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1、本科生毕业设计论文中文题目：27m矿用挖掘机斗杆结构有限元分析英文题目：The Finite Element Analysis of the DipperHandle of the 27 m3Mining Shovel / 摘 要挖掘机结构非常复杂,往往是多发动机同时驱动,其工作环境恶劣,外载荷随机性变化,因此在设计大型矿用挖掘机时,为了使其能够作业安全,工作顺畅,除必要的理论分析和静强度计算外,还必须要进行动力学分析和有限元分析,以保证在设计之初机械的动强度及可靠性。介绍了国外挖掘机的发展状况,以及本课题研究的意义及容。本文是对挖掘机进行静力学及有限元分析,适应我国矿用挖掘机发展的需要,充分
2、利用前人的研究成果和已有的实验数据,在P&H-2300的基础上对斗容为27的大型矿用挖掘机的斗杆进行分析。对机械式单斗挖掘机的结构进行了介绍,并斗杆的结构进行了分析,根据经验公式确定了斗杆的结构尺寸。简单介绍斗杆模型的建立过程以及所用软件的发展过程及应用特点,然后将UG中建立的斗杆的模型导入ANSYS中。文章结尾介绍了有限元分析软件在静力分析的应用,针对挖掘机斗杆在不同工况下的受力,应用静力分析模块对斗杆的简化模型受力情况进行了分析,得到其应力变化情况,并得到最大单元的位置。我们以后要做的工作是建立起有限元的有效性评估机制,结合实体模型仿真实验数据,分析误差产生的原因,研究出一个更有效更快捷的
3、分析体制。关键词：斗杆 有限元分析 UG ANSYSABSTRACT The construct of excavator is very complex and the multiple movers often work simultaneously. At the same time its working environment is very bad and the eternal load varies randomly. As a result, when designing the new product of excavator, in order to ensure the
4、 performance safety, the designer not only has the basic theory analysis on static load computing, but also do necessary work about the kinetics of mechanism to qualify the dynamic reliability in the period of designing. The first novel is devoted to write the development of domestic and theforeign
5、excavators, As well as the study of the subject content and significance.To meet ou- rs development requires,this paper make dynamics simulation and finite element a- nalysis of mining excavator equipment which capacity is 27 m3. It introduced the s- tructure of the mechanical shovels, and analyzedt
6、he structureof its working equeq- uipment. According to the empirical formula to determine of the equipment structu- re size, and the various componentssize.Then briefly introducedthe process of esta blishment of the working equipment, andevelopment of the used software also inc- luding its applicat
7、ional charactistic , then lead the model of working equipment est- ablished in the UG to ANSYS.then introduced the software ANSYS in the static a- nalysis .Contra pose the working equipment of excavatorin different conditionsinthe working, it analyzedthe work force of the modelby static analysis dev
8、ice to get the stress changes and the maximize location of unit. Then it isthe conclusions of the full text . Our future tasks is to establish the effectiveness of virtual prototyping evaluation mechanism, to combinedata of physical prototype simulation analyzethe errors causes and researcha fault-t
9、olerant Virtual Prototyping System to ensure that the test data is credible, and any potential errors can be quantified.Key word: working equipment UG ANSYS FEM目录第1章绪论11.1概述11.2机械式挖掘机国外发展状况11.3市场前景分析31.4本论文研究的必要性及意义41.5本论文研究的容4第2章 斗杆的结构设计62.1矿用挖掘机工作装置简介62.2斗杆的结构分析72.3斗杆的设计计算82.4斗杆应力的计算9第3章斗杆模型的建立113
10、.1UG概述113.1.1应用软件UG简介113.1.2 UG软件的特点123.2参考模型的创建133.3斗杆模型的导入过程14第4章斗杆的有限元仿真分析164.1 有限元方法概述164.2 有限元方法的历史174.3 有限元方法的基本思想194.4 有限元法的分析步骤194.5 应用软件 ANSYS的介绍204.5.1 ANSYS软件简介204.5.2 ANSYS的主要特点214.6 有限元模型的建立224.7 单元类型的选择234.8 网格划分简介234.8.1选择网格划分方式234.8.2指定单元划分形状244.9 边界条件244.10 工况的确定及载荷计算254.10.1工况1254.
11、10.2工况2264.11 斗杆强度刚度分析284.11.1 工况1284.11.2 工况230第5章结论325.1结论325.2展望32参考文献33致 谢35第1章 绪论1.1 概述目前,大型矿用机械式电铲挖掘机在国、国际的矿山开采及工程施工行业中有着广泛的应用,其性能的优劣对生产率的有很大的影响。在国际市场竞争日趋激烈的今天,如何提高产品的质量是提高其市场竞争力的关键。大型矿用机械式电铲挖掘机结构非常复杂,绝大多数是多发动机同时驱动,其工作环境十分恶劣,外载荷随机性变化,因此在设计新产品时,为了使其能够作业安全,工作顺畅,除必要的理论分析和静强度计算外,还必须要进行动力学、动力学及有限元分
12、析,以保证机械设计的可靠性和性能的优化。1.2机械式挖掘机国外发展状况1954年我国第一台斗容量为1的机械传动式正铲挖掘机试制成功, 开始了我国挖掘机的生产。1977年研制出WK-l0斗容量为8-12,WD-2000斗容量为10-15,才使大型矿用挖掘机生产有了新的突破。随着采矿工业的发展,我国从美国P&H公司引进技术,生产了斗容量为16和23的P&H-2300XP和P&H-2800XP两种大型挖掘机,并投入矿山使用。这两种挖掘机的试制成功,标志着我国的机械式电铲挖掘机制造技术又前进了一步。虽然我国机械式电铲挖掘机制造近年来有很大的发展,但其产品质量与发达国家相比还是相当落后的,这不仅反映在工
13、艺水平上,还反映在设计水平上。在大型矿用挖掘机方面的主要差距体现为铲斗容量仍然较小、可靠性较差及工作循环时间长等等。近年来,随着我国经济的高速发展,对能源和资源产品的开采使用将以规模化、高效化和清洁化为主要方向。根据国家规划,未来5-10年,国家将以建设千万吨级以上的特大型露天煤矿和现代化大型矿井为主,建设大型矿业基地将成为煤炭行业发展的重要方向。冶金工业也面临矿山大型化和设备大型化的发展趋势,对大型矿用挖掘机的需求也十分强劲。长期以来,我国露天矿山所使用的20至50立方米大型矿用挖掘机,一直全部为进口或与外国公司合作生产的产品,其核心制造技术被国外公司所垄断。20XX以来公司成功的研制了具有
14、完全知识产权的20、27的挖掘机,打破了国外公司在大型矿用机械的产品和技术垄断,也使公司成为世界上少数几个自主生产大型矿用机械的企业之一。此次技术改造将在原有基础上进行自主研制、开发,适合年产2000万吨级及以上大型露天矿的矿用挖掘机,新增年产量为28台。从需求方面看,预计国新增需求量将在50台以上。我们认为,在矿山机械大型化和进口替代的大背景下,公司的新项目在未来销售方面不会有明显的压力。近年来,随着高新技术不断地在矿山设备中的应用,以及为适应日益增大的矿用汽车的铲装需要,矿用挖掘机正朝着大型化和智能化方向发展,由于挖掘机在露天采矿和土建工程中的广泛应用,许多工业发达的国家都比较重视挖掘机生
15、产。目前国外制造大型挖掘机的国家主要有美国、日本和西德,法国、英国、意大利、捷克、瑞典等国家也有一定的生产规模。现将几个主要发达国家的挖掘机生产概况分别阐述如下。单斗挖掘机发展较早的国家是美国。1933年美国机械工程师取得了单斗挖掘机的发明权,1936 年制造出世界上第一台机械传动挖掘机,其挖掘机生产技术一直处于领先地位,尤其是大容量的矿用挖掘机几乎垄断了资本主义市场,并在机械性能、结构、电器传动技术和运行可靠性方面遥遥领先。美国是出口挖掘机主要国家之一,每年出口量一般占1/4以上。美国生产的挖掘机关键零部件寿命较长并且设备重量较轻。美国生产挖掘机的公司主要有Bucyrus&Eris公司简称B&E公司、Harnischfigier公司简称P&H公司、马里恩公司等三十多家。其中：B&E公司的主要产品有395-B、295-B、295-B1、290-B等型；P&H公司的主要产品有P&H-2300、P&H-2800 、P&H-1900AL、P&H-2100BL 等型；马里恩公司的主要产品有204-M、201-M、191-M等型。挖掘机生产的专业化和充足的备件是美国挖掘机工业的特点,铲斗、斗齿、履带板、离合器、制动器、司机室等都有专业生产厂。1.3市场前景分析近年来,随着我国经济的高速发展,对能源和资源产品的开采使用将以规模化
