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1、机 电 学 院 毕 业 设 计 指 导 书课 题 名 称 液压支架三维 CAD 系统教学系、部、室专 业指 导 教 师XXXX 大学机电学院毕业设计指导书一、设计题目液压支架三维 CAD 系统下设三个子课题：1.液压支架三维 CAD 系统的开发2.液压支架三维模型库的建立3.液压支架的动态特性分析二、设计参数1.原始条件：顶 压： 2000KN煤层厚度： 25m煤层倾角： 8顶板性能： 中等稳定、平整底板性能： 中硬瓦斯含量不大2.主要技术特征：架型：支撑掩护式放顶煤液压支架放煤形式： 双输送机、插板式支架高度： 1.62.4m支架宽度： 1.2201.270m中心距： 1.250m初撑力（3
2、1.4MPa）： 1540KN工作阻力（40.74MPa）： 2000KN支护强度： 0.510.62MPa底板比压： 1.6MPa立柱型式： 单伸缩立柱缸径/活柱直径 125mm/105mm3.系统设计目标：三维参数化建模：根据选定的液压支架架型，完成液压支架的三维参数化实体建模，实现液压支架的整机装配（此为公共模块） 。三维参数化 CAD：由用户输入基本设计参数，系统能自动生成液压支架的三维参数化实体构件模型和整机模型。三维模型库的建立：建立液压支架的三维模型库，能实现液压支架三维模型的存储、查询、浏览、删除等管理功能。液压支架的动态特性分析：建立液压支架的虚拟样机，并对样机施加工作载荷，
3、对液压支架的动态特性进行仿真和分析。三、设计要求液压支架是目前我国井下采煤工作面使用最多的支护设备。它以高压液体为动力，由金属构件和若干液压元件组成，能实现支撑、切顶、自移和推溜等工序，并与大功率采煤机、大运量的可弯曲刮板输送机组成回采面的综合机械化设备。因此，要求液压支架在工作时，支护性能好、强度高、移架迅速、安全可靠，以提高劳动生产率、降低成本、减轻工人的劳动强度、实现安全生产。三维参数化建模：根据选定的架型和三维参数化设计软件，在液压支架结构设计的基础上，实现液压支架相关零部件结构尺寸的标准化、系列化，并进行参数化描述，建立起各结构要素之间的约束关系和各零部件之间的关联关系，实现液压支架
4、各零部件的三维参数化建模和整机装配，要求结构合理，尺寸准确，无任何干涉现象。三维参数化 CAD：利用 VC+ 2005 语言和 Pro/Toolkit 工具包，对 Pro/E 野火版 4.0 进行二次开发，创建友好的人机界面，调用 Pro/Toolkit 的底层函数，建立液压支架的三维 CAD 系统。届时，由用户输入液压支架的基本设计参数，即可自动生成液压支架的三维参数化模型。要求：界面友好、操作简单、使用方便，能极大地降低设计难度，提高设计效率。三维模型库的建立：在完成模型库结构设计的基础上，利用 SQL Server 2005语言开发三维液压支架模型库，对已建立的液压支架三维模型实现存取、
5、查询、浏览、编辑、维护等管理工作，以实现设计数据的最大继承和重复利用，避免重复设计。要求模型库：功能齐全、结构合理，高效存取、操作简便。液压支架的动态特性分析：在三维参数化建模的基础上，利用 ADAMS 软件建立液压支架的虚拟样机，并对样机施加工作载荷，实现液压支架工作状况下的应力、应变进行仿真，对液压支架的动态特性进行分析。要求：方法科学、数据可靠、分析合理，与实际情况基本一致。四、设计内容及工作量1.将先进的设计理念、先进的设计技术和手段，应用于支撑掩护式放顶煤液压支架之产品设计中，完成“液压支架三维 CAD 系统”的开发。2.技术关键：产品构件的参数化描述及自动化编程技术Pro/E 二次
6、开发技术及用户接口技术虚拟设计方法与技术有限元网格划分与有限元分析1.具体设计任务完成三维 CAD 系统的总体方案的论证及设计总体开发平台的选择； 开发工具及语言的选择； 接口的选择；软件总体结构的设计（菜单结构设计） 。完成液压支架三维参数化建模液压支架整机及主要部件的结构分析，确定整机及主要部件的设计参数；整机及主要零部件结构尺寸的标准化、系列化，并进行参数化描述；完成液压支架主要零部件的三维参数化建模；完成液压支架的整机装配与干涉检查。完成液压支架主要零部件的三维 CAD主要零部件（顶梁、尾梁、插板、底座、推杆、立柱、护帮等）的程序设计；相关菜单、对话框、按钮的程序设计；数据接口的设计；
7、安装与注册程序的设计。完成液压支架三维模型库的建立三维模型库的结构设计；三维模型库的功能设计与实现；相关菜单、对话框、按钮的程序设计；数据接口的设计。完成液压支架的动态特性分析建立液压支架的三维虚拟样机；对液压支架的工况进行动态仿真；对液压支架主要零部件的应力、应变，以及动态特性进行分析。每个参加设计的学生还必须完成以下任务：工程绘图量不少于折合成图幅为 A0 号的图纸 3 张（其中手工绘图不少于 1 张） 。完成计算机辅助设计或计算机辅助计算的程序 1 份。完成与课题有关的 2 万印刷字符的外文资料翻译，约 5000 个汉字，外文翻译单独装订，不得与设计说明书装订在一起。完成设计说明书 1
8、份（正文字数不少于 2 万字，约 40 页以上） 、设计光盘 1 张。参阅相关文献 20 篇以上，其中外文不少于 3 篇。推荐参考书籍清单1张继春、杨建国著 装配设计与运动仿真及 Pro/E 实现 国防工业出版社2006.12云杰媒体工作室编著 Pro/ENGINEER Wildfire 装配设计 北京大学出版社2004.123宁松、黄小龙、段大高等编著 计算机辅助设计 Pro/ENGINEER Wildfire 实用教程中国水利水电出版社2005.64马希青等主编 机械制图 机械工业出版社2010.75吴相宪、王正为、黄玉堂主编 实用机械设计手册 中国矿业大学出版社 1993.56孙训方、方
9、孝淑、关来泰编 材料力学 高等教育出版社 1995.4 7杨振复、罗恩波主编 放顶煤开采技术与放顶煤液压支架 煤炭工业出版社1995.78机械工程手册编辑委员会编 机械工程手册 机械工业出版社 1982.39中国机械设计大典编委会编 中国机械设计大典 江西科学技术出版社 2002.110中国焊接学会编 焊接手册 机械工业出版社1992.311张家鉴、陈享文、伊长德编 液压支架 煤炭工业出版社 1985.1012丁绍南编著 采煤工作面液压支架设计 世界图书出版公司 1992.413王国法等著 液压支架技术 煤炭工业出版社1999.914吴立军 陈波编著 Pro/ENGINEER 二次开发技术基础
10、 电子工业出版社2006.715李世国编著 Pro/TOOLKIT 程序设计 机械工业出版社2003.716严子翔编著 VRML 虚拟现实网页语言 清华大学出版社 2001.817张武军等编著 VRML 虚拟现实技术基础与实践教程 冶金工业出版社2008.918其他五、设计中应遵守的法规1推荐使用国产正版设计软件和开发平台；保护国家知识产权。2保证设计资料的绝对安全，不泄露企业和相关单位的技术机密。3所有图纸都必须满足国家制图标准。4其他要求。六、已学过的相关理论知识提要以及与设计题目有关的新知识机械制图、机械设计基础、煤矿机械、计算机文化基础、计算机绘图、VC+程序设计，实体设计等相关课程。
11、CAXA 电子图版 2007、Auto CAD2004、Pro/ENGINEER 野火版4.0、VC+2005、Pro/Toolkit 工具包、SQL Server 2005 数据库、ADAMS 等软件。七、可行方案的筛选方法提要1.概念设计一个产品的设计，首先应该考虑的是要实现什么功能和怎样更好地实现所需的功能，然后才是如何使产品具有优良的性能。概念设计要解决的主要问题，是找到实现产品功能要求的原理方案，为后续的设计工作寻求理论支持。概念设计又称“构思” 设计，其重点正是在于提出创新构思。设计者应从实现产品功能的根本目标出发，寻求基于各种原理的创新方案。概念设计对产品设计的成败起到决定性的作
12、用，因此，必须广泛收集信息资料，充分利用已有的研究成果，积极构思、大胆尝试、勇于创新。2.可行性分析需求分析的目的是提供调查研究和分析，这包括技术性分析、经济分析和社会分析，从而得出产品开发的可行性研究成果。可行性报告的主要内容有：从市场需求预测出发，论述该设计项目的必要性；该产品目前国内外研究应用现状及水平；产品的功能需求、技术规格、性能参数和约束条件；该产品的关键技术、解决的途径和技术路线；预期达到的技术、经济、社会效益；预期投资资金和项目进度计划。3功能分解将系统的总功能分解为一系列的子功能，而子功能可再分解，直至成为最小的功能元。总功能是分层、逐次分解的。各子功能之间的结构关系有并联、
13、串联和环形结构三种情况。4子功能求解与综合选优一般来说，子功能、尤其是元功能的求解已是现成的成熟技术。所以，主要的问题不是子功能的求解，而是多方案子功能的综合问题。为此，需在功能分解的基础上，建立功能结构图，明确各子功能结构，提出实现各子功能的各种可能性，并通过对各种可能进行的组合来构成满足总功能的最终解。八、指导方式和大致的进度安排1指导方式学生在设计期间，必须独立完成教师指定的设计任务。教师在指导毕业设计期间，实行制度管理、过程管理、规范管理。2进度安排熟悉课题、总体方案的论证 0.5 周液压支架的结构分析和参数化描述 1.0 周液压支架三维参数化建模 1.5 周各模块设计与开发 3.5
14、周系统调试与集成 2.5 周工程图绘制 1.0 周外文翻译 0.5 周撰写设计说明书 1.0 周设计说明书评阅（学生准备答辩） 0.5 周毕业答辩 1.0 周共计 16 周（含 3 周毕业实习）九、本题目的重点和难点以及与同组其它学生所做题目的关系1重点及难点三维参数化建模与整机装配；三维 CAD 系统的开发；三维模型库的建立；液压支架的虚拟样机与动态特性分析。2与同组其他学生所做题目的关系本题目需要 7 名学生完成。所有学生均参与总体方案的论证与设计，均参与三维参数化建模。本课题共分三个子课题，每个子课题又分为 2-3 个不同的模块；每名学生都将承担其中的一个公共模块和一个独立模块的设计；每名学生都将完成不同的工程图和外文翻译等。但每名学生之间又有非常密切地联系，共同完成整个设计题目。十、参考资料的使用方法1在图书馆“工程技术类”书库借阅相关书籍（可先利用计算机检索） 。2在图书馆“现刊”和“过刊”查看相
