液压支架三维CAD系统 毕业设计指导书

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1、机机电电学学院院毕毕业业设设计计指指导导书书课 题 名 称液压支架三维 CAD 系统教学系、部、室专 业指 导 教 师XXXXXXXX 大学机电学院毕业设计指导书大学机电学院毕业设计指导书一、设计题目一、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：

2、1.62.4m 支架宽度： 1.2201.270m 中心距： 1.250m 初撑力（31.4MPa）： 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/105mm 3.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

3、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， 对液压支架的动态特性进行仿真和分析。三、设计要求三、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

4、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

5、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、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、设计内容及工作量四、设计内容及工作量 1.将

6、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

7、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；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

8、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 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/ENGINEE

9、R 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.

10、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 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

11、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。 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

12、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

13、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、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

14、总功能的最终解。八、指导方式和大致的进度安排八、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 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