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新型悬臂掘进机振动截割机构的动力学分析研究

作　者: 许斌
导　师: 邵明亮；李忠
学　校: 吉林大学
专　业: 机械工程
关键词: 悬臂掘进机振动截割机构动态优化设计
分类号: TU621
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 329次
引　用: 6次
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内容摘要

随着掘进机使用范围的日益增大,对其截割能力的要求也不断提高。利用振动截割技术提高截割能力是一种新型而有效的方法。本文较系统地研究了一种新型掘进机振动截割机构,主要包括以下内容:针对复合传动的振动截割机构存在的一些缺点和不足,本文提出了一种新型振动截割机构,对其传动系及其结构设计进行了研究。利用Lagrange方程建立了新型振动截割机构空载时的系统动力学数学模型,并进行了计算机数值求解。通过对计算数据及仿真曲线的分析,得出了截割头空载时的运动规律。在对截割头空载时的运动特性进行分析后,又进一步分析了截割头带载时的运动特性。首先建立了带载时的动力学数学模型,接着对微分方程组进行了计算机数值求解。根据掘进机的实际设计参数,对运动微分方程组进行了简化,并求出了它的解析解。在此基础上,对其工作参数进行了理论分析,求出了系统的幅频响应曲线。为了防止轮齿的啮合激振频率靠近齿轮的固有频率而使齿轮的工作条件更加恶化,对齿轮系统进行了动态优化设计。

全文目录

第一章绪论  10-26
  1.1 概述  10-12
  1.2 悬臂掘进机的研究与应用概况  12-19
    1.2.1 悬臂掘进机国外的研究与应用概况  12-15
    1.2.2 悬臂掘进机国内的研究与应用概况  15-19
  1.3 悬臂掘进机的发展趋势  19-21
  1.4 振动截割的意义  21-23
  1.5 本课题研究的目的、意义与内容  23-26
第二章振动截割机构运动分析  26-41
  2.1 悬臂掘进机截割头研究的必要性..  26-27
  2.2 掘进机截割机理  27
  2.3 悬臂掘进机破岩机理  27-29
  2.4 截割力分析  29-30
  2.5 振动截割的特点  30-31
  2.6 液压/机械复合传动截割机构的结构原理及运动分析  31-33
  2.7 机械分流传动的机械振动截割机构及运动分析  33-39
    2.7.1 截割头的转速分析  35
    2.7.2 偏心锤的转速分析  35
    2.7.3 偏心锤旋转时的惯性力及其作用在传动架上的动反力  35-36
    2.7.4 效率分析  36-37
    2.7.5 离合器  37-39
  2.8 本章小结  39-41
第三章振动截割机构空载时的动力学数学模型  41-54
  3.1 建立系统运动方程的条件  41-42
  3.2 振动截割机构的运动分析  42-43
  3.3 利用Lagrange 方程建立截割机构的运动微分方程式  43-46
  3.4 截割头在空载时的输出扭矩  46
  3.5 振动截割机构运动微分方程的计算机求解  46-52
    3.5.1 系统运动微分方程的转化  46-47
    3.5.2 使用MATLAB 编程原理及初值确定  47-50
    3.5.3 计算数据及仿真曲线分析  50-52
  3.6 本章小结  52-54
第四章振动截割机构带载时的动力学数学模型..  54-61
  4.1 建立系统运动方程的条件及其力学模型  54
  4.2 利用Lagrange 方程建立截割机构的运动微分方程式  54-56
  4.3 关于截割头在额定负载下输出扭矩的探讨  56
  4.4 振动截割机构运动微分方程的计算机求解  56-59
    4.4.1 已知条件  56-57
    4.4.2 使用MATLAB 编程计算  57
    4.4.3 计算数据及仿真曲线分析  57-59
  4.5 本章小结  59-61
第五章振动截割机构运动微分方程组的求解  61-67
  5.1 振动截割机构运动微分方程组的简化  61
  5.2 振动截割机构微分方程组的解析解  61-63
  5.3 振动截割机构的力学模型  63-64
  5.4 振动截割机构工作参数的理论分析  64-66
    5.4.1 掘进机截割头工作参数的分析  64
    5.4.2 截割头振幅的分析  64-66
  5.5 本章小结  66-67
第六章振动截割机构行星轮系的动态优化设计  67-78
  6.1 动态优化设计的必要性  67-68
  6.2 行星轮系的传动比分配  68-70
    6.2.1 对齿轮体积的影响因素  68-69
    6.2.2 按行星机构体积之和最小来分配传动比  69-70
  6.3 渐开线行星轮系动态优化设计的数学模型  70-75
    6.3.1 目标函数  70-71
    6.3.2 设计变量  71
    6.3.3 约束条件  71-74
    6.3.4 小结  74-75
  6.4 应用MATLAB 程序及计算  75-77
    6.4.1 MATLAB 语言优化函数简介  75-76
    6.4.2 编程计算  76-77
  6.5 本章小结  77-78
第七章结论  78-80
参考文献  80-84
摘要  84-89
致谢  89-90
导师及作者简介  90

新型悬臂掘进机振动截割机构的动力学分析研究

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