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QTZ40塔式起重機(jī)變幅機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)開題報(bào)告

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QTZ40 塔式起重機(jī) 機(jī)構(gòu) 優(yōu)化 設(shè)計(jì) 開題 報(bào)告
資源描述:
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告 課題 名稱 QTZ40塔式起重機(jī)—變幅機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 系 別: 機(jī)械工程系 專 業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí): 學(xué)生姓名: 學(xué) 號(hào): 指導(dǎo)教師: 課題來(lái)源 導(dǎo)師課題 課題類別 畢業(yè)設(shè)計(jì) 一、論文資料的準(zhǔn)備 裝載機(jī)工作裝置是組成裝載機(jī)的關(guān)鍵部件之一。它按有無(wú)鏟斗托架可分為有鏟斗托架和無(wú)鏟斗托架兩種類。有鏟斗托架的工作裝置其鏟斗裝在托架上,并由托架上的鏟斗液壓油缸控制鏟斗轉(zhuǎn)動(dòng)。由于鏟斗托架重量大,使得鏟斗的裝載重量相應(yīng)減少,因此,國(guó)內(nèi)外裝載機(jī)廣泛采用無(wú)鏟斗托架式工作裝置。按組成連桿機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)不同可分為三桿、四桿、五桿、六桿和八桿;按輸入和輸出桿的轉(zhuǎn)向不同,又可分為正轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(輸入桿件與輸出桿件轉(zhuǎn)向相同)和反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(輸入桿件與輸出桿件轉(zhuǎn)向相反)。其中轉(zhuǎn)斗缸后置式反轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu)由于機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、容易布置,同時(shí)又能滿足主要設(shè)計(jì)要求,如能獲得大的傳動(dòng)比和掘起力,良好的鏟斗平移性能。 ZL50裝載機(jī)工作裝置為無(wú)鏟斗托架轉(zhuǎn)斗油缸后置式反轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu),反轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu)由搖臂、動(dòng)臂、鏟斗和連桿組成的四連桿機(jī)構(gòu),鏟斗液壓缸與動(dòng)臂液壓缸等組成,裝載機(jī)的鏟掘和裝卸作業(yè)是通過(guò)工作裝置的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)動(dòng)臂處于某種作業(yè)位置不動(dòng)時(shí),在鏟斗液壓缸作用下,連桿機(jī)構(gòu)可使鏟斗繞其鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng);當(dāng)鏟斗液壓缸閉鎖時(shí),動(dòng)臂在動(dòng)臂液壓缸作用下提升或下降鏟斗過(guò)程中,連桿機(jī)構(gòu)能使鏟斗保持平移或斗底平面與地面的夾角控制在很小的范圍內(nèi),以免裝裝滿物料的的鏟斗由于傾斜而撒落;當(dāng)動(dòng)臂下降時(shí),能使鏟斗平放在地面上。 鏟斗用以鏟裝物料;動(dòng)臂和舉升油缸用來(lái)提升鏟斗;轉(zhuǎn)斗油缸通過(guò)搖臂、連桿使鏟斗轉(zhuǎn)動(dòng)。工作裝置的作業(yè)過(guò)程大致是這樣的:動(dòng)臂油缸回縮,將動(dòng)臂下放至下限位置(即動(dòng)臂油缸全縮)后,鏟斗插入地面,斗尖觸地,開動(dòng)裝載機(jī),鏟斗借助機(jī)器的牽引力插入料堆;然后轉(zhuǎn)斗油缸伸出,轉(zhuǎn)動(dòng)鏟斗,鏟取物料:待鏟斗收斗后,轉(zhuǎn)斗缸閉鎖,動(dòng)臂油缸伸出,舉升動(dòng)臂,將鏟斗升到適當(dāng)?shù)倪\(yùn)輸位置,然后驅(qū)動(dòng)裝載機(jī),載重駛向卸料點(diǎn);到達(dá)卸料點(diǎn)后,保持轉(zhuǎn)斗缸長(zhǎng)度不變,動(dòng)臂油缸繼續(xù)伸長(zhǎng),將鏟斗舉升到任意卸料高度;然后將動(dòng)臂油缸閉鎖,轉(zhuǎn)斗油缸收縮翻轉(zhuǎn)鏟斗,裝載機(jī)卸載;卸料結(jié)束后,動(dòng)臂油缸回縮,下放動(dòng)臂,實(shí)現(xiàn)鏟斗自動(dòng)。 對(duì)裝載機(jī)工作裝置的主要設(shè)計(jì)要求,在裝載機(jī)工作時(shí)要保證:當(dāng)動(dòng)臂處于某種作業(yè)位置不動(dòng)時(shí)(此時(shí)動(dòng)臂油缸封閉),在轉(zhuǎn)斗油缸作用下,通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)使鏟斗繞其鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)卸料,通常要求卸料角不小于45度,以保證卸料干凈。當(dāng)動(dòng)臂在動(dòng)臂油缸作用下,提升或降低鏟斗過(guò)程中(此時(shí)轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖),連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)能使鏟斗在提升時(shí)保持平移或控制斗底平面與地面的夾角在很小的范圍內(nèi)變化,以免由于鏟斗產(chǎn)生傾斜而使裝滿的物料散落而造成安全事故。通常,要求鏟斗在上升。下降過(guò)程中最大轉(zhuǎn)角差不大于15度;而在動(dòng)臂下降時(shí),又自動(dòng)將鏟斗放平,以減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高生產(chǎn)率。此外,連桿機(jī)構(gòu)還應(yīng)具有良好的動(dòng)力傳遞性能,運(yùn)動(dòng)中不與其他構(gòu)件發(fā)生干擾,而且具有足夠的強(qiáng)度和剛度等。這些就是后面的運(yùn)動(dòng)仿真分析和有限元結(jié)構(gòu)分析所考慮的問(wèn)題了。 1929年生產(chǎn)出第一臺(tái)輪式裝載機(jī),(斗容0.753立方米,載重680公斤)。這是較早的裝載機(jī),采用門架式結(jié)構(gòu)。在這之前是用鋼繩提斗式的裝卸機(jī)具。這一時(shí)期的裝載機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:發(fā)動(dòng)機(jī)前置,前輪小,后輪大,單橋驅(qū)動(dòng),前輪轉(zhuǎn)向,輪架式工作裝置用鋼繩提臂翻斗,拖拉機(jī)底盤,牽引力小,鏟斗切入力小,作業(yè)速度低。 到了四十年代有了專用底盤,由克拉克公司于1947年生產(chǎn),采用的是液壓-連桿機(jī)構(gòu),取代了以前的門架式結(jié)構(gòu)。專用底盤具備了現(xiàn)代裝載機(jī)的外形,提高了提升速度,卸載高度和掘起力,因而可用于松散的土方和石方,這是裝載機(jī)發(fā)展過(guò)程中的第一次重大突破。 到了五十年代,裝載機(jī)的結(jié)構(gòu)性能更加完善了,1951年美國(guó)開始采用液力機(jī)械傳動(dòng),同時(shí)車架結(jié)構(gòu)采用三點(diǎn)支撐,提高了車輛的越野性和牽引性。這時(shí)候裝載機(jī)開始形成系列化專業(yè)化生產(chǎn)。這時(shí)期的裝載機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)形成了柴油機(jī)-液力變矩器-動(dòng)力換擋變速箱-雙橋驅(qū)動(dòng),這又是一次重大突破。 六十年代,生產(chǎn)出了能在礦山作業(yè)的大型裝載機(jī),這時(shí)期采用的是鉸接式的裝載機(jī),這是第三次重大突破。鉸接轉(zhuǎn)向的優(yōu)點(diǎn)是:鏟斗隨前車架轉(zhuǎn)向,可滿足原地轉(zhuǎn)向;與剛性車架相比,一個(gè)作業(yè)循環(huán)內(nèi)平均行駛路程少,生產(chǎn)效率高,轉(zhuǎn)彎半徑小,機(jī)動(dòng)性好,適用于狹窄場(chǎng)地作業(yè)。 七十至八十年代,這個(gè)時(shí)期的裝載機(jī)工作裝置朝著安全、操作省力、維修方便等方面發(fā)展。如鉗盤式制動(dòng)器取代了蹄式制動(dòng)器。(沾水復(fù)原性好,散熱性好,壽命長(zhǎng)等)銷軸采用二硫化鉬潤(rùn)滑,由10小時(shí)加一次潤(rùn)滑脂變?yōu)?00小時(shí)加一次。 二、本課題的目的(重點(diǎn)及擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題) 設(shè)計(jì)工作結(jié)構(gòu)和參數(shù)計(jì)算并分析確定其液壓系統(tǒng)的工作原理和工作過(guò)程。繪制裝載機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)原理圖,并完成各部分零部件圖的繪制,按要求編制總體設(shè)計(jì)說(shuō)明書。完成上述要求要用到機(jī)械設(shè)計(jì)及原理、理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械制造、和熟練運(yùn)用相關(guān)軟件等知識(shí)。 在掌握裝載機(jī)基本構(gòu)造、工作原理和性能要求等知識(shí)的基礎(chǔ)上,綜合運(yùn)用機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)、力學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí),借助于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)手段,對(duì)裝載機(jī)工作機(jī)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì),擺脫進(jìn)行大量計(jì)算的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法,減少重復(fù)設(shè)計(jì),縮短工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)周期,提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。 在利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真之前,我們要對(duì)裝載機(jī)的各個(gè)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算及繪圖,具體步驟如下: 1.分析裝載機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r和推土機(jī)的結(jié)構(gòu)類別。 2.選擇裝載機(jī)機(jī)的各部件形式。 3.計(jì)算裝載機(jī)作業(yè)的阻力 4.確定裝載機(jī)總體參數(shù)。 5.對(duì)裝載機(jī)的工作裝置進(jìn)行總體布置。 6.計(jì)算裝載機(jī)的穩(wěn)定性。 7.選擇工作裝置結(jié)構(gòu)形式。 8.對(duì)工作裝置運(yùn)動(dòng)和受力進(jìn)行分析 最后,利用Proe建立裝載機(jī)工作裝置的實(shí)體模型,并在電腦屏幕上進(jìn)行模擬工作系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)仿真,以便能及早的發(fā)現(xiàn)機(jī)構(gòu)參數(shù)上的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤,從而減少了物理樣品試制過(guò)程中出項(xiàng)的各種問(wèn)題。利用其中的動(dòng)態(tài)模擬自動(dòng)檢測(cè)各桿件在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的干涉問(wèn)題,效率高、準(zhǔn)確度好,解決了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的難題,使桿件干涉問(wèn)題在設(shè)計(jì)過(guò)程中得到了有效的解決??s短新產(chǎn)品的開發(fā)周期,為裝載機(jī)工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供方便、實(shí)用的設(shè)計(jì)方法、仿真分析。有助于理解和分析工作裝置運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的結(jié)果,并提供相應(yīng)的改進(jìn)信息。應(yīng)用Proe 軟件的建模和動(dòng)態(tài)模擬仿真分析等模塊,成功地解決裝載機(jī)工作裝置傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中無(wú)法直觀觀察工作裝置空間運(yùn)動(dòng)狀況的難題,是直觀、方便地進(jìn)行裝載機(jī)工作裝置的設(shè)計(jì)、布局、模擬和動(dòng)態(tài)分析的一次有益嘗試,為生產(chǎn)高質(zhì)量、高性能的裝載機(jī)工作裝置提供了可靠保障。 三、主要內(nèi)容、研究方法、研究思路 主要內(nèi)容: 1.確定ZL50裝載機(jī)工作裝置的結(jié)構(gòu)方案,并闡述裝載機(jī)的適用范圍與功能優(yōu)勢(shì)。 2.確定裝載機(jī)總體參數(shù)、工作裝置主要參數(shù),了解各零部件的加工方案。 3.對(duì)系統(tǒng)中各零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,確定個(gè)零部件的尺寸。 4.對(duì)裝載機(jī)工作裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 5.繪制出其裝配圖及若干零件。 6.利用Proe設(shè)計(jì)軟件對(duì)裝載機(jī)工作裝置進(jìn)行三維建模和運(yùn)動(dòng)仿真。 研究方法: 前期人工計(jì)算出裝載機(jī)工作裝置各個(gè)零件的確切數(shù)據(jù),繪制零件圖。然后對(duì)裝載機(jī)工作裝置的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)錄入裝載機(jī)工作裝置數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),此系統(tǒng)包括管理模塊、查詢模塊、文件管理模塊和幫主模塊。然后對(duì)工作裝置的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類。這樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)的快速提取,并采用直觀的樹形圖顯示參數(shù)信息,方便完成查詢操作,數(shù)據(jù)的同列與匯總。然后利用Proe設(shè)計(jì)軟件對(duì)裝載機(jī)工作裝置進(jìn)行三維建模和運(yùn)動(dòng)仿真。 研究思路: 利用Proe設(shè)計(jì)軟件,建立裝載機(jī)工作裝置的三維實(shí)體模型,并對(duì)工作裝置的模型添加運(yùn)動(dòng)副約束與運(yùn)動(dòng)約束。最后對(duì)裝載機(jī)工作裝置進(jìn)行力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析。 四、總體安排和進(jìn)度(包括階段性工作內(nèi)容及完成日期) 2013.3.29-2013.4.11 熟悉整理資料 2013.4.12-2013.4.25 方案選擇及總體設(shè)計(jì) 2013.4.26-2013.5.9 繪制總圖 2013.5.10-2013.5.23 工作裝置設(shè)計(jì) 2013.5.24-2013.6.13 工作裝置運(yùn)動(dòng)及受力分析計(jì)算 2013.6.14-2013.6.22 繪制零件圖紙 2013.6.23-2013.6.27 準(zhǔn)備論文及答辯 五、主要參考文獻(xiàn) [ 1 ]寧曉斌,孟彬,姚宏,等. 裝載機(jī)工作裝置強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)仿真研究[J ] . 工程機(jī)械, 2008年. 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