JXFZ01-004@WY100液压履带挖掘机总体及工作装置设计及运动仿真
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机械毕业设计全套
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JXFZ01-004@WY100液压履带挖掘机总体及工作装置设计及运动仿真,机械毕业设计全套
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河北建筑工程学院 毕业设计（论文）开题报告 课题 名称 WY100 液压履带挖掘机总体及工作装置设计及运动仿真 系 别： 机械工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机 094 学生姓名： 肖海那 学 号： 2009307402 指导教师： 王少雷 nts课题来源 导师课 题 课题类别 工程设计 一、论文资料的准备 1.履带式挖掘机 机简介 挖掘机械是工程机械的一种主要类型，是土石方开掘的主要机械设备，包括有各种类型与功能的挖掘机。据统计，采用一台 1.0m3斗容量的单斗挖掘机，挖掘级以下的土壤时，每班生产率大约相当 300 400 个工人一天的工作量；而一台日产 20 万 m3的大型斗轮挖掘机，则可代替 5 6 万人的劳动。由此可见，挖掘机在现代化建设工程中的功用，而挖掘机完成各项功能的主要构件又是挖掘机的工作装置，所以对于挖掘机工作装置的设计和研究就显得极为重要了 。 工程 施工中约有 60%以上的土石方量，系有挖掘机来完成的。 挖掘机从诞生到现在已经有 170 多年的历史，期间经历了由蒸汽机驱动，利用杠杆原理，有轨式的挖掘机，到电力驱动及内燃机驱动的全回转挖掘机，最后发 展 到现在生产的电控式、半智能化挖掘机。 挖掘机械的最早雏形，远在十六世纪于意大利威尼斯用于运河的疏浚工作。模拟人的掘土工作，以蒸汽机驱动的“动力铲”诞生于十九世纪（ 1836 年）。挖掘机的发展经历了四个阶段， 第一阶段：机械式挖掘机 ，由蒸汽机或柴油机提供动力 利用杠杆原理进行机械传动 ， 行走方式 为 有轨式移动 ，有的可以在小范围内回 转有的不能回转。其中由柴油机提供动力的挖掘机是挖掘机发展史上的飞跃。 第二阶段：液压挖掘机 ， 1950 年液压挖掘机在德国开始发展 ， 液压技术的运用是挖掘机发展史的第二次飞跃 。 第三阶段：电控式挖掘机 ， 1970 年世界知名厂家开始生产 ， 电控技术应用是挖掘机发展史的第三次飞跃 。 第四阶段：智能型挖掘机（未来挖掘机的发展方向） 。 2.履带式挖掘机 的发展现状 目前市场上应用最广泛的就是反铲式单斗液压挖掘机，也是 最常见的 。 反铲装置是液压挖掘机重要的工作装置，是一种适用于成批或中小批量生产的、可以改变动作程序的自动搬运和操 作设备，它可用于操作环境恶劣，劳动强度大和操作单调频繁的生产场合 。 反铲式单斗液压挖掘机工作装置是一个较复杂的空间结构 ， 挖掘机工作装置主要有动臂、斗杆和铲斗，斗杆有整体式和组合式两种，大多数挖掘机斗采用整体式斗杆， 国内外对其运动分析， 机构和结构参数优化设计方面都做了比较深入的研究， 具体的设计特别是中型挖掘机的设计已经趋于成熟。而关于反铲式单斗液压挖掘机的相关文献也很多，这些文献从不同侧面对工作装置的设计进行了论述。当前，国际上挖掘机的生产正nts向大型化，微型化，多能化和专业化的方向发展。国外挖掘机行业重视采用新技 术 、新工艺、新结构和新材料， 加快了向标准化 、系列化、通用化发展的步伐。 液压挖掘机由于使用性能、技术指标和经济指标上的优越，因而世界上许多国家，特别是工业发达国家，都在大力发展单斗液压挖掘机。目前，单 斗 液压挖掘机的发展着眼于动力和传动系统的改进以达到高效节能 ;应用范围不断扩大，不断降低成本，实现标准化、模块化发展，以提高零部件、配件的可靠性，从而保证整机的可靠性 ;电子计算机监测与控制，实现机电一体化 ;提高机械作业性能，降低噪音，减少停机维修时间，提高适应能力，消除公害，其趋势为 : 向大型化发展的同时向微型化 发展。 更为普遍地采用节能技术。 不断提高可靠性和使用寿命。 工作装置结构不断改进，工作范围不断扩大。 由内燃机驱动向电力驱动发展。 液压系统不断改进，液压元件不断更新。 应用微电子、气、液等机电一体化综合技术。 增大铲斗容量，加大功率，提高生产效率。 在液压挖掘机产品功能方面，液压挖掘机工 人机工程学在设计中的充分利用 。 二、本课题的目的（重点及拟解决的关键问题） 本课题针对 WY100 液压履带式挖掘机的总体设计、工作装置设计及其运动仿真进行了重点研究。 目的在于阐明 WY100 液压履带式挖掘机 铲斗挖掘时的受力状况，总体及工作装置的设计，根据对挖掘阻力的分析，对挖掘机进行动力学仿真，为进一步分析研究挖掘机工作装置的强度提供证据。 液压挖掘机工作装置是完成液压挖掘机各项功能的主要构件 ,其结构的合理性直接影响到液压挖掘机的工作性能和可靠性 。 因此，对挖掘机的设计和研究就显得非常重要。利用 CAD 对设计的模型进行仿真操作 ，在模拟真实环境中的工作状况并对其进行分析和判断，让设计者尽早发现设计的缺陷和潜在的失败可能并及时修改与优化，这样既能缩短产品的设计周期、提高产品的可靠性，又能实现产品的优化设计，从而减少后 期修改付出的昂贵代价。 利用此软件能够进行快速正确的分析计算 ，形象直观、操作简单，当改变参数时只nts要在计算机的有关界面上简单操作就能达到修改的目的，从而实现减少用户的工作强度。同时对产品进行运动仿真 ，能够形象生动地进行产品的运动模拟，使仿真运动更加清晰地展现在设计人员和用户面前，对于挖掘机的研究有非常重要意义。 三、主要内容、研究方法、研究思路 主要内容： 1、 结合资料进行分析 ， 了解液压挖掘机工作装置的工作原理。 2、 按一定比例运用 CAD 绘制液压挖掘机工作装置的各零部件。 3、 运用所学会 的装配方法将各零部件进行装配。 4、 运用 CAD 的仿真运动系统实现其运动仿真 。 研究方法 ： 挖掘机工作装置主要有动臂、斗杆和铲斗，斗杆有整体式和组合式两种，大多数挖掘机斗采用整体式斗杆，当需要调节斗杆长度或杠杆比时采用更换斗杆的办法，或者在都赶上设置 2-4 个可供调节时选择的与动臂端不铰接的孔。由于工作半径、最大高度和最大深度的不同工作装置都有不同的参数。通过计算算出一个工况的工作参数，再通过编程算出各个工况的工作参数。 首先用已知数据计算出一个工况的合理性之后，再运用软件 CAD 模拟出各个工况的工作参数 曲线，以验证所设计的动臂、斗杆和铲斗的参数都是合理的。在这里主要模拟出斗杆的工作参数在各个工况都是合理的 。 最后通过合理的设计分析，选择最优的工作参数，使得挖掘机的工作装置能够适合多种复杂的工况，低功耗，高功率。特别是通过斗杆挖掘工况挖掘性能的分析，使得挖掘机的斗杆更进一步的优化 。 研究思路 ： 1、 工作装置结构形式的选择 。 2、 工作装置运动和受力分析 。 3、 工作装置运动仿真 。 四、总体安排和进度（包括阶段性工作内容及完成日期） 2013.3.21-2013.3.31 英文资料翻译 2013.4.1-2013.4.10 写开题报告 2013.4.11-2013.4.25 方案选择及总体设计 2013.4.26-2013.5.9 绘制总图 nts2013.5.10-2013.5.23 工作装置设计 2013.5.24-2013.6.13 工作装置运动及受力分析计算 2013.6.14-2013.6.22 绘制零件图纸 2013.6.23-2013.6.27 准备论文及答辩 五、主要参考文献 1 吴永平等 .工程机械设计机 北京 化学工业出版社 2007. 2 李宏、张钦良 . 卡特挖掘机设计技术 .北京 ,化学工业出版社 ,2007. 3 吴庆鸣 何小新 工程机械设计 武汉 武汉大学出版社 2006. 4 杨国平 现代工程机械技术 北京 机械工业出版社 2006. 5 高佳宏 ,王琳 ,朱梅玲 .液压挖掘机工作装置的三维设计 .西安 ,西安工业大学 , 1986 6 戴群亮 计算机科学与技术系 北京清华大学 章二平 蔡登生 广西柳工机械股份有限公司 智能化液压挖掘机的研究与应用 7 工程机械设计 8 杨彦龙 液压挖掘机工作装置的虚拟样机仿真分析 9 杨武成 液压挖掘机工作装置的虚拟样机研究 10 张卫国 液压挖掘机工作装置动力学仿真分析及研究 11 张仁敬 基于 ANSYS 和 Proe 的 WY22 挖掘机工作装置的分析 12 吴宗泽、罗圣国机械设计课程设计手册高等教育出版社， 2006.5 13 濮良贵、纪名刚机械设计高等教育出版社， 2000.12 14 吴宗泽主编 . 机械设计师手册机械工业出版社， 2002 15 周四新 芳著 .Pro/ENGINGEER Wildfire 3.0 基础设计 M.北京2007.1 16 秦长海 .Pro/ENGINGEER Wildfire 3.0 中文版 范例教 M.北京,2007.10 17 梁玲 .中文版 Pro/ENGINGEER Wildfire 4.0 实用教程 M.北京2008.2 18 孔德文等 .液压挖掘机 -工程机
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