轮式装载机及其运动模拟设计【开题报告】

毕业论文开题报告

机械设计制造及其自动化

轮式装载机及其运动模拟设计

一、选题的背景和意义

装载机是一种用途十分广泛的工程机械，它主要用于对散状物料进行铲装、运输、卸载及平整作业，若换装相应的工作装置，还可以进行推土、起重、装卸木料及钢管等作业。因此，它被广泛用于建筑、矿山、铁道、公路、水电、港口、农田基本建设及国防等工程中。对于减轻劳动强度，加快工程建设速度，提高工程质量起着非常重要的作用，所以装载机在国内外不论是在品种或者在产量方面发展的速度都十分快，是工程机械中的一个主要机种。

我国装载机的生产在近几年有了比较快的发展，目前已成批生产的露天工程用装载机有：斗容为0.75米3的ZL15，斗容为1.5米3的ZL30，斗容为2米3的ZL40，还有斗容为3米3的ZL50。此外，国内好几个工程与矿山机械厂，已经设计制造出斗容为5米3和8米3的大型轮式装载机，并且正在设计试制特大型轮式装载机。

对于装载机这样比较大型的工程机械，成本相对来说是比较高的，设计人员希望在设计阶段而不是在装载机已经设计出来的阶段对装载机进行比较全面的把握从而可以降低成本。另一方面，模拟环境可以作为一种实验环境，对一些可能遇到的工程问题进行模拟，以期在实际工程运作中保持一定的安全系数，提高刚度、强度、稳定性等等。

二、研究目标与主要内容（含论文提纲）

研究目标：

装载机的设计过程，大体可分为：明确任务、调查研究、制定设计任务书，进行整车布置、确定整机的主要性能参数，进行各部件的方案设计与强度计算，技术设计与工艺设计等阶段。除此之外，随着现在设计的更进一步的要求以及计算机硬件和软件的高速发展，在设计的制图阶段，人们并不满足于平面二维制图，现有的CATIA、Pro/E等等一些高端软件可以满足设计者造出三维立体，并且依赖于仿真软件例如ADMAS进行动态仿真。功能强大的CATIA V5三维制图软件不仅可以很容易的造出三维立体，而且可以进行动态仿真，从而得到一系列有用的信息比如重要的工程分析等等，本设计就是依赖CATIA V5R10来进行设计的。

主要内容（含论文提纲）：

1 绪论.................................................... 错误!未定义书签。

2 装载机各系统设计........................................ 错误!未定义书签。

2.1 变矩器与发动机的匹配计算.............................. 错误!未定义书签。

2.2 牵引特性匹配.......................................... 错误!未定义书签。

2.3 直接传动设计.......................................... 错误!未定义书签。

2.4 钳盘式制动系设计...................................... 错误!未定义书签。

2.5 电器系统.............................................. 错误!未定义书签。

2.6 铲斗性能参数优选...................................... 错误!未定义书签。

3 装载机外观造型.......................................... 错误!未定义书签。

4 电子样机运动机构模拟.................................... 错误!未定义书签。

4.1 电子样机仿真.......................................... 错误!未定义书签。

4.1.1 工作平台.......................................... 错误!未定义书签。

4.1.2 创建圆柱副（Cylindrical Joints）.................. 错误!未定义书签。

4.1.3 一个驱动命令（Defining a Command）................ 错误!未定义书签。

4.1.4 一个固定件（Defining a Fixed Part）............... 错误!未定义书签。

4.1.5 机构模拟（Simulating a V5 Mechanism）............. 错误!未定义书签。

4.2 电子样机运动模拟机构的建立............................ 错误!未定义书签。

4.2.1 一个固定的部件（Defining a Fixed Part）........... 错误!未定义书签。

4.2.2 一个驱动命令（Defining Commands）................. 错误!未定义书签。

4.3 电子样机运动仿真的运行和回放.......................... 错误!未定义书签。

5 仿真过程与分析.......................................... 错误!未定义书签。总结...................................................... 错误!未定义书签。参考文献：................................................ 错误!未定义书签。致谢...................................................... 错误!未定义书签。

主要研究内容是运用三维造型及仿真软件对轮式装载机进行造型和运动学仿真，对装载机运动的合理性做出判断。

要求对轮式装载机的主要系统进行设计及匹配计算, 以此为基础对装载机进行三维造型，在造型设计中参照国内外比较先进轮式装载机的外观造型；对铲斗的性能参数进行

优选；对仿真的过程步骤做详细的介绍；对仿真的方式进行比较分析，验证装载机运动的合理性。

三、拟采取的研究方法、研究手段及技术路线、实验方案等

研究方法、研究手段、技术路线、实验方案：

装载机的设计过程，大体可分为：明确任务、调查研究、制定设计任务书，进行整车布置、确定整机的主要性能参数，进行各部件的方案设计与强度计算，技术设计与工艺设计等阶段。除此之外，随着现在设计的更进一步的要求以及计算机硬件和软件的高速发展，在设计的制图阶段，人们并不满足于平面二维制图，现有的CATIA、Pro/E等等一些高端软件可以满足设计者造出三维立体，并且依赖于仿真软件例如ADMAS进行动态仿真。功能强大的CATIA V5三维制图软件不仅可以很容易的造出三维立体，而且可以进行动态仿真，从而得到一系列有用的信息比如重要的工程分析等等，本设计就是依赖CATIA V5R10来进行设计的。

四、参考文献

[1] 徐灏.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，1991.

[2] 徐希民.铲土运输机械设计[M].北京：机械工业出版社，1989.

[3] 张光裕，许纯新.工程机械底盘设计[M].北京：中国建筑工业出版社,1988.

[4] 吉林工大工程教研室.轮式装载机设计[M].北京：中国建筑工业出版社,1982.

[5] 长沙矿山研究院露天装载机组.露天装载机[M].北京：机械工业出版社,1974.

[6] 杨晋生.铲土运输机械[M].北京：机械工业出版社，1981.

[7] 吉林工业大学工程机械教研室.轮式装载机设计[M].北京：中国建筑工业出版社，

1979.

[8] 高秀华，王智明，王继新.工程分析及电子样机模拟[M].北京：化学工业出版社，

2004.

[9] Pu Kun,Zeng Hong,Wang Jinfeng. Development of a New Tool for Building 3D

Parametrization Parts Library Based on CATIA Software[J]. Mechanical Science and Technology. 1999.01

[10] Wang Chenchun,Chen Xiaonan,Yang Peilin. Automatic Planning of Assembly

Sequence Based on Computer Aided Design Model for Product[J]. Journal of Xi’an Jiaotong University.2003.07

五、研究的整体方案与工作进度安排（内容、步骤、时间）

首先查阅各类中外文资料，通过大量的阅读，并且加入自己的理解和研究，完成外文翻译、文献综述和开题报告这些论文的前期工作。然后在其他人的分析和研制的基础上，再加以改进和研究，从而完成轮式装载机及其运动模拟设计等工作并进行性能校核，最后进行整理和不断修改完善，完成论文的整体工作。

具体的工作进度时间安排如下：

12月选题

12月中旬老师下达毕业生论文任务书

12月下旬明确论文写作要求，安排写作时间进度，开始资料的查阅。

2月到4月中旬实习期间：

1、与指导老师保持联系，多次与指导老师见面，指导2-3次。

2、3月份初期完成开题报告，外文翻译，文献综述。

3、撰写论文初稿和修改。

5月回校，继续撰写毕业论文，指导老师指导2-3次。

六、研究的预期目标及主要特点及创新点

对于装载机这样比较大型的工程机械，成本相对来说是比较高的，设计人员希望在设计阶段而不是在装载机已经设计出来的阶段对装载机进行比较全面的把握从而可以降低成本。另一方面，模拟环境可以作为一种实验环境，对一些可能遇到的工程问题进行模拟，以期在实际工程运作中保持一定的安全系数，提高刚度、强度、稳定性等等。

虽然我们国家的装载机技术发展很快，但是跟发达国家相比较其速度还是慢得多，重型机械作为我们国家生产力水平一个重要的指标，所以我们更应该注重它的发展，尽量把传统的技术方法与高科技的计算机软件相结合，走出一条具有高效率、高质量、高可靠性的制造之路。