液压支架虚拟样机设计毕业论文开题报告.doc

山东科技大学毕业论文开题报告 论文 题目： 液压支架虚拟样机设计 学 院： 机械电子工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 年级(班）： 09-4 学号： 姓 名： 指导教师： 2013年3月 26 日山东科技大学本科毕业论文开题报告1.选题的目的和意义：虚拟样机技术是上世纪80年逐渐兴起、基于计算机技术的一个新概念。研究液压支架虚拟样机可以实现更低的研发成本、更短的研发周期、更高的产品质量，同时是实现动态联盟的重要手段。与此同时，可以让学生进一步深入了解液压支架的组成及其工作原理，并熟练掌握CAD识图、读图和PRO/E等绘图软件的使用，为学生走向社会奠定基础。2. 国内外研究现状（文献综述）： 在美国、德国等发达国家虚拟样机技术已被广泛应用，应用的领域涉及汽车制造、机械工程、航空航天、军事国防、医学等各个领域，涉及的产品由简单的照相机快门到庞大的工程机械。虚拟样机技术使高效率、高质量的设计生产成为可能。美国波音飞机公司的波音777 飞机是世界上首架以无图纸方式研发及制造的飞机，其设计、装配、性能评价及分析均采用了虚拟样机技术，这不但使研发周期大大缩短（其中制造周期缩短50%），研发成本大大降低（如减少设计更改费用94%），而且确保了最终产品一次接装成功。通用动力公司1997 年建成了第一个全数字化机车虚拟样机，并行地进行产品的设计、分析、制造及夹具、模具工装设计和可维修性设计。日产汽车公司，利用虚拟样机进行概念设计、包装设计、覆盖件设计、整车仿真设计等。Caterpillar 公司采用了虚拟样机技术，从根本上改进了设计和试验步骤，实现了快速虚拟试验多种设计方案，从而使其产品成本降低，性能却更加优越。John Deere 公司利用虚拟样机技术找到了工程机械在高速行驶时的蛇行现象及在重载下的自激振动问题的原因，提出了改进方案，且在虚拟样机上得到了验证。美国海军的NAVAIR/APL 项目，利用虚拟样机技术，实现多领域多学科的设计并行和协同，形成了协同虚拟样机技术（collaborative virtual prototyping），他们研究发现，协同虚拟样机技术不仅使得产品的上市时间缩短，还使得产品的成本减小了至少20%。我国虚拟样机技术最早应用于军事、航空领域，如飞行器动力学设计、武器制造、导弹动力学分析等。随着计算机技术的发展，虚拟样机技术已经广泛的应用到了机械工程、汽车制造、航空航天、军事国防等各个领域，在很多具体机械产品的设计制造中发挥了作用。如复杂高精度数控机床的设计优化、机构的几何造型、运动仿真、碰撞检测、运动特性分析、机构优化设计、热特性和热变性分析、液压系统设计等等。在虚拟造型设计、虚拟加工、虚拟装配、虚拟测试、虚拟现实技术培训、虚拟试验、虚拟工艺等方面都取得了相应的成果。例如将虚拟样机技术应用于机车车辆这样复杂产品的研发中，将传统经验与虚拟样机技术相结合，使动力学计算、结构强度分析、空气动力学计算、疲劳可靠性分析等问题得到更好的解决，为铁路机车车辆虚拟样机的国产化提供了一条有效的解决途径。在机构设计中，采用虚拟样机技术对机构进行动力学仿真，分析机构的精度和可靠性。虚拟样机技术应用在重型载货汽车的平顺性研究上，可以有效的评价汽车的平顺性，虚拟样机技术还可以对复杂零件进行虚拟加工，检验零件的加工工艺性，为物理样机研制提供保障。虚拟样机技术应用于内燃机系统动力学研究，为内燃机的改进设计提供依据。虚拟样机技术是对计算机技术、CAD技术、数学方法等多学科技术的综合应用，这对设计者提出了很高的要求。设计者如想要得心应手的应用虚拟样机技术就必须具有广泛的知识面，尤其是对计算机技术、CAD 技术、数学方法要非常熟悉，并能够将专业领域的知识综合到虚拟样机中。产品的复杂性、各学科的难度，知识的综合及设计者本身知识的不全面，给虚拟样机技术的应用带来相当大的难度，任何知识的欠缺，都将影响虚拟结果的正确性。复杂产品涉及的学科领域多，开发过程复杂，涉及团队、管理、技术诸多要素的集成和优化，涉及信息流、工作流、物流的集成和优化。传统的设计方法，主要重在几何信息的描述，对其他信息描述较弱，很难在系统层次上进行统一的描述。虚拟样机技术采用分布的、并行的方法来建立产品模型，要求能够一致的、有效的描述组织管理和协同运行这些模型。要给用户提供逻辑上一致的、可描述的与产品全生命周期相关的各类信息，并且支持各类信息的共享、集成与协同运行，能够从系统的层次上模拟产品的外观、功能、行为，支持不同领域人员从不同角度对同一产品并行地进行测试、分析、评估。目前对虚拟样机的研究很多都是集中在复杂产品的开发上，但在技术上非常复杂，开发难度相当大。 3.选题研究的内容： 该论题研究的内容主要是以下几个方面： 一、液压支架的各部分组成及其功能 （一）液压支架的组成 1.前梁、顶梁、掩护梁 2.护帮板、立柱、底座 3.前梁千斤顶、护帮千斤顶、开天窗千斤顶、立柱 （二）各部分组成的功能 及工作原理 （三）各组件之间的连接与传动 1.各组件之间的匹配连接 2.各组件之间的传动与运动 二、分析液压支架的工作原理 （一）千斤顶与各部件之间是如何匹配的 （二）液压支架是怎样实现前后与左右移动的 （三）液压支架是如何实现支撑掩护的 三、PRO/E三维建模（一）各组件零件分批建模 （二）各组件装配 （三）总体装配 四、虚拟仿真4.选题研究的技术路线、研究方法和要解决的主要问题： 研究技术路线：首先，了解本论题的研究状况，形成文献综述和开题报告。其次，进一步搜集阅读资料并研读文本，做好相关的记录，形成论题提纲。第三，深入研究，建模与模拟。最后，反复修改，完成定稿。研究方法： 运用文献分析法、文本细读法、比较法、综合分析法等进行研究。要解决的关键问题： 1. 深入了解液压支架的各部分组成及其工作原理。2. 如何实现用PRO/E对液压支架进行虚拟研究。5.研究与写作计划：1-2周：毕业实习，确定选题，明确设计任务，收集相关设计资料3周：提交开题报告，熟悉工作流程，进行知识储备4周：熟悉液压支架和虚拟样机，了解液压支架组成及工作原理5周：液压支架的选型，参数确定6-9周：液压支架的PRO/E建模10周：液压支架的装配11-12周：虚拟样机设计，运动仿真13-14周：撰写毕业论文，形成论文初稿15周：论文修改，定稿，打印16-17周：论文提交，熟悉答辩流程，进行论文答辩6、参考文献： 1 张家鉴 陈享文 伊长德 编著，液压支架，煤炭工业出版社。1985年2 蒋国安 郭福君 罗大炎 编著，液压支架，山东科学技术出版社。1980年3 邢福康 刘唐编著，煤矿支护手册，煤炭工业出版社。1991年4 徐濪 编著，机械设计手册，机械工业出版社。1992年5 王国彪 饶明杰 编著，液压支架优化设计与计算机模拟分析，机械工业出版社。1994年6 雷天觉 编著，液压工程手册，机械工业出版社。1990年7 高秀华 邓洪超等编著，机械三维动态设计仿真技术，化学工业出版社。2003年3月8 王侃,杨秀梅.虚拟样机技术综述.新技术新工艺,20089 熊光楞,李伯虎,柴旭东.虚拟样机技术.系统仿真学报,2001