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基于虚拟样机技术的过山车仿真研究

专 业: 机械设计及理论
关键词: 游戏设备 翻滚过山车 过山车设计 轨道建模 虚拟样机
分类号: TS952.81  TH122.5
形 态: 共 79 页 约 51,745 个字 约 2.475 M内容
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内容摘要


随着经济的发展和社会的进步,过山车以其独特的魅力赢得了人们的喜爱。

在娱乐性不断提高的同时,过山车产品的安全性也越来越受到重视,国家对其在运行过程中的速度和加速度等都有严格的规定,以保障游客的人身安全。

根据最新的国家标准,基于手工计算的过山车设计和性能参数校核方法己无法满足标准的要求。

所以,在工程领域应用广泛的动态仿真软件ADAMS也被应用到了过山车的仿真研究中。

但是在现有的仿真分析研究中,对过山车轨道建模的完整性和准确性的研究还很少,而轨道的空间轨迹设计又决定了过山车运行过程中的运动学和动力学特性,所以有必要寻找一种完整、准确的过山车轨道建模方法。

本文以国内某公司生产的中三环式过山车为例,应用ADAMS建模技术,并结合三维实体设计软件Pro\E和有限元分析软件ANSYS,研究过山车轨道和小车的虚拟样机模型构建方法,并按照过山车的实际运行工况进行动态仿真,得到速度、加速度和约束反力等相关数据曲线。

同时重点讨论了建模过程中的关键问题:

样条曲线点数和步长对仿真结果的影响等。

通过对比不同点数生成的轨道所得到的仿真结果,确定了轨道样条曲线点数的选取原则:

在保证轨道关键尺寸准确性的前提下,样条曲线的点数越少越好。

由于仿真步长的选取直接影响计算的精度和仿真计算的时间,研究表明上述模型0.001s为最佳仿真步长。

中三环式过山车的仿真速度与试验测量速度的比较证明了本文论述的建模和仿真方法在过山车运动学和动力学特性研究中是可行的。

通过本文论述的方法及其得到的相关数据曲线,可以为过山车性能校核及其支撑结构强度分析提供依据。

本文推进了虚拟样机技术在工程实际尤其是在过山车领域的应用,为以后产品的设计和改善过山车性能提供了一种切实可行的方法..……

全文目录


摘要
1 绪论
1.1 过山车及其研究简介
1.1.1 国外发展现状
1.1.2 国内发展现状
1.1.3 过山车国内外研究现状
1.2 选题背景和意义
1.3 课题研究工作及技术路线
2 ADAMS软件及其理论基础
2.1 虚拟样机技术
2.2 ADAMS软件简介
2.3 ADAMS运动学分析
2.3.1 ADAMS运动学方程
2.3.2 ADAMS运动学方程的求解算法
2.4 ADAMS动力学分析
2.4.1 ADAMS动力学方程
2.4.2 初始条件分析
2.4.3 ADAMS动力学方程的求解
2.5 本章小结
3 过山车运动学和动力学现有分析方法
3.1 过山车的轨道和工况
3.2 运动学性能分析
3.2.1 列车运行速度计算
3.2.2 曲线段加速度计算
3.2.3 轨道横向倾角计算
3.3 动力学性能分析
3.3.1 直线下降段
3.3.2 曲线下降段
3.4 现有设计分析方法的不足
3.5 本章小结
4 过山车建模
4.1 过山车轨道建模
4.1.1 轨道结构
4.1.2 轨道建模的难点和对策
4.1.3 Pro/E扫描特征
4.1.4 Pro/E混合特征
4.1.5 Pro/E扫描混合特征
4.1.6 轨道的Pro/E模型
4.1.7 Pro/E模型关键截面的设置
4.1.8 轨道的ADAMS模型
4.1.9 ADAMS模型样条曲线点数选取
4.2 过山车列车模型
4.2.1 过山车的列车
4.2.2 列车的ADAMS模型
4.3 本章小结
5 过山车运动学及动力学仿真
5.1 约束的设置
5.2 载荷的添加
5.2.1 过山车轮组与轨道的摩擦力
5.2.2 牵引力
5.2.3 风载
5.3 仿真结果与分析
5.3.1 运动学分析
5.3.2 动力学分析
5.4 本章小结
6 对建模过程中关键问题的进一步研究
6.1 坐标系影响研究
6.1.1 参考坐标系
6.1.2 坐标系的选择
6.2 仿真步长影响研究
6.2.1 模型更改设置
6.2.2 仿真计算结果与分析
6.3 样条曲线点数影响研究
6.4 本章小结
7 试验与数据分析
7.1 现场试验
7.2 速度的测量
7.3 与仿真结果的对比
7.4 本章小结
结论
参考文献

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中图分类: > TS952.81 > 工业技术 > 轻工业、手工业 > 其他轻工业、手工业 > 体育器具制造工业
其他分类: > TH122.5 > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械设计、计算与制图 > 机械设计

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