礦井提升機(jī)作為當(dāng)前我國大型礦山工程急需的重大裝備，在礦業(yè)生產(chǎn)中擔(dān)負(fù) 著升降人員，提升重物，運(yùn)送材料、設(shè)備和工具的任務(wù)，是溝通礦井地面與井下 的重要運(yùn)輸設(shè)備，有 “礦井咽喉”之稱。在礦井提升機(jī)設(shè)計(jì)中采用的傳統(tǒng)的類 比、經(jīng)驗(yàn)方法存在的不足成為提高我國礦井提升機(jī)設(shè)計(jì)水平、培養(yǎng)自主研發(fā)能力 的一個(gè)障礙。實(shí)現(xiàn)礦井提升機(jī)的設(shè)計(jì)從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)的轉(zhuǎn)變是提升我國礦井提升機(jī) 設(shè)計(jì)水平的必經(jīng)之路。 基于數(shù)值仿真技術(shù)發(fā)展的計(jì)算機(jī)輔助工程 （ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， ＣＡＥ），依托有限元、多體動(dòng)力學(xué)、有限差分、有限體積、計(jì)算機(jī)技術(shù)等，在有 效降低產(chǎn)品成本、提高產(chǎn)品性能等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。其中有限元法 （ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄ，ＦＥＭ）及虛擬樣機(jī)技術(shù) （ＶｉｒｔｕａｌＰｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ，ＶＰ）是工程 上應(yīng)用最多的兩種計(jì)算手段。 有限元法是一種求解偏微分方程邊值問題近似解的數(shù)值技術(shù)。隨著計(jì)算機(jī)技 術(shù)和計(jì)算方法的發(fā)展，有限元法在工程設(shè)計(jì)和科研領(lǐng)域得到了越來越廣泛的重視 和應(yīng)用，已經(jīng)成為解決復(fù)雜工程分析計(jì)算問題的有效手段，在現(xiàn)代制造業(yè)中大量 的設(shè)計(jì)制造都已離不開有限元分析，其在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛使用已使設(shè)計(jì)水平發(fā)生 了質(zhì)的飛躍。虛擬樣機(jī)技術(shù)是當(dāng)今產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的一項(xiàng)新技術(shù)，又稱為機(jī)械 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真 （ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ）技術(shù)，是在 ２０世紀(jì) ８０年代隨著計(jì) 算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一項(xiàng)計(jì)算機(jī)輔助工程新技術(shù)。利用虛擬樣機(jī)技 術(shù)可以在計(jì)算機(jī)上建立樣機(jī)模型，對(duì)模型進(jìn)行各種動(dòng)態(tài)性能分析，并根據(jù)分析結(jié) 果改進(jìn)樣機(jī)設(shè)計(jì)方案，用數(shù)字化形式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的物理樣機(jī)，從而大大提高了設(shè)計(jì) 效率，降低了生產(chǎn)制造的成本。 本書系統(tǒng)介紹了多種數(shù)值計(jì)算方法在礦井提升機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用情況，并給出 了多個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例。利用有限元方法研究了礦井提升機(jī)制動(dòng)過程的摩擦生熱現(xiàn)象及 主軸結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)等問題；在礦井提升機(jī)動(dòng)力學(xué)特性的研究過程中，結(jié)合柔性 多體動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)等領(lǐng)域的最新研究成果，解決了構(gòu)建剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)模型 的礦井提升機(jī)動(dòng)力學(xué)問題的多個(gè)難點(diǎn)，使建立礦井提升機(jī)的剛?cè)狁詈隙囿w動(dòng)力學(xué) 計(jì)算模型成為可能，從而可以動(dòng)態(tài)模擬礦井提升機(jī)系統(tǒng)在各種參數(shù)與條件下的動(dòng) 力學(xué)行為，預(yù)估礦井提升機(jī)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性、獲得礦井提升機(jī)關(guān)鍵零部件的動(dòng) 應(yīng)力隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)在設(shè)計(jì)階段預(yù)測控制機(jī)械的動(dòng)態(tài)特性，進(jìn)而最 終達(dá)到取代樣機(jī)的中間試驗(yàn)的目的。

全書共 ９章，其中第 １～４章、第 ６章由劉義 （常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院）撰 寫，第 ５、７章由李濟(jì)順 （河南科技大學(xué)）撰寫，第 ８章由楊芳 （河南科技大 學(xué)）撰寫，第 ９章由鄒聲勇 （中信重工機(jī)械股份有限公司）與楊芳撰寫。第 １ 章介紹了礦井提升機(jī)的應(yīng)用背景、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和數(shù)值計(jì)算方法在礦井提升機(jī)設(shè) 計(jì)中的應(yīng)用等；第 ２章介紹了礦井提升機(jī)鋼絲繩的動(dòng)力學(xué)建模方法；第 ３章介紹 了鋼絲繩動(dòng)力學(xué)建模方法在礦井提升機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用；第 ４章介紹了礦井提升機(jī) 振動(dòng)特性的建模及仿真實(shí)例；第 ５章介紹了有限元法和虛擬樣機(jī)技術(shù)；第 ６章介 紹了有限元法在礦井提升機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用；第 ７章介紹了虛擬樣機(jī)技術(shù)在礦井提 升機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用；第 ８章介紹了數(shù)值仿真技術(shù)在礦井提升機(jī)分析中的應(yīng)用；第 ９章介紹了礦井提升機(jī)的試驗(yàn)與動(dòng)力學(xué)模型驗(yàn)證。 本書的相關(guān)研究工作得到了國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃 （９７３計(jì)劃）項(xiàng)目 （２０１４ＣＢ０４９４００）和江蘇省 “３３３工程”科研項(xiàng)目 （ＢＲＡ２０２０３１１）的資助。本 書在寫作的過程中得到了中國礦業(yè)大學(xué)曹國華教授，重慶大學(xué)龔憲生教授，中南 大學(xué)譚建平教授，９７３計(jì)劃項(xiàng)目組重慶大學(xué)、中信重工機(jī)械股份有限公司和中南 大學(xué)的大力支持，特此一并表示衷心的感謝！ 由于水平有限，書中難免有不妥和疏漏之處，歡迎廣大讀者批評(píng)指正。 作 者