，模擬起重機的工作情況，達到與非專業(yè)人士交流設(shè)計思想的目的。在對運行機構(gòu)的各項性能分析之后，可以改進其性能不理想的地方，從而達到對運行機構(gòu)優(yōu)化的目的
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 在大型起重機的設(shè)計和制造之前，運用三維建模，模擬運行狀況，對其運動進行分析和模擬，從而提高其設(shè)計水平及可靠性。 基本思路：進行起重機的運行機構(gòu)進行分析和初步計算——根據(jù)初步計算建立相應(yīng)的三維模型——在仿真軟件對各個部件添加相應(yīng)的約束和設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)進行運動仿真查看仿真結(jié)果，對模型進行優(yōu)化設(shè)計，再次仿真再次優(yōu)化，直到得到滿意結(jié)果。
科學(xué)性、先進性及獨特之處
- 科學(xué)性：所作的三維模型是根據(jù)起重機的實際尺寸建立，輸出結(jié)果更加真實可靠。 先進性： 1、二維設(shè)計轉(zhuǎn)變?yōu)槿S設(shè)計更直觀。 2、通過裝配可直接觀察干涉情況。 3、通過運動模擬可得到多機構(gòu)的速度和加速度。 獨特之處：根據(jù)掌握資料和初步了解情況，國內(nèi)尚無對起重機進行運動模擬的報道，本次研究采用計算機軟件對起重機的運行機構(gòu)和起升機構(gòu)建立合理的三維模型，進行動態(tài)仿真，當屬首次。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 本作品所作研究可用于大型起重機的設(shè)計和制造，模擬器運行狀況，對其運動進行分析和模擬可提高設(shè)計水平及可靠性
學(xué)術(shù)論文摘要
- 綜合應(yīng)用機械現(xiàn)代設(shè)計方法和機械創(chuàng)新設(shè)計理念利用三維設(shè)計軟件和運動分析軟件對起重機的起升機構(gòu)和小車運行機構(gòu)建立三維模型及運動分析的數(shù)學(xué)模型，從而對其整機和各個部件運動的速度、加速度以及因運動引起的載荷進行分析，模擬各種運動的運動規(guī)律、運動合成及運動軌跡。從而實現(xiàn)起重機運行情況的仿真，為起重機的設(shè)計提供可靠的參考依據(jù)。
獲獎情況
- 此作品為山西省省級大學(xué)生創(chuàng)新性實驗項目，還沒有發(fā)表。
鑒定結(jié)果
- 根據(jù)掌握資料和初步了解，國內(nèi)對起重機進行運動模擬的研究較少，該項研究采用計算機軟件對起重機的運行機構(gòu)和起升機構(gòu)建立合理的三維模型，進行動態(tài)仿真，對大型起重機的設(shè)計制造及優(yōu)化設(shè)計有一定的參考價值。
參考文獻
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同類課題研究水平概述
- 根據(jù)掌握資料和初步了解情況，國內(nèi)尚無對起重機進行運動模擬的報道，本次研究采用計算機軟件對起重機的運行機構(gòu)和起升機構(gòu)建立合理的三維模型，進行動態(tài)仿真，當屬首次 有對機器人叉、車門架做動態(tài)仿真動態(tài)放真的，對簡單的機構(gòu)進行動態(tài)仿真的，但是還沒有對起重機的運行機構(gòu)和起升機構(gòu)建立合理的三維模型，進行動態(tài)仿真的。對機械的運動仿真正處在研究和發(fā)展階段。
