摘要: 本文将我国掘进机技术与国外先进水平在产品的技术差距、自主创新、制造质量和出厂检测等方面进行比较分析，详细地指出了各方面的不足之处，表明了掘进机性能检测的重要性。根据掘进机在实际工作环境下状态，讨论并确定了掘进机性能检测实验台的具体结构，试验台的运动机构二自由度回转支撑装置需作为重点研究。在理想条件下，为二自由度回转支撑装置的回转轴建立平面力学模型，并理论计算了其薄弱位置的切应力。

使用Pro/Engineer软件对实验台整体进行运动干涉分析，表明所建立的虚拟样机设计无干涉，满足干涉设计条件。对不同运动姿态下的驱动油缸进行了位移变化研究，得到四个主驱动油缸协调工作的方式及运动规律曲线。最后，应用ANSYS有限元分析软件对二自由度回转支撑装置进行了静力学与动力学分析，证明了整个实验台及回转支撑装置的安全可靠，为实验台后续研究与发展积累了可靠的理论依据。

关键词  掘进机性能检测实验台；回转支撑装置；ANSYS；模态分析

目录

摘要

Abstract

摘要-I

Abstract-II

1 绪论-1

1.1 掘进机性能检测的作用与意义-1

1.2 我国掘进机产品总体现状与国外技术水平的差距-1

1.2.1产品技术水平比较-1

1.2.2设计方式和手段比较-2

1.2.3技术创新比较-2

1.2.4制造质量比较-2

1.2.5产品出厂检验比较-3

1.3 我国掘进机测试内容与现状-3

1.3.1掘进机出厂检测与井下工业性实验-3

1.3.2室内截割测试研究-3

1.3.3实验室内截割合金头性能研究-4

1.3.4掘进机实验台现状-4

1.4 本论文主要研究工作-5

2 掘进机实验台总体方案研究-6

2.1 掘进机实验台方案设计-6

2.1.1 实验台方案组合与筛选-6

2.1.2 实验台系统布置及关键技术-10

2.2 掘进机实验台系统组成与结构-11

2.2.1 实验台系统的组成要素-11

2.2.2 实验台的主体布置-11

2.3 掘进机实验台主要部件-13

2.3.1 二自由度回转支撑装置-13

2.3.2 承载板-14

2.3.3 定位支架-15

2.3.4 主驱动油缸和各辅助油缸-16

3 实验台的回转支撑装置-19

3.1 二自由度回转支撑装置的整体要求-19

3.1.1 二自由度回转支撑装置的承载、运动及结构要求-19

3.1.2 “二自由度回转支撑装置”概念的提出-20

3.2 “二自由度回转支撑装置”的技术背景-21

3.3 “二自由度回转支撑装置”的结构研究-22

3.3.1 十字轴式万向节向二自由度回转支撑装置演化-22

3.3.2 二自由度回转支撑装置的结构定型-23

4 二自由度回转支撑装置的力学分析-25

4.1 二自由度回转支撑装置的载荷计算-25

4.1.1 承载板与掘进机的主要数据-25

4.1.2 二自由度回转支撑装置的回转轴载荷计算-26

4.2 基于Pro/Engineer的二自由度回转支撑装置的运动分析-31

4.2.1 建立实验台各主要构件的三维模型-31

4.2.2 实验台整体模型装配及运动状态分析-33

4.3 基于ANSYS软件的二自由度回转支撑装置的力学分析-36

4.3.1 ANSYS软件有限元分析的理论基础-36

4.3.2 二自由度回转支撑装置有限元模型的建立-37

4.3.3 二自由度回转支撑装置的静力学分析-38

4.3.4 二自由度回转支撑装置的模态分析-40

结论-44

致谢-45

参考文献-46