1、 毕业设计(论文)开题报告 题 目： 基于实体模型的湿式混泥土喷射机 关键零件模态分析 学院： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 学 号： 指导老师： 2005 年 3 月 25 日 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 1 文献综述： 结合毕业设计 （论文） 课题情况， 根据所查阅的文献资料， 每人撰写 2500 字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。 文文 献献 综综 述述 0 0 引言引言 引水隧洞施工不论是钻爆开挖，还是 TBM 掘进，喷锚支护、压力灌浆、溶洞回填、 止水堵漏都是必不可少的工作环节，工作量也相当繁重。要确保工程质量和施工工期， 应具有
2、功能良好的回填施工设备。混凝土喷射机就是一种施工设备，它广泛应用于地 下工程，岩土工程，市政工程等领域，它利用压缩空气或其它动力，将一定比例配合 的拌和料通过管道输送并高速喷射到受喷面上凝结硬化，从而形成混凝土支护层，近 处来，喷射混凝土技术以其简便的工艺，独特的效应，经济的造价和广泛的用途，在 各种建筑领域内显示出旺盛的生命力1。目前，国内主要是以干式混凝土喷射机为主， 施工作业粉尘浓度高、回弹量大、喷射混凝土强度不高，不适合于地下工程。为了解 决干式混凝土喷射机所存在的问题，各种湿喷技术开始逐渐推行。所谓湿喷，其基本 原理是将加水搅拌好的混凝土加入湿式喷射机，输送至喷嘴处，经掺加速凝剂后形
3、成 料束喷至施工面2。开发一台新型混凝土喷射机，如果采用传统的方法，周期长、成本 高，但如果采用虚拟样机技术，它可以代替物理样机对产品进行创新设计、测试和评 估，可以缩短开发周期，降低成本，改进产品设计质量。 对湿式混凝土喷射机进行模态仿真分析，可以识别出机体的模态参数（如固有频 率、固有振型、模态质量、刚度和阻尼等模态参数）进而了解机体的动态特性，有助 于分析各零部件及整机的振动和噪声特性，建立起结构的动态模型，使人们比较直观 地了解零件各阶模态的频率及其振动的规律（振型），并从中找出产品结构刚度薄弱 环节及其结构的不合理之处，从而为其结构的动态特性改进提供可靠理论参考，为实 验模态提供理论
4、依据，同时利用分析结果还可以对有限元模型进行修正，为机体的其 它设计改进提供可靠的参考3 ，4。 1 1 虚拟样机技术概念及特点虚拟样机技术概念及特点 所谓虚拟样机技术是一种基于产品计算机模型的数字化设计方法，这种技术以计 算机仿真和建模技术为支撑，融合了智能化设计技术、并行工程、仿真工程和网络技 术等多种先进的制造技术，其最终目标是实现在产品加工前对产品的性能、可制造性 等进行预测，从而对设计方案进行评估和优化，以达到产品的最优化。虚拟样机 技术又称为机械系统动态仿真技术，是国际上 20 世纪 80 年代随着计算机技术的发展 而迅速发展起来的一项计算机辅助工程（CAE）技术，工程师在计算机上
5、建立样机模型， 对模型进行各种动态性能分析，然后改进样机设计方案，用数字化形式代替传统的实 物样机试验。运用虚拟样机技术，可以在产品实际加工之前就能够对其性能、特征和 可制造性等进行评价，同时可以对制造和使用的全过程进行仿真分析，将制造和使用 过程中可能发生的总是提前到设计阶段处理，以达到产品生产的最优目标5 ，6，7。 在基于虚拟样机技术的现代产品设计中，被广泛应用的是面向实体的模型，即三 维模型或实体模型。 利用虚拟样机技术，可以使得产品的仿真结果能够以可视化的、可以运动的图像 方式显示。一个实时的图像动态仿真是使用者可以交互进行干涉仿真分析、系统运动 分析和动力学分析的前提条件8。 与物
6、理样机相比较，它能在产品设计的最初阶段就建立起来，能向设计者、制造 者、使用者以及管理者提供一个能够看得见的设计结果。综合而言，虚拟样机技术主 要发挥如下重要作用： （1）在一些特殊情况下，可以满足全部物理样的需求，从而缩短设计周期，节省 开发费用，在实际制造之前设计工程师可以通过虚拟样机方便地修改设计参数甚至整 个设计方案。 （2）对于项目管理者来说，虚拟样机在评估管理项目的风险方面是一个相当有价 值的工具。 （3）对产品设计生产中的各个阶段，虚拟样机能够主动地影响产品的技术支持和 保障。 （4）通过提供在设计过程中各个必需阶段进行的测试数据，虚拟样机能够为测试 者提供未来产品有意义的性能、功能和特点等方面的仿真评价。 （5）可以非常方便地实现与其它软件的协同工作，从而提高产品设计与研制的速 度和效率，提高产品开发的可靠性9。 2 2 自由模态分析基本理论自由模态分析基本理论 结构的自由模态分析是结构动力分析的基础。自
