MLS170型采煤机牵引部测绘及仿真模拟.pdf

2010 届届 华北科技学院华北科技学院 本本 科科 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文） 设计设计论文论文题目题目 MLS3-170 型采煤机牵引部测绘及仿真模拟 专专 题题 题题 目目 姓姓 名名 钱立权 学学 号号 200602024228 专业班级专业班级 机制 B062 班 系系部部、院院 机电工程系 指导教师指导教师 韩红利 2010 年年 6 月月 18 日日 华北科技学院毕业设计（论文） 1 2010 届本科毕业设计（论文）任务书届本科毕业设计（论文）任务书 姓名钱立权 专业 机械设计制造及其自动化 班级 B06-2 任务下达时间 3 月 1 日 任务完成时间 6 月 20 日 毕业设计（论文）题目 毕业设计（论文）题目 MLS3-170 型采煤机牵引部测绘及仿真模拟 专题题目 专题题目 题目主要内容 题目主要内容 （1） 完成MLS3-170 型采煤机实物测绘； （2） 完成MLS3-170 型采煤机牵引部方案论证及计算分析； （3） 完成MLS3-170 型采煤机牵引部动作虚拟仿真动画； 目的要求、主要技术指标 目的要求、主要技术指标 通过本次毕业设计掌握采煤机的结构特点、牵引部方案选择及设计规律，掌握 VRML 语言的使用规律，并创建出采煤机牵引部三维实体模型，并通过编写程序实现模 拟采煤机的动态演示。 主要技术指标 主要技术指标 总功率170KW；液压系统压力32MPA 应完成的主要任务 应完成的主要任务 （1） 采煤机总体结构装配图一张（A0） ； （2） 牵引部装配图一张（A1） ； （3） MLS3-170 型采煤机总体结构 VRML 虚拟模型； （4） 撰写设计说明书（不少与 15000 字） 。 主要参考文献 主要参考文献 （1）赛 博.VRML 及 JAVA 编程技术.北京人民邮电出版社,2003 （2）阳化冰.虚拟现实构造语言 VRML.北京北京航空航天大学出版社,2004 （3）孙执书.液压传动与采掘机械.徐州中国矿业大学出版社,2002 （4）黄日恒.采煤机.徐州中国矿业大学出版社.2002 指导教师 韩红利 教研室主任 MLS3-170 型采煤机牵引部测绘及仿真模拟 2 毕业设计（论文）指导教师评阅书毕业设计（论文）指导教师评阅书 指导教师评语指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究 内容的理论依据和技术方法； ④取得的主要成果及创新点； ⑤工作态度及工作量； ⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等） 成绩成绩 指导教师（职称） 指导教师（职称） （（ ）） 年年 月月 日日 注毕业设计（论文）成绩等级实行五级记分制，即优秀、良好、中等、及格、不及格。 华北科技学院毕业设计（论文） 3 毕业设计（论文）评阅教师评阅书毕业设计（论文）评阅教师评阅书 评阅教师评语评阅教师评语 （①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识 解决实际问题的能力；④工作量的大小；⑤取得的主要成果及创新点；⑥写作的规范 程度；⑦总体评价及建议成绩；⑧存在问题；⑨是否同意答辩等） 成绩成绩 评阅教师（职称） 评阅教师（职称） （（ ）） 年年 月月 日日 注毕业设计（论文）成绩等级实行五级记分制，即优秀、良好、中等、及格、不及格。 MLS3-170 型采煤机牵引部测绘及仿真模拟 4 毕业设计（论文）答辩委员会记录毕业设计（论文）答辩委员会记录 专业学生 于 年 月 日进行了毕业设计（论 文）答辩。学生答辩提交的材料有设计（论文）说明书 份，共 页，设计图纸 张，其它材料有 ______________________________________________________________________________________________________________________________________________。 答 辩 小 组 评 语 及 建 议 成 绩 答 辩 小 组 评 语 及 建 议 成 绩 ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 答辩组组长答辩组组长__________________ 建议成绩建议成绩______________ 成员成员_________、 _________、 _________ _________、 _________、 _________ _________、 _________、 _________ _________、 _________、 _________ 根据学生所提交的材料、评阅人评语、指导教师评语和学生答辩情况， 毕业设计（论文）答辩委员会研究评定，给予该生毕业设计（论文）成绩 为__________________。 系（部、院）公章 答辩委员会主席答辩委员会主席 ________________________ __________________年__________月__________日 华北科技学院毕业设计论文 I 目 录 摘要........................................................................................................................................1 Abstract...................................................................................................................................2 第 1 章 绪论...........................................................................................................................3 1.1 采煤机的发展...........................................................................................................3 1.2 虚拟现实造型语言Virtual Reality Modeling Language.......................................5 1.3 本设计完成的主要工作.......................................................................................6 第 2 章 采煤机概述...............................................................................................................7 2.1 采煤机的分类...........................................................................................................8 2.2 采煤机的组成和总体布置.......................................................................................9 2.2.1 采煤机的组成..................................................................................................9 2.2.2 采煤机的总体布置........................................................................................10 2.3 采煤机的总体结构.................................................................................................11 2.4 采煤机的工作原理.................................................................................................12 2.5 采煤机的主要工作参数.........................................................................................13 2.5.1 采高................................................................................................................13 2.5.2 截深................................................................................................................14 2.5.3 截割速度........................................................................................................14 2.5.4 牵引速度........................................................................................................15 2.5.5 牵引力............................................................................................................15 2.5.6 生产能力........................................................................................................16 2.5.7 装机功率........................................................................................................16 2.6 MLS3-170 采煤机简介...........................................................................................18 2.6.1 适用范围........................................................................................................18 2.6.2 机器的组成....................................................................................................18 第 3 章 虚拟现实VR及相关软件概述 ............................................................................22 3.1 虚拟现实（VR）...................................................................................................22 3.2 虚拟建模语言 VRML............................................................................................22 3.2.1 VRML 的发展、应用及特征.........................................................................23 MLS3-170 型采煤机牵引部测绘及仿真模拟 II 3.3 VRML 文件结构形式............................................................................................ 25 3.3.1 VRML 基本节点............................................................................................ 26 3.3.2 VRML 坐标及变换........................................................................................ 27 3.3.3 自定义节点的扩展........................................................................................ 28 3.3.4 VRML 事件及路由........................................................................................ 28 3.3.5 VRML 交互功能扩展（Java，JavaScript） ................................................ 29 3.3.6 VRML 编辑及浏览软件介绍........................................................................ 30 3.4 实体造型软件Pro/Engineering........................................................................... 31 第 4 章 MLS3-170 型采煤机牵引部.................................................................................. 33 4.1 牵引部构造特点.................................................................................................... 33 4.2 牵引部机械系统.................................................................................................... 34 4.3 牵引部液压系统的基本油路与主要组件............................................................ 36 4.3.1 主油路............................................................................................................ 37 4.3.2 手把操纵与按钮操纵系统............................................................................ 43 4.3.3 液压调速油路................................................................................................ 48 4.3.4 电机功率调速油路........................................................................................ 50 4.4 牵引部的控制与保护............................................................................................ 53 第 5 章 Pro/E 建模与仿真.................................................................................................. 56 5.1 采煤机牵引部的测绘............................................................................................ 56 5.2 Pro/E 建模............................................................................................................. 56 5.2.1 牵引部箱体、上盖板和链轮建模................................................................ 57 5.2.2 齿轮的参数化建模........................................................................................ 58 5.2.3 参数化直齿圆锥齿轮库的建立.................................................................... 61 5.2.4 电机左出轴、主辅油泵、油马达间机构建模............................................ 62 5.2.5 行星齿轮减速器............................................................................................ 62 5.2.6 牵引部机械传动 Pro/E 模型 ........................................................................ 62 第 6 章 VR 模型的构建与仿真.......................................................................................... 65 6.1 VR 模型的构建...................................................................................................... 65 6.1.1 实体模型数据处理........................................................................................ 65 6.2 牵引部 VR 仿真..................................................................................................... 68 华北科技学院毕业设计论文 III 6.2.1 牵引部机械传动系统分析及 VR 实现方式.................................................68 6.2.2 关键零部件的仿真........................................................................................68 6.2.3 传感器、路由以及 Script 控制程序.............................................................69 6.3 控制面板设计.........................................................................................................70 6.4 牵引部最终效果图.................................................................................................70 结论..........................................................................................................................................72 参考文献..................................................................................................................................73 致谢..........................................................................................................................................74 外文科技资料翻译..................................................................................................................75 外文原文..........................................................................................................................75 中文翻译..........................................................................................................................89 附录Ⅰ 采煤机牵引部装配模型树列表.............................................................................99 附录Ⅱ 圆柱坐标系下渐开线方程...................................................................................104 附录Ⅲ 牵引部 VR 模型控制程序...................................................................................105 附录Ⅳ 图纸列表...............................................................................................................121 华北科技学院毕业设计论文 第 1 页 共 121 页 摘要 随着社会的发展对煤炭的需求也是越来越大， 相应的采煤技术和采煤设备也要跟随 其发展，在这种背景下，采煤机械化就应运而生。本文主要对 MLS3-170 型双滚筒采煤 机牵引部的方案进行了论证和验算，详细介绍牵引部机械传动系统和液压系统，掌握采 煤机牵引部设计计算规律； 然后对 MLS3-170 型采煤机牵引部机械传动部分进行了测绘， 并利用三维建模软件Pro/E构建出牵引部的机械传动实物模型；以 VR 技术为手段，并 结合虚拟现实造型语言Virtual Reality Modeling Language构建出采煤机牵引部机械传 动的 VR 模型和交互环境， 通过 JavaScript 为各 VR 模型创建动作要素， 通过路由Route 来链接各事件间的关系，设置时间传感器的循环时间控制牵引部各零部件的动作关系， 最终虚拟出牵引部机械传动模型，最后设计采煤机的控制面板来提高人机交互功能。通 过此文，将 VR 技术应用在采煤机械上，可以虚拟出综采工作面的场景，清楚了解采煤 机的真实工作场景，这样对推进综合机械化采煤的发展有积极的作用；基于 VR 机械行 业出现虚拟设计和虚拟装配技术，这大大提高了产品的质量和缩短了产品设计周期，带 来了巨大的经济效益，所以研究 VRML 有着重要意义。 关键词采煤机；虚拟现实；Pro/E 建模；虚拟现实造型语言 MLS3-170 型采煤机牵引部测绘及仿真模拟 第 2 页 共 121 页 Abstract Along with societys development to the coal demand is also bigger and bigger, the corresponding mining coal technology and the mining coal equipment also needs to follow its development, under this situation, the mining coal mechanization arises at the historic moment. This article mainly has carried on the proof and the checking calculation to the MLS3-170 double roll coal mining machine haulings department plan, introduced in detail the hauling department mechanical drive system and the hydraulic system, know the coal mining machine hauling department design calculation rule; Then has carried on the survey to the MLS3-170 coal mining machine hauling department mechanical drive part, and Pro/E constructs the hauling department using the three dimensional modelling software the mechanical drive working model; Take the VR technology as the , and unifies the virtual reality modelling language Virtual Reality Modeling Language to construct the coal mining machine hauling department mechanical drive the VR model and the interactive environment, through JavaScript is each VR model foundation movement essential factor, links during various events relations through route Route, the establishment timers cycle time control hauling department various spare parts movement relations, the hypothesized hauling department mechanical drive model, the ultimate design coal mining machines control panel enhances the man-machine interaction function finally. Through this article, the VR technology application on the mining coal machinery, may the hypothesized synthesis pick the working surface the scene, understood clearly coal mining machines real work scene, to advances synthesis mechanization mining coal the development to have the positive function like this; Presents the hypothesized design and the hypothesized packaging technique based on the VR mechanical profession, this improved the product quality greatly and reduced the product design cycle, has brought the huge economic efficiency, therefore studies VRML to have the important meaning. Key wordsVirtual reality; Pro/E modelling; Virtual reality modelling language 华北科技学院毕业设计论文 第 3 页 共 121 页 第1章 绪论 煤炭工业的根本出路在于发展机械化， 而采掘机械化又是煤矿生产机械化的中心环 节。 1.1 采煤机的发展 机械化采煤开始于 20 世纪 40 年代， 是随着采煤机械的出现而开始的。 40 年代初期， 英、苏相继生产了采煤机，是工作面落煤、装煤实现了机械化。但当时的采煤机都是链 式的工作机构，能耗大、效率低，工作面不能自移，所以生产率低。 50 年代初期，英、联邦德国相继生产出了滚筒采煤机、可弯曲刮板输送机和单体液 压支柱，从而大大推进了采煤机械化技术的发展。滚筒式采煤机采用螺旋滚筒作为截割 机构，当滚筒转动并切入煤壁后，通过安装在滚筒螺旋叶片上的截齿将煤破碎，并利用 螺旋叶片把破碎下来的煤装入工作面输送机。但由于当时采煤机上的滚筒是死滚