畢業(yè)設(shè)計(jì)資料 第一章

南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文1-第一章緒論1.1課題背景TZ08D型前裝載機(jī)是山東省農(nóng)業(yè)機(jī)械科學(xué)研究所現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備工程技術(shù)公司設(shè)計(jì)的第四代小型裝載機(jī),是一種廣泛用于公路、鐵路、建筑、水電、港口、礦山等建設(shè)工程的土石方施式機(jī)械，它主要用于鏟裝土壤、砂石、石灰、煤炭等散狀物料，也可對(duì)礦石、硬土等作輕度鏟挖作業(yè)。換裝不同的輔助工作裝置還可進(jìn)行推土、起重和其他物料如木材的裝卸作業(yè)。在道路、特別是在高等級(jí)公路施工中，裝載機(jī)用于路基工程的填挖、瀝青混合料和水泥混凝土料場的集料與裝料等作業(yè)。此外還可進(jìn)行推運(yùn)土壤、刮平地面和牽引其他機(jī)械等作業(yè)。由于裝載機(jī)具有作業(yè)速度快、效率高、機(jī)動(dòng)性好、操作輕便等優(yōu)點(diǎn)，因此它成為工程建設(shè)中土石方施工的主要機(jī)種之一。過去，工作裝置基本上沿用類比法和作圖試湊法進(jìn)行設(shè)計(jì)，工作繁瑣、設(shè)計(jì)精度低、X期長，且不易獲得各項(xiàng)性能指標(biāo)都比較滿意的設(shè)計(jì)方案。盡管在長期實(shí)踐中積累有一定的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，但由于缺乏現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法的指導(dǎo)，設(shè)計(jì)時(shí)仍存在較大的盲目性.為了尋求一組滿意的方案，常常需要完成大量的手工作圖工作。這樣，不僅設(shè)計(jì)效率很低，對(duì)物理樣機(jī)的依賴性也很大，難于創(chuàng)新。近幾年來，無論在國內(nèi)還是在國外，裝載機(jī)品種和產(chǎn)量都得到了迅猛發(fā)展，已成為工程機(jī)械的主導(dǎo)產(chǎn)品之一。70年代中期以來，國外一些大型裝載機(jī)制造公司己將優(yōu)化設(shè)計(jì)、有限元分析及CAD等現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法應(yīng)用于裝載機(jī)工作裝置的實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)之中，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。國內(nèi)一些單位于80年代初開始了這項(xiàng)研究工作，并初見成效。近20多年來出現(xiàn)并迅速發(fā)展起來的即優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠行設(shè)計(jì)、有限元分析、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)及CAD等于一體的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)，已廣泛應(yīng)用于常規(guī)的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)之中.早在70年代，裝載機(jī)工作裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)在國外便不再是獨(dú)立進(jìn)行，而是與有限元的結(jié)合使用，己使這種理論在實(shí)踐中日趨完善。美國學(xué)者D.L.Bartel和D.C.Swann的前端式裝載機(jī)動(dòng)臂總成優(yōu)化便是巨大的成功范例。另外.卡特彼勒、日本小松制作所和意大利菲亞特一阿里斯等大型裝載機(jī)制造公司也于70年代中期將優(yōu)化設(shè)計(jì)、有限元分析及CAD現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法應(yīng)用于裝載機(jī)及其工作裝置的實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)之中，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。我國在“七五”和“八五”期間，我國一些工程機(jī)械廠從美國和日本等國家引進(jìn)其70年代中、后期的產(chǎn)品進(jìn)行批量生產(chǎn)，以提高我國裝載機(jī)的設(shè)計(jì)水平和產(chǎn)品質(zhì)量。為了提高我國裝載機(jī)的設(shè)計(jì)水平和產(chǎn)品市場競爭力，縮小與國外先進(jìn)水平的差距，從80年代開始，國內(nèi)一些高等院校和研究單位廣泛開展了裝載機(jī)工作裝置的理論研究，并作了大量的基礎(chǔ)工作。研究內(nèi)容設(shè)計(jì)諸多方面，如“裝載機(jī)工作裝置的優(yōu)化方法及微機(jī)程序設(shè)計(jì)”、“裝載機(jī)工作裝置搖臂的有限元分析及優(yōu)化”“裝載機(jī)工作裝置運(yùn)動(dòng)特性動(dòng)態(tài)仿真”、“裝載機(jī)工作裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)”“輪式裝載機(jī)轉(zhuǎn)斗六連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)”等等。但國內(nèi)對(duì)裝載機(jī)工作裝置的研究目前還僅局限于單一設(shè)計(jì)理論方法的使用，過多偏重于理論上的分析與計(jì)算，即缺乏系統(tǒng)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論作為主導(dǎo)，理論研究有為真正應(yīng)用于實(shí)際產(chǎn)品的設(shè)計(jì)之中，絕大多數(shù)工程機(jī)械廠采用傳統(tǒng)的作圖試湊法設(shè)計(jì)工作裝置。因此，開展裝載機(jī)工作裝置現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的研究，對(duì)推廣現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法，提高我國裝載機(jī)的設(shè)計(jì)水平與產(chǎn)品質(zhì)量，都具有十分重要的理論意義與現(xiàn)實(shí)意義。裝載機(jī)工作裝置的設(shè)計(jì)，應(yīng)保證鏟斗在裝載過程中平移或接近平移運(yùn)動(dòng)。以使物料在提升的過程中，不致由于鏟斗的傾斜而掉落。過去在解決這類問題時(shí)，常采用作圖的方法加以解決。在當(dāng)前市場競爭日益激烈，用戶要求在不斷變化的情況下。設(shè)計(jì)者能迅速設(shè)計(jì)出滿足用戶要求的新工作裝置。為了克服上述設(shè)計(jì)方法存在的不足，本文主要對(duì)裝載機(jī)工作裝置進(jìn)行實(shí)體建模，為設(shè)計(jì)出的工作裝置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真、有限元分析做準(zhǔn)備，以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性及正確性，這樣在很大程度上可縮短設(shè)計(jì)X期，提高設(shè)計(jì)水平。它不但可精確合理地使各零部件的設(shè)計(jì)選用成為可能，而且還可使產(chǎn)品的制造降低，性能提高。1.2課題學(xué)術(shù)意義及實(shí)用價(jià)值隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，利用先進(jìn)的CAD／CAE工具對(duì)機(jī)械系統(tǒng)開展研究已成為一種趨勢。Pro/ENGINEER(Pro／E)是集CAD／CAM/CAE于一體的大型設(shè)計(jì)軟件計(jì)，其中CAE常用的模塊有MechanismDesigneXtension(MDX)ProMECHANICA(Pro／M)。比起十分專業(yè)的分析軟件，Pro／E無法匹敵，但Pro／E卻是今天使用率最高的三維CAD軟件。比起準(zhǔn)確率99％的分析，順手就能完成的趨勢評(píng)估，更貼近絕大多數(shù)的使用者。裝載機(jī)工作裝置是一個(gè)較為復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)。借助Pro／E軟件進(jìn)行裝載機(jī)工做裝置的三維實(shí)體設(shè)計(jì)，不僅可以真實(shí)地反映裝載機(jī)的幾何形狀．還可以反映出各部件空間位置，有效檢測工作裝置的各部件是否發(fā)生干涉，并及時(shí)解決問題。此外，它還能夠?qū)﹃P(guān)鍵部件（動(dòng)臂）進(jìn)行有限元分析，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性，省去了制造樣機(jī)進(jìn)行反復(fù)實(shí)驗(yàn)、修改等環(huán)節(jié)，大大縮短了產(chǎn)品的開發(fā)X期，降低產(chǎn)品成本。本課題以TZ08D裝載機(jī)為實(shí)例，結(jié)合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，利用PRO/E軟件建立裝載機(jī)工作裝置力學(xué)模型。由于裝載機(jī)本身是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，外界載荷的作用復(fù)雜，加上人—車—環(huán)境的相互作用，給工作裝置的分析研究帶來了很大困難。所以本課題也是在建立一個(gè)合理的裝載機(jī)分析模型方面的一個(gè)探索。在此模型的基礎(chǔ)上利用PRO/MECHNICA軟件的分析功能，以增強(qiáng)工作裝置的強(qiáng)度為目標(biāo)，對(duì)工作裝置的動(dòng)臂進(jìn)行分析優(yōu)化，最終得出一個(gè)合理的方案。1.3本文的主要任務(wù)本論文希望通過Pro/ENGINEER軟件對(duì)TZ08D型裝載機(jī)進(jìn)行簡單設(shè)計(jì)和三維建模分析。具體任務(wù)如下：(1)TZ08D型裝