榆 林 學 院畢業設計（論文）開題報告題 目基于Proe的ZL50型裝載機工作裝置的設計與分析學生姓名學 號院 (系)能源工程學院專 業機械設計制造及其自動化指導教師報告日期2011年11月20日畢業設計（論文）題目基于Proe的ZL50型裝載機工作裝置的設計與分析題目來源（請在有關項目下作記號）科研實踐教學學生自擬題目類別（請在有關項目下作記號）設計論文其它畢業設計（論文）起止時間2010年11月20日至2011年5月6日一、課題的意義及目的：裝載機是一種用途十分廣泛得工程機械，它可以用來鏟裝、搬運、卸載、平整散裝物料，也可以對巖石硬土等進行輕度得鏟掘工作，對加快工程建設速度、減輕勞動強度、提高工程質量、降低工程成本具有重要作用，而合理的工作裝置結構更能起到事半功倍之成效。在掌握裝載機基本構造、工作原理和性能要求等知識的基礎上，綜合運用機械原理、機械設計優化設計、力學等基礎知識，借助于計算機輔助設計手段，對裝載機工作機構進行參數化設計，擺脫進行大量計算的傳統設計方法，減少重復設計，縮短工作機構的設計周期，提高設計質量。 利用Proe建立裝載機工作裝置的實體模型，并在電腦屏幕上進行模擬工作系統運動仿真，以便能及早的發現機構參數上的設計錯誤，從而減少了物理樣品試制過程中出項的各種問題。利用其中的動態模擬自動檢測各桿件在運動過程中的干涉問題，效率高、準確度好，解決了傳統設計中的難題，使桿件干涉問題在，設計過程中得到了有效的解決。縮短了新產品的開發周期。其結果形象直觀仿真效果好，為裝載機的工作機構的設計提供了方便、實用的的分析方法，仿真分析有助于理解和分析工作裝置運動時產生的結果，并提供相應的改進設計的信息。應用Proe 軟件的建模和動態模擬仿真分析等模塊，成功地解決了裝載機工作裝置傳統設計中無法直觀觀察工作裝置空間運動狀況的難題，是直觀、方便地進行裝載機工作裝置的設計、布局、模擬和動態分析的一次有益嘗試，為生產高質量、高性能的裝載機工作裝置提供了可靠保障。二、課題研究現狀：1.國內外的研究現狀20世紀70年代以來，隨著科學技術的發展，尤其是微電子、新材料、集成技術的的發展，使傳統的工程機械產品、結構發生了重大變化，新技術的應用和發展，尤其是計算機的應用技術的發展和廣泛應用深刻的影響著工程機械的設計開發過程。數字化制造技術在我國各行各業均得到普遍的應用，已成為產品研制過程中的基本手段。但從總體上來看，我國數字化設計制造技術的基礎和應用深度與發達國家還有一定的差距。發達國家的數字化設計制造技術的研究與應用起步早，技術應用范圍寬。如：破音公司1990年在波音777飛機研究中，全面采用數字化設計，取消了全尺寸實物樣機，通過定義幾何尺寸和形狀，使工業設計水平和研究效率的到了巨大的提高，設計更改和返工率減少了50%以上，裝配時出項的問題減少了50%-80%，制造成本降低了30%-40%，產品開發周期縮短了40%-60%，用戶交貨期從18個月縮短到12個月。成為有史以來最高程度的“無紙飛機”。我國自20世紀70年代開始在航空制造業用計算機進行飛機零件數控編程，80年代初從采用CAD描述飛機理論外形開始邁出了數字化設計制造的步伐。2.虛擬原型技術在國內的發展歷史過程和取得的成就虛擬原型技術在國內的研究始于20 世紀90 年代初期, 經過幾年的研究和發展, 已經取得了初步的成效: 如徐重集團的設計人員對舉高消防車進行了三維可視化造型, 并對產品進行裝配干涉檢驗和運動干涉檢驗, 取得了較好的效果; 大連工程機械研究所在產品的初步設計完成之后, 利用Proe、3DMax 等造型軟件為用戶在計算機中先期制造出數字產品, 供用戶檢驗。但目前工程機械產品研制開發周期仍較長, 加上科研投入不足, 使得國內工程機械產品的更新周期普遍較長。面對這種形勢, 特別是我國已加入WTO, 如何使生產企業在新一輪更加激烈的競爭中站穩腳跟, 并爭取在有限的、短暫的保護過渡期內盡快提高與發達國家企業進行平等競爭的能力, 及如何提高新產品的研制開發能力是迫切需要解決的問題。WA4701 輪式裝載機動臂板的厚度最早是在國產化過程中按照傳統的材料力學方法進行計算確定。所取動臂板厚為56 mm, 強度有較大儲備。后經Pro/ MECHAN ICA 重新計算, 求得板厚為52 mm即可滿足設計要求, 如此不僅降低了產品的成本, 且由于動臂重量的減輕, 提高了作業效率, 可增強該產品在市場上的競爭力。同時在裝載機系列化產品設計中應用虛擬原型技術, 可使得樣機試制一次成功。不僅降低了試制費用, 而且極大地縮短新產品的開發周期, 為企業實現經營策略, 搶占市場先機創造了必要條件。3、工作裝置設計中存在的問題液壓裝載機工作裝置是由鏟斗、連桿、搖臂、動臂、轉斗油缸和舉升油缸等構成的機構，其各部分的運動控制是通過電液控制系統控制液壓油缸的伸縮來實現。產斗由于寬度和容積較大，存在的主要問題有裝載阻力大，裝滿系數小，再設計中應合理選購產斗的結構和尺寸達到裝滿卸凈、運輸平穩。保證必要的卸載角、卸載高度和卸載距離。為避免產斗中的物料撒出要求產斗作“平移運動”，即需要限制產斗口的傾角控制在10以內為好。裝載機的工作機構屬于連桿機構，設計中要特別注意防止各個工況出項機構相互干擾、“死點”、“自鎖”和“機構撕裂”等現象，各處的轉角不得小于10；在滿足中和工作性能的前提下，盡可能增大機構的倍力系數，減小工作機構的前懸、長度和高度，以提高裝載機載各種工況下的穩定性和司機的視野。三、課題發展趨勢 1系列化、特大型化 系列化是工程機械發展的重要趨勢。國外著名大公司逐步實現其產品系列化進程，形成了從微型到特大型不同規格的產品。與此同時，產品更新換代的周期明顯縮短。2多用途、微型化 為了全方位地滿足不同用戶的需求，國外工程機械在朝著系列化、特大型化方向發展的同時，已進入多用途、微型化發展階段。一方面，工作機械通用性的提高，可使用戶在不增加投資的前提下充分發揮設備本身的效能，能完成更多的工作；另一方面，為了盡可能地用機器作業替代人力勞動，提高生產效率，適應城市狹窄施工場所以及在貨棧、碼頭、倉庫、艙位、農舍、建筑物層內和地下工程作業環境的使用要求，小型及微型工程機械有了用武之地，并得到了較快的發展。3不斷創新的結構設計 裝載機的工作裝置已不再采用單一的“Z型”連桿機構，許多不斷設計出新穎獨特的的連桿機構工作裝置，進一步增加了輪式裝載機的工作裝置的種類。 4. 產品設計數字化目前，CAD/CAE技術已成為企業技術進步的標志，隨著計算機技術的飛速發展，工程軟件的日益提高，數據庫的完備和網絡技術的出現，是企業可以以較少的投入，較短的周期開發出高質量、高性價比的產品，是企業可以對市場需求迅速做出反應，提高企業的生存能力和競爭力。5注重綠色設計目前，人類的生活環境日趨惡化，環保問題已經迫在眉睫。工程機械作為一種重要的生產資料，得到了廣泛的應用，同時它也像其他產品一樣，在生產和使用過程中，對環境造成不同程度的影響，因而人們提出進入新世紀的工程機械硬挨是綠色的，也就是環保型的機械。“綠色工程機械”將是新世紀的要求，“綠色工程機械”不僅是指其在使用時對環境的污染更小，還應是從制造、使用、保養、維修到報廢回收的整個生命周期內對環境的破壞是最小的。四、本課題的研究內容、方法、手段及預期成果：1）設計內容為：1.確定ZL50裝載機工作裝置的結構方案，并闡述裝載機的適用范圍與功能優勢.2.確定裝載機總體參數、工作裝置主要參數，了解各零部件的加工方案。3.對系統中各零部件進行設計計算,確定個零部件的尺寸.4.對裝載機工作裝置進行設計計算。5.利用Proe對裝載機工作裝置各個零件的三維實體模型的創建，并對裝載機的工作裝置進行裝配和運動仿真，最終對裝載機工作裝置結構進行計算分析。6.利用Proe中的有限元分析模塊MECHANICA對裝在的的關鍵零部件（動臂）進行有限元分析。7.繪制出其裝配圖及若干零件的工程圖。8.編寫基于Proe的ZL50型裝載機工作裝置的設計與分析說明書2）設計方法及手段：本次設計主要是根據機械設計的一般方法比較法，對柳工生產的ZL50型進行現場測繪，取得了工作裝置的大體數據資料。利用Proe中的分析軟件，分別對裝載機的工作裝置進行運動學分析和力學計算。根據運動學分析和力學計算的結果得到工作裝置的基本尺寸和結構尺寸。然后用Proe軟件進行建模和機構的仿真。本次設計主要是通過調查分析、方案擬定、技術設計、結構設計、修改完善五個環節完成設計。通過調研，收集到了目前國內裝載機的一些資料，并了解了這類設備的使用情況。在目前裝載機的基礎上，通過對生產企業和施工單位的調查和分析，本次設計的改進及創新點著重放在以下幾個方面：1. 提高傳動效率，省電節能；2. 優化結構，提高剛性，使用可靠；3. 利用Proe，AutoCAD等設計軟件，對裝載機工作機構進行參數化設計，擺脫進行大量計算的傳統設計方法，減少重復設計，縮短工作機構的設計周期，提高設計質量；4. 提供相應的改進設計的信息，以及自己的想法五、階段及時間安排：1）搜集資料 2010年9月2010年12月底,通過參閱相關書籍和文獻，獲得課題相關資料，同時瀏覽網絡查找有關課題的最新動態及研究現狀，學習proe4.0軟件；2）整理、研究資料，研究方案具體實施 2010年12月1日2010年12月10日, 對收集的資料進行整理并分析研究，進一步學習proe4.0軟件；3）選擇所需資料 2010年12月11日2010年12月19日， 制定課題研究的重點和方案，制定可行性計劃，寫出論文框架，并完成論文開題報告；4）撰寫論文 2011年3月1日2011年4月底，撰寫論文初稿、完成圖紙繪制；5）評價修改、準備畢業答辯 2011年4月底，對論文的不足之處進行補充潤色，交由指導老師評定，根據老師意見進一步修改論文，并最終定稿。六、主要參考文獻1楊占敏.輪式裝載機M.北京:化學工業出版社，2005.8(1):11052趙耀虹.基于Proe的裝載機工作裝置仿真研究J.陜西科技大學學報2009年27期3楊衛平等.三維實體造型技術在裝載機工作裝置設計中的應用J.礦山機械2005年6期4許超等.基于Pro/Engineer二次開發的裝載機工作裝置參數化設計J.工程機械2005年2期5劉俊奇.基于Pro/E與ANSYS的挖掘裝載機工作裝置的設計與分析J.佳木斯大學學報第六卷第四期 2008年7月6王潔.基于Pro/E內燃機活塞運動分析J.農業裝備與車輛工程2009年11期7葛云等. 基于Pro/E的挖掘機鏟土裝置的建模與運動仿真J.計算機應用技術2005年6期8呂其惠等. 基于Pro/E的多功能裝載機工作裝置的設計與分析J.農機裝備與車輛工程2007年4期9Pro/ENGIN