畢業(yè)設計資料 第一章

南昌航空大學科技學院學士學位論文1-第一章緒論1.1課題背景TZ08D型前裝載機是山東省農(nóng)業(yè)機械科學研究所現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備工程技術(shù)公司設計的第四代小型裝載機,是一種廣泛用于公路、鐵路、建筑、水電、港口、礦山等建設工程的土石方施式機械，它主要用于鏟裝土壤、砂石、石灰、煤炭等散狀物料，也可對礦石、硬土等作輕度鏟挖作業(yè)。換裝不同的輔助工作裝置還可進行推土、起重和其他物料如木材的裝卸作業(yè)。在道路、特別是在高等級公路施工中，裝載機用于路基工程的填挖、瀝青混合料和水泥混凝土料場的集料與裝料等作業(yè)。此外還可進行推運土壤、刮平地面和牽引其他機械等作業(yè)。由于裝載機具有作業(yè)速度快、效率高、機動性好、操作輕便等優(yōu)點，因此它成為工程建設中土石方施工的主要機種之一。過去，工作裝置基本上沿用類比法和作圖試湊法進行設計，工作繁瑣、設計精度低、X期長，且不易獲得各項性能指標都比較滿意的設計方案。盡管在長期實踐中積累有一定的設計經(jīng)驗，但由于缺乏現(xiàn)代設計理論與方法的指導，設計時仍存在較大的盲目性.為了尋求一組滿意的方案，常常需要完成大量的手工作圖工作。這樣，不僅設計效率很低，對物理樣機的依賴性也很大，難于創(chuàng)新。近幾年來，無論在國內(nèi)還是在國外，裝載機品種和產(chǎn)量都得到了迅猛發(fā)展，已成為工程機械的主導產(chǎn)品之一。70年代中期以來，國外一些大型裝載機制造公司己將優(yōu)化設計、有限元分析及CAD等現(xiàn)代設計理論與方法應用于裝載機工作裝置的實際產(chǎn)品設計之中，取得了較好的經(jīng)濟效益。國內(nèi)一些單位于80年代初開始了這項研究工作，并初見成效。近20多年來出現(xiàn)并迅速發(fā)展起來的即優(yōu)化設計、可靠行設計、有限元分析、動態(tài)設計及CAD等于一體的現(xiàn)代設計方法學，已廣泛應用于常規(guī)的機械產(chǎn)品設計之中.早在70年代，裝載機工作裝置的優(yōu)化設計在國外便不再是獨立進行，而是與有限元的結(jié)合使用，己使這種理論在實踐中日趨完善。美國學者D.L.Bartel和D.C.Swann的前端式裝載機動臂總成優(yōu)化便是巨大的成功范例。另外.卡特彼勒、日本小松制作所和意大利菲亞特一阿里斯等大型裝載機制造公司也于70年代中期將優(yōu)化設計、有限元分析及CAD現(xiàn)代設計理論與方法應用于裝載機及其工作裝置的實際產(chǎn)品設計之中，并取得了較好的經(jīng)濟效益。我國在“七五”和“八五”期間，我國一些工程機械廠從美國和日本等國家引進其70年代中、后期的產(chǎn)品進行批量生產(chǎn)，以提高我國裝載機的設計水平和產(chǎn)品質(zhì)量。為了提高我國裝載機的設計水平和產(chǎn)品市場競爭力，縮小與國外先進水平的差距，從80年代開始，國內(nèi)一些高等院校和研究單位廣泛開展了裝載機工作裝置的理論研究，并作了大量的基礎工作。研究內(nèi)容設計諸多方面，如“裝載機工作裝置的優(yōu)化方法及微機程序設計”、“裝載機工作裝置搖臂的有限元分析及優(yōu)化”“裝載機工作裝置運動特性動態(tài)仿真”、“裝載機工作裝置優(yōu)化設計”“輪式裝載機轉(zhuǎn)斗六連桿機構(gòu)的優(yōu)化設計”等等。但國內(nèi)對裝載機工作裝置的研究目前還僅局限于單一設計理論方法的使用，過多偏重于理論上的分析與計算，即缺乏系統(tǒng)的現(xiàn)代設計理論作為主導，理論研究有為真正應用于實際產(chǎn)品的設計之中，絕大多數(shù)工程機械廠采用傳統(tǒng)的作圖試湊法設計工作裝置。因此，開展裝載機工作裝置現(xiàn)代設計方法的研究，對推廣現(xiàn)代設計理論與方法，提高我國裝載機的設計水平與產(chǎn)品質(zhì)量，都具有十分重要的理論意義與現(xiàn)實意義。裝載機工作裝置的設計，應保證鏟斗在裝載過程中平移或接近平移運動。以使物料在提升的過程中，不致由于鏟斗的傾斜而掉落。過去在解決這類問題時，常采用作圖的方法加以解決。在當前市場競爭日益激烈，用戶要求在不斷變化的情況下。設計者能迅速設計出滿足用戶要求的新工作裝置。為了克服上述設計方法存在的不足，本文主要對裝載機工作裝置進行實體建模，為設計出的工作裝置進行運動仿真、有限元分析做準備，以檢驗設計的合理性及正確性，這樣在很大程度上可縮短設計X期，提高設計水平。它不但可精確合理地使各零部件的設計選用成為可能，而且還可使產(chǎn)品的制造降低，性能提高。1.2課題學術(shù)意義及實用價值隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，利用先進的CAD／CAE工具對機械系統(tǒng)開展研究已成為一種趨勢。Pro/ENGINEER(Pro／E)是集CAD／CAM/CAE于一體的大型設計軟件計，其中CAE常用的模塊有MechanismDesigneXtension(MDX)ProMECHANICA(Pro／M)。比起十分專業(yè)的分析軟件，Pro／E無法匹敵，但Pro／E卻是今天使用率最高的三維CAD軟件。比起準確率99％的分析，順手就能完成的趨勢評估，更貼近絕大多數(shù)的使用者。裝載機工作裝置是一個較為復雜的機械系統(tǒng)。借助Pro／E軟件進行裝載機工做裝置的三維實體設計，不僅可以真實地反映裝載機的幾何形狀．還可以反映出各部件空間位置，有效檢測工作裝置的各部件是否發(fā)生干涉，并及時解決問題。此外，它還能夠?qū)﹃P鍵部件（動臂）進行有限元分析，驗證設計的合理性，省去了制造樣機進行反復實驗、修改等環(huán)節(jié)，大大縮短了產(chǎn)品的開發(fā)X期，降低產(chǎn)品成本。本課題以TZ08D裝載機為實例，結(jié)合現(xiàn)代計算機技術(shù)，利用PRO/E軟件建立裝載機工作裝置力學模型。由于裝載機本身是一個復雜的系統(tǒng)，外界載荷的作用復雜，加上人—車—環(huán)境的相互作用，給工作裝置的分析研究帶來了很大困難。所以本課題也是在建立一個合理的裝載機分析模型方面的一個探索。在此模型的基礎上利用PRO/MECHNICA軟件的分析功能，以增強工作裝置的強度為目標，對工作裝置的動臂進行分析優(yōu)化，最終得出一個合理的方案。1.3本文的主要任務本論文希望通過Pro/ENGINEER軟件對TZ08D型裝載機進行簡單設計和三維建模分析。具體任務如下：(1)TZ08D型裝