本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 開題報告 中文題目： 27m礦用挖掘機(jī)斗桿結(jié) 構(gòu)有限元分析 英文題目： of of 7 錄 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)題目背景、目的 . 1 1 背景 . 1 2 目的 . 4 二、畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容及要求 . 5 1 工作內(nèi)容 . 5 2 要求 . 5 三、畢業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)難點(diǎn) . 5 四、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度 表 . 6 五、文獻(xiàn)閱讀情況 . 6 1 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)題目背景、目的 1 背景 1)a)中國工程機(jī)械制造業(yè)受國家加大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資以及擴(kuò)大內(nèi)需政策的拉動與出口貿(mào)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(shí)施，以及“西氣東輸”，“南水北調(diào)”，“西電東輸”等重大工程項(xiàng)目的逐步實(shí)施，工程機(jī)械的國內(nèi)市場需求進(jìn)一步上升，國內(nèi)工程機(jī)械行業(yè)整體出現(xiàn)高速上揚(yáng)，未來一段時間工程機(jī)械行業(yè)前景樂觀。挖掘機(jī)械是一種重要的土方工程機(jī)械，廣泛應(yīng)用在房屋建設(shè)、道路工程、水利建設(shè)、農(nóng)田開發(fā)、港口建設(shè)、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(zhì)量，加快建設(shè)速度，提高勞動生產(chǎn)率起到巨大的作用。挖掘機(jī)其本身由于工況惡劣，且屬效率型設(shè)備，使用壽命 7000 小時，較其他工程機(jī)械為低，市場更新期快。 b)年中國國內(nèi)挖掘機(jī)市場分析，挖掘機(jī)市場前景持續(xù)看好 當(dāng)前，我國挖掘機(jī)行業(yè)正處在一個歷史性發(fā)展關(guān)鍵時期。 2000 年我國挖掘機(jī)產(chǎn)量為 8111 臺， 2001 年猛增到 12569 臺，挖掘機(jī)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(jī)的產(chǎn)、銷量分別增長 55%和 56%。 2002 年是我國工程機(jī)械行業(yè)歷史上增長速度最快、經(jīng)濟(jì)形勢最好的一年，堪稱“井噴之年”。挖掘機(jī)產(chǎn)品全年銷量 臺，同比增長58%，挖掘機(jī)在整個工程機(jī)械行業(yè)中是產(chǎn)、銷量增長最快的機(jī)種之一。 2004 年國 內(nèi)生產(chǎn)銷售挖掘機(jī) 33000 臺，比 2003 年回落 1000 余臺，其中出口較往年有大幅增長，達(dá)到 2000 多臺。產(chǎn)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(jī)械行業(yè)經(jīng)歷了宏觀調(diào)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(jī)而言，國內(nèi)品牌市場份額上升，已經(jīng)接近 2 15%，而此前 3 年國內(nèi)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(chǎn)挖掘機(jī)上，現(xiàn)在我欣慰地看到努力已經(jīng)有了結(jié)果。 c)了國產(chǎn)挖掘機(jī)一個崛起的機(jī)會。 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(wù)也跟不上，宏觀調(diào)控給了企業(yè)一個搞產(chǎn)品開發(fā)、抓質(zhì)量管理的機(jī)會。 近幾年，不管是國有企業(yè)還是民營企業(yè)，其生產(chǎn)的新一代挖掘機(jī)產(chǎn)品的性能、可靠性都已達(dá)到了較高水平，柳工、徐挖以及三一開發(fā)的挖掘機(jī)，關(guān)鍵部件都選用國外進(jìn)口配套件。目前國內(nèi)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(jī)等優(yōu)質(zhì)配套件的新機(jī)型，主要性能參數(shù)與日韓相當(dāng)。 未來幾年國內(nèi)品牌挖掘機(jī)的市場份額肯定還會有所上升，五到八年內(nèi)將達(dá)到 20%。 2)27 立方米自主產(chǎn)權(quán)礦用挖掘機(jī)的誕生，標(biāo)志著大型挖掘機(jī)在我國的技術(shù)可行性得到體現(xiàn) ， 2006 年 12 月 18 日，太原重型機(jī)械集團(tuán)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(jī)通過了用戶的出廠試車驗(yàn)收。 27 立方米礦用挖掘機(jī)是太重繼成功開發(fā)出我國第一臺具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的 20 立方米礦用挖掘機(jī)以來，開發(fā)出的又一大型礦用挖掘機(jī)，這是我國自主制造并擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的最大挖掘機(jī)。同時，太重還充分發(fā)揮其技術(shù)潛力，將大型起重機(jī)產(chǎn)品向鐵路建設(shè)領(lǐng)域延伸，與意大利愛登公司技術(shù)合作，成功研制了世界首臺具有過隧道功能 的鐵路架橋?qū)Ｓ迷O(shè)備 架橋機(jī)，這是世界上起重量最大、能起重最長件的架橋機(jī)。 長期以來，我國露天礦所需的斗容 2050 立方米大型礦用挖掘機(jī)全部為進(jìn)口或與外國公司合作制造。 1983 年，太重引進(jìn)了美國 P&H 公司的大型挖掘機(jī)成套制造技術(shù)，但核心技術(shù) 重與 P&H 公司合作制造 方米挖掘機(jī)，隨著合 作臺數(shù)的增加，國產(chǎn)化率從 34%提高到 80%以上。 1998 年，太重繼續(xù)與 P&H 公司合作，生產(chǎn) 3 方米挖掘機(jī)鏟斗、斗桿及起重臂等關(guān)鍵裝置。通過 20 多年引進(jìn)消化吸收和合作制造，太重完全 掌握了 P&H 的成套設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了再創(chuàng)新，特別是針對 P&H 沒有轉(zhuǎn)讓的核心技術(shù) 行了自主開發(fā)，成功地研制了世界上最先進(jìn)的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)。在神華準(zhǔn)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，太重自主開發(fā)出我國第一臺具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的 20 立方米礦用挖掘機(jī)，經(jīng)過準(zhǔn)格爾黑岱溝露天礦近一年的運(yùn)行， 2006 年 3 月正式投入使用，并且性能卓越，達(dá)到了國際同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平，生產(chǎn)能力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力。此后，太重又贏得了華能集團(tuán)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(tuán) 3 臺 27 立方米礦用挖掘機(jī)制造合同，神華準(zhǔn)格爾能源有限公司 1 臺 35 立方米礦用挖掘機(jī)的制造合同和中煤集團(tuán) 2 臺 55 立方米礦用挖掘機(jī)的制造意向。這臺 27 立方米礦用挖掘機(jī)試車驗(yàn)收，標(biāo)志著太重已為我國獨(dú)立開發(fā) 1500 萬噸級大型露天礦奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。太重成為與美國 P&H 公司和美國 司全球并列的能獨(dú)立制造大型礦用挖掘機(jī)的企業(yè)。 3)型電動挖掘機(jī) 大型電動挖掘機(jī)主要由機(jī)械和電氣兩部分組成。其中機(jī)械部分包括：斗桿、斗桿、起重臂與推壓機(jī)構(gòu)、開斗機(jī)構(gòu)、提升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)平臺、中央樞軸、輥盤、底架、行走機(jī)構(gòu)、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(jī)棚及其通風(fēng)除塵裝置、司機(jī)室及其空調(diào)、梯子、欄桿、走臺、配重等主要部分。挖掘機(jī)的推壓機(jī)構(gòu)采用齒輪 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(guān)柜、主變壓器、輔助變壓器、低壓集電環(huán)、變頻驅(qū)動電機(jī)、 頻驅(qū)動系統(tǒng)、 助電氣系統(tǒng) 、加熱及通風(fēng)裝置、限位保護(hù)、照明及通訊系統(tǒng)、電纜等。 4 2. 目的 1)7用挖掘機(jī)的斗桿為參考模型，運(yùn)用大學(xué)四年的學(xué)到的專業(yè)知識，（例如：虛擬樣機(jī)技術(shù)， 件， 械設(shè)計(jì)理論等）對其進(jìn)行模型的構(gòu)筑，并對斗桿結(jié)構(gòu)進(jìn)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(jī)配合方式或“自動探索”方式，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行半自動或自動設(shè)計(jì)，摒著最優(yōu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原則；運(yùn)用電子計(jì)算機(jī)及計(jì)算程序的設(shè)計(jì)手段；采用最優(yōu)化數(shù)學(xué)方法的設(shè)計(jì)方法，以選出在現(xiàn)有工程條件下的最佳設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化。 2)研究范圍主要是機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)以及應(yīng)力應(yīng)變分析，其核心是利用計(jì)算機(jī)輔助分析技術(shù)進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)的動力學(xué)分析，以確定系統(tǒng)及其各構(gòu)件在任意時刻的應(yīng)變和應(yīng)力，通過求解代數(shù)方程組確定引起系統(tǒng)及其各構(gòu)件運(yùn)動所需的作用力及其反作用力。步驟： 挖掘裝載機(jī)的斗桿裝置做運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)分析。詳盡分析動臂機(jī)構(gòu)，斗桿機(jī)構(gòu)，斗桿連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求，特別是傳動角，各鉸點(diǎn)和結(jié)構(gòu)布置的空間幾何要求?；诙窏U裝置對整機(jī)穩(wěn)定性進(jìn)行分析。 用件對礦用挖掘機(jī)的斗桿建模，并對 斗桿工作裝置參數(shù)化建模，加載，約束；應(yīng)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）。 3)圖達(dá)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(shù)經(jīng)濟(jì)性分析和技術(shù)可行性分析報告。 4)導(dǎo)師的輔導(dǎo)下，充分發(fā)揮自主性，利用各種軟硬件，系統(tǒng)的對大學(xué)四年的課程進(jìn)行一次歸納總結(jié)，為將來的學(xué)習(xí)和工作打下一個良好的基礎(chǔ)。 5 二、畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容及要求 1. 工作內(nèi)容 1) 在圖書館，閱覽室查閱相關(guān)書籍和文獻(xiàn)資料，完成 5000 漢字的外文文獻(xiàn)翻譯；寫出可行性論證報告（開題報告），主要內(nèi)容應(yīng)包括國內(nèi)外發(fā)展趨勢，技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，技術(shù)可行性分析，字?jǐn)?shù)在 30005000 字左右。 2) 研究 27 立方米礦用挖掘機(jī)斗桿的結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化。 3) 利用 件進(jìn)行應(yīng)力及應(yīng)變分析。 4) 萬字的論文 2. 要求 以 27 立方米礦用挖掘機(jī)的斗桿為參考模型，研究斗桿結(jié)構(gòu)的單元分析，利用 有限元分析軟件 現(xiàn)對 27 立方米挖掘機(jī)斗桿的結(jié)構(gòu)應(yīng)力等性能的分析。 三 、 畢業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)難點(diǎn) 1)運(yùn)用有限元分析理論對 27用機(jī)械式單斗挖掘機(jī)斗桿結(jié)構(gòu)的有限元分析，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化。 2)件，并熟練運(yùn)用 件實(shí)現(xiàn)對 27桿的結(jié)構(gòu)應(yīng)力及應(yīng)變等性能的分析。 6 四、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度表 階段日期 計(jì)劃完成工作量 完成情況 指導(dǎo)教師簽字 譯文及開題報告 總體設(shè)計(jì)：（建模，軟件等） 完成有限元分析，完成 2 萬字論文 五、文獻(xiàn)閱讀情況 1. E. M. C. J. W. A. 2J. . 1,00J. 2, 003閻書文，機(jī)械式挖掘機(jī)設(shè)計(jì)，機(jī)械工業(yè)出版社， 1982 年 4于仁靈，礦山機(jī)械構(gòu)造，機(jī)械工業(yè)出版社 5構(gòu)分析及實(shí)例解析， 機(jī)械工業(yè)出版社 6用軟件入門及參考， 機(jī)械工業(yè)出版社 7李占春，成來鎖， 掘機(jī)無機(jī)械加工面 ,變斷面高強(qiáng)度斗桿的研制，礦山機(jī)械，