1、廣師天河學院畢業設計文獻綜述題目：系：機電工程系專業：機械設計制造及其自動化學生姓名：學號：指導教師：畢業設計文獻綜述結合畢業設計課題情況，根據所查閱的文獻資料，每人撰寫2500字以上的文獻綜述，文后應列出所查閱的文獻資料。標題用4號黑體，正文用小4號宋體，1.5倍行距。XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX0畢業設計文獻綜述什板，供參考）結合畢業設計（論文）課題情況，根據所查閱的文獻資料，每人撰寫2500字以上的文獻綜述，文后應列出所查閱的文獻資料。0引言引水隧洞施工不論是鉆爆開挖，還是TBMS進，噴錨支護、壓力灌漿、溶洞回填、止水堵漏都是必

2、不可少的工作環節，工作量也相當繁重。要確保工程質量和施工工期，應具有功能良好的回填施工設備。混凝土噴射機就是一種施工設備，它廣泛應用于地下工程，巖土工程，市政工程等領域，它利用壓縮空氣或其它動力，將一定比例配合的拌和料通過管道輸送并高速噴射到受噴面上凝結硬化，從而形成混凝土支護層，近處來，噴射混凝土技術以其簡便的工藝，獨特的效應，經濟的造價和廣泛的用途，在各種建筑領域內顯示出旺盛的生命力1。目前，國內主要是以干式混凝土噴射機為主，施工作業粉塵濃度高、回彈量大、噴射混凝土強度不高，不適合于地下工程。為了解決干式混凝土噴射機所存在的問題，各種濕噴技術開始逐漸推行。所謂濕噴，其基本原理是將加水攪拌好

3、的混凝土加入濕式噴射機，輸送至噴嘴處，經摻加速凝劑后形成料束噴至施工面2。開發一臺新型混凝土噴射機，如果采用傳統的方法，周期長、成本高，但如果采用虛擬樣機技術，它可以代替物理樣機對產品進行創新設計、測試和評估，可以縮短開發周期，降低成本，改進產品設計質量。對濕式混凝土噴射機進行模態仿真分析，可以識別出機體的模態參數（如固有頻率、固有振型、模態質量、剛度和阻尼等模態參數）進而了解機體的動態特性，有助于分析各零部件及整機的振動和噪聲特性，建立起結構的動態模型，使人們比較直觀地了解零件各階模態的頻率及其振動的規律（振型），并從中找出產品結構剛度薄弱環節及其結構的不合理之處，從而為其結構的動態特性改進

4、提供可靠理論參考，為實驗模態提供理論依據，同時利用分析結果還可以對有限元模型進行修正，為機體的其它設計改進提供可靠的參考3'4。1虛擬樣機技術概念及特點所謂虛擬樣機技術是一種基于產品計算機模型的數字化設計方法，這種技術以計算機仿真和建模技術為支撐，融合了智能化設計技術、并行工程、仿真工程和網絡技術等多種先進的制造技術，其最終目標是實現在產品加工前對產品的性能、可制造性等進行預測，從而對設計方案進行評估和優化，以達到產品的最優化。虛擬樣機技術又稱為機械系統動態仿真技術，是國際上20世紀80年代隨著計算機技術的發展而迅速發展起來的一項計算機輔助工程（CAE技術，工程師在計算機上建立樣機模型

5、，對模型進行各種動態性能分析，然后改進樣機設計方案，用數字化形式代替傳統的實物樣機試驗。運用虛擬樣機技術，可以在產品實際加工之前就能夠對其性能、特征和可制造性等進行評價，同時可以對制造和使用的全過程進行仿真分析，將制造和使用過程中可能發生的總是提前到設計階段處理，以達到產品生產的最優目標5'6'70在基于虛擬樣機技術的現代產品設計中，被廣泛應用的是面向實體的模型，即三維模型或實體模型。利用虛擬樣機技術，可以使得產品的仿真結果能夠以可視化的、可以運動的圖像方式顯示。一個實時的圖像動態仿真是使用者可以交互進行干涉仿真分析、系統運動分析和動力學分析的前提條件80與物理樣機相比較，它能

6、在產品設計的最初階段就建立起來，能向設計者、制造者、使用者以及管理者提供一個能夠看得見的設計結果。綜合而言，虛擬樣機技術主要發揮如下重要作用：(1)在一些特殊情況下，可以滿足全部物理樣的需求，從而縮短設計周期，節省開發費用，在實際制造之前設計工程師可以通過虛擬樣機方便地修改設計參數甚至整個設計方案。(2)對于項目管理者來說，虛擬樣機在評估管理項目的風險方面是一個相當有價值的工具。(3)對產品設計生產中的各個階段，虛擬樣機能夠主動地影響產品的技術支持和保障。(4)通過提供在設計過程中各個必需階段進行的測試數據，虛擬樣機能夠為測試者提供未來產品有意義的性能、功能和特點等方面的仿真評價。(5)可以非

7、常方便地實現與其它軟件的協同工作，從而提高產品設計與研制的速度和效率，提高產品開發的可靠性902自由模態分析基本理論結構的自由模態分析是結構動力分析的基礎。自由模態分析的基本有限元方程為:MIlu：'K，1u=0(2.1)式中M珈K分別為結構系統的質量矩陣和剛度矩陣；U為位移向量為加速度向量方程(2.1)的解為如下的簡諧運動：1u)=1；，)sin.t(2.2)式中拈為模態形狀，切為圓頻率。將方程(2.1)代入方程(2.1),得到如下的特征值方程：IkI-2Im：=0(2.3)上式中找要有非零解，必須滿足其系數矩陣的行列式為零的條件，即detIk.1-.2ImI-0(2.4)或detK

8、L，M，0(2.5)式中.=2方程(2.5)左邊為人的多項式，求解多項式可得一組特征值加。方程(2.4)可改寫為：KLJmK。i=1,2,3,N(2.6)N為剛度矩陣k的維數，也是該結構系統的自由度數。九i是第i個特征值，曲是A對應的第i個模態向量。在通常的有限元分析中，矩陣K和M為實的對稱矩陣，它們滿足正交性，即式中mi稱之為廣義質理，。稱之為廣義剛度。T1Tl-r1'mi,當i=j中iM帆=加、0,當i豐j*TkMb'：)ij。當i#j'胤模態分析是典型的特征值問題。求解特征值方程，可得多階振動固有頻率和相應的模態向量10'11。3國內外濕式混凝土噴射機的發

9、展在國外，瑞士阿利瓦(ALIVA)公司于1992年研制出干式轉子式混凝土噴射機。1947年，聯邦德國BS般司研制成雙罐式干式混凝土噴射機。以后，英國，前蘇聯，日本等相繼研制出各種干式混凝土噴射機。1我國從60年代開始著手研制混凝土噴射設備。先后研制出冶建-65(冶金工業部建筑研究院)，PH30-74型，HLP-701型等各種干工混凝土噴射機。干式混凝土噴射機的主要優點是輸送距離長，設備簡單，耐用。但由于干式噴射機施工粉塵，回彈大，作業時產生的粉塵危害工人健康，從60年代起，西方發達國家開始研制濕噴機，我國從70年代開始研制濕噴機，80年代形成高潮，主要根據國外技術或引進樣機進行仿制。先后研制了

10、罐式、擠壓泵式、活塞式、螺桿式、螺旋式濕噴機。根據濕式混凝土噴射機的工作原理，可分為泵送型及氣動型兩大類。90年代中期，我國根據本國國情自主開發了轉子活塞式濕噴機。目前，主要國產濕式混凝土噴射機有：SPZ-6型濕式噴射機(設備投資少，生產率高，重量輕，機動性好)、TK-961型濕式混凝土噴射機(無余氣排放，送料連續性好)、葉輪式濕式混凝土噴射機(工作可靠，使用壽命長，適應骨料粒徑范圍大)12,13o4濕式混凝土噴射機的特點研究濕式混凝土噴射機主要是由于它有如下優點：(1)大大降低了機旁和噴嘴外的粉塵濃度，消除了對工人健康的危害；(2)生產率高。干式混凝土噴射機一般不超過5m3/ho而使用濕式混

11、凝土噴射機，人工作業時可達10m3/h;采用機械手作業時，則可達20m3/h;(3)回彈度低。干噴時，混凝土回彈度可達15%-50%采用濕噴技術。回彈率可降低到10犯下；(4)濕噴時，由于水灰比易于控制，混凝土不化程度高，可大大改善噴射混凝土的質量，提高混凝土的均勻性，而干噴時，混凝土的水灰比是由噴射手根據經驗及肉眼觀查來進行調節的，混凝土的品質在很大程度上取決于機手操作正確與否14。在使用濕式混凝土噴射機的同時也存在著相應的問題：(1)濕式混凝土噴射機多采用液體速凝劑。進口及合資產品售價較高(達6000-8000元/t),而國產液體速凝劑尚無生產。相對應的干噴所粉狀速凝劑售價低(1000多元

12、/t)。(2)濕式混凝土噴射機作業時，設備投資較為復雜，操作及維修不及干噴機方便。使用濕式混凝土噴射機作業時，設備投資較高105濕式混凝土噴射機發展現狀及展望目前，在一些西方國家中，濕式混凝土噴射機已逐漸成為主要的噴射混凝土作業工具。而在我國由于種種原因，干噴機仍是主要的噴射作業設備，但隨著人們環保意識的增強以及對噴射混凝土質量要求的提高，已有越來越多的濕式混凝土噴射機進入使用。在一些國際招標的大型水利工程中，如二灘水電站、三峽工程等，均采用混式混凝土噴射作業，但目前使用的各種濕式噴射機多是從國外引進的設備。近年來，國內一些單位也開始研制出各種濕式混凝土噴射機，但生產規模尚有待于擴大。究其原因

13、主要有以下幾點：(1) 對噴射混凝土在支護體系中的作用認識模糊；(2) 對濕噴的認識片面；(3) 用傳統的干噴管理模式來進行濕噴；(4) 大量的民工隊伍其管理水平低、工人素質差；(5) 濕噴技術本身的不成熟、不配套；(6) 工人的勞動保護意思不強。但隨著以上問題的逐步解決，我國濕噴機研發將進入一個嶄新的階段，并將越來越多地取代干式混凝土而成為口射混凝土作業的主要機具13。6結論隨著虛擬技術的不斷發展，人們對于利用虛擬樣機技術來研發新的產品的觀念將更趨于成熟，它以設計周期短、費用低等優點將逐步取代傳統的物理樣機，而在市場上占有重要地位。隨著工程對于噴射要求的不斷提高和人們對于環保意識的不斷增強，

14、濕式混凝土噴射機將以它強大的優勢成為回填設備的主要器具。并將逐步取代傳統的干式、潮式混凝土噴射機。模態分析技術是現代機械產品結構動態設計和動態分析的基礎，是一項對描述系統動力學特性所需參數進行研究和估算的技術。同時利用分析結果還可以對有限元模型進行修正15。事實表明，振動特性分析在結構設計和評價中具有極其重要的位置。特別是隨著現代工業的進步，許多產品朝著更大、更快、更輕和更安全可靠的方向發展，因此對動態特性的要求越來越高，振動分析愈顯重要。而在本課題中對混凝土噴射機的關鍵零件進行模態仿真分析，對零件的結構提出了改進意見，并為其它設計改進提供了可靠的理論依據16。參考文獻1 王小寶.濕式混凝土噴

15、射機的類型及發展，北京：北京礦冶研究總院礦山機械研究室，2003.2 宋心鑫等.TPS型混式混凝土噴射機.南昌通用機械有限責任公司.2002,6.3 溫熙森等.機械系統動態分析理論與應用M.長沙：國防科技大學出版社，1998.4 蕭龍翔.振動結構模態分析基礎M.天津：天津大學力學系，1991.5 傅彩明.虛擬設計與制造技術M.2004,10.6 王宏典等.虛擬制造技術及其應用J.機械科學與技術，1998,17.7 IwataKA.ModelingandSimulationArchitectureforVirtualManufacturingSystemsJ.AnnalsoftheCIPP,1995,44(1):399-402.8 姜小菊等.虛擬現實技術及其在制造中的應用，CISM文摘，北京：1997.9 趙雯.虛擬樣機三維表現系統設計與實現J.小型微型計算機系統，2001,7.10 ZhangLM,KandaH,BrownDL,etal.Apolyreferencefrequencydomainmethodformodalparameters.ASMEPaperNumb