3立方米单向侧卸式装载机工作装置设计开题报告.doc
3立方米单向侧卸式装载机工作装置设计含开题及5张CAD图
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3立方米单向侧卸式装载机工作装置设计含开题及5张CAD图,立方米,单向,侧卸式,装载,机工,装置,设计,开题,CAD
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XXXXXXX设计开题报告题目名称3立方米单向侧卸式装载机工作装置设计学生姓名班级学号1.研究背景和意义侧卸式装载机:这种装载机是正面铲取岩石，在设备前方侧转卸载。行走方式多为履带式。它与铲斗后卸式比较，铲斗插入力大、斗容大、提升距离短，履带行走机动性好，装载宽度受限制小，铲斗还可兼做活动平台，用于安装锚杆或挑顶等。与机械化快速施工联系。全断面装载，不留死角，是全液压钻眼台车的最佳配套设备，机械化程度高。极大地减轻了掘进工种的劳动强度，实现了文明生产，施工安全也有保障。侧卸装载机是上述几条机械化作业线的重要组成部份，由实际情况可知。在整个岩巷掘进过程中，装载是耗时最多的工序，一般要占整个循环作业时间的30x，有时多达50W。因此，装载机质量的好坏往往成为岩巷快速掘进的关键。侧御装载机高可靠性、高装载效率，无污染的特点，亦吸引了其他地下工程用户如水电、隧道、地铁的物料装载。装载机俗称“铲车”，可以实现短距离运输及物料转运功能，在矿产、公路、港口等建筑施工领域广泛应用。一方面是质量控制不到位以及产能快速扩张带来的成本增加，另一方面是激烈的销售竞争导致的售价和利润率过低，因此国内装载机市场急需通过技术创新，实现产品升级，提高质量以及可靠性。许多装载机企业己开始增强自身的研发能力，探索更现代的设计方法（如研究设计理论、研究虚拟仿真技术在产品开发时应用、提高设计质量、科学验证缩短开发周期等）。与其他的工程机械相比，侧卸式装载机的实用性很强。它主要用于煤巷、全岩巷中煤、岩及其它物料的装载。除完成装载作业以外。还可以充当支护时的工作平台。在井下作业时，主要是用完成工作面短距离运输、卧底、清帮和支护等。由于它插入力大、机动性好、全断面作业、安全性好。因而发展很快，成为井下施工的主要机械。综上所述，综合自己所学专业知识，对装载机执行机构进行设计。目前关于工作装置优化设计的研究有很多，但大多数局限于理论层面，能否有效地指导实际工作，尚须必要的试验验证和实践的检验。因此对于工作装置的开发，为了适应当前技术升级的需求，进一步提高设计质量和方案的成熟度，急需探索更现代、更科学的方法。2.研究现状2.1国外现状工作装置在设计时主要着重关注两个方面:运动分析和受力分析。依据运动学原理进行运动特性分析，这是连杆机构设计时的基础;对连杆机构进行受力分析，分析的结果则是其静载强度分析和疲劳分析的依据。学者Fischer C提出的一种新的焊接缺口应力强度分析方法，可以更有效的对焊接失效进行分析，对工作装置的焊接疲劳分析有积极的作用。韩国首尔国立大学Kwangseok Oh在其导师指导下，对装载机的性能和扭矩传递进行了仿真，其中对装载机工作模型的定义对我们定义装载机受力分析的典型工况有很好的参考作用。瑞典专家Fricke W编制了焊接结构缺口应力分析疲劳评估指南，对于工作装置的强度疲劳分析有指导作用。对于工作装置的强度分析，目前采用的比较多的是弹性力学分析法，即基于保持实际结构的原有特征和负载形式进行分析。尤其在有限元分析应用中，利用弹性力学法可以建立与实际情况尽可能相符的有限元模型，从而对各个构件的应力以及变形进行更准确的分析。对于工作装置设计常用的现代设计方法及趋势有: 1.CAD方法（2D/3D计算机辅助作图及运动校核); 2.VR/AR等虚拟制造技术; 3专家系统软件; 4动态分析与设计法; 5有限元分析法;近些年，随着排放要求的提高及技术升级的驱动，电驱动和静液压传动的装载机已在年度的工程机械展亮相。电驱动省掉了发动机，静液压传动则省掉了变速箱、车桥等，这些新技术一方面大大降低了对发动机的要求，同时也因传动效率的提高，大大提高了燃油经济性。当然也面临很多挑战，如目前还受制于电池技术和传动技术的发展，仍有许多需要改进的地方。2.2国内现状中国装载机经历了50多年的快速发展，目前在各工程领域应用广泛，如于公路、铁路、建筑、港口、矿山等工程。国产轮式装载机也正在致力于打破低水平、低质量、低价位的印象与定位，从功能型产品逐步向经济实用型产品过度，从仿制逐步向高水平、高质量、中价位的自主开发产品过渡。近几年国内各大装载机生产商也不断和一些高校科研机构，开展了诸多方面的研究工作。随着国内装载机主机厂越来月重视产品的可靠性和效率，不断加大研发投入，致力于技术创新和升级。比如，柳工、临工加大跟采埃孚和沃尔沃的深度合作，促进国产自动变速箱和湿式桥的应用，将极大改善装载机传动系统的性能和燃油经济性。又如，对装载机工作装置的连杆机构改进，因其直接影响铲装效率，是重点要改进的对象。一直以来，工作装置等结构件可靠性的提升得益于国内巨大的装载机保有量，即主要还是依据客户反馈进行质量改进和提升。对于工作装置的设计,从运动分析方面看，虽然借助于现代AutoCAD, Catia，UG，Cero等计算机辅助绘图工具，不仅改善了设计质量，还大大提高了设计效率，但设计方法仍是相对单一。以各个构件的几何关系和解析法为基础，计算量还是比较大，仍有很多改进的空间。从强度分析方面看，对工作装置各构件的强度分析以单一工况为主，企业内部尚没有非常成熟和系统的方法来评估工作装置的疲劳寿命。因此，在尽可能保证轻量化设计的同时，最大可能提高强度并保证疲劳寿命，则是很多企业要面临的问题。3.主要内容：3.1主要任务全面了解设计任务书，掌握设计意图，明确设计任务，根据原始数据进行工作装置机构类型的选择分析、工作装置机构设计、工作装置结构设计、主要零部件的强度分析计算有限元分析、建立三维数字模型，绘制装配图、部件图和部分零件图。同时完成相应的计算说明过程。a、参考国内外机型，进行工作装置机构类型选择b、利用图解法与解析法进行工作机构尺寸参数设计c、参照国内外机型，考虑自身设计要求，进行工作装置结构设计。d、选定受力最大位置，进行工作装置主要部件强度计算。 毕业设计（论文）开题报告； 文献综述&外文翻译； 设计、计算、绘制设计内容的技术图纸； 毕业设计说明书。3.2提纲第1章 装载机工作装置的介绍第2章 铲斗的设计2.1 铲斗结构形式的确定2.2 铲斗关键尺寸的计算和确定2.3 斗容量的计算第3章 工作装置的结构设计3.1 设计方法-图解法3.2 动臂上三个铰点B、E、A的确定3.2.1 确定坐标系3.2.2 画铲斗图3.2.3 确定动臂与铲斗的铰接点3.2.4 确定动臂下铰点在最大高度工况时的位置3.2.5 确定动臂与机架的铰点A3.2.5 确定动臂的长度3.3 连杆与摇臂和铲斗的两个铰点C、D的确定3.4 确定动臂油缸的行程及其与车架及动臂的铰接位置3.4.1 动臂油缸的铰接位置3.4.1 动臂油缸的行程 确定3.5 托架的结构设计和尺寸的确定3.6 侧卸油缸布置方案的选择第4章 工作装置的强度计算4.1 计算位置4.2 外载荷的计算4.3 工作装置的受力分析及计算4.4 工作装置的强度校核4.4.1 动臂4.4.2 连杆4.4.4 铰销第5章 油缸的尺寸确定及作用力的计算5.1 转斗油缸的选择5.2 动臂油缸的选择5.3 侧卸油缸的选择4.文献综述：为了提高装载机的作业生产率，自90年代以来，各生产厂商在广泛采用新技术、新结构的同时，经过不懈地努力，相继研制出许多超强功能的系统。现列举如下：1）行驶平稳性控制系统在动臂举升油缸液压回路中增加一个蓄能器，以衰减工作装置在机器行驶过程中产生的振动，减少装载机的颠簸。2）附着力控制系统在每个车轮上安装一个速度传感器，自动将所需的制动力施加到车轮上，并将扭矩传给与之紧密相连的车轮，便于装载机直线行驶及转向。3）动力电子控制管理系统根据传动装置及液压系统的工作状态，自动调节发动机输出功率，以满足不同作业工况的需要，提高燃料的经济性。4）发动机自动控制系统当装载机处于非作业工况时，自动降低发动机转速，减少燃料消耗及发动机噪音。5）关键信息显示管理系统采用网络通讯技术，在办公室的控制中心实时监控装载机的作业状态，据此向司机提供基于文字提示的精确的故障诊断信息。6）转向变速集成控制系统取消传统的方向盘和变速杆，将转向与变速操纵装置集成为一个操纵手柄，并采用简单的触发式方向控制开发和选挡用的分装式加速按钮。利用肘节的自然动作左右扳动操纵杆，实现转向；利用大拇指选择按钮，实现前进与后退、加速与减速行驶。7）销轴润滑系统能为工作装置上的所有销轴提供为期200h的润滑服务，并使销轴的润滑作业易于完成。8）舒适驱动控制系统其目的是提高司机的舒适性，帮助长时间进行作业的司机减轻劳累，保持作业效率。9）负载感应变速系统根据负载状态，自动调节车速及发动机飞轮扭矩，实现高速、小扭矩或低速、大扭矩的动力输出。10）计算机故障诊断系统通过控制面板上的指示灯、听觉与视觉相结合的报警信号，提醒司机可能潜在的故障隐患。这样，司机只管全神贯注地工作而无需不断查看仪表读数。11）负载自动稳定器采用一对钢膜氮气蓄能器，安装在前车架中，与工作装置液压系统联通。当作业或低速行驶时，系统自动断开；当车速超过48km/h时，由电子速度开关控制的电磁阀自动开启，蓄能器吸收工作装置液压系统的振动与冲击载荷，提高了操作的稳定性、安全性和舒适性。12）自动运输控制系统降低机器在凹凸不平路面上的振动，提高驾驶舒适性和作业效率。JCB公司456BZX（18t）安装此系统，最高车速达38km/h。13）燃油空气比例控制系统提高燃料的利用率，确保发动机排出的废气符合环境控制法规要求。14）计算机监控管理系统连续监控管理装载机数十项性能指标参数，在遇到突发或紧急情况时，很容易通过液晶仪表显示、听觉与视觉相结合报警信号，提醒驾驶人员注意。15）装载量称量系统自动称量并显示铲斗的净装载量，测量误差小于3%。16）面板控制系统采用声、光、电及数字显示的控制面板，实现装载机仪器与仪表的报警与监控。17）油泵电子管理系统自动监控油泵的运行状态。18）柴油发动机先进管理系统燃油喷射控制及维护发动机最佳性能的电子控制模块，亦可与监测系统进行通信，当发生故障时提醒司机注意。Cat3516B型发动机装备有此模块。19）先进的转向系统替代传统的方向盘和控制手柄，安装在WA1200型上。2.课题的发展趋势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。所谓特大型工程机械，是指其装备的发动机额定功率超过1000HP，主要用于大型露天矿山或大型水电工程工地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。推动这一发展的因素首先源于液压技术的发展通过对液压系统的合理设计，使得工作装置能够完成多种作业功能；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，继出现了八杆平行结构和TP连杆机构之后，卡特彼勒公司于1996年首次在矿用大型装载机上采用了单动臂铸钢结构的特殊工作装置，即所谓的“VersaLink机构”。这种机构替代综合多用机上的八杆平行举升机构和传统的“Z型”连杆机构，可承受极大的扭矩载荷和具有卓越的可靠性（耐用性），驾驶室前端视野开阔。OK公司研制的创新LEAR连杆机构，专为小型装载机而设计。Schaeff公司于2000年3月在Intermat展览会上展出的高卸位式SKL873型轮式装载机的可折叠式创新连杆机构工作装置，进一步增加了轮式装载机的工作装置的种类。本文将以装载机为例，建立有限元模型，在典型工况下用MARC软件进行静态结构分析，获得工作装置整体的应力及变形分布。其结论对该种结构的优化设计有一定的指导意义。5.毕业设计提交形式1. 毕业设计说明书1份，字数2-2.5万字。按山西能源学院本科毕业设计（论文）撰写规范执行。2. 图纸绘制装配图一张，绘制关键零件图，所绘图纸要够两张A0图纸3. 撰写文献综述：字数不少于3000字4. 外文翻译：外文翻译必须与毕业设计课题相关，字数不少于5000字，并标明文章出处。6.毕业设计进度安排序号时间周次指导教师工作及要求12021.3.22-2021.3.28第1周按任务书，查阅相关文献、撰写文献综述、翻译外文资料22021.3.29-2021.4.4第2周开题报告的攥写32021.4.5-2021.4.11第3周审核开题报告，进行开题答辩42021.4.12-2021.5.9第4-7周试验研究或设计阶段，绘制相关图纸，编写设计说明书52021.5.10-2021.5.16第8周毕业设计期中检查62021.5.17-2021.5.30第9-10周修改相关图纸，完善毕业设计说明书72021.5.31-2021.6.6第11周论文查重、修改论文82021.6.7-2021.6.13第12周打印装订、指导老师与评阅老师赋分、毕业答辩参考文献1 吉林工业大学工程机械教研室. 轮式装载机设计（M）. 北京：中国建筑工业出版社. 1982. 11：63852 杨晋升. 铲土运输机械设计（M）. 北京：机械工业出版社. 1981. 53 周复光. 铲土运输机械设计与计算(M). 北京：水利水电出版社. 1988. 6：991434 张瑞肖. ZL50轮式装载机工作装置的改进（J）. 机械产品与科技. 2005,1(1)：29305 王玉良. 挖掘装载机五合一铲斗设计剖析.
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