液壓支架三維CAD系統(tǒng) 畢業(yè)設計指導書

機電學院畢業(yè)設計指導書 課 題 名 稱 液壓支架三維CAD系統(tǒng) 教學系、部、室 專 業(yè) 指 導 教 師 XXXX大學機電學院畢業(yè)設計指導書 一、設計題目 液壓支架三維CAD系統(tǒng) 下設三個子課題： 1.液壓支架三維CAD系統(tǒng)的開發(fā) 2.液壓支架三維模型庫的建立 3.液壓支架的動態(tài)特性分析 二、設計參數(shù) 1.原始條件： ⑴頂 壓： 2000KN ⑵煤層厚度： 2~5m ⑶煤層傾角： ≤8º ⑷頂板性能： 中等穩(wěn)定、平整 ⑸底板性能： 中硬 ⑹瓦斯含量不大 2.主要技術特征： 架型：支撐掩護式放頂煤液壓支架 放煤形式： 雙輸送機、插板式 支架高度： 1.6~2.4m 支架寬度： 1.220~1.270m 中心距： 1.250m 初撐力（31.4MPa）： 1540KN 工作阻力（40.74MPa）： 2000KN 支護強度： 0.51~0.62MPa 底板比壓： 1.6MPa 立柱型式： 單伸縮 立柱缸徑/活柱直徑 125mm/105mm 3.系統(tǒng)設計目標： ⑴三維參數(shù)化建模：根據(jù)選定的液壓支架架型，完成液壓支架的三維參數(shù)化實體建模，實現(xiàn)液壓支架的整機裝配（此為公共模塊）。 ⑵三維參數(shù)化CAD：由用戶輸入基本設計參數(shù)，系統(tǒng)能自動生成液壓支架的三維參數(shù)化實體構件模型和整機模型。 ⑶三維模型庫的建立：建立液壓支架的三維模型庫，能實現(xiàn)液壓支架三維模型的存儲、查詢、瀏覽、刪除等管理功能。 ⑷液壓支架的動態(tài)特性分析：建立液壓支架的虛擬樣機，并對樣機施加工作載荷，對液壓支架的動態(tài)特性進行仿真和分析。 三、設計要求 液壓支架是目前我國井下采煤工作面使用最多的支護設備。它以高壓液體為動力，由金屬構件和若干液壓元件組成，能實現(xiàn)支撐、切頂、自移和推溜等工序，并與大功率采煤機、大運量的可彎曲刮板輸送機組成回采面的綜合機械化設備。因此，要求液壓支架在工作時，支護性能好、強度高、移架迅速、安全可靠，以提高勞動生產(chǎn)率、降低成本、減輕工人的勞動強度、實現(xiàn)安全生產(chǎn)。 ⑴三維參數(shù)化建模：根據(jù)選定的架型和三維參數(shù)化設計軟件，在液壓支架結構設計的基礎上，實現(xiàn)液壓支架相關零部件結構尺寸的標準化、系列化，并進行參數(shù)化描述，建立起各結構要素之間的約束關系和各零部件之間的關聯(lián)關系，實現(xiàn)液壓支架各零部件的三維參數(shù)化建模和整機裝配，要求結構合理，尺寸準確，無任何干涉現(xiàn)象。 ⑵三維參數(shù)化CAD：利用VC++ 2005語言和Pro/Toolkit工具包，對Pro/E野火版4.0進行二次開發(fā)，創(chuàng)建友好的人機界面，調(diào)用Pro/Toolkit的底層函數(shù)，建立液壓支架的三維CAD系統(tǒng)。屆時，由用戶輸入液壓支架的基本設計參數(shù)，即可自動生成液壓支架的三維參數(shù)化模型。要求：界面友好、操作簡單、使用方便，能極大地降低設計難度，提高設計效率。 ⑶三維模型庫的建立：在完成模型庫結構設計的基礎上，利用SQL Server 2005語言開發(fā)三維液壓支架模型庫，對已建立的液壓支架三維模型實現(xiàn)存取、查詢、瀏覽、編輯、維護等管理工作，以實現(xiàn)設計數(shù)據(jù)的最大繼承和重復利用，避免重復設計。要求模型庫：功能齊全、結構合理，高效存取、操作簡便。 ⑷液壓支架的動態(tài)特性分析：在三維參數(shù)化建模的基礎上，利用ADAMS軟件建立液壓支架的虛擬樣機，并對樣機施加工作載荷，實現(xiàn)液壓支架工作狀況下的應力、應變進行仿真，對液壓支架的動態(tài)特性進行分析。要求：方法科學、數(shù)據(jù)可靠、分析合理，與實際情況基本一致。 四、設計內(nèi)容及工作量 1.將先進的設計理念、先進的設計技術和手段，應用于支撐掩護式放頂煤液壓支架之產(chǎn)品設計中，完成“液壓支架三維CAD系統(tǒng)”的開發(fā)。 2.技術關鍵： ⑴產(chǎn)品構件的參數(shù)化描述及自動化編程技術 ⑵Pro/E二次開發(fā)技術及用戶接口技術 ⑶虛擬設計方法與技術 ⑷有限元網(wǎng)格劃分與有限元分析 1.具體設計任務 ⑴完成三維CAD系統(tǒng)的總體方案的論證及設計 ⑴總體開發(fā)平臺的選擇； ⑵開發(fā)工具及語言的選擇； ⑶接口的選擇； ⑷軟件總體結構的設計（菜單結構設計）。 ⑵完成液壓支架三維參數(shù)化建模 ⑴液壓支架整機及主要部件的結構分析，確定整機及主要部件的設計參數(shù)； ⑵整機及主要零部件結構尺寸的標準化、系列化，并進行參數(shù)化描述； ⑶完成液壓支架主要零部件的三維參數(shù)化建模； ⑷完成液壓支架的整機裝配與干涉檢查。 ⑶完成液壓支架主要零部件的三維CAD ⑴主要零部件（頂梁、尾梁、插板、底座、推桿、立柱、護幫等）的程序設計； ⑵相關菜單、對話框、按鈕的程序設計； ⑶數(shù)據(jù)接口的設計； ⑷安裝與注冊程序的設計。 ⑷完成液壓支架三維模型庫的建立 ⑴三維模型庫的結構設計； ⑵三維模型庫的功能設計與實現(xiàn)； ⑶相關菜單、對話框、按鈕的程序設計； ⑷數(shù)據(jù)接口的設計。 ⑸完成液壓支架的動態(tài)特性分析 ⑴建立液壓支架的三維虛擬樣機； ⑵對液壓支架的工況進行動態(tài)仿真； ⑶對液壓支架主要零部件的應力、應變，以及動態(tài)特性進行分析。 ⑹每個參加設計的學生還必須完成以下任務： ⑴工程繪圖量不少于折合成圖幅為A0號的圖紙3張（其中手工繪圖不少于1張）。 ⑵完成計算機輔助設計或計算機輔助計算的程序1份。 ⑶完成與課題有關的2萬印刷字符的外文資料翻譯，約5000個漢字，外文翻譯單獨裝訂，不得與設計說明書裝訂在一起。 ⑷完成設計說明書1份（正文字數(shù)不少于2萬字，約40頁以上）、設計光盤1張。 ⑸參閱相關文獻20篇以上，其中外文不少于3篇。 推薦參考書籍清單 [1]張繼春、楊建國著．《裝配設計與運動仿真及Pro/E實現(xiàn)》．國防工業(yè)出版社．2006.1 [2]云杰媒體工作室編著．《Pro/ENGINEER Wildfire裝配設計》．北京大學出版社．2004.12 [3]寧松、黃小龍、段大高等編著．《計算機輔助設計——Pro/ENGINEER Wildfire實用教程》．中國水利水電出版社．2005.6 [4]馬希青等主編．《機械制圖》．機械工業(yè)出版社．2010.7 [5]吳相憲、王正為、黃玉堂主編．《實用機械設計手冊》．中國礦業(yè)大學出版社．1993.5． [6]孫訓方、方孝淑、關來泰編．《材料力學》．高等教育出版社．1995.4 [7]楊振復、羅恩波主編．《放頂煤開采技術與放頂煤液壓支架》．煤炭工業(yè)出版社．1995.7 [8]機械工程手冊編輯委員會編．《機械工程手冊》．機械工業(yè)出版社．1982.3 [9]中國機械設計大典編委會編．《中國機械設計大典》．江西科學技術出版社．2002.1 [10]中國焊接學會編．《焊接手冊》．機械工業(yè)出版社．1992.3 [11]張家鑒、陳享文、伊長德編．《液壓支架》．煤炭工業(yè)出版社．1985.10 [12]丁紹南編著．《采煤工作面液壓支架設計》．世界圖書出版公司．1992.4 [13]王國法等著．《液壓支架技術》．煤炭工業(yè)出版社．1999.9 [14]吳立軍 陳波編著．《Pro/ENGINEER二次開發(fā)技術基礎》．電子工業(yè)出版社．2006.7 [15]李世國編著．《Pro/TOOLKIT程序設計》．機械工業(yè)出版社．2003.7 [16]嚴子翔編著．《VRML虛擬現(xiàn)實網(wǎng)頁語言》．清華大學出版社．2001.8 [17]張武軍等編著．《VRML虛擬現(xiàn)實技術基礎與實踐教程》．冶金工業(yè)出版社．2008.9 [18]其他 五、設計中應遵守的法規(guī) 1．推薦使用國產(chǎn)正版設計軟件和開發(fā)平臺；保護國家知識產(chǎn)權。 2．保證設計資料的絕對安全，不泄露企業(yè)和相關單位的技術機密。 3．所有圖紙都必須滿足國家制圖標準。 4．其他要求。 六、已學過的相關理論知識提要以及與設計題目有關的新知識 機械制圖、機械設計基礎、煤礦機械、計算機文化基礎、計算機繪圖、VC++程序設計，實體設計等相關課程。 CAXA電子圖版2007、Auto CAD2004、Pro/ENGINEER野火版4.0、VC++2005、Pro/Toolkit工具包、SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫、ADAMS等軟件。 七、可行方案的篩選方法提要 1.概念設計 一個產(chǎn)品的設計，首先應該考慮的是要實現(xiàn)什么功能和怎樣更好地實現(xiàn)所需的功能，然后才是如何使產(chǎn)品具有優(yōu)良的性能。概念設計要解決的主要問題，是找到實現(xiàn)產(chǎn)品功能要求的原理方案，為后續(xù)的設計工作尋求理論支持。 概念設計又稱“構思”設計，其重點正是在于提出創(chuàng)新構思。設計者應從實現(xiàn)產(chǎn)品功能的根本目標出發(fā)，尋求基于各種原理的創(chuàng)新方案。概念設計對產(chǎn)品設計的成敗起到?jīng)Q定性的作用，因此，必須廣泛收集信息資料，充分利用已有的研究成果，積極構思、大膽嘗試、勇于創(chuàng)新。 2.可行性分析 需求分析的目的是提供調(diào)查研究和分析，這包括技術性分析、經(jīng)濟分析和社會分析，從而得出產(chǎn)品開發(fā)的可行性研究成果?？尚行詧蟾娴闹饕獌?nèi)容有： ⑴從市場需求預測出發(fā)，論述該設計項目的必要性； ⑵該產(chǎn)品目前國內(nèi)外研究應用現(xiàn)狀及水平； ⑶產(chǎn)品的功能需求、技術規(guī)格、性能參數(shù)和約束條件； ⑷該產(chǎn)品的關鍵技術、解決的途徑和技術路線； ⑸預期達到的技術、經(jīng)濟、社會效益； ⑹預期投資資金和項目進度計劃。 3．功能分解 將系統(tǒng)的總功能分解為一系列的子功能，而子功能可再分解，直至成為最小的功能元?？偣δ苁欠謱印⒅鸫畏纸獾?。各子功能之間的結構關系有并聯(lián)、串聯(lián)和環(huán)形結構三種情況。 4．子功能求解與綜合選優(yōu) 一般來說，子功能、尤其是元功能的求解已是現(xiàn)成的成熟技術。所以，主要的問題不是子功能的求解，而是多方案子功能的綜合問題。為此，需在功能分解的基礎上，建立功能結構圖，明確各子功能結構，提出實現(xiàn)各子功能的各種可能性，并通過對各種可能進行的組合來構成滿足總功能的最終解。 八、指導方式和大致的進度安排 1．指導方式 學生在設計期間，必須獨立完成教師指定的設計任務。 教師在指導畢業(yè)設計期間，實行制度管理、過程管理、規(guī)范管理。 2．進度安排 ⑴熟悉課題、總體方案的論證 0.5周 ⑵液壓支架的結構分析和參數(shù)化描述 1.0周 ⑶液壓支架三維參數(shù)化建模 1.5周 ⑷各模塊設計與開發(fā) 3.5周 ⑸系統(tǒng)調(diào)試與集成 2.5周 ⑹工程圖繪制 1.0周 ⑺外文翻譯 0.5周 ⑻撰寫設計說明書 1.0周 ⑼設計說明書評閱（學生準備答辯） 0.5周 ⑽畢業(yè)答辯 1.0周 共計16周（含3周畢業(yè)實習） 九、本題目的重點和難點以及與同組其它學生所做題目的關系 1．重點及難點 ⑴三維參數(shù)化建模與整機裝配； ⑵三維CAD系統(tǒng)的開發(fā)； ⑶三維模型庫的建立； ⑷液壓支架的虛擬樣機與動態(tài)特性分析。 2．與同組其他學生所做題目的關系 本題目需要7名學生完成。所有學生均參與總體方案的論證與設計，均參與三維參數(shù)化建模。本課題共分三個子課題，每個子課題又分為2-3個不同的模塊；每名學生都將承擔其中的一個公共模塊和一個獨立模塊的設計；每名學生都將完成不同的工程圖和外文翻譯等。但每名學生之間又有非常密切地聯(lián)系，共同完成整個設計題目。 十、參考資料的使用方法 1．在圖書館“工程技術類”書庫借閱相關書籍（可先利用計算機檢索）。 2．在圖書館“現(xiàn)刊”和“過刊”查看相關論文及外文資料。 3．在互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)字圖書館中，利用作者名稱、關鍵詞等進行檢索和下載。 4．利用已獲得的相關參考資料后面列出的“參考文獻”，進一步獲得相關資料。 十一、對工程圖紙的具體要求 ⑴要求圖紙中必須有圖框、標題欄、技術要求等內(nèi)容，標題欄中必須填寫學生姓名、繪圖比例、零件材料、日期、學校及班級名稱等； ⑵圖紙中字體為仿宋體、字跡要工整、大小要適中，尺寸要準確，線型要正確，圖形要清晰，各種符號要規(guī)范、圖面要整潔、表達方法要合理。 ⑶計算機繪圖軟件，應使用Auto CAD2004或CAXA電子圖板2007及其以上版本。 十二、答辯之前學生應做的準備工作提要。 一是事先擬好提綱，以便在規(guī)定的時間內(nèi)清晰、準確、層次分明地把自己的設計內(nèi)容和創(chuàng)造性成果充分表達出來。答辯提綱的內(nèi)容及順序如下： ⑴設計題目及指導教師 ⑵所完成的主要工作及工作量 ⑶國內(nèi)外的發(fā)展概況 ⑷題目要解決的問題，解決該問題的思路、方法和手段 ⑸主要技術指標及總體方案的確定 ⑹所進行的主要設計計算或理論推導 ⑺結論和成果、創(chuàng)新之處 ⑻本設計存在的不足之處或尚需進一步改進的問題 ⑼致謝 二是針對回答問題的準備。 ⑴設計的可實現(xiàn)性，即所做設計在現(xiàn)實中是否可行； ⑵設計的指導思想和方法以及結構和工藝設計的合理性； ⑶計算與驗證的方法和依據(jù)； ⑷與本設計有關的基礎知識、基本概念以及重點、難點和疑點等； ⑸圖紙的質(zhì)量及其正確性。 三是模擬答辯。通過模擬答辯，發(fā)現(xiàn)問題、及時彌補。 四是要高度重視、認真對待，答辯時要沉著應對、臨陣不亂，謙虛謹慎、實事求是。 機電學院畢業(yè)實習指導書 課 題 名 稱 液壓支架三維CAD系統(tǒng) 教學系、部、室 專 業(yè) 指 導 教 師 畢業(yè)實習指導書 1．帶領學生認真學習實習大綱，明確實習目的、實習計劃、實習任務和實習要求。 2．向學生宣布實習的時間、集合地點、行動路線、目的地，以及食宿等問題，宣讀學校和實習單位的有關規(guī)章制度和實習期間的其他注意事項。 3．請企業(yè)和實習單位的工程技術人員上課，介紹機械設備在生產(chǎn)過程中的作用和使用情況，介紹設備的使用操作規(guī)程，聽取工程技術人員對設備進行改造和改進的意見和建議。 4．在實習單位工程技術人員的安排下，仔細閱讀有關的圖紙和資料。 5．在實習單位工程技術人員的帶領下，對實習單位的相關生產(chǎn)車間、技術科室、管理部門進行參觀，熟悉設備的規(guī)劃、設計、安裝、運行和檢修等的基本內(nèi)容。在盡可能的情況下，請現(xiàn)場工作人員進行實際操作演示，或由學生實際操作。 6．由學生提出問題，請現(xiàn)場工作人員予以解答。 7．由學生整理實習筆記，并進行歸納總結，按要求寫出實習報告。 8．根據(jù)學生在實習中的表現(xiàn)（包括態(tài)度、出勤，紀律等）及實習報告的質(zhì)量等情況，對學生實習進行綜合評定，按二級制（通過、不通過）給出實習成績。 9．實習結束。  畢業(yè)設計實習（調(diào)研）提綱 一、實習（調(diào)研）目的 畢業(yè)實習是教學過程中的一個重要的實踐環(huán)節(jié)，是全面貫徹黨的教育方針，培養(yǎng)德、智、體、美、勞全面發(fā)展人才的一項重要措施。通過實習，使學生更進一步了解社會、接觸生產(chǎn)實際、開闊視野、增長見識，獲得實際生產(chǎn)技能和現(xiàn)代生產(chǎn)管理知識，提高分析問題和解決問題的能力，為后續(xù)的畢業(yè)設計做好充分的技術準備。因此，畢業(yè)實習對學生強化勞動就業(yè)觀念、樹立科技創(chuàng)新意識、理論聯(lián)系實際具有重要意義，對提高教育教學質(zhì)量具有重要作用。 畢業(yè)實習是學生在校期間學完本專業(yè)的全部課程之后、畢業(yè)設計之前進行的一次較深入的現(xiàn)場專業(yè)實習，對隨后的畢業(yè)設計影響巨大，因此，必須搞好這一教學環(huán)節(jié)，防止搞形式、走過場。 畢業(yè)實習的目的和任務是： 1.理論聯(lián)系實際。參加實習的學生，必須認真學習、研究實習現(xiàn)場的生產(chǎn)、技術及管理情況，虛心向生產(chǎn)第一線的工人師傅和工程技術人員請教，結合自己所學的專業(yè)知識，積極發(fā)現(xiàn)問題，并能解決問題，提高自己的專業(yè)技能和業(yè)務素質(zhì)。 2.接受思想道德教育。學生在參加實習期間，必須態(tài)度端正，認真學習和借鑒現(xiàn)場工程技術人員的先進的設計思想和豐富的工作經(jīng)驗，學習他們扎實的工作作風、高尚的職業(yè)道德，學習他們集體協(xié)作、艱苦創(chuàng)業(yè)、無私奉獻的精神，強化勞動就業(yè)觀念、樹立科技創(chuàng)新意識，作“四有”新人。 3.深入調(diào)查研究。要不辭辛苦，深入生產(chǎn)第一線，廣泛開展調(diào)查研究，結合研究課題，搜集和整理所需的各種文獻資料，初步醞釀和考慮設計方案。 在實習前，要發(fā)動學生認真學習、積極準備，明確大綱規(guī)定的任務、目的和要求。在整個實習過程中，要進行生產(chǎn)安全教育，牢固樹立安全第一的思想；要充分發(fā)揮學生的主觀能動性，激發(fā)他們的工作熱情，培養(yǎng)他們的獨立思考、獨立鉆研、獨立工作的能力。要與現(xiàn)場的工作人員建立良好的協(xié)作關系，求得他們的支持、幫助和指導，保證學生按時、按質(zhì)、按量完成畢業(yè)實習任務。 二、實習（調(diào)研）地點 1．實習地點：峰峰液壓支架廠、邯鄲礦務局機修廠、校內(nèi)實驗室 2．實習時間：為期3周 三、實習（調(diào)研）內(nèi)容 1.實習內(nèi)容 ⑴了解液壓支架在現(xiàn)場的應用現(xiàn)狀和當前技術研究與應用現(xiàn)狀。 ⑵掌握液壓支架的結構、工作原理。 ⑶獲得液壓支架的主要性能參數(shù)指標。 ⑷了解液壓支架零部件的材料、主要加工方法、技術要求及裝配工藝。 ⑸了解液壓支架目前在設計、使用中所存在的主要問題，提出改進設想。 2.調(diào)研與搜集資料 ⑴了解當前CAD/CAM的研究及應用水平，了解其今后的發(fā)展方向。 ⑵了解當前PRO/E的二次開發(fā)水平及數(shù)據(jù)庫管理的應用情況。 ⑶搜集相關的技術論文、專題報告、經(jīng)驗總結等技術資料。 ⑷搜集相關的圖紙、設計說明書、使用說明書、操作規(guī)程等技術資料。 四、實習（調(diào)研）要求 1．學生實習期間，要做有心人，要注意做好實習筆記，要注意收集和積累各種信息資料，要及時進行整理、歸納和總結，圓滿完成規(guī)定的畢業(yè)實習任務，為從事畢業(yè)設計打好基礎。 2．學生在實習結束后的三天內(nèi)，應寫出書面實習報告。 3．實習帶隊教師應在實習結束后的一周內(nèi)，根據(jù)每個實習學生的實際表現(xiàn)、實習報告等情況，實事求是地評定出學生成績，并上報存檔。 4．學生實習期間，必須積極參加實習隊安排的各項活動，要認真學習，虛心求教，要理論聯(lián)系實際，要大膽思考問題、積極解決問題，要注意培養(yǎng)自己的素質(zhì)和能力。 五、實習（調(diào)研）報告 實習報告是檢查和考核學生畢業(yè)實習效果的重要手段和方法，實習學生必須認真完成。實習報告要求字跡清晰，敘述清楚，語言簡練。 實習報告的內(nèi)容及撰寫要求: ² 提出設計思路(前言)； ² 調(diào)查實習對象簡介； ² 涉及題目的現(xiàn)實情況及圖紙資料的摘編； ² 閱讀文獻資料的摘錄與心得； ² 對實習對象的合理性、先進性、經(jīng)濟性等方面的分析論證意見； ² 結論（設計方案的提出與分析）。 其撰寫格式見附表。 六、實習（調(diào)研）注意事項 1．學生實習期間，要注意團結合作、互助友愛，要愛護公物、文明實習。 2．學生實習期間，必須嚴格遵紀守法，遵守社會道德規(guī)范，遵守交通秩序，遵守生產(chǎn)單位的各項規(guī)章制度，不做有損學校和集體榮譽的事情。 3．學生實習期間，必須按照實習單位的規(guī)定進行著裝和佩帶安全帽，高度注意現(xiàn)場設立或張貼的安全警示牌。牢固樹立安全第一的思想，一切行動聽指揮，嚴格遵守操作規(guī)程，未經(jīng)允許，絕對不準觸摸或擺弄現(xiàn)場的各種設備和器械。 4．學生實習期間，要嚴格執(zhí)行請假制度，做到有事向帶隊教師請假，要按時上下班，不準無故遲到、早退或礦工。 5．要注意防水、防電、防火，時刻注意生產(chǎn)安全和人身安全，出現(xiàn)險情要及時撤離現(xiàn)場并報告或報警。必要時應當協(xié)助專業(yè)人員從事滅災和營救工作。 以上各條款如有違背，輕者，將給予嚴肅的批評教育；重者，當嚴格按照校規(guī)校紀進行處理。