本科生畢業(yè)設計（開題報告）-27m3礦用挖掘機斗桿結構有限元分析

1、<p>　　本科生畢業(yè)設計（論文）</p><p><b>　　開題報告</b></p><p>　　中文題目：27m³礦用挖掘機斗桿結構有限元分析 </p><p>　　英文題目：The Finite Element Analysis of the </p><p>　　Dipper

2、 Handle of the 27 m3 Mining </p><p><b>　　Shovel</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、畢業(yè)設計題目背景、目的1</p><p><b>　　1．背景1</b></p>

3、<p><b>　　2．目的4</b></p><p>　　二、畢業(yè)設計主要內容及要求5</p><p><b>　　1．工作內容5</b></p><p><b>　　2．要求5</b></p><p>　　三、畢業(yè)設計技術難點5</p>

4、<p>　　四、畢業(yè)設計進度表6</p><p>　　五、文獻閱讀情況6</p><p>　　一、畢業(yè)設計題目背景、目的</p><p><b>　　1．背景</b></p><p>　　1).挖掘機市場情況分析</p><p>　　a).整個行業(yè)受工程機械行業(yè)整體上揚帶動高速發(fā)展&

5、lt;/p><p>　　中國工程機械制造業(yè)受國家加大基礎設施建設投資以及擴大內需政策的拉動與出口貿易增長的影響，從1998年下半年出現(xiàn)旺銷的好形勢。尤其是2001年來，隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，以及“西氣東輸”，“南水北調”，“西電東輸”等重大工程項目的逐步實施，工程機械的國內市場需求進一步上升，國內工程機械行業(yè)整體出現(xiàn)高速上揚，未來一段時間工程機械行業(yè)前景樂觀。挖掘機械是一種重要的土方工程機械，廣泛應用在房屋建設、

6、道路工程、水利建設、農田開發(fā)、港口建設、國防工事等土方施工和礦山采掘作業(yè)中，對減輕繁重的體力勞動，保證工程質量，加快建設速度，提高勞動生產率起到巨大的作用。挖掘機其本身由于工況惡劣，且屬效率型設備，使用壽命7000小時，較其他工程機械為低，市場更新期快。</p><p>　　b).近幾年中國國內挖掘機市場分析，挖掘機市場前景持續(xù)看好</p><p>　　當前，我國挖掘機行業(yè)正處在一個歷史性

7、發(fā)展關鍵時期。2000年我國挖掘機產量為8111臺，2001年猛增到12569臺，挖掘機的銷量也從2000年的7926臺躍升到2001年的12397臺。2001年與2000年比較，全國挖掘機的產、銷量分別增長55%和56%。2002年是我國工程機械行業(yè)歷史上增長速度最快、經濟形勢最好的一年，堪稱“井噴之年”。挖掘機產品全年銷量1.9萬臺，同比增長58%，挖掘機在整個工程機械行業(yè)中是產、銷量增長最快的機種之一。2004年國內生產銷售挖掘機

8、33000臺，比2003年回落1000余臺，其中出口較往年有大幅增長，達到2000多臺。產銷下降始于2月份，6月份到8月份下降得最厲害，10月份開始回升。05年工程機械行業(yè)經歷了宏觀調控的大浪淘沙，市場形勢發(fā)生了翻天覆地的變化，就挖掘機而言，國內品牌市場份額上升，已經接近</p><p>　　15%，而此前3年國內品牌的市場占有率分別是5%、8%、10%。這幾年我國把70%的精力放在了國產挖掘機上，現(xiàn)在我欣慰地看

9、到努力已經有了結果。</p><p>　　c).宏觀調控打亂了外資挖掘機企業(yè)的戰(zhàn)略部署，給了國產挖掘機一個崛起的機會。</p><p>　　在前幾年市場熱銷的時候，“蘿卜快了不洗泥”的現(xiàn)象時有發(fā)生，而且售后服務也跟不上，宏觀調控給了企業(yè)一個搞產品開發(fā)、抓質量管理的機會。 </p><p>　　近幾年，不管是國有企業(yè)還是民營企業(yè)，其生產的新一代挖掘機產品的性能、可靠性

10、都已達到了較高水平，柳工、徐挖以及三一開發(fā)的挖掘機，關鍵部件都選用國外進口配套件。目前國內其他企業(yè)也先后開發(fā)了一批采用國外液壓件、發(fā)動機等優(yōu)質配套件的新機型，主要性能參數(shù)與日韓相當。 未來幾年國內品牌挖掘機的市場份額肯定還會有所上升，五到八年內將達到20%。</p><p>　　2).國產挖掘機的崛起</p><p>　　27立方米自主產權礦用挖掘機的誕生，標志著大型挖掘機在我國的技術可行

11、性得到體現(xiàn)，2006年12月18日，太原重型機械集團有限公司(以下簡稱太重)研制的重大裝備27立方米礦用挖掘機通過了用戶的出廠試車驗收。</p><p>　　27立方米礦用挖掘機是太重繼成功開發(fā)出我國第一臺具有完全自主知識產權的20立方米礦用挖掘機以來，開發(fā)出的又一大型礦用挖掘機，這是我國自主制造并擁有自主知識產權的最大挖掘機。同時，太重還充分發(fā)揮其技術潛力，將大型起重機產品向鐵路建設領域延伸，與意大利愛登公司技

12、術合作，成功研制了世界首臺具有過隧道功能的鐵路架橋專用設備--900噸架橋機，這是世界上起重量最大、能起重最長件的架橋機。 長期以來，我國露天礦所需的斗容20～50立方米大型礦用挖掘機全部為進口或與外國公司合作制造。1983年，太重引進了美國P&H公司的大型挖掘機成套制造技術，但核心技術--可控硅整流柜未被轉讓。太重與P&H公司合作制造16.8立方米挖掘機，隨著合作臺數(shù)的增加，國產化率從34%提高到80%以上。1998年

13、，太重繼續(xù)與P&H公司合作，生產</p><p>　　35.2立方米挖掘機鏟斗、斗桿及起重臂等關鍵裝置。通過20多年引進消化吸收和合作制造，太重完全掌握了P&H的成套設計和制造技術，并在此基礎上實現(xiàn)了再創(chuàng)新，特別是針對P&H沒有轉讓的核心技術--電氣控制部分，進行了自主開發(fā)，成功地研制了世界上最先進的交流變頻調速系統(tǒng)。在神華準格爾能源有限公司、首鋼礦業(yè)公司等單位的大力支持下，2005年，太

14、重自主開發(fā)出我國第一臺具有完全自主知識產權的20立方米礦用挖掘機，經過準格爾黑岱溝露天礦近一年的運行，2006年3月正式投入使用，并且性能卓越，達到了國際同類產品的先進水平，生產能力已遠遠超出其設計生產能力。此后，太重又贏得了華能集團伊敏煤電公司的3臺20立方米制造合同，承接了中電投霍林河煤電集團3臺27立方米礦用挖掘機制造合同，神華準格爾能源有限公司1臺35立方米礦用挖掘機的制造合同和中煤集團2臺55立方米礦用挖掘機的制造意向。這臺2

15、7立方米礦用挖掘機試車驗收，標志著太重已為我國獨立開發(fā)1500萬噸級大型露天礦奠定了堅實的基礎。太重成為與美國P&H公司和美國B-E公司全球并列的能獨立制造大型礦用挖掘機的企業(yè)。</p><p>　　3).關鍵詞：大型電動挖掘機</p><p>　　大型電動挖掘機主要由機械和電氣兩部分組成。其中機械部分包括：斗桿、斗桿、起重臂與推壓機構、開斗機構、提升機構、回轉機構、回轉平臺、中央

16、樞軸、輥盤、底架、行走機構、履帶裝置、上部其余組件、下部其余組件、壓氣操縱系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)及潤滑室、機棚及其通風除塵裝置、司機室及其空調、梯子、欄桿、走臺、配重等主要部分。挖掘機的推壓機構采用齒輪--齒條推壓結構，電氣控制系統(tǒng)部分包括：供電、高壓集電環(huán)、避雷器、高壓開關柜、主變壓器、輔助變壓器、低壓集電環(huán)、變頻驅動電機、AFE變頻驅動系統(tǒng)、PLC控制及綜合監(jiān)控系統(tǒng)、輔助電氣系統(tǒng)、加熱及通風裝置、限位保護、照明及通訊系統(tǒng)、電纜等。</

17、p><p><b>　　2. 目的</b></p><p>　　1).以27m3礦用挖掘機的斗桿為參考模型，運用大學四年的學到的專業(yè)知識，（例如：虛擬樣機技術，ANSYS軟件，UG,機械設計理論等）對其進行模型的構筑，并對斗桿結構進行有限元理論分析，根據(jù)最優(yōu)化原理和方法綜合各方面的因素，以人機配合方式或“自動探索”方式，在計算機上進行半自動或自動設計，摒著最優(yōu)設計的設計原

18、則；運用電子計算機及計算程序的設計手段；采用最優(yōu)化數(shù)學方法的設計方法，以選出在現(xiàn)有工程條件下的最佳設計方案，實現(xiàn)結構優(yōu)化。</p><p>　　2).ANSYS的研究范圍主要是機械系統(tǒng)運動學和動力學以及應力應變分析，其核心是利用計算機輔助分析技術進行機械結構的動力學分析，以確定系統(tǒng)及其各構件在任意時刻的應變和應力，通過求解代數(shù)方程組確定引起系統(tǒng)及其各構件運動所需的作用力及其反作用力。步驟：1.基于多體動力學理論，

19、對挖掘裝載機的斗桿裝置做運動學及動力學分析。詳盡分析動臂機構，斗桿機構，斗桿連桿機構的設計要求，特別是傳動角，各鉸點和結構布置的空間幾何要求?；诙窏U裝置對整機穩(wěn)定性進行分析。 2.基于虛擬樣機及仿真技術，應用ANSYS軟件對礦用挖掘機的斗桿建模，并對斗桿工作裝置參數(shù)化建模，加載，約束；應用參數(shù)分析對斗桿挖掘工作裝置仿真優(yōu)化，建立優(yōu)化后的系統(tǒng)模型,研究系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性（校核約束）。 </p><p>　　3).充

20、分了解材料科學與工程，試圖達到性價比最大化，充分考慮各種智能工具的使用，以期給出技術經濟性分析和技術可行性分析報告。</p><p>　　4).通過最后一次課程設計的機會，在導師的輔導下，充分發(fā)揮自主性，利用各種軟硬件，系統(tǒng)的對大學四年的課程進行一次歸納總結，為將來的學習和工作打下一個良好的基礎。</p><p>　　二、畢業(yè)設計主要內容及要求</p><p>&l

21、t;b>　　1. 工作內容</b></p><p>　　1).調研及可行性論證報告：</p><p>　　在圖書館，閱覽室查閱相關書籍和文獻資料，完成5000漢字的外文文獻翻譯；寫出可行性論證報告（開題報告），主要內容應包括國內外發(fā)展趨勢，技術經濟分析，技術可行性分析，字數(shù)在3000~5000字左右。</p><p>　　2).斗桿結構形式研究：&

22、lt;/p><p>　　研究27立方米礦用挖掘機斗桿的結構受力特點，對其結構進行有限元分析，實現(xiàn)結構優(yōu)化。</p><p><b>　　3).軟件：</b></p><p>　　利用ANSYS軟件進行應力及應變分析。</p><p>　　4).完成2萬字的論文</p><p><b>　　2

23、. 要求</b></p><p>　　以27立方米礦用挖掘機的斗桿為參考模型，研究斗桿結構的單元分析，利用有限元分析軟件ANSYS，實現(xiàn)對27立方米挖掘機斗桿的結構應力等性能的分析。</p><p>　　三、畢業(yè)設計技術難點</p><p>　　1).充分掌握有限元分析理論，并運用有限元分析理論對27m3礦用機械式單斗挖掘機斗桿結構的有限元分析，實現(xiàn)結構

24、優(yōu)化。</p><p>　　2).認真學習ANSYS軟件，并熟練運用ANSYS軟件實現(xiàn)對27m3斗桿的結構應力及應變等性能的分析。</p><p><b>　　四、畢業(yè)設計進度表</b></p><p><b>　　五、文獻閱讀情況</b></p><p>　　[1]LINEAR, NONLINEA

25、R AND CLASSICAL CONTROL OF A1/5TH SCALE AUTOMATED EXCAVATOR E. Sidiropoulou_, E. M. Shaban_, C. J. Taylor_, W. Tych?, A. Chotai?_ Engineering Department, Lancaster University, Lancaster, UK, c.taylor@lancaster.ac.uk

26、 Environmental Science Department, Lancaster University.</p><p>　　[2]MULTI-ARM MECHANISM DESIGN MINIMIZING HINGE REACTIONS BETWEEN ARMSW. GUTKOWSKI, J. BAUER and Z. IWANO Institute of Fundamental Technologic

27、al Research, Polish Academy of Sciences, Swietokrzyska 21,00-049 Warsaw, Poland J. PUTRESZAWS Atkins-Polska, Marszatkowska 82, 00-517 Warsaw.</p><p>　　[3]閻書文，機械式挖掘機設計，機械工業(yè)出版社，1982年</p><p>　　[

28、4]于仁靈，礦山機械構造，機械工業(yè)出版社</p><p>　　[5]ANSYS10.0結構分析及實例解析， 機械工業(yè)出版社</p><p>　　[6]UG NX3.0應用軟件入門及參考， 機械工業(yè)出版社 </p><p>　　[7]李占春，成來鎖，WK-10挖掘機無機械加工面,變斷面高強度斗桿的研制，礦山機械， 9871</p><p>

29、;　　[8]武昭暉，機械零件強度的可靠性設計與傳統(tǒng)設計（太原大學，山西太原030009）</p><p>　　[9]王超，王金．機械可靠性理論．北京：冶金工業(yè)出版社，1992 </p><p>　　[10]曹金榜．現(xiàn)代設計技術與機械產品．北京：機械工業(yè)出版社，1987</p><p>　　[11]周大力．工程機械結構現(xiàn)代強度設計方法的研究.工程機械，1995<