装载机工作装置运动设计与仿真机械专业毕业论文

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1、. . . . 毕业设计（论文）装载机工作装置运动设计与仿真 学科、 专业： 学 号： 作 者 姓 名： 指 导 教 师： . . . 摘 要装载机是一个通常用于建筑的重型设备，主要用于将材料（等asasphalt，拆除杂物，灰尘，雪，饲料，砾石，原木，矿物原料，再生材料，岩石，沙，木屑）装入另一种类型的机械（如自卸车，输送带，进料斗，或车厢）。它对于减轻劳动强度，加快工程建设速度，提高工程质量起着重要的作用。随着我国制造业的发展，对于装载机的设计和制造的要求也越来越高，而传统的设计方法存在很多不足，如设计周期长，设计质量差，设计费用高，不能反映整个结构的应力分布，很难满足客户需求。本文首先主

2、要介绍了课题的研究背景，装载机的发展趋势及设计方法，分析了装载机的总体构造，对装载机工作装置作了简要介绍；然后利用三维设计软件SolidWorks完成了对装载机工作装置的三维设计，建立整机结构模型并进行运动仿真，了解实际工作情况。最后利用SolidWorks自带插件SolidWorks Simulation对装载机主要承受载荷的部件进行静力分析，分析其变形与受力情况，以便能对其进行更好的优化设计。关键字：装载机；三维设计；有限元分析AbstractLoader is a heavy equipment normally used in construction, Mainly for the

3、material (like removal of debris, dirt, snow, feed, gravel, wood, mineral materials, recycled materials, rock, sand, sawdust) into another type of machine (truck, conveyor, into hopper, or car). It is to reduce labor intensity, speed up the construction speed, improve project quality plays an import

4、ant role. With the development of Chinas manufacturing industry, the requirements for the design and manufacture loaders are also increasing, while the traditional design method has many deficiencies, such as long design cycles, poor design quality, high design costs, does not reflect the whole stru

5、cture stress distribution, it is difficult to meet customer needs.This paper first introduces the research background, trends and design issues loaders, analyzes the overall structure of the loader, loader working device for a brief introduction; Then use the three-dimensional design software SolidW

6、orks completed the loader working device 3D design, build the whole structure and motion simulation model, to understand the actual work; Finally, the use of static analysis plug-ins SolidWorks Simulation SolidWorks comes to bear on the loader loads the main component analysis of the deformation and

7、 stress conditions in order to be better optimized.Key Words：Loader；Three-dimensional design；Finite Element Analysis目 录摘 要IAbstractII1 绪论11.1 课题背景11.2 装载机的发展趋势11.3 装载机的总体构造和分类21.3.1 装载机的总体构造21.3.2 装载机的分类31.3.3 装载机的型号标记31.4 本课题研究容和方法41.4.1 研究容41.4.2 研究方法41.5 软件介绍42 装载机工作装置建模52.1 动臂52.2 铲斗82.3 摇臂112.4

8、 连杆122.5 液压系统142.5.1 动臂液压系统152.5.2 转斗液压系统183 装载机工作装置装配与仿真223.1 装载机工作装置的装配223.2 装载机工作装置运动仿真233.2.1 运动算例介绍233.2.2 装载机工作装置的运动仿真234 装载机动臂的有限元分析274.1 SolidWorks Simulation插件274.2 动臂结构和动臂机构分析274.3 装载机工况分析与动臂主要参数284.3.1 装载机工况分析284.3.2 装载机动臂主要参数284.4 装载机动臂有限元分析284.4.1 水平切入堆料工况分析284.4.2 举升到最高处工况分析31结论35致36参考

9、文献371 绪论1.1 课题背景装载机是一种作业效率高，广泛用于各种工程的土石方施工机械，它要对散装物料进行装、运、卸作业。还可以对岩石、硬土进行轻度铲掘工作，并能用来清理、刮平场地及牵引作业。在更换相应的辅助工作装置后，还可以完成推土、松土、起重、装卸木料及钢管等作业。因此，他被广泛用于建筑、道路、矿山、水电和国防建设等各部门，由于装载机具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点，因此它成为工程建设中土石方施工的主要机种之一，对加速工程进度，保证工程质量，减轻劳动强度，降低工程成本等起着重要作用。装载机的铲掘和装卸物料作业是通过其工作装置的运动来实现的。装载机工作装置由铲斗、动臂、连杆

10、、摇臂和转斗油缸、动臂油缸等组成。整个工作装置通过铰链销钉铰接在车架上。铲斗通过连杆和摇臂与转斗油缸铰接，用以装卸物料。动臂与车架、动臂油缸铰接，用以升降铲斗。铲斗的翻转和动臂的升降采用液压操纵。虚拟设计(Vitual Design，简称VD)是一种新兴的多学科交叉技术，它是以计算机辅助设计为基础，将产品从概念设计直到最终产品投入使用等全过程在计算机上构造的虚拟环境中实现，它代表了一种全新的制造模式和理念 随着计算机辅助设计(CAD)技术的发展，三维设计软件逐步取代了原来的二维设计软件，目前流行的三维建模软件主要有：SolidWorksUG (Unigraphics)Pro/EngineerN

11、X和CATIA等这些三维设计软件不仅具有强大的三维参数化建模功能，而且均是集设计运动校核及有限元分析于一体的多用途应用软件，其建模速度快直观，并且能充分显示出各部件运动中相互之间的协调关系，是交互式CAD/CAM/CAE系统；同时，这些三维设计软件还提供了良好的二次开发环境，通过编程，建立面向对象的产品开发模式，实现产品的概念设计三维结构设计工程图生成等过程的自动化。1.2 装载机的发展趋势 中国装载机行业已经经过近50年的发展，特别是近10来年的高速发展，产品技术质量已经有了很大的提高，与世界先进水平的差距已越来越小，已得到世界市场、包括最苛刻的欧美市场的广泛认可。我国装载机正在从低水平、低

12、质量、低价位、满足功能型向高水平、高质量、中价位、经济实用型过渡。从国外产品中仿制仿造向自己研发过渡，各主要厂家不断进行技术投入，采用不同的技术路线，在关键部件及系统上技术创新，摆脱产品设计雷同，无自己特色和优势的现状，从低水平的无序竞争的怪圈中脱颖而出，成为装载机行业的领先者。中国装载机机械在发展的同时，也出现了许多问题。特别是行业进入门槛低，价格恶性竞争导致企业盈利能力低下，营销理念缺失，市场难以拓展，产品质量及可靠性差，此外，产品及组织结构老化以及服务升级增加的成本难以消化等因素严重等制约了行业的进一步发展和品质的提高。因此，中国装载机企业必须抓住新的发展形势，在产品研发上体现差异化战略

13、和成本领先战略，继续加强行业以企业国家级技术中心和高校及科研院所为主体的科研开发体系建设，打造价值链营销，加强品牌建设，提升品牌价值，只有这样才能在新形势下立于不败之地。1.3 装载机的总体构造和分类1.3.1 装载机的总体构造装载机一般由发动机、车架、动力传动系统、行走装置、转向制动系统、工作装置、液压系统和操纵系统等组成，如图1.1所示。图1.1 装载机 1发动机 2传动系统 3保护装置 4操纵系统 5空调系统 6转向系统 7液压系统 8车架 9工作装置 10制动系统 11仪表系统 12覆盖件发动机的动力经液力变矩器传给变速箱，再由变速箱通过前、后传动轴分别传到前、后驱动桥，用以驱动车轮转

14、动；工作装置由动臂、铲斗、连杆机构、动臂油缸、和转斗油缸等组成；动臂一端铰接在车架上，另一端安装铲斗，动臂的升降由动臂油缸来带动铲斗的翻转则由转斗油缸通过连杆机构来实现；车架由两部分组成，中间用前后车架铰链销连接，依靠转向油缸可使前后车架绕铰链销钉相对转动，以实现转向。1.3.2 装载机的分类（1）按行走装置分：轮胎式、履带式轮胎式装载机是以轮胎式专用底盘为基础车，配置工作装置及操纵系统构成。具有速度快、重量轻、机动灵活等优点，因而它的品种与产量发展较快。履带式装载机是以工业履带式拖拉机或专用底盘为基础车，装上操纵系统和工作装置构成。具有通过性好、重心低、稳定性好、等优点。因此，在轮式装载机不宜工作的场合，更显出它的优越性。（2）按卸料方式分：前卸式、回转式、后卸式前卸式装载机的工作装置不回转，装料与卸料都是整机走动进行，作业时调车比较费时，但具有结构简单，工作可靠，视野良好等优点，应用很广泛。回转式装载机的动臂装在转台上，铲斗在前端装料后，回转至侧面卸掉，作业时不需调车，效率高，适宜于场地狭窄的地区工作。后卸式装载机是在前端装料，卸料时铲斗越过驾驶室向后端卸料，作业时不用调车，可直接向停在其后面的运输车辆卸载，具有作业效率高的优点。但卸载时铲斗越过驾驶室不安全，故只用于矿井下狭窄场地。