基于proe的ZL50型裝載機工作裝置的設(shè)計與分析1.doc

榆 林 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題 目基于Proe的ZL50型裝載機工作裝置的設(shè)計與分析學(xué)生姓名學(xué) 號院 (系)能源工程學(xué)院專 業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化指導(dǎo)教師報告日期2011年11月20日畢業(yè)設(shè)計（論文）題目基于Proe的ZL50型裝載機工作裝置的設(shè)計與分析題目來源（請在有關(guān)項目下作記號）科研實踐教學(xué)學(xué)生自擬題目類別（請在有關(guān)項目下作記號）設(shè)計論文其它畢業(yè)設(shè)計（論文）起止時間2010年11月20日至2011年5月6日一、課題的意義及目的：裝載機是一種用途十分廣泛得工程機械，它可以用來鏟裝、搬運、卸載、平整散裝物料，也可以對巖石硬土等進行輕度得鏟掘工作，對加快工程建設(shè)速度、減輕勞動強度、提高工程質(zhì)量、降低工程成本具有重要作用，而合理的工作裝置結(jié)構(gòu)更能起到事半功倍之成效。在掌握裝載機基本構(gòu)造、工作原理和性能要求等知識的基礎(chǔ)上，綜合運用機械原理、機械設(shè)計優(yōu)化設(shè)計、力學(xué)等基礎(chǔ)知識，借助于計算機輔助設(shè)計手段，對裝載機工作機構(gòu)進行參數(shù)化設(shè)計，擺脫進行大量計算的傳統(tǒng)設(shè)計方法，減少重復(fù)設(shè)計，縮短工作機構(gòu)的設(shè)計周期，提高設(shè)計質(zhì)量。 利用Proe建立裝載機工作裝置的實體模型，并在電腦屏幕上進行模擬工作系統(tǒng)運動仿真，以便能及早的發(fā)現(xiàn)機構(gòu)參數(shù)上的設(shè)計錯誤，從而減少了物理樣品試制過程中出項的各種問題。利用其中的動態(tài)模擬自動檢測各桿件在運動過程中的干涉問題，效率高、準(zhǔn)確度好，解決了傳統(tǒng)設(shè)計中的難題，使桿件干涉問題在，設(shè)計過程中得到了有效的解決?？s短了新產(chǎn)品的開發(fā)周期。其結(jié)果形象直觀仿真效果好，為裝載機的工作機構(gòu)的設(shè)計提供了方便、實用的的分析方法，仿真分析有助于理解和分析工作裝置運動時產(chǎn)生的結(jié)果，并提供相應(yīng)的改進設(shè)計的信息。應(yīng)用Proe 軟件的建模和動態(tài)模擬仿真分析等模塊，成功地解決了裝載機工作裝置傳統(tǒng)設(shè)計中無法直觀觀察工作裝置空間運動狀況的難題，是直觀、方便地進行裝載機工作裝置的設(shè)計、布局、模擬和動態(tài)分析的一次有益嘗試，為生產(chǎn)高質(zhì)量、高性能的裝載機工作裝置提供了可靠保障。二、課題研究現(xiàn)狀：1.國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀20世紀(jì)70年代以來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是微電子、新材料、集成技術(shù)的的發(fā)展，使傳統(tǒng)的工程機械產(chǎn)品、結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變化，新技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，尤其是計算機的應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用深刻的影響著工程機械的設(shè)計開發(fā)過程。數(shù)字化制造技術(shù)在我國各行各業(yè)均得到普遍的應(yīng)用，已成為產(chǎn)品研制過程中的基本手段。但從總體上來看，我國數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)的基礎(chǔ)和應(yīng)用深度與發(fā)達國家還有一定的差距。發(fā)達國家的數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)的研究與應(yīng)用起步早，技術(shù)應(yīng)用范圍寬。如：破音公司1990年在波音777飛機研究中，全面采用數(shù)字化設(shè)計，取消了全尺寸實物樣機，通過定義幾何尺寸和形狀，使工業(yè)設(shè)計水平和研究效率的到了巨大的提高，設(shè)計更改和返工率減少了50%以上，裝配時出項的問題減少了50%-80%，制造成本降低了30%-40%，產(chǎn)品開發(fā)周期縮短了40%-60%，用戶交貨期從18個月縮短到12個月。成為有史以來最高程度的“無紙飛機”。我國自20世紀(jì)70年代開始在航空制造業(yè)用計算機進行飛機零件數(shù)控編程，80年代初從采用CAD描述飛機理論外形開始邁出了數(shù)字化設(shè)計制造的步伐。2.虛擬原型技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展歷史過程和取得的成就虛擬原型技術(shù)在國內(nèi)的研究始于20 世紀(jì)90 年代初期, 經(jīng)過幾年的研究和發(fā)展, 已經(jīng)取得了初步的成效: 如徐重集團的設(shè)計人員對舉高消防車進行了三維可視化造型, 并對產(chǎn)品進行裝配干涉檢驗和運動干涉檢驗, 取得了較好的效果; 大連工程機械研究所在產(chǎn)品的初步設(shè)計完成之后, 利用Proe、3DMax 等造型軟件為用戶在計算機中先期制造出數(shù)字產(chǎn)品, 供用戶檢驗。但目前工程機械產(chǎn)品研制開發(fā)周期仍較長, 加上科研投入不足, 使得國內(nèi)工程機械產(chǎn)品的更新周期普遍較長。面對這種形勢, 特別是我國已加入WTO, 如何使生產(chǎn)企業(yè)在新一輪更加激烈的競爭中站穩(wěn)腳跟, 并爭取在有限的、短暫的保護過渡期內(nèi)盡快提高與發(fā)達國家企業(yè)進行平等競爭的能力, 及如何提高新產(chǎn)品的研制開發(fā)能力是迫切需要解決的問題。WA4701 輪式裝載機動臂板的厚度最早是在國產(chǎn)化過程中按照傳統(tǒng)的材料力學(xué)方法進行計算確定。所取動臂板厚為56 mm, 強度有較大儲備。后經(jīng)Pro/ MECHAN ICA 重新計算, 求得板厚為52 mm即可滿足設(shè)計要求, 如此不僅降低了產(chǎn)品的成本, 且由于動臂重量的減輕, 提高了作業(yè)效率, 可增強該產(chǎn)品在市場上的競爭力。同時在裝載機系列化產(chǎn)品設(shè)計中應(yīng)用虛擬原型技術(shù), 可使得樣機試制一次成功。不僅降低了試制費用, 而且極大地縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期, 為企業(yè)實現(xiàn)經(jīng)營策略, 搶占市場先機創(chuàng)造了必要條件。3、工作裝置設(shè)計中存在的問題液壓裝載機工作裝置是由鏟斗、連桿、搖臂、動臂、轉(zhuǎn)斗油缸和舉升油缸等構(gòu)成的機構(gòu)，其各部分的運動控制是通過電液控制系統(tǒng)控制液壓油缸的伸縮來實現(xiàn)。產(chǎn)斗由于寬度和容積較大，存在的主要問題有裝載阻力大，裝滿系數(shù)小，再設(shè)計中應(yīng)合理選購產(chǎn)斗的結(jié)構(gòu)和尺寸達到裝滿卸凈、運輸平穩(wěn)。保證必要的卸載角、卸載高度和卸載距離。為避免產(chǎn)斗中的物料撒出要求產(chǎn)斗作“平移運動”，即需要限制產(chǎn)斗口的傾角控制在10以內(nèi)為好。裝載機的工作機構(gòu)屬于連桿機構(gòu)，設(shè)計中要特別注意防止各個工況出項機構(gòu)相互干擾、“死點”、“自鎖”和“機構(gòu)撕裂”等現(xiàn)象，各處的轉(zhuǎn)角不得小于10；在滿足中和工作性能的前提下，盡可能增大機構(gòu)的倍力系數(shù)，減小工作機構(gòu)的前懸、長度和高度，以提高裝載機載各種工況下的穩(wěn)定性和司機的視野。三、課題發(fā)展趨勢 1系列化、特大型化 系列化是工程機械發(fā)展的重要趨勢。國外著名大公司逐步實現(xiàn)其產(chǎn)品系列化進程，形成了從微型到特大型不同規(guī)格的產(chǎn)品。與此同時，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期明顯縮短。2多用途、微型化 為了全方位地滿足不同用戶的需求，國外工程機械在朝著系列化、特大型化方向發(fā)展的同時，已進入多用途、微型化發(fā)展階段。一方面，工作機械通用性的提高，可使用戶在不增加投資的前提下充分發(fā)揮設(shè)備本身的效能，能完成更多的工作；另一方面，為了盡可能地用機器作業(yè)替代人力勞動，提高生產(chǎn)效率，適應(yīng)城市狹窄施工場所以及在貨棧、碼頭、倉庫、艙位、農(nóng)舍、建筑物層內(nèi)和地下工程作業(yè)環(huán)境的使用要求，小型及微型工程機械有了用武之地，并得到了較快的發(fā)展。3不斷創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)設(shè)計 裝載機的工作裝置已不再采用單一的“Z型”連桿機構(gòu)，許多不斷設(shè)計出新穎獨特的的連桿機構(gòu)工作裝置，進一步增加了輪式裝載機的工作裝置的種類。 4. 產(chǎn)品設(shè)計數(shù)字化目前，CAD/CAE技術(shù)已成為企業(yè)技術(shù)進步的標(biāo)志，隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，工程軟件的日益提高，數(shù)據(jù)庫的完備和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)，是企業(yè)可以以較少的投入，較短的周期開發(fā)出高質(zhì)量、高性價比的產(chǎn)品，是企業(yè)可以對市場需求迅速做出反應(yīng)，提高企業(yè)的生存能力和競爭力。5注重綠色設(shè)計目前，人類的生活環(huán)境日趨惡化，環(huán)保問題已經(jīng)迫在眉睫。工程機械作為一種重要的生產(chǎn)資料，得到了廣泛的應(yīng)用，同時它也像其他產(chǎn)品一樣，在生產(chǎn)和使用過程中，對環(huán)境造成不同程度的影響，因而人們提出進入新世紀(jì)的工程機械硬挨是綠色的，也就是環(huán)保型的機械?！熬G色工程機械”將是新世紀(jì)的要求，“綠色工程機械”不僅是指其在使用時對環(huán)境的污染更小，還應(yīng)是從制造、使用、保養(yǎng)、維修到報廢回收的整個生命周期內(nèi)對環(huán)境的破壞是最小的。四、本課題的研究內(nèi)容、方法、手段及預(yù)期成果：1）設(shè)計內(nèi)容為：1.確定ZL50裝載機工作裝置的結(jié)構(gòu)方案，并闡述裝載機的適用范圍與功能優(yōu)勢.2.確定裝載機總體參數(shù)、工作裝置主要參數(shù)，了解各零部件的加工方案。3.對系統(tǒng)中各零部件進行設(shè)計計算,確定個零部件的尺寸.4.對裝載機工作裝置進行設(shè)計計算。5.利用Proe對裝載機工作裝置各個零件的三維實體模型的創(chuàng)建，并對裝載機的工作裝置進行裝配和運動仿真，最終對裝載機工作裝置結(jié)構(gòu)進行計算分析。6.利用Proe中的有限元分析模塊MECHANICA對裝在的的關(guān)鍵零部件（動臂）進行有限元分析。7.繪制出其裝配圖及若干零件的工程圖。8.編寫基于Proe的ZL50型裝載機工作裝置的設(shè)計與分析說明書2）設(shè)計方法及手段：本次設(shè)計主要是根據(jù)機械設(shè)計的一般方法比較法，對柳工生產(chǎn)的ZL50型進行現(xiàn)場測繪，取得了工作裝置的大體數(shù)據(jù)資料。利用Proe中的分析軟件，分別對裝載機的工作裝置進行運動學(xué)分析和力學(xué)計算。根據(jù)運動學(xué)分析和力學(xué)計算的結(jié)果得到工作裝置的基本尺寸和結(jié)構(gòu)尺寸。然后用Proe軟件進行建模和機構(gòu)的仿真。本次設(shè)計主要是通過調(diào)查分析、方案擬定、技術(shù)設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、修改完善五個環(huán)節(jié)完成設(shè)計。通過調(diào)研，收集到了目前國內(nèi)裝載機的一些資料，并了解了這類設(shè)備的使用情況。在目前裝載機的基礎(chǔ)上，通過對生產(chǎn)企業(yè)和施工單位的調(diào)查和分析，本次設(shè)計的改進及創(chuàng)新點著重放在以下幾個方面：1. 提高傳動效率，省電節(jié)能；2. 優(yōu)化結(jié)構(gòu)，提高剛性，使用可靠；3. 利用Proe，AutoCAD等設(shè)計軟件，對裝載機工作機構(gòu)進行參數(shù)化設(shè)計，擺脫進行大量計算的傳統(tǒng)設(shè)計方法，減少重復(fù)設(shè)計，縮短工作機構(gòu)的設(shè)計周期，提高設(shè)計質(zhì)量；4. 提供相應(yīng)的改進設(shè)計的信息，以及自己的想法五、階段及時間安排：1）搜集資料 2010年9月2010年12月底,通過參閱相關(guān)書籍和文獻，獲得課題相關(guān)資料，同時瀏覽網(wǎng)絡(luò)查找有關(guān)課題的最新動態(tài)及研究現(xiàn)狀，學(xué)習(xí)proe4.0軟件；2）整理、研究資料，研究方案具體實施 2010年12月1日2010年12月10日, 對收集的資料進行整理并分析研究，進一步學(xué)習(xí)proe4.0軟件；3）選擇所需資料 2010年12月11日2010年12月19日， 制定課題研究的重點和方案，制定可行性計劃，寫出論文框架，并完成論文開題報告；4）撰寫論文 2011年3月1日2011年4月底，撰寫論文初稿、完成圖紙繪制；5）評價修改、準(zhǔn)備畢業(yè)答辯 2011年4月底，對論文的不足之處進行補充潤色，交由指導(dǎo)老師評定，根據(jù)老師意見進一步修改論文，并最終定稿。六、主要參考文獻1楊占敏.輪式裝載機M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005.8(1):11052趙耀虹.基于Proe的裝載機工作裝置仿真研究J.陜西科技大學(xué)學(xué)報2009年27期3楊衛(wèi)平等.三維實體造型技術(shù)在裝載機工作裝置設(shè)計中的應(yīng)用J.礦山機械2005年6期4許超等.基于Pro/Engineer二次開發(fā)的裝載機工作裝置參數(shù)化設(shè)計J.工程機械2005年2期5劉俊奇.基于Pro/E與ANSYS的挖掘裝載機工作裝置的設(shè)計與分析J.佳木斯大學(xué)學(xué)報第六卷第四期 2008年7月6王潔.基于Pro/E內(nèi)燃機活塞運動分析J.農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程2009年11期7葛云等. 基于Pro/E的挖掘機鏟土裝置的建模與運動仿真J.計算機應(yīng)用技術(shù)2005年6期8呂其惠等. 基于Pro/E的多功能裝載機工作裝置的設(shè)計與分析J.農(nóng)機裝備與車輛工程2007年4期9Pro/ENGIN