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地下铲运机多体系统虚拟样机建模及系统动态特性仿真研究的开题报告

1.研究背景与意义

地下铲运机作为一种重要的矿山机械设备，一直以来扮演着挖掘、运输、装载等关键角色。为了提高其工作效率和安全性能，越来越多的企业开始将其视为研究的重点对象，力求通过技术创新来提高生产效率和降低事故率。系统仿真技术作为一种重要的研究手段，为工程师提供了一个可靠的、低成本的研究方法。

多体系统虚拟样机建模技术是一种利用计算机模拟多体物理模型行为的技术，可用于评估机械系统的运动综合性能和特性。该技术在虚拟样机的建模和系统仿真方面具有巨大的潜力。

本研究将利用多体系统虚拟样机建模技术，构建地下铲运机多体系统虚拟样机，并利用系统仿真技术探究其动态特性，旨在为企业提供一种可靠的研究手段，为地下铲运机的性能优化和安全控制提供参考。

2.研究内容和方法

2.1研究内容

（1）地下铲运机多体系统建模：基于多体系统虚拟样机建模技术，采用小步长积分法，建立地下铲运机多体系统模型，包括铲斗、升降机构、行走机构等。

（2）系统运动学仿真：利用SimMechanics工具箱对地下铲运机多体系统进行运动学仿真，掌握其各项动态性能指标，如速度、加速度、位移等。

（3）系统动力学仿真：基于系统动力学理论，建立地下铲运机多体系统动力学模型，在Matlab环境下进行仿真。通过仿真分析，掌握机械系统的动态响应和控制策略的优化方向。

2.2研究方法

（1）文献调研：通过查阅相关文献，收集地下铲运机机械系统的动态特性参数和控制策略。

（2）建模：利用Simulink和SimMechanics工具箱建立地下铲运机多体系统虚拟样机。

（3）参数标定：通过实验和优化方法，对所建立的地下铲运机多体系统虚拟样机进行参数标定。

（4）动态仿真：基于所建立的虚拟样机模型，采用Matlab/Simulink软件，对地下铲运机进行动态仿真，研究其动态特性和控制策略优化方向。

3.预期成果

（1）地下铲运机多体系统虚拟样机模型：建立地下铲运机多体系统虚拟样机模型，为后续仿真模拟打下坚实的基础。

（2）系统运动学仿真：掌握地下铲运机的各项动态性能指标，为整体优化提供参考。

（3）系统动力学仿真：研究地下铲运机多体系统的动态响应和控制策略优化方向，为系统性能提升提供参考。

4.研究进度计划

本研究计划历时1年完成，进度安排如下：

（1）第1-4个月：文献调研和多体系统建模。

（2）第5-8个月：系统运动学仿真和参数标定。

（3）第9-12个月：系统动力学仿真和成果总结。

5.参考文献

[1]张永和,陈金鹤,雷则民.地下铲运机运动规律和外部载荷协同控制系统设计[J].机械设计,2015(6):18-21.

[2]张亚东,彭治国,康永平,等.地下铲运机驱动系统的仿真研究[J].煤矿机械,2012(12):98-100.

[3]齐相辉,王润岭,王继新.多体系统动力学分析及Matlab/Simulink在仿真中的应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2009.