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毕业设计(论文)开题报告题目刮板输送机关键零部件的有限元分析院、系(部)机械工程学院专业及班级机械设计制造及其自动化###班姓名###指导教师###日期2本科毕业设计(论文)开题报告题目刮板输送机关键零部件的有限元分析选题类型工程应用一、选题依据(简述国内外研究现状、生产需求状况,说明选题目的、意义，列出主要参考文献)：（一）国内外研究现状刮板输送机是综采工作面的主要配套设备之一，而溜槽是其关键部件之一，因为刮板输送机的寿命是以溜槽的耐磨性为主要指标的〔1〕。国外许多企业对这一问题的解决办法是采用更先进的铸造设备、材料和工艺方法，并研制出一套先进可靠的检测系统来对其故障实时诊断，以便快速检修更换。他们研制的溜槽生产周期短使用寿命长，很受顾客的青睐。而我国产的刮板输送机研制起步比较晚，约落后国际先进水平10～15年〔2〕，许多部件都是仿照进口的，像溜槽的材质中的含碳量与合金比例,制造时都是凭借经验，还有许多结构设计尺寸都是参考进口溜槽，对其放大或缩小，而并没有对其进行较为科学的计算校核。为了结构可靠和延长使用寿命，大部分企业都盲目地选择提高安全系数的方法。这样一来就有可能造成材料的浪费、机体的笨重和能耗，甚至还不能解决问题。如果单靠传统的计算校核方法来对溜槽进行结构力学分析会相对复杂困难，所以许多人都选用一些大型有限元软件，例如ABGUS、ANSYS等，对刮板输送机关键部件进行分析。然而，对溜槽，特别是挡板曹帮进行有限元分析的研究很少，虽然也有人在这方面做研究，但我觉得他们的分析还不够全面。有限元软件ANSYS是美国ANSYS公司开发的，具有与Pro/Engineer，NASTRAN,Alogor,Inventer,AutoCAD等多种CAD软件相连的数据接口，可实现数据共享和交换〔3〕。它在许多工程领域和科研方面都被广泛运用，功能强大，分析问题可靠接近实际。所以我打算在前人的研究基础上利用有限元软件ANSYS再对溜槽挡板槽帮做深入的研究分析，以期对实际生产提供更加可靠实用的理论依据。（二）生产要求状况及选题意义刮板输送机在现时代机械化采煤工作面占有重要地位。它的设计研制应该满足现代综合机械化采煤工作面三机配套要求，即担负运煤任务且作为移架支点；担负推移液压支架任务（推溜）；作为采煤机的纵向行走轨道。可见，在综采工作面刮板输送机扮演着很重要的角色，是现代综采工作面不可缺少的一部分。但是，多年来的生产实践证明，刮板输送机事故影响生产时间为工作面其他设备之首，占工作面事故时间的25%～50%〔4〕。所以它的任何一个关键零部件的损坏失效都可能导致工作面的生产工作无法正常进行，甚至会造成巨大的经济损失和安全事故。由于煤矿井下工作条件恶劣，刮板输送机特别是它的溜槽附件很容易被刮板链及采煤机滑靴划伤磨损，所以采煤机要求溜槽具有较高的强度和耐磨性，以便承受采煤机重量以及液压支架的推拉。因此，对刮板输送机槽帮钢进行受力分析，找出薄弱环节并运用机械设计相关理论对其优化，在现实生产中具有重要意义。但是，如果通过传统的机械设计理论对其结构力学分析和强度校核，再试制成品来对它进行工业试验，这工作量和成本都是相当巨大的。虽然许多前人已经在这方面做出了许多设计改进，但是通过查阅文献可以发现，他们的设计仍有许多不足之处，例如，西安科技大学白晓辉学长做的大功率刮板输送机中部槽受力与有限元分析〔5〕，其中对中部槽帮钢受力分析时就少考虑了一种工况，即刮板输送机作为采煤机轨道的受力情况。鉴于此，作者认为有必要采用有限元方法对刮板输送机溜槽进行强度设计分析。在前人研究的基础上，结合所学机械设计理论对其进行优化改进。3（三）主要参考文献〔1〕谢锡纯，李晓豁主编，矿山机械与设备，徐州：中国矿业大学出版社，2007。〔2〕王志亮，采煤刮板输送机铲板槽帮的拓扑优化分析，河北工业大学硕士学位论文。〔3〕谢龙汉等主编，ANSYS结构及动力学分析，北京：电子工业出版社，2012〔4〕王成学，李志斌，框架式刮板输送机的研制和应用。〔5〕白晓辉，大功率刮板输送机中部槽受力与有限元分析。二、主要研究(设计)内容、研究（设计）思路及工作方法或工作流程（一）研究内容溜槽是刮板输送机的关键部件之一，它的可靠性及可维修性很大程度上决定了企业的日产煤量。本课题对刮板输送机的易损件溜槽及其附件进行有限元分析，做出其零件应力应变云图，找出其危险截面（即最有可能因载荷或磨碎失效的部位），利用机械设计理论和材料力学等所学知识对其优化设计改进，从而使刮板输送机的使用寿命及可靠性提高，以满足煤矿生产恶劣环境下的需求。（二）研究思路及方法首先，利用学校的电子图书资源尽可能多的查看一些国内外有关刮板输送机溜槽关键易损部件设计研究的现状，了解别人的设计改进方法以及分析解决问题的方法。然后总结他们的方法，从中找出缺陷或有待进一步解决的问题。然后，用三维机械设计设计软件Solidworks中的零件设计模块对煤矿生产中使用最频繁的溜槽建模。Solidworks具有很强的建模功能操作方便灵活，可实现参数化零件建模，对于刮板输送机溜槽如果直接在ANSYS中建模，其工作量是相当大的。利用Solidworks建模，充分利用了3D零件设计的优势。此后，将溜槽的三维模型保存为ANSYS可以数据接口的格式，再导入ANSYS中对其依次进行参数定义、划分网格、施加边界条件约束、施加载荷、求解最后进行后处理显示应力应变云图。这样就可以充分发挥Solidworks和ANSYS各自的优势，更高效地完成设计分析工作。接下来，结合实际生产情况对零件的应力应变云图认真分析，分析危险截面出现的位置是否与实际生产中遇到的情况相符合。然后运用机械设计理论针对那些薄弱环节进行改进设计，例如对应力集中问题造成的应力过大可考虑增大圆角半径方法改进。此后，再利用Solidworks修改改进后的模型，再将其导入ANSYS中再次对其受力分析验证所采用的改进设计方法是否科学可行。如果与预期的结果不相符，就向相反的方向改进，直到优化设计出强度更能满足要求的结果。最后，保存结果，并绘制工程零件图，撰写毕业设计论文说明书。4三、毕业设计(论文)工作进度安排1、3月4日～3月15日：查阅大量与本课题相关的文献资料，了解刮板输送机的发展现状，学习刮板输送机的传统设计方法。2、3月16日～3月22日：确定自己毕业设计的具体任务和完成课题的方法，然后按规范撰写提交开题报告。3、3月23～4月20日：认真系统的学习ANSYS有限元软件中的结构分析模块，熟练结构分析的步骤和方法，并且多做练习巩固。4、4月21日～4月30日：按图纸尺寸和技术要求用Solidworks零件进行三维参数化建模，并将其导入大型有限元分析软件ANSYS中，对其结构力学分析和优化设计。5、5月1日～5月20日：按规范，认真撰写毕业设计论文，完成论文初稿。6、5月21日～6月5日：按规范要求认真誊写毕业设计论文，并装订成册。7、6月6日～6月11日：认真准备毕业答辩。指导教师意见指导教师签字:____________年月日系部审查意见难度份量综合训练程度是否隶属科研项目系、部主任签字：____________年月日院毕业设计（论文）领导小组审核意见组长签字：___________年月日