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目录

第一章绪论………………………………………………………………………….1

1.1刮板输送机的基本构造及工作原理……………..……………………………1

1.2刮板输送机的优缺点……………………..……………………………………2

1.3刮板输送机的发展现状及趋势………………………………………………3

1.4我国刮板输送机的发展现状………….……………………………………..5

1.5刮板输送机动力学研究现状………….……………………………………..6

1.6基于虚拟样机技术的设计方法…….………………………………………..9

1.7选题意义及论文结构………………………………………………………..11

第二章刮板输送机链传动系统刚体动力学仿真…………………………..…….13

2.1UG简介………………………………...……………………………………..13

2.2刮板输送机链传动系统实体模型的建立………………………….………..14

2.3ADAMS简介.………………….……………………………………………...16

2.4刮板输送机链传动系统刚体动力学模型的建立…….…………….….…….18

2.4.1实体模型的导入………………….……...……………………….….…18

2.4.2模型中各种约束的添加………………………………………….….…19

2.4.3模型中各种力的添加……….….………………………………………21

2.4.4模型的动力学仿真…………..…………………………………………23

第三章刮板输送机链传动系统刚－柔混合动力学仿真……………………..….26

3.1利用有限元程序建立柔性体……………………….………....…….….26

3.2利用ADAMS/AutoFlex模块建立柔性体……………………………...….27

3.3刮板输送机链传动系统动力学模型中柔性体的模态信息………………...30

3.4刮板输送机链传动系统刚－柔混合动力学模型仿真…………………..…..32

第四章刮板输送机链传动系统有限元分析..…………………………..…….…36

4.1MSC.PATRAN简介………….……………………………………...…….….36

4.2圆环链有限元计算仿真…….……………….….………………………....….37

4.2.1导入实体模型………………………………..……………….……….….37

4.2.2划分网格………………………………………..….………………….….38

4.2.3施加载荷及边界条件…………………..……….…………………….….39

4.2.4定义材料………………………………….....……………………………40

4.2.5定义物理属性…………………………..…...……………………………41

4.2.6进行分析……………………………..……...……………………………41

4.2.7结果显示…………………………..………...……………………………42

4.3链轮及刮板的有限元分析………………………..…………………………..43

第五章结论……………………………………………………………….………..45

致谢……………………………….…………………………..………………….….47

参考文献……………………………….……………………………………….….48

摘要

刮板输送机是综采工作面成套输送设备的重要组成部分，其可靠性决定着采煤工作面煤炭输送的能力和效率。

目前刮板输送机新产品开发设计以经验设计和静态设计为主，设计流程为：

概念设计－细节设计－物理样机－试验测试－定型生产。

这种设计方法耗时、耗材、耗力，使产品开发设计成本提高，开发周期冗长。

本文应用虚拟样机技术，建立了刮板输送机链传动系统数字模型并进行动力学仿真，从而为产品的设计、研究、优化提供基于计算机虚拟现实的研究平台。

本文应用UG软件建立了刮板输送机链传动系统实体模型；应用ADAMS软件建立了链传动系统刚体动力学模型和刚－柔混合动力学模型，对刮板输送机链传动系统的动力学特性进行仿真，得到了链传动系统中各零部件的位移、速度、加速度及载荷，对刮板输送机链传动系统制动工况下的动力学特性进行了仿真，得到了制动工况下圆环链的载荷，为圆环链的强度校核提供了依据；应用NASTRAN/PATRAN软件，对刮板输送机链传动系统中关键零部件进行了有限元分析，对各零部件的强度进行了校核。

本文为企业采用虚拟样机技术开发设计刮板输送机新产品进行了初步探索和尝试，取得了一些对开发设计新产品有益的数据和经验。

关键词：

刮板输送机　链传动系统　虚拟样机　动力学

ABSTRACT

Scraperconveyoristhecoalconveyermachineoncoalface,andtheimportantcomponentpartsofassociatedfacilitiesforcoaltransportation.Itsreliabilityconsiderablydecidesthecapacityandefficiencyofcoalmining.

Usingvirtualprototypetechnology,thedigitalmodelofscraperconveyorchaintransmissionsystemwasbuildandthedynamicssimulationwasdoneinthispaper,whichprovidearesearchplatformfordesigningproductbasedonvirtualreality.

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX………….

…………..

Keywords:

scraperconveyor,chaintransmissionsystem,virtualprototype,dynamics.

页面设置：

上---3厘米，下---2.5厘米

　　　　　左---3厘米，右---2.5厘米

第二章刮板输送机链传动系统刚体动力学仿真

2.1UG简介

Unigraphics（简称UG），是EDS公司开发的一个产品工程解决方案，是全球主流CAD系统，是计算机辅助设计、辅助制造、辅助工程和产品数据管理（CAD/CAM/CAE/PDM）一体化的软件系统之一。

UG提供了一种基于过程的产品设计环境，使产品开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成，从而优化了企业的产品设计与制造。

UG面向过程驱动的技术是虚拟产品开发的关键技术，在面向过程驱动技术的环境中，用户的全部产品及其精确的数据模型能够在产品开发全过程的各个环节保持相关，从而有效地实现了并行工程。

该软件不仅具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配和生成工程图等设计功能，而且在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟，从而提高了设计的可靠性。

同时，可采用建立的三维模型直接生成数控代码用于产品的加工。

UG是新一代数字化产品开发系统，它可以通过过程变更来驱动产品革新。

UG独特之处是其知识管理基础，它使得工程专业人员能够推动革新以创造出更大的利润。

UG可以管理生产和系统性能知识，根据已知准则来确认每一设计决策。

UG建立在为客户提供无与伦比的解决方案的成功经验基础之上，这些解决方案可以全面地改善设计过程的效率，削减成本，并缩短产品进入市场的时间。

通过再一次将注意力集中于跨越整个产品生命周期的技术创新。

UG的成功已经得到了充分的证实。

这些目标使得UG通过无可匹敌的全范围产品检验应用和过程自动化工具，把产品制造早期的从概念到生产的过程都集成到一个实现数字化管理和协同的框架中。

自从UG推出以来，在航空航天、汽车、通用机械、工业设备、医疗器械以及其他高科技应用领域的机械设计、模具设计、加工等领域得到了广泛的应用。

该软件具有以下特点：

各章的页码应该衔接，如前一章最后一页为第12页，则本章第一页应为第13页

（l）具有统一的数据库，真正实现了CAID、CAD、CAE和CAM等模块之间无数据交换的自由切换，并且可实施并行工程。

（2）采用复合建模技术，将实体建模、曲面建模、线框建模、显示几何建模与参数化建模等建模技术融于一体。

（3）采用基于特征的建模和编辑方法作为实体造型的基础，形象直观，类似于工程师传统的设计方法，并能采用参数驱动。

（4）曲面设计采用非均匀有理B样条作为基础，可用多种方法生成复杂曲面。

（5）二维图功能强大，可方便地从三维实体模型直接生成二维工程图，可以按照ISO标准和国标生成各种剖视图、标注尺寸、形位公差和汉字说明等。

（6）以Parasolid为实体建模核心，目前许多著名CAD/CAE/CAM软件均以此作为实体造型的基础。

（7）提供了界面良好的应用开发工具，并能通过高级语言接口，使UG的图形功能与高级语言的计算功能紧密结合，便于用户开发专用CAD系统。

（8）具有良好的用户界面，绝大多数功能都可通过图标实现；进行对象操作时，具有自动推理功能；在每个操作步骤中，都有相应的提示信息，便于用户做出正确的选择。

2.2刮板输送机链传动系统实体模型的建立

利用UG软件，本文建立了刮板输送机链传动系统的实体模型。

图2-1为建立的圆环链实体模型。

圆环链的直径为

，中间直段圆柱长

，与其它圆环链相连接的两端圆弧内相限点距离为

。

图2-2为建立的链轮实体模型。

该链轮在圆周上分布双排7个齿，轮齿的分度圆直径为414.305mm。

图2-3为建立的中部槽实体模型，图2-4为刮板模型，图2-5为组装后的刮板输送机链传动系统实体模型，图2-6为组装模型的局部放大图。

图2-1　圆环链实体模型图

图2-2　链轮实体模型图

图2-3　中部槽实体模型图

图2-4　刮板实体模型图

图2-5　组装后的刮板输送机链传动系统实体模型图

图2-6　组装模型的局部放大图

2.4　刮板输送机链传动系统刚体动力学模型的建立

刚性构件是指在受到力的作用后，构件上的任意两点之间的距离不发生改变的构件。

刚性构件是一种理想的构件，在现实中不存在这样的情况，任何物体在受到力的作用都会或多或少地产生一定的变形，不过物体的变形一般都很小。

多数情况下，将构件认为是刚性后，在误差范围内，计算结果是完全可以接受的，在一些要求精度比较高或者需要考虑变形的情况时，就需要使用柔性件代替刚性件。

本章将利用ADAMS建立刮板输送机链传动系统刚体动力学模型并进行仿真分析，第三章将建立刮板输送机链传动系统柔体动力学模型并进行仿真分析。

在ADAMS/View中创建刚性构件，一种方法是利用ADAMS/View提供的建模工具，直接创建刚性构件；另一种方法是通过ADAMS与其它CAD软件的数据接口，直接导入CAD几何模型，通过适当的编辑后就可以转变成ADAMS中的刚性构件。

本章将前面在UG中建立的刮板输送机链传动系统实体模型通过数据接口直接导入到ADAMS中，然后在该模型中加入各种约束、运动和力，形成刮板输送机链传动系统刚体动力学模型。

2.4.1　实体模型的导入

在ADAMS/View界面中，单击【File】→【Import】，弹出导入对话框，将FileType项设置成Parasolid格式的文件，然后在FileToRead栏中单击鼠标右键后，选择Browse就可以找到相应的文件，在ModelName栏中给要建立的模型一个文件名，鼠标点击OK键即可完成实体模型的导入，导入后，刮板输送机链传动系统模型如图2-8所示。

该模型中共包含65个体，其中有48个圆环链，12个刮板，2个链轮，1个中部槽，2个碰撞柱。

表2-1　刮板输送机模型中各实体说明

XXXX

XXXX

XXXX

XXXX

XXXX

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX。

刮板输送机链传动系统数学模型为：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（2-1）

式中，

为XXXXXX，

为XXXXX……..。

参考文献

[1]张艳，刮板输送机的结构及常见故障，煤炭技术，2003，No.12：

16-18

[2]刘彪，张月斌，水介质限矩型液力偶合器在刮板输送机上的应用与节能，2002，No.10：

76-78

[3]李福强，SGW-520/30NF刮板输送机联轴器的改型，矿山机械，2000，No.10：

94

[4]张殿勇，孙兆森，转载机及刮板输送机减速器故障诊断，煤矿机械，2000，No.12：

57-58

[5]徐广明，刮板输送机链条张力分析与测试研究，辽宁工程技术大学，硕士论文，2004.12

[6]NandorTamaskovics,Dynamicexcitationoftransportedmaterialsonbeltconveyors.WorldofMining.2004,No.4:

105-114

[7]XiPingyuan,Dynamicssimulationofthebeltconveyorpossessingfeedbackloopduringstarting,Journalofcoalscience&engineering.2005,No.1:

83-85

[8]G.Lodewijks,StrategiesforAutomatedMaintenanceofBeltConveyorSystems.BulkSolidsHandling.2004,No.1:

16-22

[9]廖伯瑜，机械故障诊断基础，北京：

冶金工业出版社，1995

………………..

专著：

注释编号.作者.专著.书名[M].出版社,出版年.起止页码

期刊：

注释编号.作者.期刊.题名[J].刊名,出版年（卷、期）:

起止页码

论文集：

注释编号.作者.论文名称:

论文集名[C].出版地:

出版社,出版年度.起止页码

学位论文：

注释编号.作者.题名[D].保存地点:

保存单位,写作年度.

专利文献：

注释编号.专利所有者.题名[P].专利国别:

专利号,出版日期

光盘：

注释编号.责任者.电子文献题名[电子文献及载体类型标识]，出版年（光盘序号）

互联网：

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