【導(dǎo)讀】自動化程度具有重要的意義。分析了國內(nèi)外鏟運機的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，指出了。國內(nèi)相對落后的地方，同時詳細(xì)介紹了鏟運機工作裝置的組成及重要性。本次設(shè)計是通過計算得出各個結(jié)構(gòu)相應(yīng)尺寸和查閱國內(nèi)外資料確定結(jié)構(gòu)類型，工況中，構(gòu)件的動作情況及相關(guān)的運動參數(shù)。

　　

【正文】 os [ 212432221m in VV VVVVa ?????時 對應(yīng)于 ])(2 )(a rc c os [ 4312223421m a x VVV VVVVb ? ???? （ ） 當(dāng) ])(2 )(a rc c os [ 231242321m a x VVV VVVVa ? ????時 對應(yīng)于 ]2 )(a rc c os [ 412232421m in VV VVVVb ????? （ ） 鏟運機的各項參數(shù)： 表 3 各型鏟運機的參數(shù) 參數(shù)項目 單位 名稱、型號（規(guī)格） （ 922D） （ 922E） CY2 CY3（ ST31/2） CY4（ ST5C） 額定鏟斗容量 立方米 2 最大鏟取力 KN 80 91 196 單機總重 t 凈載荷 t 4 外轉(zhuǎn)彎半徑（最?。? mm 4791 4791 5100 5530 6405 內(nèi)轉(zhuǎn)彎半徑（最小） mm 2781 2781 2800 2740 3175 90度轉(zhuǎn)彎時巷道寬度 mm 2845 2845 3100 3680 3810 裝料時最大舉升高度 mm 3708 3708 4060 3980 5400 卸料高度（最大） mm 1300 1300 1550 1500 1600 外形尺寸（長寬高 ） mm 6735 15242032 6735 15242032 6760 16842032 8203 19562156 9271 22612286 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 35 頁 共 45 頁 計算結(jié)果如下表所示： 表 4 各部件的計算結(jié)果 序號 物理量 單位 最終計算結(jié)果 1 小臂的長度 mm 750 2 大臂的長度 mm 1800 3 液壓桿的深度 mm 700 4 連桿的長度 mm 708 5 搖臂的長度 mm 780 6 鏟斗兩鉸接點的距離 mm 488 7 鏟斗的寬 度 mm 1790 8 鏟斗上沿高度 mm 1240 9 鏟斗容量 3m 3 10 車輪的直徑 mm 1266 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 36 頁 共 45 頁 3 工作裝置的三維建模 圖 鏟運機的鏟斗 圖 鏟運機的動臂 圖 鏟運機的連桿 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 37 頁 共 45 頁 圖 鏟運機的搖 臂2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 38 頁 共 45 頁 4 鏟運機工作裝置仿真 鏟運機工況分析 所謂典型工況，是因為這些工況確定了鏟運機外載荷，鏟斗斗尖上的最大插入阻力、最大鏟掘阻力和最大轉(zhuǎn)斗阻力，這些力可以 作為系統(tǒng)載荷的計算、分析依據(jù)。 工況Ⅰ：鏟斗插入料堆的牽引工況主要確定插入阻力，這時 Fz為零； 工況Ⅱ：鏟運機停在路面上，保持操作重量，動臂處于低位，后輪離開地面時的牽引工況主要確定鏟起阻力，這時 Rx為零； 工況Ⅲ：前輪離開地面時的牽引工況主要確定的是轉(zhuǎn)斗的阻力，這時 Rx 為零。 鏟斗舉料時平動性分析 圖 CY3鏟運機高位舉升工況 在舉升工況過程中，轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖，舉升油缸伸長，動臂上舉，實現(xiàn)物料的舉升。此過程，要注意鏟斗的平動性。所謂平動性是指動臂從最低位置到最高位置的舉升過程中，保證鏟斗 內(nèi)物料穩(wěn)定、不散落。即要求鏟斗的角度變化小于 15176。 平動分析時，在實際運行中外載荷為物料重量與工作裝置自重之和，在料堆內(nèi)時考慮鏟斗與物料的摩擦力。為簡化分析，這里只考慮工作裝置自重的影響。 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 39 頁 共 45 頁 平動分析0 1 2 3 4 5 6 7時間 ( 秒 )鏟斗角度 (度) 圖 鏟斗平動分析過程鏟斗角度變化曲線 上圖為鏟斗舉升平動性分析曲線，也就是鏟斗在舉升過程中鏟斗轉(zhuǎn)動角度變化曲線。圖中顯示鏟斗在舉升過程中轉(zhuǎn)動角度最大和最小角度之差小于 15176。，滿足鏟斗舉升平動性的要求。 鏟運機卸載情況分析 圖 CY3鏟運機高位卸載工況 在卸載工況中，舉升油缸閉鎖，鏟斗油缸 收縮，鏟斗翻轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)物料的卸載。卸載工作要求鏟斗在動臂最低和最高位置之間的任何位置都能卸料，即各處的卸載角都必須大于或等于 45176。由最低卸料位置舉升到最高卸料位置鏟斗角度轉(zhuǎn)動角度曲線可以看出，只要對鏟斗的高位卸載角和低位卸載角分析就可以了。 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 40 頁 共 45 頁 卸載角分析1525354555657585950 1 2 3 4 5 6 7時間 ( 秒 )卸載角 (度) 圖 卸載過程中卸載角曲線 上圖中，最高位時舉升油缸達(dá)到最大行程，卸載角達(dá)到 74176。，遠(yuǎn)大于卸載角的要求，可以實現(xiàn)輕松卸料。 鏟斗處于卸載狀態(tài)時斗尖離地高度： )s i n (s i n 5000 ??? ???? dr RHAEH （ ） d? —— 鏟斗處于卸載狀態(tài)時的傾角，即卸載角可以用上面的求斗角傾角的計算結(jié)果。 鏟斗處于卸載狀態(tài)時斗尖至前輪外緣的水平距離： 10500 )c o s (c o s RARAEL dr ????? ??? （ ） 150 6 3 3)c o s (6 3 5c o s1 8 0 0 Rd ????? ??? 鏟運機的自動放平性分析 圖 CY3鏟運機鏟掘工況 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 41 頁 共 45 頁 鏟斗自動放平是指動臂在最高位置卸料后，轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖，舉升油缸開始工作，使動臂下降到最低位置后，鏟斗恰好處于插入工況。相反的定義和它等價，即由插入工況時轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖，由舉升油缸舉升至最高位置時恰好是鏟斗的卸料位置。下面的分析采用的是后一過程。此分析過程中油缸速度恒定，鏟斗受恒定外力，測定舉升油缸受力隨舉升時間變化關(guān)系。 舉升動力分析0102030405060700 1 2 3 4 5 6 7時間 ( 秒 )鏟斗角度 (度) 圖 自動放平過程中鏟斗角度變化曲線 上圖中最大值為 58176。，最小值為 4176。，鏟斗由插入工況 4176。轉(zhuǎn)動終了卸載位置的 49176。，轉(zhuǎn)動角度為 45176。，其中最大角度為 58176。顯示機構(gòu)的設(shè)計滿足自動放平要求。這里的角度都是鏟斗前壁和地面的夾角。 自動放平過程中油缸受力隨舉升時間變化曲線，顯示在這一過程中油缸受力的變化趨勢，此過程中外載荷為工作裝置自重。受力曲線都是力和舉升時間的函數(shù)關(guān)系。具體分析曲線見下圖，這里主要是獲取受力隨舉升時間的變化趨勢。在此過程中，舉升機構(gòu)的倍力系數(shù)的變化較大，舉升油缸產(chǎn)生的舉升力變化較大。 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 42 頁 共 45 頁 舉升動力分析 ( 自動放平 )01500030000450006000075000900000 1 2 3 4 5 6 7時間 ( 秒 )力 (N)舉升油缸轉(zhuǎn)斗油缸 圖 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 43 頁 共 45 頁 5 總結(jié) 經(jīng)過近一個學(xué)期的查閱相關(guān)資料，認(rèn)真學(xué)習(xí)各種軟件的基礎(chǔ)上，本設(shè)計詳細(xì)介紹了鏟運機工作裝置的組成構(gòu)件及作用；充分利用 CY3鏟運機工作裝置的圖紙，應(yīng)用 Pro/Engineer 軟件 完成了鏟運機工作裝置的三維實體建模，并通過動態(tài)仿真分析獲取詳細(xì)的機構(gòu)性能參數(shù) ,驗證機構(gòu)設(shè)計的可行性。 主要結(jié)論如下： (1)分析了國內(nèi)外鏟運機的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，指出了國內(nèi)相對落后的地方，同時詳細(xì)介紹了鏟運機工作裝置的組成及重要性。 (2)系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了 Pro/Engineer 軟件，結(jié)合二維圖紙，實現(xiàn)了鏟運機工作裝置的實體建模 、裝配，在三維模型中，更加清晰地了解了鏟運機工作裝置的布局、連接，并對其進(jìn)行了總體結(jié)構(gòu)分析。 (3)通過 Pro/ENGINEER 動態(tài)仿真模塊，對鏟運機工作裝置進(jìn)行動態(tài)仿真，將其工作過程分為插入、鏟掘、舉升、卸載和自動放平五個工況，并 詳細(xì)分析了工作裝置各個工況中，構(gòu)件的動作情況及相關(guān)的運動參數(shù)，進(jìn)一步分析了機構(gòu)的工作特性，如卸載特性、平動性、自動放平性等。 通過分析可以得出在油缸的有效行程內(nèi)，該工作裝置完成了設(shè)計要求的動作，且符合設(shè)計要求，如角度要求，無死點、無自鎖等；滿足了設(shè)計要求的運動和性能參數(shù)，達(dá)到了 要求的卸載角、卸載距離、卸載高度、平動性和自動放平性要求。 (4)通過本次設(shè)計，加強了對鏟運機機構(gòu)、工況的了解，較熟練的掌握了 Pro/E軟件的應(yīng)用。 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 44 頁 共 45 頁 參 考 文 獻(xiàn) [1] 高夢熊 .國外井下鏟運機的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 .礦山機械， 1985， 3:61～ 62 [2] 王國彪，楊力芙 .裝載機工作裝置優(yōu)化設(shè)計 [M].北京：機械工業(yè)出版社， [3] 張智鐵 .國外礦山機械發(fā)展趨勢 .礦山機械， 1992， 1:4～ 10 [4] 張棟林 .地下鏟運機 .北京：冶金工業(yè)出版社， [5] 程兆榮 .電動鏟運機 設(shè)計 .成都 : 成都科技大學(xué)出版社 ， [6] 張棟林 .電動鏟運機的研制及問題探討 .礦業(yè)研究與開發(fā)， 1996， 16:154～ 157 [7] 劉茵 .井下鏟運機工作裝置連桿機構(gòu)綜合 .山西機械， 2021， 5:17～ 22 [8] 陸鐘呂，劉乃釗 .空間連桿機構(gòu)的分析與綜合 .哈爾濱：哈爾濱船舶工程學(xué)院出版社， [9] 陳明哲 .實用連桿機構(gòu)綜合 .北京：機械工業(yè)出版社， [10] 華大年，華志宏 .連桿機構(gòu)設(shè)計與應(yīng)用創(chuàng)新 .北京：機械工業(yè)出版社， [11] 曹金海，于殿斌 ，畢緒民 .地下礦山無軌采礦設(shè)備 .長春：吉林科學(xué)出版社， [12] 劉茵 .井下鏟運機工作機構(gòu)的設(shè)計 .礦山機械工業(yè)， 2021， 2:24～ 26 [13] 周新衡 .鏟運機工作裝置優(yōu)化設(shè)計及運動仿真 .碩士學(xué)位論文 .長沙： 中南大學(xué) ， 2021 [14] Hailiang on Relationship between Shovel Size of Scraper and Related Factors in Pillarless Sublevel [15] Ronglin and Dispersion Property of CeO_2 Nanoparticles by Precipitation — ph/872107492(2021) [16] 趙廣耀等 .礦山鏟裝運設(shè)備的研究現(xiàn)狀發(fā)展方向 . 礦山機械， 2021， 3:4～ 6 [17] 高夢熊 .近幾年國外地下鏟運機發(fā)展動態(tài) . 礦山機械， 2021， 9:36～ 41 [18] 陳莉莉 .相似理論在 ACY3鏟運機工作裝置設(shè)計中的應(yīng)用研究 . 碩士 學(xué)位論文 .北京：北京科技大學(xué)， 2021 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 45 頁 共 45 頁 致謝 在本畢業(yè)設(shè)計的寫作過程中，我的導(dǎo)師 老師傾注了大量的心血，從選題到開題報告，從寫作提綱，到一遍又一遍地指出每個稿中的具體問題，嚴(yán)格把關(guān)，專心輔導(dǎo)，在此我表示衷心感謝。 另外，感謝學(xué)校給予我這樣一次機會，能夠獨立地完成一個課題，并在這個過程當(dāng)中，給予我們各種方便，使我們在即將離校的最后一段時間里，能夠更多學(xué)習(xí)一些實踐應(yīng)用知識，增強了我們實踐操作和動手應(yīng)用能 力，提高了獨立思考的能力。再一次對我的母校表示感謝。感謝在整個畢業(yè)設(shè)計期間和我密切合作的同學(xué)，和曾經(jīng)在各個方面給予過我?guī)椭呐笥褌儯诖髮W(xué)生活即將結(jié)束的最后的日子里，在老師和同學(xué)的幫助下，把一個從來沒有上手的課題，圓滿地完成了。正是因為有了你們的幫助，才讓我不僅學(xué)到了本次課題所涉及的新知識，更讓我感覺到了知識以外的東西，那就是團結(jié)的力量。寫作畢業(yè)設(shè)計是一次再系統(tǒng)學(xué)習(xí)的過程，畢業(yè)設(shè)計的完成，同樣也意味著新的學(xué)習(xí)生活的開始。 最后，感謝所有在這次畢業(yè)設(shè)計中給予過我?guī)椭娜恕ι鲜隼蠋熀屯瑢W(xué)，再一次真誠地表示 感謝！