机载锚杆钻机机构动力学研究与参数优化

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1、致谢首先我要深深的感谢我的恩师毛君教授。本文是在毛老师的悉心指导下完成的。在我读研期间，毛老师渊博的知识、敏捷的思维、严谨的教学态度使我受益匪浅，他高尚的品德和博大的胸怀更是我学习的榜样。在日常学习期间，老师安排我参加工程项目，增加了我的实践经验，扩充了我的眼界，在论文工作期间，老师虽然工作繁忙，但还是抽出时间带我去工厂参观考察，令我十分的感动，在此向导师毛君教授表示由衷的感谢和真切的敬意。感谢我同窗好友徐洋、胡昕好，感谢师姐谢苗、师兄陈洪月及和我在一起学习的师兄弟们，谢谢你们对我的帮助。最后向

2、养育我及给以我最大支持的父母表示最诚挚的感谢。摘要本文通过对锚杆钻头钻削过程的分析，计算了锚杆钻机最大转矩、推力等工作参数，并以这些参数作为设计参数对锚杆钻机进行结构设计。同时，以我国煤矿巷道实际情况作为研究背景，以EBZ-160型掘进机作为锚杆钻机的载体，通过对锚杆钻机安装位置分析，掘进机与锚杆钻机连接方式等关键技术的处理，设计一种即能够打巷道顶部锚杆孔，又能打侧帮锚杆孔的机载式锚杆钻机。此外，本文对锚杆钻机进行了三维建模，并利用Mechanism/Pro接口软件将三维模型导入到ADAMS中，

3、对锚杆钻机进行多刚体动力学和刚柔耦合动力学仿真，对工作运动过程中钻头的定位误差进行了分析，并对有无减振器时误差的不同进行了比较。对各液压缸的受力进行了分析，得到了液压缸所受的最大受力及运动副上的最大受力。对机载锚杆机的关键零件进行了强度校核，对钻杆的稳定性进行了校核，对关键部件进行了接触动力学分析。最后，通过拓扑优化方法对要求精度不高的固定板进行了优化，通过可靠性理论确定了参数化优化的数学模型，通过Pro/E和AWE对关键件进行参数优化，并分析了优化结果。关键词：机载锚杆钻机；多体动力学；接触动

4、力学；参数拓扑优化；参数优化-I-AbstractThispapertakesaanalysisofthecuttingprocessofroofbolter,andcalculatesthelargesttorqueandthrustforceofbolterandotherparameters.Itconsideresthoseparametersasdesignparameterstodesignthebolter.Atthesametime,ittakesourcoalminetunne

5、lactualasbackground,takestheEBZ-160asthecarrierforthebolter.Thepaperanalysizesthebolterinstalledlocation,andsolvelinkstyleandotherimportanttechnologyofbolterandheader.Then,itdesignsaairborneroofbolterthatcanbothdrilltunnelsideandtopblot’shole.Inaddit

6、ion,thispaperconductesathree-dimensionalmodelingofroofbolter.Andthethree-dimensionalmodelingcanbeimportedintotheADAMSmodelbytheuseofinterfacesoftwareofMechanism/Pro.Then,ittakesbothMulti-rigidbodydynamicssimulationandRigid-flexiblecouplingdynamicssim

7、ulation.Anditanalysizesdrillpositioningerrorsofthemovementoftheworkprocess,andcomparesthediffenrenceoftheusetheshockabsorberornot.Thehydrauliccylinderforceisanalyzed.Andthemaximumforceofthehydrauliccylinderanddeputycampaignisobtainde.Thekeyparts'stre

8、ngthoftheairborneroofbolterischecked,andthestabilityofthedrillpipeischecked.Thecontactdynamicsofkeycomponentsistaken.Finally,bythetopologyoptimizationmethodthepartthatrequiresloweraccuracyisoptimized.Bytheuseofthereliabilitytheory,themathematicalmode