全斷面硬巖隧道掘進機數(shù)字化樣機開發(fā).pdf

1、產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)的傳統(tǒng)流程為方案設(shè)計、圖紙設(shè)計、制造實物樣機、實物樣機測試到產(chǎn)品上市投產(chǎn)。傳統(tǒng)設(shè)計流程存在設(shè)計周期長，制造實物樣機及多次進行實物樣機修改帶來的高額成本費用的問題。這些問題的存在無法滿足現(xiàn)代市場對于產(chǎn)品設(shè)計企業(yè)對質(zhì)量、效率和成本的要求。數(shù)字樣機技術(shù)的出現(xiàn)給傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計方法帶來一次革命。數(shù)字樣機技術(shù)是通過計算機對產(chǎn)品整機的所有零部件進行建模，并通過虛擬裝配后，對整機進行運動學(xué)和動力學(xué)的仿真分析，根據(jù)分析結(jié)果對數(shù)字化樣機進行修改，

2、使得產(chǎn)品最終滿足用戶要求的一種設(shè)計方法，數(shù)字化設(shè)計可以在設(shè)計階段發(fā)現(xiàn)潛在問題和不足，通過對模型進行修改使產(chǎn)品設(shè)計趨于完善，這就避免了傳統(tǒng)設(shè)計中對實物樣機的依賴，降低了多次修改設(shè)計方案的成本，縮短開發(fā)周期，使企業(yè)更具有市場競爭優(yōu)勢。
　　全斷面掘進機簡稱TBM，是指在常壓情況下全斷面開挖隧道的掘進機，根據(jù)地質(zhì)條件的不同，采用相應(yīng)的掘進機，通過計算機精確控制，在地下封閉環(huán)境內(nèi)向前掘進，同時在尾部拼裝能夠承受巨大壓力的相互咬合的管片，一

3、次性完成隧道的掘進。全斷面掘進機的機械化程度高，施工速度快，施工安全，質(zhì)量高，使用范圍廣，對地面建筑影響小等優(yōu)點，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于地鐵、鐵路隧道、引水工程、城市排水系統(tǒng)等大型工程。
　　全斷面掘進機作為一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高自動化產(chǎn)品，其設(shè)計對于運動性能、動力性能以及機械結(jié)構(gòu)性方面有嚴(yán)格要求。為保證設(shè)計質(zhì)量，縮短設(shè)計周期，降低設(shè)計成本，要應(yīng)用數(shù)字樣機技術(shù)對掘進機進行設(shè)計。本文以Φ5.75m全斷面硬巖隧道掘進機為研究對象，建立其三維模型，并

4、在三維模型的基礎(chǔ)上對整機進行運動學(xué)仿真，分析刀具的破巖機理與刀盤受力，根據(jù)分析結(jié)果對刀盤滾刀布置進行優(yōu)化，進而對關(guān)鍵零部件進行有限元分析，就分析的結(jié)果評估全斷面掘進機的結(jié)構(gòu)性能、運動及動力學(xué)性能、為設(shè)計提供保證，也為掘進機的設(shè)計優(yōu)化提供依據(jù)。
　　本文采用數(shù)字樣機技術(shù)有效地實現(xiàn)了掘進機的建模與仿真，這種方法不僅適用于掘進機的設(shè)計開發(fā)，還可以推廣到其它一些復(fù)雜機械系統(tǒng)的研究、設(shè)計和開發(fā)中去，因此本文的研究方法及結(jié)論具有重要的實用價值