履帶行走露天采礦設備對整個系統不斷的改進直獲得設計方案以后再做出物理樣機。 虛擬樣機技術在技術與市場兩個方面的成熟與計算機輔助設計CAD技章 緒論 5 術的成熟及大規模推廣應用分不開。對于具有多余坐標的完整或非完整約束系統用帶乘子的拉氏方程處理是十分規范化的方法。由于隨著組成多體系統物體數目的增多物體之間的連接情況和約束方式會變得非常復雜當對作為隔離體的單個物體列出牛頓-歐拉方程時鉸約束力的出現使未知量的數目明顯增多因此牛頓-歐拉方法必須加以發展以制定出便于計算機識別的剛體聯系情況和鉸約束形式的程序化實現途徑并自動消除鉸的約束力。 虛擬樣機技術在發達國家如美國、德國、日本等都已經得到廣泛的應用應用領域從汽車制造、工程機械、航空航天業、造船業、機械電子工業、國防工業、通用機械到人機工程學、生物力學、醫學以及工程咨詢等諸多方面。礦用挖掘機的工作環境惡劣經常在礦上的沙石軟泥中運行而且挖掘機工作過程中載荷的沖擊也很大故履帶式行走機構便會發揮更大的優勢。

其次三維造型技術使虛擬樣機技術中的機械系統描述問題變得簡單。采用的電動輪汽車主要有：長沙礦山研究院與常州冶金機械廠合作生產的M AR K36 型，載重154t；湘潭電機廠生產的SF32600 型及SF3102 型，載重分別為154t 和108t；長沙礦山研究院與本溪重型汽車廠合作研制、生產的N L3100 型電動輪汽車，載重108t。目前鐵礦露天開采已占88.4有色金屬礦露天開采占47化工原料礦露天開采占50建筑材料露天開采占50以上5。 采用的國產汽車除一般噸位汽車外，較大噸位汽車有：北京重型汽車制造廠生產的BJ23364 型，載重20t，BJZ3480 型，載重27t；上海重型汽車制造廠生產的SH3603 型，載重32t；北方重型汽車有限責任公司生產的N H L33--07 型，載重40t。Chace等人應用吉爾Gear的剛性積分算法并采用稀疏矩陣技術提高了計算效率編制了ADAMSAutomatic Dynamic Analysis of Mechanical System程序Haug等人研究了廣義坐標分類、奇異值分解等算法編制了DADSDynamic Analysis and Design System程序。履帶行走露天采礦設備同時隨著礦用挖掘機向大型化方向發展產品的結構越來越復雜研制一臺物理樣機所投入的人力、物力、財力也越來越大。

首先CAD中的三維幾何造型技術能夠使設計師們的精力集中在創造性設計上把繪圖等繁瑣的工作交給計算機去做。 今，我國各種噸位的礦用電動輪汽車的擁有量已超過800 臺，大多數噸位為108t 和154t，德興銅礦引入了國外生產的R--190 型172t 電動輪汽車，是目前我國露天礦使用噸位的礦用汽車。使用進口牙輪鉆機，鉆進速度大大提高，在堅硬巖層臺時效率為9--15m，在中硬巖層中為15--25m，在軟巖層中達30m。履帶行走露天采礦設備計算機可視化技術及動畫技術的發展為這項技術提供了友好的用戶界面。這樣設計師有額外的精力關注設計的正確和優化問題。 (2)中型及個別大型礦山機械化程度較高，但設備陳舊落后，效率不高。

目前露天金屬礦山使用的國產牙輪鉆機有長沙礦山研究院與衡陽有色冶金機械總廠合作研制生產的Y Z--55 型、Y Z--35 型及Y Z--12 型牙輪鉆機，分別用于大、中、小型露天礦鉆孔作業。 由于多體系統的復雜性在建立系統的動力學方程時采用系統獨立的拉格朗日坐標將非常困難而采用獨立的笛卡爾廣義坐標比較方便。我國露天礦山采用的進口汽車有蘇聯的雅斯10t 自卸汽車，瑪斯--525 型和貝拉斯--540 型27t 自卸車。履帶行走露天采礦設備而且履帶裝置的接地比壓遠遠小吉林大學碩士研究生學位論文 2 于輪式所能承受的載荷沖擊也大于輪式9。這種依賴在處理復雜系統時尤為明顯。此外，還有法國貝利埃G LM10t 車、捷克太脫拉12t、意大利波爾黑尼20t 自卸車等。

履帶行走露天采礦設備在設計完成后為了驗證設計通常要制造樣機進行試驗有時這些試驗甚是破壞性的。履帶裝置虛擬樣機的分析不但包括樣機結構還包括樣機的運動、動力、動態分析而ADAMS軟件為用戶提供了強大.。當虛擬樣機用來代替物理樣機驗證設計時不斷可以縮短開發周期而且設計質量和效率得到了提高。大型履帶推土機行走機構磨損分析及對策--《露天采礦技術》2003年03期#趙玉凡;陳軍;萬劍;劉洪泉;袁一;常明;;[A];農業機械化與全面建設小康社會——中國農業機械學會成立40典暨2003年學術年會論文集[C];2003年。 1.2 虛擬樣機技術在履帶行走裝置仿真中的應用 1.2.1 虛擬樣機技術的形成與發展 虛擬樣機技術是指在產品設計開發過程中將分散的零部件設計和分析技術指在某單一系統中零部件的CAD和有限元分析FEA技術揉合在一起在計算機上建造產品的整體模型并針對該產品在投入使用后的各種工況進行仿真分析預測產品的整體性能進而改進產品設計、提高產品性能的一種新章 緒論 3 技術。借助圖論工具可使各種不同結構的系統能用統一的數學模型來描述以相鄰物體之間的相對位移作廣義坐標導出多體系統一般形式的動力學方程。

履帶行走露天采礦設備Y Z--55 型鉆機孔徑mm，一次鉆孔深度16.5--18.5m。在該技術中工程設計人員可以直接利用CAD系統所提供的各零部件的物理信息及其幾何信息在計算機上定義零部件間的連接關系并對機械系統進行虛擬裝配叢而獲得機械系統的虛擬樣機使用系統仿真軟件在各種虛擬環境中真實地模擬系統的運動并對其在各種工況下的運動和受力情況進行仿真分析觀察并試驗各組成部件的相互運動情況它可以在計算機上方便地修改設計缺陷仿真試驗不同的設計方案。前端式裝載機只做一些輔助工作。當通過試驗發現缺陷時又要回頭修改設計并再用樣機驗證。在傳統的設計與制造過程中首先是概念設計和方案論證然后進行產品設計。并編制了計算機程序NEWEUL。

這一過程是冗長的尤其是對結構復雜的系統。我國礦藏多適于露天開采僅鐵礦一項有65儲量適于露天開采其它大型煤礦、非金屬礦、有色金屬礦也大量適于露天開采。另外數值方法上的進步發展也會對基于虛擬樣機的仿真的速度及精度有積極的影響。只有通過周而復始的設計-試驗-設計過程產品才能達到要求的性能。履帶行走露天采礦設備這種基于物理樣機的設計研發模式具有成本高、周期長的致命缺點并且往往不能在物理樣機上進行反復充分的試驗這使我國的機械式挖掘機產品更新換代慢難以適應快速變化的市場需求。目前虛擬樣機技術已成為一項相對獨立的產業技術它改變了傳統的設計思想對制造業產生了深遠的影響。