本科生毕业设计(开题报告).doc

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1、 本科生毕业设计（论文）开题报告中文题目：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 Dipper Handle of the 27 m3 Mining Shovel目录一、毕业设计题目背景、目的11背景12目的4二、毕业设计主要内容及要求51工作内容52要求5三、毕业设计技术难点5四、毕业设计进度表6五、文献阅读情况6一、毕业设计题目背景、目的1背景1).挖掘机市场情况分析a).整个行业受工程机械行业整体上扬带动高速发展 中国工程机械制造业受国家加大基础设施建设投资以及扩大内需政策的拉动与出口贸易增长的影响，从1998年

2、下半年出现旺销的好形势。尤其是2001年来，随着西部大开发战略的实施，以及“西气东输”，“南水北调”，“西电东输”等重大工程项目的逐步实施，工程机械的国内市场需求进一步上升，国内工程机械行业整体出现高速上扬，未来一段时间工程机械行业前景乐观。挖掘机械是一种重要的土方工程机械，广泛应用在房屋建设、道路工程、水利建设、农田开发、港口建设、国防工事等土方施工和矿山采掘作业中，对减轻繁重的体力劳动，保证工程质量，加快建设速度，提高劳动生产率起到巨大的作用。挖掘机其本身由于工况恶劣，且属效率型设备，使用寿命7000小时，较其他工程机械为低，市场更新期快。b).近几年中国国内挖掘机市场分析，挖掘机市场前景

3、持续看好当前，我国挖掘机行业正处在一个历史性发展关键时期。2000年我国挖掘机产量为8111台，2001年猛增到12569台，挖掘机的销量也从2000年的7926台跃升到2001年的12397台。2001年与2000年比较，全国挖掘机的产、销量分别增长55%和56%。2002年是我国工程机械行业历史上增长速度最快、经济形势最好的一年，堪称“井喷之年”。挖掘机产品全年销量1.9万台，同比增长58%，挖掘机在整个工程机械行业中是产、销量增长最快的机种之一。2004年国内生产销售挖掘机33000台，比2003年回落1000余台，其中出口较往年有大幅增长，达到2000多台。产销下降始于2月份，6月份到

4、8月份下降得最厉害，10月份开始回升。05年工程机械行业经历了宏观调控的大浪淘沙，市场形势发生了翻天覆地的变化，就挖掘机而言，国内品牌市场份额上升，已经接近15%，而此前3年国内品牌的市场占有率分别是5%、8%、10%。这几年我国把70%的精力放在了国产挖掘机上，现在我欣慰地看到努力已经有了结果。c).宏观调控打乱了外资挖掘机企业的战略部署，给了国产挖掘机一个崛起的机会。 在前几年市场热销的时候，“萝卜快了不洗泥”的现象时有发生，而且售后服务也跟不上，宏观调控给了企业一个搞产品开发、抓质量管理的机会。 近几年，不管是国有企业还是民营企业，其生产的新一代挖掘机产品的性能、可靠性都已达到了较高水平

5、，柳工、徐挖以及三一开发的挖掘机，关键部件都选用国外进口配套件。目前国内其他企业也先后开发了一批采用国外液压件、发动机等优质配套件的新机型，主要性能参数与日韩相当。 未来几年国内品牌挖掘机的市场份额肯定还会有所上升，五到八年内将达到20%。2).国产挖掘机的崛起 27立方米自主产权矿用挖掘机的诞生，标志着大型挖掘机在我国的技术可行性得到体现，2006年12月18日，太原重型机械集团有限公司(以下简称太重)研制的重大装备27立方米矿用挖掘机通过了用户的出厂试车验收。 27立方米矿用挖掘机是太重继成功开发出我国第一台具有完全自主知识产权的20立方米矿用挖掘机以来，开发出的又一大型矿用挖掘机，这是我

6、国自主制造并拥有自主知识产权的最大挖掘机。同时，太重还充分发挥其技术潜力，将大型起重机产品向铁路建设领域延伸，与意大利爱登公司技术合作，成功研制了世界首台具有过隧道功能的铁路架桥专用设备-900吨架桥机，这是世界上起重量最大、能起重最长件的架桥机。 长期以来，我国露天矿所需的斗容2050立方米大型矿用挖掘机全部为进口或与外国公司合作制造。1983年，太重引进了美国P&H公司的大型挖掘机成套制造技术，但核心技术-可控硅整流柜未被转让。太重与P&H公司合作制造16.8立方米挖掘机，随着合作台数的增加，国产化率从34%提高到80%以上。1998年，太重继续与P&H公司合作，生产35.2立方米挖掘机铲

7、斗、斗杆及起重臂等关键装置。通过20多年引进消化吸收和合作制造，太重完全掌握了P&H的成套设计和制造技术，并在此基础上实现了再创新，特别是针对P&H没有转让的核心技术-电气控制部分，进行了自主开发，成功地研制了世界上最先进的交流变频调速系统。在神华准格尔能源有限公司、首钢矿业公司等单位的大力支持下，2005年，太重自主开发出我国第一台具有完全自主知识产权的20立方米矿用挖掘机，经过准格尔黑岱沟露天矿近一年的运行，2006年3月正式投入使用，并且性能卓越，达到了国际同类产品的先进水平，生产能力已远远超出其设计生产能力。此后，太重又赢得了华能集团伊敏煤电公司的3台20立方米制造合同，承接了中电投霍

8、林河煤电集团3台27立方米矿用挖掘机制造合同，神华准格尔能源有限公司1台35立方米矿用挖掘机的制造合同和中煤集团2台55立方米矿用挖掘机的制造意向。这台27立方米矿用挖掘机试车验收，标志着太重已为我国独立开发1500万吨级大型露天矿奠定了坚实的基础。太重成为与美国P&H公司和美国B-E公司全球并列的能独立制造大型矿用挖掘机的企业。3).关键词：大型电动挖掘机大型电动挖掘机主要由机械和电气两部分组成。其中机械部分包括：斗杆、斗杆、起重臂与推压机构、开斗机构、提升机构、回转机构、回转平台、中央枢轴、辊盘、底架、行走机构、履带装置、上部其余组件、下部其余组件、压气操纵系统、润滑系统及润滑室、机棚及其

9、通风除尘装置、司机室及其空调、梯子、栏杆、走台、配重等主要部分。挖掘机的推压机构采用齿轮-齿条推压结构，电气控制系统部分包括：供电、高压集电环、避雷器、高压开关柜、主变压器、辅助变压器、低压集电环、变频驱动电机、AFE变频驱动系统、PLC控制及综合监控系统、辅助电气系统、加热及通风装置、限位保护、照明及通讯系统、电缆等。2. 目的1).以27m3矿用挖掘机的斗杆为参考模型，运用大学四年的学到的专业知识，（例如：虚拟样机技术，ANSYS软件，UG,机械设计理论等）对其进行模型的构筑，并对斗杆结构进行有限元理论分析，根据最优化原理和方法综合各方面的因素，以人机配合方式或“自动探索”方式，在计算机上

10、进行半自动或自动设计，摒着最优设计的设计原则；运用电子计算机及计算程序的设计手段；采用最优化数学方法的设计方法，以选出在现有工程条件下的最佳设计方案，实现结构优化。2).ANSYS的研究范围主要是机械系统运动学和动力学以及应力应变分析，其核心是利用计算机辅助分析技术进行机械结构的动力学分析，以确定系统及其各构件在任意时刻的应变和应力，通过求解代数方程组确定引起系统及其各构件运动所需的作用力及其反作用力。步骤：1.基于多体动力学理论，对挖掘装载机的斗杆装置做运动学及动力学分析。详尽分析动臂机构，斗杆机构，斗杆连杆机构的设计要求，特别是传动角，各铰点和结构布置的空间几何要求。基于斗杆装置对整机稳定

11、性进行分析。 2.基于虚拟样机及仿真技术，应用ANSYS软件对矿用挖掘机的斗杆建模，并对斗杆工作装置参数化建模，加载，约束；应用参数分析对斗杆挖掘工作装置仿真优化，建立优化后的系统模型,研究系统工作的稳定性（校核约束）。 3).充分了解材料科学与工程，试图达到性价比最大化，充分考虑各种智能工具的使用，以期给出技术经济性分析和技术可行性分析报告。4).通过最后一次课程设计的机会，在导师的辅导下，充分发挥自主性，利用各种软硬件，系统的对大学四年的课程进行一次归纳总结，为将来的学习和工作打下一个良好的基础。二、毕业设计主要内容及要求1. 工作内容1).调研及可行性论证报告： 在图书馆，阅览室查阅相关

12、书籍和文献资料，完成5000汉字的外文文献翻译；写出可行性论证报告（开题报告），主要内容应包括国内外发展趋势，技术经济分析，技术可行性分析，字数在30005000字左右。2).斗杆结构形式研究：研究27立方米矿用挖掘机斗杆的结构受力特点，对其结构进行有限元分析，实现结构优化。3).软件： 利用ANSYS软件进行应力及应变分析。4).完成2万字的论文2. 要求 以27立方米矿用挖掘机的斗杆为参考模型，研究斗杆结构的单元分析，利用有限元分析软件ANSYS，实现对27立方米挖掘机斗杆的结构应力等性能的分析。三、毕业设计技术难点1).充分掌握有限元分析理论，并运用有限元分析理论对27m3矿用机械式单斗

13、挖掘机斗杆结构的有限元分析，实现结构优化。2).认真学习ANSYS软件，并熟练运用ANSYS软件实现对27m3斗杆的结构应力及应变等性能的分析。四、毕业设计进度表阶段日期计划完成工作量完成情况指导教师签字译文及开题报告总体设计：（建模，软件等）完成有限元分析，完成2万字论文五、文献阅读情况1LINEAR, NONLINEAR AND CLASSICAL CONTROL OF A1/5TH SCALE AUTOMATED EXCAVATOR E. Sidiropoulou_, E. M. Shaban_, C. J. Taylor_, W. Tych, A. Chotai_ Engineerin

14、g Department, Lancaster University, Lancaster, UK, c.taylorlancaster.ac.uk Environmental Science Department, Lancaster University.2MULTI-ARM MECHANISM DESIGN MINIMIZING HINGE REACTIONS BETWEEN ARMSW. GUTKOWSKI, J. BAUER and Z. IWANO Institute of Fundamental Technological Research, Polish Academy of

15、Sciences, Swietokrzyska 21,00-049 Warsaw, Poland J. PUTRESZAWS Atkins-Polska, Marszatkowska 82, 00-517 Warsaw.3阎书文，机械式挖掘机设计，机械工业出版社，1982年4于仁灵，矿山机械构造，机械工业出版社5ANSYS10.0结构分析及实例解析， 机械工业出版社6UG NX3.0应用软件入门及参考， 机械工业出版社 7李占春，成来锁，WK-10挖掘机无机械加工面,变断面高强度斗杆的研制，矿山机械， 98718武昭晖，机械零件强度的可靠性设计与传统设计（太原大学，山西太原）9王超，王金机械可靠性理论北京：冶金工业出版社，1992 10曹金榜现代设计技术与机械产品北京：机械工业出版社，198711周大力工程机械结构现代强度设计方法的研究.工程机械，199512WK-10 挖掘机的研制与试验太原重型机器厂，198513傅永华.有限元分析基础.武汉:武汉大学出版社，2003