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ZL15装载机总体及变速箱设计任务书(3轴及齿轮)【3张CAD图纸和说明书】

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第五章 东胜定轴式动力换挡变速箱设计..doc---(点击预览)
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zl15 装载 总体 整体 变速箱 设计 任务书 齿轮 cad 图纸 以及 说明书 仿单
资源描述:

目录

摘   要......................................................................................................................I

Abstract.............................................................................................................II

第一章  绪  论...................................................................................................... 1

1.1 装载机简介 1

1.2 设计内容 1

1.3 装载机发展概况 2

第二章  装载机总体设计.......................................................................................3

2.1 装载机总体参数的确定 3

2.2  装载机的插入阻力与掘起阻力的确定 4

第三章  装载机工作装设置计...............................................................................6

3.1  工作装置的设计要求 6

3.1.1概述 6

3.1.2轮式装载机工作过程 7

3.1.3 轮式装载机工作装置设计要求 7

3.2  铲斗设计 8

3.2.1铲斗的结构形式 8

3.2.2铲斗的分类 9

3.2.3铲斗的设计要求 9

3.2.4铲斗设计 9

3.3  动臂设计 14

3.3.1对动臂的设计要求 14

3.3.2 动臂铰点位置的确定 14

3.3.3动臂长度的确定 16

3.3.4动臂结构和形状的确定 17

3.4  连杆机构的设计 18

3.4.1工作装置连杆机构的类型 18

3.4.2连杆机构的设计要求 20

3.4.3连杆机构尺寸参数设计及铰点位置确定 21

第四章  工作装置受力分析及强度计算.............................................................26

4.1  确定计算位置及典型工况 26

4.1.1计算位置的确定 26

4.1.2典型工况选取和外载荷的计算 26

4.2  工作装置受力分析 27

4.2.1对称载荷工况 27

4.2.2偏载工况 30

4.3  工作装置强度校核 31

4.3.1动臂 31

4.3.2铰销强度的校核 32

第五章  工作装置的建模及仿真分析.................................................................34

5.1 工作装置建模 34

5.1.1在Pro/E中建立铲斗 34

5.1.2启动ADAMS/View 程序 35

5.1.2检查和设置建模基本环境 35

5.1.3 Pro/E铲斗模型导入ADAMS 35

5.1.4工作装置的几何建模 36

5.1.5 创建约束及施加运动和载荷 38

5.2初步仿真分析该模型的性能参数 41

5.2.1铲斗后倾角及卸载角的测量 41

5.2.2分析…………………………………………………………………………………....43

第六章  结   论...................................................................................................44

参 考 文 献...........................................................................................................45

致      谢.............................................................................................................46


摘   要

装载机是一种用途较广的铲运、施工机械。它广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口和矿山等工程建设。装载机具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点,是现代机械化施工中不可缺少的装备之一。

ADAMS是一款虚拟样机技术软件,其强大的机械系统动态仿真技术大大简化了机械产品的设计过程,缩短了产品开发的周期和成本,明显提高了产品质量。应用ADAMS软件设计装载机,首先是虚拟样机模型的建模,然后是样机仿真,在本设计中,我们对工作装置设计计算和虚拟样机建模,使用ADAMS对其进行模拟仿真控制,而其工作装置用ProE进行了建模,可以根据设计者要求来进行调整,从而方便了设计者的不同需求。


关键词: 装载机;工作装置;ADAMS;仿真



Abstract

Loader is a broader use of scraper, construction machinery. It widely used in highway, railway, construction, utilities, ports and mines, and other construction projects. Loader is operating speed, high efficiency, good mobility, the advantages of operating the Light, lower costs of the project has played an important role in the construction of a modern mechanized equipment indispensable one.

ADAMS as a virtual prototyping software, its powerful dynamic mechanical system simulation technology greatly simplifies the mechanical product design process and shorten the product The development cycle and cost, significantly improved product quality. ADAMS application software design loaders, is the first virtual prototype model of modeling, simulation and prototype is in the design, We design and calculation of the working device and the virtual prototype modeling, the use of its ADAMS simulation control, and their work devices ProE a standard model, designers can adjust to demand, thus facilitating the different needs of the designers. 


Keywords:  Loader;  Work-Equipment;  ADAMS;  Simulation


第一章  绪  论

1.1 装载机简介

装载机属于铲土运输机械类,是一种通过安装在前端一个完整的铲斗支承结构和连杆,随机器向前运动进行装载或挖掘,以及提升、运输和卸载的自行式履带或轮胎机械。它广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口和矿山等工程建设。装载机具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点,因此成为工程建设中土石方施工的主要机种之一,对于加快工程建设速度,减轻劳动强度,提高工程质量,降低工程成本都发挥着重要的作用,是现代机械化施工中不可缺少的装备之一。近年来,装载机的品种和产量在国内外都得到了迅猛的发展。此次的设计任务就是装载机的重要组成部分——工作装置。


内容简介:
河北建筑工程学院200 年本科毕业设计(论文)中期检查表学生姓名 班 级 学号指导教师 辅导教师课题名称任务书 有 无选题审批表 有 无符合规范化的要求 外文翻译质量 优 良 中 差学习态度出勤情况 好 一般 差工作进度 快 按计划 进行 慢中期工作汇报及解答问题情况优 良 中 差中期成绩评定:指导教师意见:指导教师签字:年 月 日河北建筑工程学院年毕业设计(论文)基本情况汇总表系: 专业: 1、指导教师情况:其 中学生人数指导教师人数 高职 % 中职 % 其他 %2、课题情况:课 题 类 别 课题性质分组数课题总数工程设计施工技术新品开发软件开发科学实验毕业论文实际题目模拟题目(注:%保留小数点后两位数。 )填表人: 系主任签字:盖 章年 月 日河 北 建 筑 工 程 学 院本科毕业设计(论文)答辩记录表学生姓名 专业 班级 学号毕 业 设 计 ( 论 文 ) 题 目答辩时间 年 月 日 - 时答辩地点一、答辩小组组成:组长:成员:二、答辩记录摘要:1、学生自述情况(时间安排;语言表达是否简练、准确; 内容介绍是否层次分明、有概括性;创新情况,具有独特见解。 ):2、答辩委员会提问(分条摘要列举):3、学生回答问题情况(与提问对应):组长签字: 秘书签字:注:本表由答辩小组秘书填写,每名答辩学生一份,以班为单位装订,由系保存。河 北 建 筑 工 程 学 院本科毕业设计(论文)成绩评定表专业 班级 学号 姓名 题目 (设计、论文)一、指导教师评分 50%项 目 比例% 优 良 中 及 格 不及格 得 分设计计算说明书(立论和论据) 15 15 14 13 12 11.5 10.5 10 9 9设计图(论文)15 15 14 13 12 11.5 10.5 10 9 9独立工作能力 10 10 9 8.5 8 7.5 7 6.5 6 6毕业实习及报告 10 10 9 8.5 8 7.5 7 6.5 6 6指导教师(签名) 总 计二、评阅人评分 20%项 目 比例% 优 良 中 及 格 不及格 得 分设计计算说明书(立论和论据) 10 10 9 8.5 8 7.5 7 6.5 6 6设计图(论文) 10 10 9 8.5 8 7.5 7 6.5 6 6评阅人(签名) 总 计三、答辩小组评分 30%项 目 比例% 优 良 中 及 格 不及格 得 分毕业设计(论文)综 合 评 定15 15 14 13 12 11.5 10.5 10 9 9口 头 报 告 5 5 4.5 4 3.5 3 3回 答 问 题 10 10 9 8.5 8 7.5 7 6.5 6 6答辩组长(签名) 总 计四、综合成绩:总分 成绩等级 系主任(签字):年 月 日河 北 建 筑 工 程 学 院本科毕业设计(论文)指导教师评阅表专业 班级 学生姓名 学号题目 指导教师 职称(立论和论据)设计计算说明书得分: (满分 15 分)设计图论文 得分: (满分 15 分)独立工作能力得分: (满分 10分)毕业实习及报告得分: (满分 10分)总分 指导教师签字年 月 日河 北 建 筑 工 程 学 院本科毕业设计(论文)答辩委员会评定表专业 班级 姓名 学号 题目 本委员会在审议该生所做的毕业设计(论文)工作成果的基础上,通过毕业答辩认为:决定给予成绩: 毕业设计(论文)答辩委员会:主 任 委 员: 副主任委员: 委 员: 秘 书: 年 月 日河 北 建 筑 工 程 学 院本科毕业设计(论文)评阅人评阅表专 业 班 级姓 名 学 号评 阅教 师 职 称图纸论文部分意见成 绩(满 10 分)计算书立论与论据部分意见 成 绩(满 10 分)是否同意答辩年 月 日河北建筑工程学院本科毕业设计(论文)阶段批阅单共 页 第 页学生姓名 班 级 学 号指导教师 专 业审查阶段 差 错 问 题 及 意 见 处 理 情 况河 北 建 筑 工 程 学 院毕 业 答 辩 评 分 表专业 班级 200 年 月 日 答辩委员会委员 内 容 综 合 评 定 (15 分) 口 头 报 告 (5 分) 回 答 问 题 (10 分)优 良 中 及 格 不 及 格 优 良 中 及格 不 及 格 优 良 中 及 格 不 及 格序号姓 名15 14 13 1211510510 9 9得分 5 4.5 4 3.5 3 3得分10 9 8.5 8 7.5 7 6.5 6 6得分总得分备 注河北建筑工程学院毕业设计(论文)外文资料翻译系别: (用三号宋体,下同) 专业: 班级: 姓名: 学号: 外 文 出 处 : (用外文写)附 件 : 1、 外 文 原 文 ; 2、 外 文 资 料 翻 译 译 文 。指导教师评语:签字: 年 月 日注:请将该封面与附件装订成册。1、 外文原文(复印件)2、外文资料翻译译文译文标题(3 号黑体,居中)(小 4 号宋体,1.5 倍行距)。 (要求不少于 3000 汉字)有关毕业设计的表格(教师需填)1、毕业设计答辩委员会评定表2、毕业设计成绩评定表3、毕业设计指导教师评阅表4、毕业设计评阅人评阅表5、毕业设计阶段批阅单6、毕业设计中期检查表毕业实习报告写作要求毕业实习报告是对实习内容全面,系统的总结回顾.内容包括实习目的,实习内容,实习结果,实习总结或体会四个部分,全文字数不得少于 3000 字。1.实习目的:介绍实习的目的,意义,实习单位的概况及发展情况,实习要求等内容.这部分内容通常以前言或引言形式,不单列标题及序号.2.实习内容:先介绍实习安排概况,包括时间,内容,地点等.然后按照安排顺序逐项介绍具体内容.以记叙或白描手法为基调,在完整介绍实习内容基础上,对自己认为有重要意义或需要研究解决的问题重点介绍,其它一般内容则简述.3.实习结果:围绕实习目的要求,重点介绍对实习中发现 的问题的分析,思考,提出解决问题的对策,建议等.分析,讨论及对策,建议要有依据,有参考文献,并在正文后附录.分析讨论的内容及推理过程是实习报告的重要内容之一,包括所提出的对策,建议,是反映或评价实习报告水平的重要依据.4.实习总结或体会:用自己的语言对实习的效果进行 评价,着重介绍自己的收获,体会.内容较多时可列出小标题,逐一汇报.总结或体会的最后部分,应针对实习中发现的自身不足之处,简要地提出今后学习,锻炼的努力方向.河北建筑工程学院毕业实习报告系 别 机械工程系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 学 号 指导教师 实习成绩 毕业实习正文文本格式要求纸 型 : A4 纸 , 单 面 打 印 ;页 面 设 置 : 左 右 上 下 边 距 2.5cm;字 体 : 正 文 全 部 宋 体 小 四 ; 标 题 宋 体 小 二 加 粗 ; 小 标 题 宋 体 小 四 加 粗 ;行 距 : 固 定 值 20 磅 。河北建筑工程学院毕业设计(论文)任务书课题名称系: 机械工程系 专业: 机械设计制造及其制动化 班级: 姓名: 学号: 起 迄 日 期 : 设 计 ( 论 文 ) 地 点 : 指 导 教 师 : 辅 导 教 师 : 发任务书日期: 河北建筑工程学院毕业设计(论文)开题报告课题名称系 别: 机械工程系 专 业: 机械设计制造及其自动化 班 级: 学生姓名: 学 号: 指导教师: 课题来源 课题类别一、论文资料的准备二、本课题的目的(重点及拟解决的关键问题)三、主要内容、研究方法、研究思路四、总体安排和进度(包括阶段性工作内容及完成日期)五、主要参考文献指导教师意见:指导教师签名: 日期:教研室意见:教研室主任签名: 日期:系意见:系领导签名: 日期:系盖章课题来源:导师课题、社会实践、自选、其他课题类别:工程设计、施工技术、新品开发、软件开发、科学实验、毕业论文。设计题目: (宋体,三号) 姓 名: 班级学号: 指导教师: 设计题目: (宋体,三号) 姓 名: 班级学号: 指导教师: 毕业设计成果装订顺序1、封面2、任务书3、开题报告4、中文摘要5、英文摘要6、计算书(包含目录、正文、参考文献)7、外文原文8、外文翻译9、毕业实习报告机械工程系关于毕业设计的有关规定机械工程系2005.11关于毕业设计说明书的有关规定(1)毕业设计说明书必须按照规定格式进行打印。(2)毕业设计说明书必须按照规定顺序进行装订。(3)毕业设计说明书中必须包括必需的材料内容。(4)毕业设计说明书内所包含的插图与表格必须按其所在章节统一进行编号。附:毕业设计说明书排序及相关内容如下(1)封面(2)毕业设计任务书(3)毕业设计开题报告(4)目录(5)毕业设计中文摘要(6)毕业设计英文摘要(7)具体内容章节(8)毕业设计小结(9)参考文献(10)外文资料原文(11)外文资料译文(12)毕业实习报告3关于毕业设计内容的有关规定(1)充分熟悉自己的设计内容,了解本行业的发展状况,做到设计有自己的新见解与创新。(2)严禁不理解、不假思索的盲目抄袭。对于违反规定者,视情节严重程度予以相应的处理。(3)设计中,必须对产品的经济性予以论述。(4)严格遵循设计进程的安排,指导教师随时抽查设计的进度与效果,并进行批阅。(5)查阅设计成果时,书写底稿也作为成果的一部分进行审查。4关于毕业设计出勤的有关规定(1)每天设计时间不得少于 8 小时(包括:上午、下午、晚上) 。(2)继续执行签到制度,做到来、去有详细记载。(3)累计缺勤总设计时间的 1/3 以上(含 1/3 者) ,不准许参加毕业设计答辩,且后果自负。(4)有事、有病者必须及时请假,否则按缺勤处理。(5)签到必须保证真实性。对弄虚作假及代签行为,一旦证实,将予以严肃处理。5毕业设计说明书的撰写要求一篇完整的毕业设计说明书或毕业论文通常由题名(标题) 、摘要、目次页(目录) 、引言(前言) 、正文、结论、致谢(谢辞) 、参考文献和附录等几部分构成。一、毕业设计说明书撰写的内容与要求一份完整的毕业设计说明书应包括的内容及排序如下:(一)标题设计课题名称,要求简洁、确切、鲜明。(二)中、英文摘要应扼要叙述本设计的主要内容、特点,文字要精练。中文摘要约300 字左右;英文摘要不宜超过 250 个实词。(三)目录(四)前言应说明本设计的目的、意义、范围及应达到的技术要求;简述本课题在国内(外)发展概况及存在的问题;本设计的指导思想;阐述本设计应解决的主要问题。(五)正文这部分要求有经济性分析的论述,主要包括以下内容:1设计方案论证应说明设计原理并进行方案选择。应说明为什么要选择这个设计方案(包括各种方案的分析、比较) ;还应阐述所采用方案的特点(如6采用了何种新技术、新措施、提高了什么性能等) 。2计算部分这部分在设计说明书中应占有相当的比例。在说明书中要列出各零部件的工作条件、给定的参数、计算公式(包括公式的出处)以及各主要参数计算的详细步骤和计算结果;根据此计算应选用什么元、器件或零、部件;对应采用计算机的设计还应包括各种软件设计。3结构设计部分这也是设计说明书中的重要组成部分。应包括机械结构设计、各种电气控制线路设计及功能电路设计、计算机控制的硬件装置设计等。以及以上各种设计所绘制的图纸。4样机或试件的各种实验及测试情况包括实验方法、线路及数据处理等。5方案的校验说明所设计的系统是否满足各项性能指标的要求,能否达到预期效果。校验的方法可以是理论验算(即反推算) ,包括系统分析;也可以是实验测试及计算机的上机运算等。6结论概括说明本设计的情况和价值,分析其优点、特色,有何创新,性能达到何水平,并应指出其中存在的问题和今后改进的方向,特别是对设计中遇到的问题要重点指出并加以研究。7谢辞简述自己通过本设计的体会,并应对指导教师和协助完成设计的有关人员表示谢意。8参考文献与附录在说明书的谢辞之后,应列出主要参考文献(15 本以上) 。并将7各种篇幅较大的图纸、数据表格、计算机程序、设计中用到的原始曲线或原始数据表等材料附于说明书之后。9英文资料原文及译文。10毕业实习报告。毕业实习报告内容应包括:(1)阅读与课题有关的资料摘录与心得;(2)对收集到的现场资料的整理加工;(3)对研究对象的合理性、先进性、经济性等方面的分析论证意见;(4)对设计研究课题的初步探讨,利用现场条件进行的初步验证结果。8机械工程学科毕业设计(论文)的成果形式一、 工程设计类侧重于设计、计算与绘图能力的培养和工程基本训练。设计说明书不少于 2 万字;工程绘图量不少于折合成图幅为 A0号的图纸 3 张;查阅文献 15 篇以上,翻译与课题有关的外文资料,译文字数不少于 3000 字;并引导学生应用计算机进行设计、计算与绘图。二、工程技术研究类侧重于实验、测试能力的培养和科学研究方法的基本训练。实验、测试报告或生产、模拟性试验报告及论文正文的撰写字数不少于 2 万字;查阅文献 15 篇以上,翻译与课题有关的外文资料,译文字数不少于 3000 字;工程绘图量一般不少于折合成图幅为 A0 号的图纸 1 张;并引导学生应用计算机进行实验数据处理与实验结果分析。三、软件工程类侧重于软件开发能力的培养。设计说明书在 2 万字以上。软件工程文档应包括:有效程序软盘和源程序清单;软件设计说明书;软件测试分析报告;项目开发总结。学生答辩前该专业教研室应组织软件验收。要求查阅文献 15 篇以上,翻译与课题有关的外文资料,译文字数不少于 5000 字。9关于机械工程学科毕业设计(论文)有关规定机械工程学科毕业设计(论文)包括工程设计、工程技术研究与软件工程等三种类型的课题,均以解决工程问题为核心。机械工程学科毕业设计的选题,以工程设计课题为主。工程问题的解决,需要回答下述五个基本问题:1) “能不能做”是工程问题得以解决的前提。2) “会不会做”是工程问题得以解决的核心。3) “值不值得做”是工程问题得以解决的必要条件。4) “允不允许做”是工程问题得以解决的最重要的外部约束条件。5) “是复现还是创新”是工程问题得以解决的生命力之所在。机械工程学科毕业设计(论文)教学基本要求体现在以下几个方面:(1)主要任务。学生应在指导教师指导下独立完成一项给定的设计任务,编写符合要求的设计说明书,并正确绘制机械与电气工程图纸或独立撰写一份毕业论文,并绘制有关图表。(2)知识要求。学生在毕业设计(论文)工作中,应综合运用多学科的理论、知识与技能,分析与解决工程问题。通过学习、研究与实践,使得理论认识深化、知识领域扩展、专业技能延伸。(3)能力培养要求。学生应学会依据技术课题任务,进行资料的调研、收集、加工与整理和正确使用工具书;培养学生掌握有关工10程设计的程序、方法与技术规范,提高工程设计计算、图纸绘制、编写技术文件的能力;培养学生掌握实验、测试等科学研究的基本方法;锻炼学生分析与解决工程实际问题的能力。(4)综合素质要求。通过毕业设计(论文) ,学生应能树立正确的设计思想;培养学生严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风;在工程设计中,应能树立正确的生产观点、经济观点与全局观点。毕业设计计算书与外文翻译的要求按照河北建筑工程学院毕业设计(论文)规范的要求,特做以下说明:(一)、设计计算书1、毕业设计计算书(论文)应独立按要求的顺序装订成册:2、中、英文内容摘要是毕业设计(论文)的内容不加注释和评论的简短陈述,具有独立性和自含性。包括:课题来源、主要设计、实验方法。摘要是本人主要完成成果的高度概括。要求不少于 400 汉字,并将中文摘要对应译成英文。3、计算 书的目录一律按三级要求编写,即有章、节、条三个层次,以方便阅读。4、毕业设计计算书(论文)字数不少于 2 万字,并按规定格式要求全部单面打印;外文参考资料阅读量不少于 10 万印刷符。(1)标题的设置在正文中要求各项标题层次分明。标题中的章、节、条、款、项等层次一律用阿拉伯数字连续编号,不同层次的数字之间加下圆点相隔(即圆点加于数字的右下角),最末数字后面不加标点。标题层次的划分,一般不宜超过 3 节,3 节不够时,可将 层 次再细划分。不出现“ 孤立” 编号,例如,不应出现只有 1.1.1 而无 1.1.2 等后续编号的情况;如确实需要该标题,可采用不带编号和标志的标题,字体字号与同等层次标题相同( 目录中不必列出)。章节编号数码与标题之间应空一个汉字距离,条款数码与标题之间应空半个汉字距离。标题编号不准用Word 的自动编号功能,一律用手工编号。 标题末不加任何标点符号。例如:第一级标题第 1 章第二级标题1.1第三级标题1.1.1第四级标题1.第五级标题1)第六级标题(1)(2)标题的文字标题的文字要精练明确,一般不超过 15 个字。其具体处理如下: 标题应准确贴切地概括本层次正文的内容。 标题应以名词或名 词性词组为主,尽可能避免用非名词结构的词语(例如:提高系统的可靠性)。 尽量不用虚词(例如:的、地、之等)。 同一标题下属的同级标题,其 结构形式、 语言风格应尽可能一致。 标题中不易产生歧义时,尽量不用标点。例如:“图表的使用”中“ 图”和“ 表” 间省去顿号后不易产生歧义。 标题中应尽可能避免带括号的同义词、外文缩写词等,必要时可将带括号的部分转移至其正文中。例如:“File(文件)”不宜用作标题。若确实 无法避免带括号的部分,则目录也应与正文标题一致,且同级标题形式相对要统一。 标题 中的英文及数字字体应与该标题中的中文一致。5、文字要求全书采用统一的风格组织语言和内容。科技文章重在内容与技术含量,一般比较正式、死板,不得随意使用口语、不规范用语,不得兴之所致行文,不讲章法。名词术语应用要准确,遵守语法规则、正确使用字词。文字通顺, 语 言流畅,无 错别字。正确使用标点符号,力避一“逗” 到底的现象。 计算机 录入中,极易出现英文的拼写错误与汉字的同音别字, 应随时检查录入错误,尽量避免同音错字、外文拼写错误。6、图纸要求毕业设计图纸可使用计算机绘制和手工绘制两种。为避免相互拷贝, 计算机 绘制的图应为绘图总量的 1/3,且需指导教师进行指定。图纸尺寸标注应符合国家标准。图纸应按“规范 ”叠好。7、图、表要求(1)图图包括曲线图、构造图、示意图、 图解、框图、流程图、 记录图、布置图、照片、图版等。不得徒手 绘制图,必须 按国家规定标准或工程要求绘制。图应 具有“ 自明性”,即只看图、图题和图例,不阅读正文,就可理解图意。每一图应有简短确切的题名,连同图号(按章进行排序,例:图 2-3,即为第 2 章的第 3 个图)置于图下,居中,不带标点。必要时,应将图上的符号、标记、代码,以及 实验条件等,用最简练的文字,横排于图题下方,作 为图例说明。插图宽度一般不超过 10cm。曲线图的纵、横坐标必须标注“量、标准规定符号、单位”。此三者只有在下必要标明(如无量纲等)的情况下方可省略。坐标上标的量的符号和缩略词必须与正文中一致。图号用 x-xx 的形式( 比如图 1-1)分别按章编排,序号必须连续。 分图号均用(a )(b)(c)形式,分图题位于主图题下方,分图题间以分号间隔,最后以句号结尾,如图 3-1 所示。(a) (b)图 3-1 两种矩形(a)矩形;(b)椭圆。图在正文中均应有索引处,索引只允许用“如图 X-Y 所示”, “见图 X-Y”或“ 图 X-Y”,不得用“如下”“以下 ”之类表方位的词。在正文中引用图、表中的对象和文字时一定要与其拼写一致(尤其要注意大小写)。一律先见文,后见图,且 图在同页紧 跟文。(2)表每一表应有简短确切的题名,连同表号置于表上,居中。不带标点。必要时 ,应将表中的符号、 标记、代码,以及需要说明的事项,以最简练的文字,作为附注横排于表下。表内附注的序号宜用小号阿拉伯数字加圆圈置于被标注对象的右上角,如 ,不宜用星“*”,以免与数学上共轭和物质转换的符号相混。表的各栏均就标明“量或测试项目、标 准规定符号、单位”。只有无必要 标注的情况下方可省略。表中的缩略词和符号,必须与正文中一致。表内数字必须上下对齐。表内不宜用“ 同上” 、“同左 ”、“ ”和类似词,一律填入具体数字或文字。表内“ 空白”代表末测或无比 项。表一律排封闭表,表线外框略粗于内线,表格整体居中。表号用x-xx 的形式( 比如表 1-1,表示第 1 章第 1 个表 )分别按章编排,序号必须连续。表在正文中均应有索引处,索引只允许用 “如表 X-Y 所列”, “见表 X-Y”或 “表 X-Y”,不得用 “如下”“ 以下”之类表方位的词。在正文中引用表中的对象和文字时一定要与其拼写一致(尤其要注意大小写)。一律先见文,后见表,且表在同页紧跟文。表跨页时要加表头,并在表格的右上角加“(续表)” 标志。例如:图 2-53 车床专用夹具1支承板 2浮动盘 3卡爪 4定位销5工作 6夹具体 7连接盘 8边接套 9拉杆表 1.3罩子排风量 Q的计算名称 型式 罩型 罩子尺寸比例 排风量计算公式(m 3/s)备注无边 图 (用铅笔书写)0.2hB.1Bxv有边 图 (用铅笔书写).28条箍侧吸罩台上 图 (用铅笔书写)0.2h无边 .Qxv有边 Bh条箍高度(m)B罩宽(m)尘源至罩口距离(m)控制风速(m/s)8、符号的使用要求主体符号应以一个字母表示,上、下标可采用字母、缩写词、数字或其他标记表示。上标一般只有一个,下标可采用一个或多个。当采用一个以上的下标时,可根据表示材料的种类、受力状态、部位、方向、原因、性质和次序排列。如果各下标连续书写其涵义有可能混淆时,各下标之间应加逗号分隔。如:fp y、fcmk、fcu.ko。各符号的书写和印刷规则如下:主体符号主体符号采用下列三种字母,一律用斜体字母书写和印刷:斜体大写拉丁字母:如 M、V、A;斜体小写拉丁字母:如 b、h、d;斜体小写希腊字母:如 p 。应当注意,小写希腊字母除 等外,一般只用于表示无量纲符号。上、下 标上标采用标记或正体小写拉丁字母,下标采用正体小写拉丁字母或正体数字。如 、fp.min、fy、fcu.k、c.maxo。e应注意区别的各种字符如:拉丁文、希腊文、俄文、德文花体、草体;罗马数字和阿拉伯数字;字符的正斜体、黑白体、大小写、上下角标(特别是多层次,如“三踏步”)、上下偏差等。如:I,l,1,i;C,c;K,k,k ;O,o,0();S,s,5;Z,Z,2;B,;W,w,。对于易混淆的字符的文种、大小写、正斜体、上下标 等应标注清楚。9、公式、算式公式、算式,要求统一采用二级编序,一律用阿拉伯数字连续编排序号。序号 统一按出现先后顺序分章依序编码,公式编号加圆括号,居行尾。在公式下方要对公式中的参数简单说明。例如: (5.9) 参310wxmznfvFP考书P40 公式 2-5(为参考书的编号)式中 Pm切削功率( kW)Fz切削力(N);切削速度(m/s);Fx进给力( N);nw工作转速(r/s);进给量(mm/r)。f10、计量单位的要求使用各种量、单位和符号,必须遵循国家标准的规定执行。单位名称和符号的书写方式一律采用国际通用符号。物理量的符号用斜体,单位符号用正体。坐标标值线朝里。标值的数字尽量不超过 3 位数,或小数点以后不多于 1 个“0”。如用 30km代替 30000m,用 5g 代替 0.005mg 等,并与正文一致。11、文本格式要求(1) 基本要求纸 型: A4 纸,单面打印;页边 距:上 2.54cm,下 2.54cm,左 3.0cm、右 2.0cm;页 眉: 1.5cm,页脚:1.75cm,左侧装订。字体:正文全部宋体、小四;行距:固定值 20 磅;页码 :居中、小五、底部。(2) 封面格式封皮:河北建筑工程学院(二号、黑体、居中)本科生毕业设计(论文)(二号、黑体、居中)系:(四号、黑体)专业:(四号、黑体)学生姓名:(四号、黑体)指导教师:(四号、黑体)完成日期:(四号、黑体)内封:河北建筑工程学院本科生毕业设计 (论文)(四号、宋 体)题目(二号、黑体、居中);毕业设计(论文)页(五号、宋体)表格 表(五号、宋体)插图 幅(五号、宋体)(3) 中英文摘要中文摘要:标题“ 摘要 ”(三号、黑体、居中)正文(不少于 400 字)关键词(五号、黑体):3-5 个主题词(五号)。英文摘要(另起一页):标题“Abstract”(三号、黑体、居中)正文(必须用第三人称)关键词:“Key words” (五号、黑体): 3-5 个主题 词(五号)与中文关键词对应(4) 目录标题 “目录”(三号、黑体、居中);章 标题(四号、黑体、居左);节标题( 小四、宋体、居左);页码 (小四、宋体、居右)。(5) 论文正文页 眉:论文题目(居中、小五、黑体);章 标题(三号、黑体、居中);节标题(四号、黑体、居左);正文(小四、宋体)(6) 参考文献标题 :“参考文献”(小四、黑体、居中)示例如下:(字体为五号、宋体)12、参考文献要求参考文献总数不少于 15 篇。(1)本计算书的编写应用并遵照执行国家标准 GB7714-87文参考文献著录规则。本计算书参考文献集中列于计算书末。(2)参考文献格式(采用顺序编码制)。参考文献的著录,按文稿中引用顺序排列,并在文内相应位置用上标标注。书作者 1,作者 2,作者 n.书名.版本.出版地:出版者,出版年.页次期刊作者 1,作者 2,作者 n.文章名.期刊名(版本),出版年 ,卷次(期次).页次会议录 ,论文录,论 文汇编作者 1,作者 2,作者 n题(篇)名In(见 ):整本文献的编者姓名 ed.(多编 者用 eds.),文集名,会议名,会址,开会年,出版地:出版者,出版年:页次科学技 术报告作者 1,作者 2,作者 n题(篇)名报名题名,编号,出版地:出版者,出版年:页次学位 论文作者 1,作者 2,作者 n题(篇)名学位授予单位编号或缩微制品序号,年专利文献作者 1,作者 2,作者 n题(篇)名专利文献种类,专利号,年:页次例如:【1】李启明. 现代企业管理. 北京:高等教育出版社,1999 【2】依法约束政府行政行为. 华商报. 2003-11-17(11)【3】(日)占部都美. 现代管理论. 北京:新华出版社,1984【4】(美)帕金森. 帕金森定律及关于行政的其它研究(官场病). 陈休征. 1. 北京:三联书店,1982 【5】刘志惠. 管理效率与信息有序化. 湘潭大学学报(哲学社会科学版),1997(2): 112-115【6】郑红亮等. 中国经济大论战(第五辑). 北京:经济管理出版社,2000【7】(美)法约尔. 工业管理和一般管理. 北京:中国社会科学出版社,1982【8】田则林 曾令香. 农村行政管理学. 北京:农业出版社,1991【9】现代汉语词典. 北京:商务印书馆,1992【10】管理者必须把握的两个基本问题目标与环境/news/hotspot/2001-4-23-9-28-9.htm注:在计算书中绝对杜绝相同的“复制”与“粘贴”的产物。严重者延期毕业或不准毕业。(二) 外文翻译1、每名本科学生(外语系除外)在毕业设计(论文)期间,应完成不少于 1.5 万印刷符的外文翻译。译文不少于 3 千汉字。2、译文内容必须与题目(或专业内容)有关。3、译文应用标准 A4 纸单面打印成文。4、译文应于毕业设计中期完成,交指导教师进行批阅。5、将原文同译文统一打印成 A4 纸,顺序为 原文在前,译文在后。6、英文译文按照教务处要求格式进行打印。可到教务处网站下载。下附:毕业设计计算书格式:河 北 建 筑 工 程 学 院本 科 毕 业 设 计 ( 论 文 )题目学 科 专 业 班 级 姓 名 指 导 教 师 辅 导 教 师 摘要(三号、黑体、居中)(不少于 400 字)关键词(五号、黑体): (五号)ABSTRACT(三号、黑体、居中)KEY WORDS:(五号、黑体): (五号)目录(三号、黑体、居中)第 1 章 前言1第 2 章 总体设计22.1 概述22.2 选择确定总体参数22.3 装载机底盘部件型式设计2第 3 章 牵引计算33.1 柴油机与变矩器联合工作的输入与输出特性曲线33.2 确定档位及各档传动比33.3 运输工况牵引特性曲线33.4 求出各档最高车速并分析牵引特性4第 4 章 工作装置设计54.1 设计要求54.2 铲斗设计54.3 动臂设计54.4 连杆机构设计64.5 工作装置装配图设计64.6 动臂强度验算6第 5 章 工作装置液压系统设计7第 6 章 总体布置8第 7 章 毕业设计小节9参考文献10毕业实习报告11附录或后记12附:英文翻译英文原文河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师:郭秀云 肖溪 朱春华 马轶群 王占英 设计题目: 设计人:1设计项目 计算与说明 结果第 1章 前言(三号、黑体、居中下同)(宋体、小四下同)页面设置:A4 纸,单面打印,页边距:上 2.54厘米,下 2.54厘米,左 3厘米,右2厘米。左侧装订。河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师:郭秀云 肖溪 朱春华 马轶群 王占英 设计题目: 设计人:2设计项目 计算与说明 结果第 2章 总体设计2.1 概述(四号、黑体、居左下同)2.2 选择确定总体参数2.3 转载机底盘部件型式设计B=3000mm(下同)河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师:郭秀云 肖溪 朱春华 马轶群 王占英 设计题目: 设计人:3设计项目 计算与 说明 结 果第 3章 牵引计算3.1 柴油机与变矩器联合工作的输入与输出特性曲线3.2 确定档位及各档传动比3.3 运输工况牵引特性曲线河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师:郭秀云 肖溪 朱春华 马轶群 王占英 设计题目: 设计人:4设计项目 计算与 说明 结 果3.4 求出各档最高车速并分析牵引特性河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师:郭秀云 肖溪 朱春华 马轶群 王占英 设计题目: 设计人:5设计项目 计算与 说明 结 果第 4章 工作装置设计4.1 设计要求4.2 铲斗设计4.3 动臂设计河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师:郭秀云 肖溪 朱春华 马轶群 王占英 设计题目: 设计人:6设计项目 计算与 说明 结 果4.4 连杆机构设计4.5 工作装置装配图设计4.6 动臂强度验算河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师:郭秀云 肖溪 朱春华 马轶群 王占英 设计题目: 设计人:7设计项目 计算与 说明 结 果第 5章 工作装置液压系统设计河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师:郭秀云 肖溪 朱春华 马轶群 王占英 设计题目: 设计人:8设计项目 计算与 说明 结 果第 6章 总体布置河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师:郭秀云 肖溪 朱春华 马轶群 王占英 设计题目: 设计人:9设计项目 计算与 说明 结 果第 7章 毕业设计小节河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师:郭秀云 肖溪 朱春华 马轶群 王占英 设计题目: 设计人:参考文献(小四、黑体、居中)【1】作者. 文献名. 出版地点:出版社,出版日期 (五号、宋体下同)【2】作者. 文献名. 出版地点:出版社,出版日期【3】作者. 文献名. 出版地点:出版社,出版日期【4】作者. 文献名. 出版地点:出版社,出版日期【5】作者. 文献名. 出版地点:出版社,出版日期河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师:郭秀云 肖溪 朱春华 马轶群 王占英 设计题目: 设计人:毕业实习报告(小四、黑体、居中)(五号、宋体)河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师:郭秀云 肖溪 朱春华 马轶群 王占英 设计题目: 设计人:附录或后记(小四、黑体、居中)(五号、宋体)毕业设计(论文)外文资料翻译系别: 专业: 班级: 姓名: 学号: 外 文 出 处 : /locate/jterra (用外文写)附 件 : 1、 外 文 原 文 ; 2、 外 文 资 料 翻 译 译 文 。指导教师评语:签字: 年 月 日1、 外文原文(复印件)2、外文资料翻译译文译文标题(3 号黑体,居中)(小 4号宋体,1.5 倍行距)。 (要求不少于 3000汉字)*,formexcavatorof position and transition from one stage to the other. During all stages of filling, DEM was able to predict the volume of material insidethe bucket accurately to within 6%.excavator bucket filling using the discrete element method(DEM).industry it is generally accepted that a 1% improvementin the eciency of a dragline will result in an R1 millionincrease in annual production per dragline 1. BucketsTo scale-up results from model experiments is problematicsince there are no general scaling laws for granular flows asdragline bucket filling experiments.According to Maciejewski et al. 6, in practical caseswhen the motion of a bucket or bulldozer blade is dis-cussed, plane strain conditions apply only in some defor-mation regions. The plane strain solution for such toolscan be assumed only with limited accuracy. Maciejewski*Corresponding author. Tel.: +27 21 808 4239; fax: +27 21 808 4958.E-mail address: ccoetzeesun.ac.za (C.J. Coetzee).Available online at Journal of Terramechanics 46JournalBuckets are found on a number of earthmoving machin-ery. Draglines are used to remove blasted overburden fromopen cut mines. Its removal exposes the coal depositsbeneath for mining. A dragline is a crane-like structurewith a huge bucket of up to 100 m3in volume suspendedby steel ropes. Draglines are an expensive and essential partof mine operations and play an important role in the com-petitiveness of South African mines. In the coal miningthere are for fluid dynamics 5.According to Cleary 5 the filling of buckets, in theabsence of very large rocks, is observed to be relativelytwo-dimensional with little motion in the transverse direc-tion. The flow pattern along a cross-section of the bucket inthe drag direction is the most important aspect of fillingand can be analysed satisfactorily using two-dimensionalmodels. Rowlands 2 made similar observations based onC211 2009 ISTVS. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.1. IntroductionEarthmoving equipment plays an important role in theagricultural, earthmoving and mining industries. Theequipment is highly diverse in shape and function, but mostof the soil cutting machines can be categorised into one ofthree principal classes, namely blades, rippers and buckets(shovels). This paper focuses on the numerical modelling ofare also found on hydraulic excavators, loaders and shovelexcavators.The filling of a bucket is a complex granular flow prob-lem. Instrumentation of field equipment for measuringbucket filling is dicult and expensive. It is possible touse small-scale (usually 1/10th scale) experimental rigs toevaluate bucket designs 1,2 but they are expensive andthere are questions regarding the validity of scaling 3,4.The numerical modelling of excavatorC.J. CoetzeeDepartment of Mechanical and Mechatronic Engineering, UniversityReceived 15 February 2007; received in revisedAvailable onlineAbstractThe filling of an excavator bucket is a complex granular flow problem.stand the dierent mechanisms involved. The discrete element methodactions and it was used in this study to model the filling process of anwhich the model predicted the bucket drag force and the developmentments, DEM predicted lower bucket drag forces, but the general trendin predicted drag force was 20%. Qualitatively, there was a good agreement0022-4898/$36.00 C211 2009 ISTVS. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.doi:10.1016/j.jterra.2009.05.003bucket filling using DEMD.N.J. Elsof Stellenbosch, Private Bag X1, Matieland 7602, South Africa25 February 2009; accepted 28 May 200925 June 2009In order to optimize the filling process, it is important to under-(DEM) is a promising approach to model soil-implement inter-bucket. Model validation was based on the accuracy withof the dierent flow regions. Compared to experimental measure-was accurately modelled. At the end of the filling process the errorbetween the observed and the modelled flow regions in /locate/jterra(2009) 217227ofTerramechanicsThe main objective of this study was to demonstrate theability of DEM to predict the drag force on the bucket andthe material flow patterns that develop as the bucket fillsup. The DEM results were compared to experiments per-formed in a soil bin.2. The discrete element methodDiscrete element methods are based on the simulation ofthe motion of granular material as separate particles. DEMwas first applied to rock mechanics by Cundall and Strack16. In this study, all the simulations were two-dimensionalandperformedusingcommercialDEMsoftwarePFC2D17.A linear contact model was used with aspring stiness knin the normal direction and a spring stiness ksin the sheardirection (Fig. 1). Frictional slip is allowed in the tangentialdirectionwithafrictioncoecientl.Thedampingforceactsonaparticleintheoppositedirectiontotheparticlevelocityand is proportional to the resultant force acting on the par-ticle with a proportionality constant (damping coecient)C 17. For a detailed description of DEM, the reader isreferred to Cleary and Sawley 18, Cundall and Strack16, Hogue 19 and Zhang and Whiten 20.3. ExperimentalTerramechanics 46 (2009) 217227et al. 6 also investigated the assumption of plane strainconditions in soil bins where the soil and tool motion isconstrained between two transparent walls. For measure-ments in such a bin, the force acting on the tool due tothe friction between the soil and the sidewalls has to be esti-mated or neglected. They have shown that for a high num-ber of teeth on the bucket, the teeth do not act as separatethree-dimensional objects but as one wide tool built upfrom several modules. The deformation pattern in frontof such an assembly of teeth was found to be plane straindeformation. The authors, however, concluded that thiswas true for the particular cohesive soil (sandy clay) andmay not apply to other (especially rocky and brittle) mate-rials. In this study the bucket had a full-width lip with noteeth and based on the findings by Maciejewski et al. 6,the assumption of plane strain was made and two-dimen-sional DEM models were used.Analytical methods 711 used to model soiltool inter-action are limited to infinitesimal motion of the tool andthe given geometry of the problem. These methods werenot expected to be valid for the analysis of the subsequentstages of advanced earth digging problems 12. The analyt-ical methods are based on Terzaghis passive earth pressuretheory and assumptions of a preliminary soil failure pattern13. Complicated tool geometry (such as buckets) and largedeformations cannot be modelled using these methods 14.The discrete element method is a promising approach tomodel soil-implement interaction and can be used to over-come some of the diculties encountered by analyticalmethods 15. In DEM, the failure patterns and materialdeformation are not needed in advance. The tools are mod-elled using a number of flat walls and the complexity of thetool geometry does not complicate the DEM model. Largedeformation in the granular material and the developmentof the granular material free surface are automatically han-dled by the method.Cleary 5 modelled dragline bucket filling using DEM.Trends were shown and qualitative comparisons made, butno experimental results were presented. The process ofhydraulic excavator bucket filling was investigated experi-mentally by Maciejewski and Jarzebowski 12. The aim oftheir research was optimization of the digging process andbuckettrajectories.Itisshownthatthemostenergyecientbucket is the one where the pushing eect of the back wall isminimized.Owenetal.21modelled3Ddraglinebucketfill-ing. In there approach, the bucket was modelled with thefinite element method and the soil with DEM. Ellipsoidsand clumped spheres were used to approximate the particleangularity. The bucket followed a prescribed path.Esterhuyse 1 and Rowlands 2 investigated the fillingbehaviour of scaled dragline buckets experimentally withthe focus on rigging configuration, bucket shape and teethspacing. They have shown that the aspect ratio of thebucket (width to depth) plays and important role in thedrag distance needed to fill a bucket. The bucket with the218 C.J. Coetzee, D.N.J. Els/Journal ofshortest fill distance was found to produce the highest peakdrag force.Two parallel glass panels were fixed 200 mm apart toform the soil bin. The bucket profile was fixed to a trolleywhich was driven by a ball screw and stepper motor. TheFrictionknksFig. 1. DEM contact plete rig could be set at an angle h to the horizontal asshown in Fig. 2a. The first arm was then rotated and fixedsuch that both arms remained vertical. The second armremained free to move in the vertical direction. First, coun-terweights were added at position A (Fig. 2a) to balancethe combined weight of the bucket profile and the secondarm assembly. This resulted in a weightless” bucket.Counterweights were then added at position B to set theeective” bucket weight. Since arm 2 was always verticaleven for rig angles other then zero, the eective bucketweight always acted vertically downwards (Fig. 2c). Bucketweights of 49.1 N, 93.2 N, 138.3 N and 202.1 N were used.When the bucket was dragged in the direction as indi-cated, it was also free to move in the vertical direction asa result of the eective bucket weight and the force of thegrains acting on it. The bottom edge of the bucket wasalways set to be parallel to the drag direction and the mate-rial free surface. This type of motion resembles that of adragline bucket which is dragged in the drag direction bya set of ropes, but with freedom of motion in all otherdirections 2.Spring loaded Teflon wipers were used to seal the smallopening between the bucket profile and the glass panels. Aforcetransducerwasdesignedandbuilt tomeasurethedragforce on the bucket. A set of strain gauges was bonded to asteel beam of which the position is shown in Fig. 2a. Thecalibration checked regularly to avoid drift in the measure-ments. For rig angles other than zero, the force transducerwas zeroed before the drag commenced. This compensatedforthecomponentofthebucketweightthatactedinthedragdirection. The vertical displacement of the bucket was mea-suredwithalinearvariabledierentialtransformer(LVDT)andusedasinputtotheDEMsimulation.Inboththeexper-imentsandtheDEMsimulationsthebucketwasgivenadragvelocity of 10 mm sC01. The dimensions of the bucket profileare shown in Fig. 2b.In this study corn grains were used. Although the corngrains are not real soil, Rowlands 2 observed that seedgrains are suitable for experimental testing and closelyresemble natural soil flow into dragline buckets.C.J. Coetzee, D.N.J. Els/Journal of Terramechanics 46 (2009) 217227 219set of four strain gauges was used to measure the force inthe drag direction. Other force components were notmeasured. The force transducer was calibrated and theADirection of drag Direction of vertical motion 2ndArm1stArmBForce transducer 100 mm200 mm150 mm Max volume 35 mm45WbcosWbCounter weights abcFig. 2. Experimental setup.4. DEM parameters and numerical modelFig. 3 shows the range of measured grain dimensionsand the equivalent DEM grain. A normal distributionwithin the range of dimensions given was used to createthe clumped particles. Clumps can be formed by addingtwo or more particles (discs in 2D and spheres in 3D)together to form one rigid particle, i.e. particles includedin the clump remain at a fixed distance from each other17. Particles within a clump can overlap to any extentand contact forces are not generated between these parti-cles. Clumps cannot break up during simulations regardlessof the forces acting upon them. In the model 20,00030,000clumped particles were used.A calibration process, presented in another paper, wasdeveloped forcohesionlessmaterial. Theparticle size,shapeand density were determined from physical measurements.Thelaboratorysheartestsandcompressionstestswereusedtodeterminethematerialinternalfrictionangleandstinessrespectively. These tests were repeated numerically usingDEM models with dierent sets of particle friction coe-cientsandparticlestinessvalues.Thecombinationofsheartestandcompressiontestresultscouldbeusedtodetermineaunique set of particle friction and particle stiness values,Table 1.5 - 98 - 125 - 64 - 53 - 6R 2.5 - 4.5 R 1.5 - 3.0 3.0 - 5.0 abFig. 3. (a) Physical grain dimensions and (b) DEM grain model.Dimensions in (mm).In the software used, PFC2D, so-called walls are used tobuild structures. The test rig and the bucket, with the samedimensions as in the experiment, were built from walls. Thewalls are rigid and move according to prescribed transla-tional and rotational velocities. The forces and momentsacting on the walls do not influence the motion of the wall.During the experiments a constant drag velocity of10 mm sC01was applied while the vertical displacementwas measured. The vertical displacement was influencedby both the rig angle and the eective bucket weight. A typ-ical result is shown in Fig. 4. Except for the initial transi-tion, the vertical velocity was nearly constant, for a givensetup, and increased with an increase in bucket weight. Inthe DEM model, the drag velocity was set to 10 mm sC01end of the drag the error was 20%. The frictional forcebetween the Teflon wipers and the glass panels was mea-sured in a run without grains. This frictional force was sub-tracted from the measured drag force. Frictional forcesbetween the grains and the side panels would also havean influence on the measured results. These frictional forcescould not be measured or included in the 2D DEM modeland might be the reason why the model predicts lower dragforces 6.The drag energy was defined as the area under the dragforcedisplacement curve. Making use of dierent rigangles h and eective bucket weights Wb, the drag energyE700up to a displacement of 700 mm is compared in Fig. 8.The first observation that could me made was that withan increase in eective bucket weight, for a given rig angleh, there was a linear increase in required drag energy. Acloser investigation showed that with an increase in bucketweight, the bucket was forced deeper into the materialwhich caused a higher drag force when compared to abucket with less weight.The second observation that can be made is that with an220 C.J. Coetzee, D.N.J. Els/Journal of Terramechanand the measured vertical displacement was read from adata file and applied to the bucket.Standard functions build into PFC2Dwere used toobtain the forces and moments acting on individual wallsand on the bucket as a whole. For rig angles other thanzero, the rig was kept horizontal but the gravity compo-nents were set accordingly.5. Results and discussionIt is dicult to make quantitative comparisons regard-ing flow patterns. When comparing the material freesurface, some comparisons could however be made. Figs.5 and 6 show how the material flowed into the bucket forrig angles of h =0C176 and h =20C176, respectively. When com-paring the shape of the material free surface, the simula-tions were able to predict the general shape during theinitial stages of filling. The simulations however failed toaccurately predict the material free surface during the finalstages of filling.Curves were fitted to the experimental free surface andoverlaid on the numerical results in Figs. 5 and 6. The max-imum dierence between the two free surfaces (heapheight) was measured along the direction perpendicularto the drag direction. Two measurements were made, onewhere DEM predicted a higher heap height, and onemeasurement where DEM predicted a lower heap height.Table 1Summary of corn properties and DEM parameters used.Macro property Measured DEMInternal friction angle 23C176 24C176Angle of repose 25 2C176 24 1C176Bulk density 778 kg mC03778 kg mC03Confined bulk modulus 1.60 MPa 1.52 MPaMaterial-steel friction 14C176 14C176Calibrated DEM propertiesParticle stiness, kn= ks450 kN/mParticle density, qp855 kg/m3Particle friction coecient, l 0.12Other propertiesDamping, C 0.2Model width 0.2 mThe values and the positions where they were measuredare indicated in the figures. Taking the nominal particlesize as 10 mm, DEM predicted the heap height accuratelywithin 1.54.5 particle diameters.Fig. 7 shows typical drag forces obtained from experi-ments and simulations. The large jump in the drag forceat the beginning of the experiment was observed in mostof the runs and could not be explained and needs furtherinvestigation. From this result, it is clear that the DEMmodel captured the general trend in drag force, but it p
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