数字样机技术作为产品设计开发的一项全新技术,它的出现和发展给传统的产品设计方法带来了一次革命。应用这项技术,工程师在建立产品的数字模型之后可以对它进行各种计算机仿真分析,在产品设计阶段发现其中的潜在问题和不足之处,并快速修正设计错误、改进设计方案。因此,在产品设计过程中应用数字样机技术可以减少对实物样机的依赖,这样不仅可以降低开发成本,缩短产品开发周期,而且可以提高设计质量和产品性能,增强企业的竞争力。泥水平衡式全断面掘进机作为一种结构复杂且高度自动化的机电产品,它的设计对于运动性能、动力学性能以及机械结构性能等方面都有着严格的要求。为了保证设计质量,缩短设计周期并有效降低设计成本,将数字样机技术应用到该产品的整个设计流程中。本论文以Φ11.182m泥水平衡式全断而掘进机为研究对象,进行数字化样机技术研究。首先,利用三维建模软件Pro/E对泥水平衡式掘进机的关键零、部件进行建模并实现整机装配,对模型进行干涉检验,生成检验报告,优化并改进设计方案,最终形成完整的掘进机数字样机模型。其次,在掘进机数字样机模型的基础上,利用Pro/E动画模块进行运动仿真,展示掘进机主要零、部件的工作状态。再次,利用动力学仿真软件ADAMS对掘进机进行工况条件下的动力学仿真,讨论驱动扭矩对刀盘旋转角速度的影响和推力对掘进速度的影响,其仿真的结果可以对施工提供理论依据和指导作用。最后,刀盘作为掘进机的关键零部件,利用ANSYS有限元软件对其进行强度、刚度、模态分析,为刀盘的结构优化提供了理论依据。本文采用数字样机技术有效地实现了Φ11.182m泥水平衡式全断面掘进机的开发与功能仿真,这种技术不仅适用于该掘进机的设计开发,其它型号的掘进机也可以应用同样的方法和思路,并且还可以推广到其它一些复杂机械系统的研究、设计和开发中去,因此本文的研究方法及结论具有重要的实用价值。