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河北建筑工程學院 畢業(yè)設計（論文）開題報告 課題 名稱 WY100液壓履帶挖掘機總體及工作裝置設計及運動仿真 系 別： 機械工程系 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 機094 學生姓名： 肖海那 學 號： 2009307402 指導教師： 王少雷 課題來源 導師課題 課題類別 工程設計 一、論文資料的準備 1.履帶式挖掘機機簡介 挖掘機械是工程機械的一種主要類型，是土石方開掘的主要機械設備，包括有各種類型與功能的挖掘機。據統(tǒng)計，采用一臺1.0m3斗容量的單斗挖掘機，挖掘Ⅳ級以下的土壤時，每班生產率大約相當300～400個工人一天的工作量；而一臺日產20萬m3的大型斗輪挖掘機，則可代替5～6萬人的勞動。由此可見，挖掘機在現代化建設工程中的功用，而挖掘機完成各項功能的主要構件又是挖掘機的工作裝置，所以對于挖掘機工作裝置的設計和研究就顯得極為重要了。 工程施工中約有60%以上的土石方量，系有挖掘機來完成的。挖掘機從誕生到現在已經有170多年的歷史，期間經歷了由蒸汽機驅動，利用杠桿原理，有軌式的挖掘機，到電力驅動及內燃機驅動的全回轉挖掘機，最后發(fā)展到現在生產的電控式、半智能化挖掘機。挖掘機械的最早雛形，遠在十六世紀于意大利威尼斯用于運河的疏浚工作。模擬人的掘土工作，以蒸汽機驅動的“動力鏟”誕生于十九世紀（1836年）。挖掘機的發(fā)展經歷了四個階段，第一階段：機械式挖掘機，由蒸汽機或柴油機提供動力利用杠桿原理進行機械傳動，行走方式為有軌式移動，有的可以在小范圍內回轉有的不能回轉。其中由柴油機提供動力的挖掘機是挖掘機發(fā)展史上的飛躍。第二階段：液壓挖掘機，1950年液壓挖掘機在德國開始發(fā)展，液壓技術的運用是挖掘機發(fā)展史的第二次飛躍。第三階段：電控式挖掘機，1970年世界知名廠家開始生產，電控技術應用是挖掘機發(fā)展史的第三次飛躍。第四階段：智能型挖掘機（未來挖掘機的發(fā)展方向）。 2.履帶式挖掘機的發(fā)展現狀 目前市場上應用最廣泛的就是反鏟式單斗液壓挖掘機，也是最常見的。反鏟裝置是液壓挖掘機重要的工作裝置，是一種適用于成批或中小批量生產的、可以改變動作程序的自動搬運和操作設備，它可用于操作環(huán)境惡劣，勞動強度大和操作單調頻繁的生產場合。反鏟式單斗液壓挖掘機工作裝置是一個較復雜的空間結構，挖掘機工作裝置主要有動臂、斗桿和鏟斗，斗桿有整體式和組合式兩種，大多數挖掘機斗采用整體式斗桿，國內外對其運動分析，機構和結構參數優(yōu)化設計方面都做了比較深入的研究，具體的設計特別是中型挖掘機的設計已經趨于成熟。而關于反鏟式單斗液壓挖掘機的相關文獻也很多，這些文獻從不同側面對工作裝置的設計進行了論述。當前，國際上挖掘機的生產正向大型化，微型化，多能化和專業(yè)化的方向發(fā)展。國外挖掘機行業(yè)重視采用新技術、新工藝、新結構和新材料，加快了向標準化、系列化、通用化發(fā)展的步伐。液壓挖掘機由于使用性能、技術指標和經濟指標上的優(yōu)越，因而世界上許多國家，特別是工業(yè)發(fā)達國家，都在大力發(fā)展單斗液壓挖掘機。目前，單斗液壓挖掘機的發(fā)展著眼于動力和傳動系統(tǒng)的改進以達到高效節(jié)能;應用范圍不斷擴大，不斷降低成本，實現標準化、模塊化發(fā)展，以提高零部件、配件的可靠性，從而保證整機的可靠性;電子計算機監(jiān)測與控制，實現機電一體化;提高機械作業(yè)性能，降低噪音，減少停機維修時間，提高適應能力，消除公害，其趨勢為: ①向大型化發(fā)展的同時向微型化發(fā)展。 ②更為普遍地采用節(jié)能技術。 ③不斷提高可靠性和使用壽命。 ④工作裝置結構不斷改進，工作范圍不斷擴大。 ⑤由內燃機驅動向電力驅動發(fā)展。 ⑥液壓系統(tǒng)不斷改進，液壓元件不斷更新。 ⑦應用微電子、氣、液等機電一體化綜合技術。 ⑧增大鏟斗容量，加大功率，提高生產效率。 ⑨在液壓挖掘機產品功能方面，液壓挖掘機工人機工程學在設計中的充分利用。 二、本課題的目的（重點及擬解決的關鍵問題） 本課題針對WY100液壓履帶式挖掘機的總體設計、工作裝置設計及其運動仿真進行了重點研究。目的在于闡明WY100液壓履帶式挖掘機鏟斗挖掘時的受力狀況，總體及工作裝置的設計，根據對挖掘阻力的分析，對挖掘機進行動力學仿真，為進一步分析研究挖掘機工作裝置的強度提供證據。 液壓挖掘機工作裝置是完成液壓挖掘機各項功能的主要構件,其結構的合理性直接影響到液壓挖掘機的工作性能和可靠性。因此，對挖掘機的設計和研究就顯得非常重要。利用CAD對設計的模型進行仿真操作，在模擬真實環(huán)境中的工作狀況并對其進行分析和判斷，讓設計者盡早發(fā)現設計的缺陷和潛在的失敗可能并及時修改與優(yōu)化，這樣既能縮短產品的設計周期、提高產品的可靠性，又能實現產品的優(yōu)化設計，從而減少后期修改付出的昂貴代價。 利用此軟件能夠進行快速正確的分析計算，形象直觀、操作簡單，當改變參數時只要在計算機的有關界面上簡單操作就能達到修改的目的，從而實現減少用戶的工作強度。同時對產品進行運動仿真，能夠形象生動地進行產品的運動模擬，使仿真運動更加清晰地展現在設計人員和用戶面前，對于挖掘機的研究有非常重要意義。 三、主要內容、研究方法、研究思路 主要內容： 1、結合資料進行分析，了解液壓挖掘機工作裝置的工作原理。  2、按一定比例運用CAD繪制液壓挖掘機工作裝置的各零部件。  3、運用所學會的裝配方法將各零部件進行裝配。 4、運用CAD的仿真運動系統(tǒng)實現其運動仿真。 研究方法： 挖掘機工作裝置主要有動臂、斗桿和鏟斗，斗桿有整體式和組合式兩種，大多數挖掘機斗采用整體式斗桿，當需要調節(jié)斗桿長度或杠桿比時采用更換斗桿的辦法，或者在都趕上設置2-4個可供調節(jié)時選擇的與動臂端不鉸接的孔。由于工作半徑、最大高度和最大深度的不同工作裝置都有不同的參數。通過計算算出一個工況的工作參數，再通過編程算出各個工況的工作參數。 首先用已知數據計算出一個工況的合理性之后，再運用軟件CAD模擬出各個工況的工作參數曲線，以驗證所設計的動臂、斗桿和鏟斗的參數都是合理的。在這里主要模擬出斗桿的工作參數在各個工況都是合理的。最后通過合理的設計分析，選擇最優(yōu)的工作參數，使得挖掘機的工作裝置能夠適合多種復雜的工況，低功耗，高功率。特別是通過斗桿挖掘工況挖掘性能的分析，使得挖掘機的斗桿更進一步的優(yōu)化。 研究思路： 1、工作裝置結構形式的選擇。 2、工作裝置運動和受力分析。 3、工作裝置運動仿真。 四、總體安排和進度（包括階段性工作內容及完成日期） 2013.3.21-2013.3.31 英文資料翻譯 2013.4.1-2013.4.10 寫開題報告 2013.4.11-2013.4.25 方案選擇及總體設計 2013.4.26-2013.5.9 繪制總圖 2013.5.10-2013.5.23 工作裝置設計 2013.5.24-2013.6.13 工作裝置運動及受力分析計算 2013.6.14-2013.6.22 繪制零件圖紙 2013.6.23-2013.6.27 準備論文及答辯 五、主要參考文獻 [1] 吳永平等.工程機械設計機 北京 化學工業(yè)出版社 2007. [2] 李宏、張欽良. 卡特挖掘機設計技術.北京,化學工業(yè)出版社,2007. [3] 吳慶鳴 何小新 工程機械設計 武漢 武漢大學出版社 2006. [4] 楊國平 現代工程機械技術 北京 機械工業(yè)出版社 2006. [5] 高佳宏,王琳,朱梅玲.液壓挖掘機工作裝置的三維設計.西安,西安工業(yè)大學, 1986 [6] 戴群亮 計算機科學與技術系 北京清華大學 章二平 蔡登生 廣西柳工機械股份有限公司 智能化液壓挖掘機的研究與應用 [7] 工程機械設計 [8] 楊彥龍 液壓挖掘機工作裝置的虛擬樣機仿真分析 [9] 楊武成 液壓挖掘機工作裝置的虛擬樣機研究 [10] 張衛(wèi)國 液壓挖掘機工作裝置動力學仿真分析及研究 [11] 張仁敬 基于ANSYS和Proe的WY22挖掘機工作裝置的分析 [12] 吳宗澤、羅圣國．機械設計課程設計手冊．高等教育出版社，2006.5 [13] 濮良貴、紀名剛．機械設計．高等教育出版社，2000.12 [14] 吳宗澤主編. 機械設計師手冊機械工業(yè)出版社，2002 [15] 周四新和青芳著.Pro/ENGINGEER Wildfire 3.0基礎設計[M].北京電子工業(yè)出版社2007.1 [16] 秦長海夏素民白喬等.Pro/ENGINGEER Wildfire 3.0 中文版 范例教[M].北京清華大學出版社,2007.10 [17] 梁玲趙春章.中文版Pro/ENGINGEER Wildfire 4.0 實用教程[M].北京清華大學出版社2008.2 [18] 孔德文等.液壓挖掘機--工程機械設計與維修叢書[M].北京化學工業(yè)出版社2007.1 [19] 陳軍科.液壓挖掘機行業(yè)現狀及發(fā)展方向.中小企業(yè)管理與科技2009.5:139 指導教師意見： 、 指導教師簽名： 日期： 教研室意見： 教研室主任簽名： 日期： 系意見： 系領導簽名： 日期： 系蓋章 課題來源：導師課題、社會實踐、自選、其他 課題類別：工程設計、施工技術、新品開發(fā)、軟件開發(fā)、科學實驗、畢業(yè)論文。