基于proe的ZL50型装载机工作装置的设计与分析1

榆林学院毕业设计（论文）开题报告题目基于Proe的ZL50型装载机工作装置的设计与分析学生姓名学号院(系)能源工程学院专业机械设计制造及其自动化指导教师报告日期2011年11月20日毕业设计（论文）题目基于Proe的ZL50型装载机工作装置的设计与分析题目来源（请在有关项目下作√记号）科研实践教学学生自拟√题目类别（请在有关项目下作√记号）设计论文其它√毕业设计（论文）起止时间2010年11月20日至2011年5月6日一、课题的意义及目的：装载机是一种用途十分广泛得工程机械，它可以用来铲装、搬运、卸载、平整散装物料，也可以对岩石硬土等进行轻度得铲掘工作，对加快工程建设速度、减轻劳动强度、提高工程质量、降低工程成本具有重要作用，而合理的工作装置结构更能起到事半功倍之成效。在掌握装载机基本构造、工作原理和性能要求等知识的基础上，综合运用机械原理、机械设计优化设计、力学等基础知识，借助于计算机辅助设计手段，对装载机工作机构进行参数化设计，摆脱进行大量计算的传统设计方法，减少重复设计，缩短工作机构的设计周期，提高设计质量。利用Proe建立装载机工作装置的实体模型，并在电脑屏幕上进行模拟工作系统运动仿真，以便能及早的发现机构参数上的设计错误，从而减少了物理样品试制过程中出项的各种问题。利用其中的动态模拟自动检测各杆件在运动过程中的干涉问题，效率高、准确度好，解决了传统设计中的难题，使杆件干涉问题在，设计过程中得到了有效的解决。缩短了新产品的开发周期。其结果形象直观仿真效果好，为装载机的工作机构的设计提供了方便、实用的的分析方法，仿真分析有助于理解和分析工作装置运动时产生的结果，并提供相应的改进设计的信息。应用Proe软件的建模和动态模拟仿真分析等模块，成功地解决了装载机工作装置传统设计中无法直观观察工作装置空间运动状况的难题，是直观、方便地进行装载机工作装置的设计、布局、模拟和动态分析的一次有益尝试，为生产高质量、高性能的装载机工作装置提供了可靠保障。二、课题研究现状：1.国内外的研究现状20世纪70年代以来，随着科学技术的发展，尤其是微电子、新材料、集成技术的的发展，使传统的工程机械产品、结构发生了重大变化，新技术的应用和发展，尤其是计算机的应用技术的发展和广泛应用深刻的影响着工程机械的设计开发过程。数字化制造技术在我国各行各业均得到普遍的应用，已成为产品研制过程中的基本手段。但从总体上来看，我国数字化设计制造技术的基础和应用深度与发达国家还有一定的差距。发达国家的数字化设计制造技术的研究与应用起步早，技术应用范围宽。如：破音公司1990年在波音777飞机研究中，全面采用数字化设计，取消了全尺寸实物样机，通过定义几何尺寸和形状，使工业设计水平和研究效率的到了巨大的提高，设计更改和返工率减少了50%以上，装配时出项的问题减少了50%-80%，制造成本降低了30%-40%，产品开发周期缩短了40%-60%，用户交货期从18个月缩短到12个月。成为有史以来最高程度的“无纸飞机”。我国自20世纪70年代开始在航空制造业用计算机进行飞机零件数控编程，80年代初从采用CAD描述飞机理论外形开始迈出了数字化设计制造的步伐。2.虚拟原型技术在国内的发展历史过程和取得的成就虚拟原型技术在国内的研究始于20世纪90年代初期,经过几年的研究和发展,已经取得了初步的成效:如徐重集团的设计人员对举高消防车进行了三维可视化造型,并对产品进行装配干涉检验和运动干涉检验,取得了较好的效果;大连工程机械研究所在产品的初步设计完成之后,利用Proe、3DMax等造型软件为用户在计算机中先期制造出数字产品,供用户检验。但目前工程机械产品研制开发周期仍较长,加上科研投入不足,使得国内工程机械产品的更新周期普遍较长。面对这种形势,特别是我国已加入WTO,如何使生产企业在新一轮更加激烈的竞争中站稳脚跟,并争取在有限的、短暂的保护过渡期内尽快提高与发达国家企业进行平等竞争的能力,及如何提高新产品的研制开发能力是迫切需要解决的问题。WA470�1轮式装载机动臂板的厚度最早是在国产化过程中按照传统的材料力学方法进行计算确定。所取动臂板厚为56mm,强度有较大储备。后经Pro/MECHANICA重新计算,求得板厚为52mm即可满足设计要求,如此不仅降低了产品的成本,且由于动臂重量的减轻,提高了作业效率,可增强该产品在市场上的竞争力。同时在装载机系列化产品设计中应用虚拟原型技术,可使得样机试制一次成功。不仅降低了试制费用,而且极大地缩短新产品的开发周期,为企业实现经营策略,抢占市场先机创造了必要条件。3、工作装置设计中存在的问题液压装载机工作装置是由铲斗、连杆、摇臂、动臂、转斗油缸和举升油缸等构成的机构，其各部分的运动控制是通过电液控制系统控制液压油缸的伸缩来实现。产斗由于宽度和容积较大，存在的主要问题有装载阻力大，装满系数小，再设计中应合理选购产斗的结构和尺寸达到装满卸净、运输平稳。保证必要的卸载角、卸载高度和卸载距离。为避免产斗中的物料撒出要求产斗作“平移运动”，即需要限制产斗口的倾角控制在10°以内为好。装载机的工作机构属于连杆机构，设计中要特别注意防止各个工况出项机构相互干扰、“死点”、“自锁”和“机构撕裂”等现象，各处的转角不得小于10°；在满足中和工作性能的前提下，尽可能增大机构的倍力系数，减小工作机构的前悬、长度和高度，以提高装载机载各种工况下的稳定性和司机的视野。三、课题发展趋势1．系列化、特大型化系列化是工程机械发展的重要趋势。国外著名大公司逐步实现其产品系列化进程，形成了从微型到特大型不同规格的产品。与此同时，产品更新换代的周期明显缩短。2．多用途、微型化为了全方位地满足不同用户的需求，国外工程机械在朝着系列化、特大型化方向发展的同时，已进入多用途、微型化发展阶段。一方面，工作机械通用性的提高，可使用户在不增加投资的前提下充分发挥设备本身的效能，能完成更多的工作；另一方面，为了尽可能地用机器作业替代人力劳动，提高生产效率，适应城市狭窄施工场所以及在货栈、码头、仓库、舱位、农舍、建筑物层内和地下工程作业环境的使用要求，小型及微型工程机械有了用武之地，并得到了较快的发展。3．不断创新的结构设计装载机的工作装置已不再采用单一的“Z型”连杆机构，许多不断设计出新颖独特的的连杆机构工作装置，进一步增加了轮式装载机的工作装置的种类。4.产品设计数字化目前，CAD/CAE技术已成为企业技术进步的标志，随着计算机技术的飞速发展，工程软件的日益提高，数据库的完备和网络技术的出现，是企业可以以较少的投入，较短的周期开发出高质量、高性价比的产品，是企业可以对市场需求迅速做出反应，提高企业的生存能力和竞争力。5．注重绿色设计目前，人类的生活环境日趋恶化，环保问题已经迫在眉睫。工程机械作为一种重要的生产资料，得到了广泛的应用，同时它也像其他产品一样，在生产和使用过程中，对环境造成不同程度的影响，因而人们提出进入新世纪的工程机械硬挨是绿色的，也就是环保型的机械。“绿色工程机械”将是新世纪的要求，“绿色工程机械”不仅是指其在使用时对环境的污染更小，还应是从制造、使用、保养、维修到报废回收的整个生命周期内对环境的破坏是最小的。四、本课题的研究内容、方法、手段及预期成果：1）设计内容为：1.确定ZL50装载机工作装置的结构方案，并阐述装载机的适用范围与功能优势.2.确定装载机总体参数、工作装置主要参数，了解各零部件的加工方案。3.对系统中各零部件进行设计计算,确定个零部件的尺寸..4.对装载机工作装置进行设计计算。5.利用Proe对装载机工作装置各个零件的三维实体模型的创建，并对装载机的工作装置进行装配和运动仿真，最终对装载机工作装置结构进行计算分析。6.利用Proe中的有限元分析模块MECHANICA对装在的的关键零部件（动臂）进行有限元分析。7.绘制出其装配图及若干零件的工程图。8.编写基于Proe的ZL50型装载机工作装置的设计与分析说明书2）设计方法及手段：本次设计主要是根据机械设计的一般方法——比较法，对柳工生产的ZL50型进行现场测绘，取得了工作装置的大体数据资料。利用Proe中的分析软件，分别对装载机的工作装置进行运动学分析和力学计算。根据运动学分析和力学计算的结果得到工作装置的基本尺寸和结构尺寸。然后用Proe软件进行建模和机构的仿真。本次设计主要是通过调查分析、方案拟定、技术设计、结构设计、修改完善五个环节完成设计。通过调研，收集到了目前国内装载机的一些资料，并了解了这类设备的使用情况。在目前装载机的基础上，通过对生产企业和施工单位的调查和分析，本次设计的改进及创新点着重放在以下几个方面：1.提高传动效率，省电节能；2.优化结构，提高刚性，使用可靠；3.利用Proe，AutoCAD等设计软件，对装载机工作机构进行参数化设计，摆脱进行大量计算的传统设计方法，减少重复设计，缩短工作机构的设计周期，提高设计质量；4.提供相应的改进设计的信息，以及自己的想法五、阶段及时间安排：1）搜集资料2010年9月——2010年12月底,通过参阅相关书籍和文献，获得课题相关资料，同时浏览网络查找有关课题的最新动态及研究现状，学习proe4.0软件；2）整理、研究资料，研究方案具体实施2010年12月1日——2010年12月10日,对收集的资料进行整理并分析研究，进一步学习proe4.0软件；3）选择所需资料2010年12月11日——2010年12月19日，制定课题研究的重点和方案，制定可行性计划，写出论文框架，并完成论文开题报告；4）撰写论文2011年3月1日——2011年4月底，撰写论文初稿、完成图纸绘制；5）评价修改、准备毕业答辩2011年4月底，对论文的不足之处进行补充润色，交由指导老师评定，根据老师意见进一步修改论文，并最终定稿。六、主要参考文献[1]杨占敏.轮式装载机[M].北京:化学工业出版社，2005.8(1):1~105[2]赵耀虹.基于Proe的装载机工作装置仿真研究[J].陕西科技大学学报2009年27期[3]杨卫平等.三维实体造型技术在装载机工作装置设计中的应用[J].矿山机械2005年6期[4]许超等.基于Pro/Engineer二次开发的装载机工作装置参数化设计[J].工程机械2005年2期[5]刘俊奇.基于Pro/E与ANSYS的挖掘装载机工作装置的设计与分析[J].佳木斯大学学报第六卷第四期2008年7月[6]王洁.基于Pro/E内燃机活塞运动分析[J].农业装备与车辆工程2009年11期[7]葛云等.基于Pro/E的挖掘机铲土装置的建模与运动仿真[J].计算机应用技术2005年6期[8]吕其惠等.基于Pro/E的多功能装载机工作装置的设计与分析[J].农机装备与车辆工程2007年4期[9]Pro/ENGINEERWildfire3.0中文版企业应用于工程实践[M].北京：清华大学出版社，2007.6[10]郭卫等.基于Proe软件的装载机工作装置虚拟样机与仿真分析[J].工程机械2005年3期[11]钱学毅.基于ANSYS和Pro/E的直齿圆锥齿轮齿根应力有限元分析[J].机械传动2006年5期67所在单位指导教师意见指导教师（签名）：200年月日校内指导教师意见指导教师（签名）：200年月日院系意见院系负责人（签名）：200年月日备注