摘要:本文将我国大型掘进机技术与国际先进水平在产品的技术差距、创新、质量和检测等方面进行详细分析和比较，并且标示出各个方面的差异，由此表明大型掘进机性能检测的重要性。根据查阅相关可供参考的书籍资料及研究参数，在相关设计软件中构造出所需性能实验台的实体模型，并将大型掘进机性能实验台的二自由度回转机构的设计与优化作为本次研究的重中之中。

课题主要对大型掘进机性能检测实验台的重要组成部分即回转机构进行相关设计与优化，本次研究应用ANSYS大型有限元分析软件和PRO/Engineer三维绘图软件对掘进机实验平台主要零部件进行相关干涉分析以及所需的模态分析。对回转装置进行静力学分析、模态分析以及谐响应分析，以确保回转机构在具体应用中的合理性和安全性，为后来的研究积累了可靠的实践经验。

关键词  大型掘进机性能检测实验台；回转机构；设计与优化

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 掘进机性能检测的意义-1

1.2 掘进机总体现在状况与国际技术代差-2

1.2.1产品研发与制造水平差异-2

1.2.2设计思维和制造方法比较-2

1.2.3设计及制造创新比较-3

1.2.4产品质量比较-3

1.2.5出厂检验比较-3

1.3 掘进机产品测试内容与发展现状-3

1.3.1出厂检测内容与相关实验-3

1.3.2截割测试-4

1.3.3截割在实验室内性能研究-4

1.3.4性能实验台现在情况-5

1.4 本次所需研究工作-6

2 性能实验台总体方案-7

2.1 相关方案设计-7

2.1.1 方案筛选-7

2.1.2 方案系统布置-11

2.2 性能实验台系统结构-12

2.2.1 系统要素-12

2.2.2 主体布置情况-13

2.3 实验台的关键部件-15

2.3.1 回转支撑装置-15

2.3.2 承载板-16

2.3.3 油缸的选择-18

3 回转支撑装置-19

3.1 整体要求-19

3.1.1承载能力及结构特点要求-19

3.1.2 方案提出的背景-20

3.2 设计方案的技术背景-20

3.3 结构研究-22

3.3.1 万向节演化为方案所需的回转支撑装置-22

3.3.2二自由度回转支撑装置的结构定型-22

4 二自由度回转支撑装置的计算分析-24

4.1 载荷计算-24

4.1.1 主要参考数据-24

4.1.2 回转轴载荷计算-25

4.2 基于三维软件Pro/Engineer的运动分析-30

4.2.1 三维模型的建立-30

4.2.2 整机装配-33

4.3 基于ANSYS软件的回转支撑装置的相关力学分析-36

4.3.1 相关的理论基础-36

4.3.2有限元模型的建立-37

4.3.3 对二自由度回转支撑装置的静力学研究-39

4.3.4 二自由度回转支撑装置的模态分析-41

4.3.5 对二自由度回转支撑装置进行谐波响应分析-43

5 优化设计-46

5.1 优化方案的分析与选择-46

5.2优化路线-46

结论-49

致谢-50

参考文献-51