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1、南昌航空大学科技学院学士学位论文目 录第一章 绪论11.1课题背景11.2课题学术意义及实用价值21.3 本文的主要任务31.4 本章小结3第二章 装载机工作装置简介42.1装载机工作装置的结构形式与特点42.1.1工作装置的总体结构与布置42.1.2 TZ08D型前装载机结构简况及设计参数42.2 液压油缸设计计算62.2.1液压缸主要尺寸的计算62.2.2 液压缸性能参数的计算82.3工作装置连杆机构的结构形式与特点92. 4装载机工作装置的基本概念92. 5装载机工作装置的设计要求102. 5. 1 装载机典型作业工况及其描述102. 5. 2 工作装置的设计要求112.6 本章小结12
2、第三章 装载机工作装置三维模型的建立143.1 三维实体几何模型的建立143.1.1 Pro/e软件特点153.1.2 Pro/e建模方法173.2装载机工作装置三维实体模型的创建193.2.1零件三维模型的建立193.2.2标准件的建立193.2.3工作装置装配模型的建立193.3本章小结20第四章 工作装置动臂的强度校核214.1 计算载荷工况214.2建立动臂强度分析力学模型（模型的简化）224.2.1支座的简化224.2.2载荷的简化234.3动臂的校核234.3.1弯矩的计算234.3.2 弯矩图的绘制254.3.3 弯曲应力的计算254.4 结论264.5本章小结26结论27参考文
3、献29摘 要TZ08D型前装载机是山东省农业机械科学研究所现代农业装备工程技术公司设计的第四代小型装载机，是一种广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建设工程的土石方施式机械，它主要用于铲装土壤、砂石、石灰、煤炭等散状物料，也可对矿石、硬土等作轻度铲挖作业。国外装载机发展迅速，而我国装载机在设计上存在很多问题，其中主要集中在可靠性、结构设计强度等方面。本文以TZ08D型装载机为例, 先介绍了TZ08D装载机工作装置结构，利用AUTOCAD2007对装载机工作装置进行初步设计，然后利用ProE软件进行装载机工作装置的三维实体设计，以真实地反映装载机的几何形状进而反映出各部件空间位置，有效地
4、反映装载机真实结构，提供直观形象的实体图形，为进一步动态仿真和有限元分析做准备并及时发现和解决问题 。最后利用材料力学中的梁模型对工作装置动臂结构进行强度校核，以验证设计的合理性。满意关键词: 装载机，Pro/ENGINEER，强度校核 AbstractThe TZ08 D Front Wheel loader is the fourth generation small scaled Wheel loader in the Modern Agricultural Equipment Engineering Technique Company of Shandong Agricultural
5、Machinery Research Institute. It is one machine extensively used for highway, railroad, construct, water electricity, port, mineral mountain etc and mainly used for a spade to pack soil, freestone, lime, coal.etc. to spread a form material.It can also make a light degree spade to dig homework to the
6、 mineral stone, hard soil etc.The abroad loader develop quickly, but our loaders exist a lot of problems on the design, among them mainly concentrating on designing strength in the credibility, structure etc. With the TZ08 D wheel loader for a example, this text firstly introduce its structure and g
7、ive preliminary designing with the help of AUTOCAD2007 , then asking for help of Pro/E software to carry on loading machine work device of 3D entity design for really reflecting loading machine of several the shape then reflects their position of each parts effectively and introduce its instruction
8、to resolve a problem in time. Finally, the text checks for the strength of the boom structure in the loader with the help of beam mold in the Mechanics of Materials Keywords: Wheel loader，Pro/Engineer，check for the strength 第一章 绪论1.1课题背景TZ08D型前装载机是山东省农业机械科学研究所现代农业装备工程技术公司设计的第四代小型装载机,是一种广泛用于公路、铁路、建筑、
9、水电、港口、矿山等建设工程的土石方施式机械，它主要用于铲装土壤、砂石、石灰、煤炭等散状物料，也可对矿石、硬土等作轻度铲挖作业。换装不同的辅助工作装置还可进行推土、起重和其他物料如木材的装卸作业。在道路、特别是在高等级公路施工中，装载机用于路基工程的填挖、沥青混合料和水泥混凝土料场的集料与装料等作业。此外还可进行推运土壤、刮平地面和牵引其他机械等作业。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。过去，工作装置基本上沿用类比法和作图试凑法进行设计，工作繁琐、设计精度低、周期长，且不易获得各项性能指标都比较满意的设计方案。尽管在长期实践中
10、积累有一定的设计经验，但由于缺乏现代设计理论与方法的指导，设计时仍存在较大的盲目性.为了寻求一组满意的方案，常常需要完成大量的手工作图工作。这样，不仅设计效率很低，对物理样机的依赖性也很大，难于创新。近几年来，无论在国内还是在国外，装载机品种和产量都得到了迅猛发展，已成为工程机械的主导产品之一。70年代中期以来，国外一些大型装载机制造公司己将优化设计、有限元分析及CAD等现代设计理论与方法应用于装载机工作装置的实际产品设计之中，取得了较好的经济效益。国内一些单位于80年代初开始了这项研究工作，并初见成效。近20多年来出现并迅速发展起来的即优化设计、可靠行设计、有限元分析、动态设计及CAD等于一
11、体的现代设计方法学，已广泛应用于常规的机械产品设计之中.早在70年代，装载机工作装置的优化设计在国外便不再是独立进行，而是与有限元的结合使用，己使这种理论在实践中日趋完善。美国学者D.L.Bartel和D.C.Swann的前端式装载机动臂总成优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亚特一阿里斯等大型装载机制造公司也于70年代中期将优化设计、有限元分析及CAD现代设计理论与方法应用于装载机及其工作装置的实际产品设计之中，并取得了较好的经济效益。我国在“七五”和“八五”期间，我国一些工程机械厂从美国和日本等国家引进其70年代中、后期的产品进行批量生产，以提高我国装载机的设计
12、水平和产品质量。为了提高我国装载机的设计水平和产品市场竞争力，缩小与国外先进水平的差距，从80年代开始，国内一些高等院校和研究单位广泛开展了装载机工作装置的理论研究，并作了大量的基础工作。研究内容设计诸多方面，如“装载机工作装置的优化方法及微机程序设计”、“装载机工作装置摇臂的有限元分析及优化” “装载机工作装置运动特性动态仿真” 、“装载机工作装置优化设计”“轮式装载机转斗六连杆机构的优化设计”等等。但国内对装载机工作装置的研究目前还仅局限于单一设计理论方法的使用，过多偏重于理论上的分析与计算，即缺乏系统的现代设计理论作为主导，理论研究有为真正应用于实际产品的设计之中，绝大多数工程机械厂采用
13、传统的作图试凑法设计工作装置。因此，开展装载机工作装置现代设计方法的研究，对推广现代设计理论与方法，提高我国装载机的设计水平与产品质量，都具有十分重要的理论意义与现实意义。装载机工作装置的设计，应保证铲斗在装载过程中平移或接近平移运动。以使物料在提升的过程中，不致由于铲斗的倾斜而掉落。过去在解决这类问题时，常采用作图的方法加以解决。在当前市场竞争日益激烈，用户要求在不断变化的情况下。设计者能迅速设计出满足用户要求的新工作装置。为了克服上述设计方法存在的不足，本文主要对装载机工作装置进行实体建模，为设计出的工作装置进行运动仿真、有限元分析做准备，以检验设计的合理性及正确性，这样在很大程度上可缩短
14、设计周期，提高设计水平。它不但可精确合理地使各零部件的设计选用成为可能，而且还可使产品的制造降低，性能提高。1.2课题学术意义及实用价值随着科学技术的不断发展，利用先进的CADCAE工具对机械系统开展研究已成为一种趋势。Pro/ENGINEER(ProE)是集CADCAM/CAE于一体的大型设计软件计，其中CAE常用的模块有Mechanism Design eXtension(MDX)ProMECHANICA(ProM)。比起十分专业的分析软件，ProE无法匹敌，但ProE却是今天使用率最高的三维CAD软件。比起准确率99的分析，顺手就能完成的趋势评估，更贴近绝大多数的使用者。装载机工作装置是
15、一个较为复杂的机械系统。借助ProE软件进行装载机工做装置的三维实体设计，不仅可以真实地反映装载机的几何形状还可以反映出各部件空间位置，有效检测工作装置的各部件是否发生干涉，并及时解决问题。 此外，它还能够对关键部件（动臂）进行有限元分析，验证设计的合理性，省去了制造样机进行反复实验、修改等环节，大大缩短了产品的开发周期，降低产品成本 。本课题以TZ08D装载机为实例，结合现代计算机技术，利用PRO/E软件建立装载机工作装置力学模型。由于装载机本身是一个复杂的系统，外界载荷的作用复杂，加上人车环境的相互作用，给工作装置的分析研究带来了很大困难。所以本课题也是在建立一个合理的装载机分析模型方面的一个探索。在此模型的基础上利用PRO/MECHNICA软件的分析功能，以增强工作装置的强度为目标，对工作装置的动臂进行分析优化，最终得出一个合理的方案。1.3 本文的主要任务本论文希望通过Pro/ENGINEER软件对TZ08D型装载机进行简单设计和三维建模分析。具体任务如下：(1)TZ08D型装载机工作装置的液压油缸设计计算。(2)TZ08D型装载机工作装置实体建模。1.4 本章小结本章首先提出了课题的来源，并就课题意义及实用价值做出了说明。然后简
