基于自顶向下设计模式机械式挖掘机工作装置设计

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1、基于自顶向下设计模式机械式挖掘机工作装置设计摘要：论述了自顶向下的参数化设计方法在现代产品设计中运用的重要性，并通过实例展示了此种设计方法的设计流程。关键词：自顶向下；概念设计；方案选择中图分类号：TU621文献标识码：A1概念设计概念设计阶段，就将产品的主要功能、关键约束、配合关系等重要信息确定下来，在进行任务分配时，这些关键约束也同时分配给各子系统，这样，各子系统才能很好地配合,避免发生冲突。概念设计因能决定产品成本的60%,因此近年来它成为机械工程领域的重要研究方向。概念设计的关键步骤即将整个产品进行合理分解。目前通用分解方法有很多种，其

2、中面向功能的分解中的功能树法适用面比较广泛。自顶向下方法功能树法的建立过程是从总功能开始，采用形如树根到树枝的方法逐层分解，一直到最底层方法为止（像一棵倒置的树）。在确定总功能之前要知道待设计的目标树，首先对设计要求进行抽象，其目的是抓住待设计系统的本质，然后用简短的文字将其进行表示，该文字即为所谓的总功能。挖掘机的总功能即挖掘机指定目标的土或者其他物质。2功能设计产品的功能是产品满足人的需求的特性，是产品的核心概念。产品设计以功能为主导。功能设计(FunctionDesign)就是按照产品定位的主要功能要求，在对用户需求及现有产品进行功能分析

3、的基础上，对所定位产品应具备的目标功能系统进行系统策划和构建的创造活动。产品功能设计阶段的主要任务是把用户需求转化为一系列的功能规格，并实现产品的初步设计或总体方案设计，由于功能规格可以转化为一系列的变量和变量关系，所以功能规格的管理实际上可以转化为变量规格的管理。如下本论文所引用的斗容量10m3正铲机械式挖掘机设计要求参数见表lo产品功能设计与概念设计互为指导，而功能设计指导功能系统设计、装配体设计、部件设计、零件设计。由此可见详细的功能设计是相当重要的。概念设计时又是以产品所能实现的功能来定义的。挖掘机的总功能是实现土石的挖掘与装载，其主要

4、功能是挖掘。然而为了实现其主要功能还必须有其他功能系统作支撑，挖掘机要实现挖掘功能除了具有工作装置外还必须拥有动力系统。挖掘机挖掘不可能原地不动的挖掘，这就要求挖掘机还必须有行走系统，这样才能实现连续挖掘和装载。要实现行走功能必须有从动力系统到行走系统传递动力的传递设备，机械式挖掘机使用的是电机减速器传动系统。为了实现自动化操作，又配备了电控系统。基于此，本文初步确定机械式挖掘机主要功能系统为工作装置、动力系统、回转系统、行走系统、电气控制系统和通风除尘系统等。3工作装置方案选择10m3机械式挖掘机属单梁双斗杆式工作装置，包括铲斗、斗杆、起重臂

5、、推压机构。3.1铲斗铲斗结构形式和参数的合理性选择对挖掘机的作业效果影响很大。铲斗的作业对象繁多，作业条件也不同，用一个铲斗来适应任何作业对象和条件很困难。为了满足各种特定情况，尽可能提高作业效率，通常一个挖掘机配有几种甚至十多种不同斗容量的铲斗。对各种铲斗结构形式设计的共同要求是：有利于物料的自由流动，要使物料易于卸尽及使装进铲斗的物料不易掉出。结语至此基于自顶向下方法设计出挖掘机工作装置模型，并最终应用Soliworks软件画出整个工作装置模型。经实用证明，该工作装置设计方案结构紧凑、传动效率高，运行可靠,满足设计的要求。参考文献⑴冯国平

6、，周建鹏，谨勇，华宏星.机械式挖掘机建模及动力学分析[J].机械设计与研究，2oo&[2]朱湘冀•机械式挖掘机机器人化的探讨[j].工程机械，1995.