論文答辯ppt-ZL05輪式裝載機(jī)設(shè)計(jì)

1、辯學(xué)院：機(jī)電工程學(xué)院答辯人： ZL05輪式裝載機(jī)設(shè)計(jì)目錄貳總體設(shè)計(jì)叁工作裝置設(shè)計(jì)肆 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算壹緒論辯伍 ANSYS仿真分析緒論壹1.1 選題的目的和意義1.2 課題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)1.3 研究?jī)?nèi)容，研究方法和技術(shù)路線1.1 選題的目的和意義ZL05輪式裝載機(jī)是一種結(jié)構(gòu)先進(jìn)、性能可靠、操作方便的高效率的機(jī)械。它在各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，例如礦山、建筑工地、公路建設(shè)、節(jié)水工程、港口、貨場(chǎng)、發(fā)電廠等多方面的工業(yè)領(lǐng)域，用于裝卸、叉車、起重、牽引等，對(duì)加快工程建設(shè)，降低勞動(dòng)強(qiáng)度具有重要意義。為了提高項(xiàng)目質(zhì)量，降低項(xiàng)目成本。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外裝載機(jī)的品種和性能得到了迅速的發(fā)展，成為工程機(jī)

2、械的主要產(chǎn)品之一。為滿足民用、市政和農(nóng)業(yè)供水建設(shè)對(duì)砂、石、灰、土等大宗物料運(yùn)輸?shù)囊?，提出了小型輪式裝載機(jī)的設(shè)計(jì)任務(wù)。1.2 課題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)近年來(lái)，輪式裝載機(jī)致力于提高效率和降低成本，不斷向批發(fā)和小型化方向發(fā)展，不 斷向市場(chǎng)發(fā)售新產(chǎn)品，加速升級(jí)?？ㄌ乇死赵?0世紀(jì)90年代初制造了cat966f輪式裝載機(jī)，一年后又制造了cat980f輪式裝載機(jī)。1990年和1994年，馬拉松勒?qǐng)D爾勒（MarathonLetourneau）公司）分別在LI100的基礎(chǔ)上推出了LI400和LI800型輪式裝載機(jī)。Dressser于1990年代初發(fā)售了4000臺(tái)輪式裝載機(jī)，刀片容量為1030m3，機(jī)械

3、重量為1515.8t。3t以下產(chǎn)品以ZL10、ZL15、ZL16為主，還有小型拖拉機(jī)底盤裝載機(jī)，主要用于越來(lái)越多的農(nóng)業(yè)運(yùn)輸車輛。1.3 研究?jī)?nèi)容，研究方法和技術(shù)路線一.研究?jī)?nèi)容：本課題主要研究?jī)?nèi)容以確定ZL05輪式裝載機(jī)基本參數(shù)；總體設(shè)計(jì)：A.基本結(jié)構(gòu)原理圖；B.基本參數(shù)選取與確定； C.發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓系統(tǒng)的選擇；D.車架設(shè)計(jì) ；工作裝置設(shè)計(jì)：A. 鏟斗基本參數(shù)的確定；B. 動(dòng)臂設(shè)計(jì)；C. 工作裝置強(qiáng)度計(jì)算； 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算：A.轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分析和計(jì)算；B.轉(zhuǎn)斗、動(dòng)臂液壓缸的選?。籄NSYS仿真分析：用AutoCAD繪制二維工程圖，用 Solidworks繪制三維建模，用ANSYS仿真軟件進(jìn)行完整

4、分析與模擬。二.研究方法：1.文獻(xiàn)借鑒法：通過查找文獻(xiàn)和書籍材料,2.建模法：利用Solidworks三維建模軟件進(jìn)行三維建模，制作出裝載機(jī)的三維模型。3.有限元分析法：通過使用ANSYS仿真軟件進(jìn)行分析，運(yùn)用仿真軟件分析可以解決實(shí)驗(yàn)條件不足的問題，可以更加快速的進(jìn)行成果的分析和檢驗(yàn)，更好的完成設(shè)計(jì)結(jié)果?？傮w設(shè)計(jì)貳2.1 基本結(jié)構(gòu)原理圖2.2 基本參數(shù)選取與確定2.3 發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓系統(tǒng)的選擇2.4車架設(shè)計(jì)2.4.1前車架的設(shè)計(jì)2.4.2后車架設(shè)計(jì)2.4.3車架的連接2.1 基本結(jié)構(gòu)原理圖圖2-1 基本結(jié)構(gòu)原理圖2.2 基本參數(shù)選取與確定1.額定容量為0.25立方米；2.額定載重是500千克；3

5、.最大卸載高度 1900毫米；4.卸載的縱向長(zhǎng)度是800毫米；5.地面與最高卸載點(diǎn)之間形成的角度為45度;6.動(dòng)力臂張開時(shí)間小于5秒;7.動(dòng)力臂落下時(shí)間小于2.7秒;8.卸載物料時(shí)間不到1.6秒；9.最小離地間隙為0.245米；10.軸距為1540毫米，輪距為1150毫米。2.3 發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓系統(tǒng)的選擇定選擇的發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為SD1100ND型，該發(fā)動(dòng)機(jī)為臥式單杠四沖程。1.缸的直徑引導(dǎo)路程是100115毫米；2.轉(zhuǎn)速是2200轉(zhuǎn)每分鐘；3.最大功率為11千瓦；4.最大扭矩為459牛米；5.燃油消耗率為一小時(shí)259.2千瓦；6.發(fā)動(dòng)機(jī)的總體質(zhì)量是185千克；針對(duì)柴油機(jī)工作效率不是很高，裝載容積不是

6、很大的特點(diǎn)，使用工作裝置和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)共用泵的方案。2.4車架設(shè)計(jì)輪式裝載機(jī)的骨架是車架，對(duì)于一個(gè)完整的機(jī)架系統(tǒng)，每一個(gè)組件都能夠組合成一臺(tái)能夠完成多種功能的完整機(jī)器，這不僅取決于裝載機(jī)本身的特點(diǎn)，而且車架不僅起到固定的作用，還能使裝載機(jī)的零件和部件的相互位置和尺寸能夠匹配成功，ZL05輪式裝載機(jī)使用的是一個(gè)鉸接類型的轉(zhuǎn)向架，車架一共分成三個(gè)部分，分別是前車架、后車架以及轉(zhuǎn)向架。2.4.1前車架的設(shè)計(jì)前車架具體結(jié)構(gòu)如圖所示：圖2-2 前車架結(jié)構(gòu)圖2.4.2后車架設(shè)計(jì)圖2-3 后車架結(jié)構(gòu)圖本章小結(jié):本章首先確定了基本結(jié)構(gòu)原理圖，根據(jù)原理圖的過程確定額定容量、額定載重、最大卸載高度等具體數(shù)值，然后確定

7、發(fā)動(dòng)機(jī)的型號(hào)和對(duì)液壓系統(tǒng)的選擇。最主要的是對(duì)車架的設(shè)計(jì)，確定前車架和后車架的結(jié)構(gòu)，以及連接車架之間鉸鏈和轉(zhuǎn)向架的設(shè)計(jì)。工作裝置設(shè)計(jì)叁3.1 鏟斗基本參數(shù)的確定3.2 動(dòng)臂設(shè)計(jì)3.3 工作裝置強(qiáng)度計(jì)算3.1 鏟斗基本參數(shù)的確定3.1.1 Bg的確定 Bg要大于裝載機(jī)每邊輪胎寬度510cm，則 Bg=1374mm3.1.2 回轉(zhuǎn)半徑R0圖3-1 鏟斗基本參數(shù)簡(jiǎn)圖斗底長(zhǎng)度：后斗壁長(zhǎng)度：擋板高度 ： 鏟斗圓弧半徑：動(dòng)臂與鏟斗鉸銷距斗底高度： 鏟斗切削刃與斗底的傾角：切削尖角： 3.1.3 鏟斗容量的計(jì)算3.2 動(dòng)臂設(shè)計(jì) 3.2.1 動(dòng)臂長(zhǎng)度和形狀的確定式中 3.2.2 連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.3 工作裝置強(qiáng)度

8、計(jì)算3.3.1 工作裝置工作情況的選擇及外部力的確定水平插入力的確定掘起力 3.3.2 受力分析和強(qiáng)度計(jì)算節(jié)點(diǎn)XzPB14270N6430N15652N7C23140N2840N23320N19.93.3.3 動(dòng)臂強(qiáng)度計(jì)算 3.3.4 搖臂強(qiáng)度計(jì)算3.3.5 拉桿穩(wěn)定與強(qiáng)度計(jì)算本章小結(jié):本章主要內(nèi)容為裝載機(jī)工作裝置的設(shè)計(jì)。首先確定的是鏟斗的標(biāo)高，回轉(zhuǎn)半徑和鏟斗容量，計(jì)算出了鏟斗的基本參數(shù)，選擇動(dòng)臂類型，根基設(shè)計(jì)說(shuō)明書粗選了連桿系統(tǒng)的基本參數(shù)，由鏟車的三個(gè)工作狀態(tài)，計(jì)算出動(dòng)臂上各個(gè)鉸接點(diǎn)的位置，下一步確定工作時(shí)的外載荷，計(jì)算受力，最后對(duì)主要部件進(jìn)行了強(qiáng)度校核，驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否合理。液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算肆

9、4.1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分析及計(jì)算4.2 轉(zhuǎn)斗、動(dòng)臂液壓缸的選取4.1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分析及計(jì)算4.1.1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分析ZL05裝載機(jī)具備組合式液壓導(dǎo)向系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)是在滿足作業(yè)設(shè)備的需求的同時(shí)，能夠得到幾乎完美的導(dǎo)向動(dòng)力。4.1.2 液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案的確定油壓轉(zhuǎn)向是提高建筑機(jī)械生產(chǎn)率和性能的重要手段。選擇這種類型的主要原因是轉(zhuǎn)向模式。流量控制元件的空間。輪式工程學(xué)機(jī)械油壓操舵系統(tǒng)有很多構(gòu)造，可以分為油壓機(jī)械操舵系統(tǒng)和油壓操舵系統(tǒng)整體。ZL05支架是全油壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，測(cè)定馬達(dá)直接安裝在飛機(jī)軸上。ZL05裝載機(jī)采用單缸飛輪，計(jì)算中前腿沒有固定。4.2 轉(zhuǎn)斗、動(dòng)臂液壓缸的選取4.2.1 轉(zhuǎn)斗、動(dòng)臂液壓缸的分析與計(jì)算

10、轉(zhuǎn)斗液壓缸4.2.2 油泵的選取4.2.3 多路換向閥的選取4.2.4 管路的計(jì)算選擇內(nèi)徑選擇4.2.5 液壓系統(tǒng)輸入功率計(jì)算本章小結(jié):本章主要設(shè)計(jì)內(nèi)容為液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算，通過對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分析，進(jìn)行對(duì)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案的確定，根據(jù)計(jì)算出的各種數(shù)據(jù)，從而進(jìn)行轉(zhuǎn)斗、動(dòng)臂液壓缸的選取工作，通過對(duì)轉(zhuǎn)斗液壓缸作用力的確定，進(jìn)行轉(zhuǎn)斗油缸的選取，油泵的選取，最后計(jì)算出液壓系統(tǒng)輸入功率的計(jì)算。ANSYS仿真分析伍5.1靜力學(xué)分析5.1靜力學(xué)分析5.1.1 材料說(shuō)明本裝載機(jī)曲軸架彎頭結(jié)構(gòu)使用鋁合金制成5.1.2 網(wǎng)格劃分在 Ansys 中選擇單元的類型及數(shù)量，將直接影響網(wǎng)格劃分的質(zhì)量和精密度，網(wǎng)格劃分的越是精密

11、，仿真模擬的結(jié)果越是與實(shí)際情況相一致，分析結(jié)果的準(zhǔn)確度越高。但是過于精密的網(wǎng)格劃分會(huì)造成仿真的計(jì)算量很大，計(jì)算所需要的時(shí)間也越長(zhǎng)。在劃分網(wǎng)格時(shí)將體網(wǎng)格控制在30mm左右，選取網(wǎng)格形狀為六面體和四面體網(wǎng)格共同劃分，網(wǎng)格結(jié)果如下圖所示，網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)數(shù)為121625，單元數(shù)目為70881。5.1.3網(wǎng)格質(zhì)量評(píng)估對(duì)模型劃分網(wǎng)格后，必須進(jìn)行網(wǎng)格質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，這不僅關(guān)系到所劃分網(wǎng)格的質(zhì)量，也將關(guān)系到最終的求解結(jié)果精度。所以劃分網(wǎng)格后對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估在仿真過程中是必不可少的過程。下圖所示為element quality的檢查結(jié)果，質(zhì)量符合要求。5.1.4約束及載荷施加5.1.5仿真結(jié)果分析總變形云圖 約束最終

12、結(jié)果本章結(jié)論：最大變形量為0.5389mm，變形量非常小，最大應(yīng)力為14.622MPa；遠(yuǎn)小于鋁合金材料屈服強(qiáng)度為280MPa，因此認(rèn)為是安全的；安全因子云圖顯示，大部分都是紅色區(qū)域，最小值為15，全部位置都在1之上，證明都是安全的.結(jié)論ZL05輪式裝載機(jī)是一種結(jié)構(gòu)先進(jìn)，性能可靠，操作方便的高效機(jī)械。對(duì)于加快工程建設(shè)、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、提高工程質(zhì)量、降低工程價(jià)格具有重要意義，成為工程機(jī)械的主要產(chǎn)品之一。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，首先確定整體設(shè)計(jì)，其中包括了對(duì)于基本結(jié)構(gòu)原理圖的設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇的發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為SD1100ND型，然后選擇油缸型號(hào)，確定油缸的動(dòng)臂缸型號(hào)為HSGL0150/28E1101，接下來(lái)進(jìn)行車架的設(shè)計(jì)，其中包括前車架和后車架，最重要的是車架之間的連接部分。準(zhǔn)備的工作做完之后進(jìn)行工作裝置的設(shè)計(jì)，其中包括了鏟斗基本參數(shù)的確定，動(dòng)臂的設(shè)計(jì)和工作裝置的強(qiáng)度校核，之后進(jìn)行