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本论文题目来源于省科委资助项目——排水管道自动疏通机研制(99219001)。以非开挖铺设管线施工设备中气动矛作为研究对象，在研究和分析国内外非开挖设备的基础上，运用计算机仿真技术对气动矛进行了分析和研究。
本文首先分析了气动矛系统结构原理、工作状态下的运动过程，以气体动力学和气体热力学理论为基础对气动矛内部气体的动特性进行了定量分析，并充分考虑气动矛在穿越过程中土壤对矛体的阻力作用，利用土动力学对气动矛有效工作约束条件作了分析，建立了气动矛系统工作状态下的数学模型，该模型把气动矛的性能参数和结构参数等特性用常微分方程组的形式表达出来。
然后，运用计算机仿真技术对气动矛系统的内部动力过程进行数值仿真，以数值分析方法为基础，采用四阶Runge-Kutta法，利用Matlab软件强大的计算功能，得到气动矛工作状态下数学模型的数值解。并对影响气动矛系统的各因素进行了仿真分析，分别研究了气动矛性能与各影响因素的关系。
运用VisualC++和Matlab编制仿真软件，对气动矛系统进行系统仿真，得到其运动规律，软件具有可视化界面，便于直接输入气动矛的各结构参数、土壤特性和空压机参数等参数。通过参数的优化设计使气动矛有效工作约束条件范围达到最优。
本文工作为气动矛的设计、研究和科学使用提供了一套方便、实用、精确的方法，对我国非开挖技术水平的提高和发展具有理论价值和现实意义。