【正文】 .........38 第 1 頁(yè) 1 緒論 本課題研究的背景 早在 1954 年我國(guó)就已開(kāi)始生產(chǎn)機(jī)械式挖掘機(jī) ,當(dāng)時(shí)的撫順重型機(jī)器廠(chǎng) (撫順挖掘機(jī)廠(chǎng)前身 )引進(jìn)前蘇聯(lián)的機(jī)械式挖掘機(jī) W10012和 W5012等國(guó)際 20世紀(jì) 30－ 40年代的產(chǎn)品。由于國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要 ,后又 發(fā)展 10 余家廠(chǎng)生產(chǎn) ,到 1966 年 12 年全國(guó)共生產(chǎn)了機(jī)械式挖掘機(jī) 3000 余臺(tái) ,后又延續(xù)生產(chǎn)到八十年代初。 自 2021 年以來(lái) ,中國(guó)挖掘機(jī)市場(chǎng)的銷(xiāo)量以超常規(guī)的速度增長(zhǎng)著。 2021 年中國(guó)國(guó)內(nèi)所有挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè)銷(xiāo)售量之和為 7926 臺(tái)， 2021 年則達(dá)到 34800 臺(tái)，三年時(shí)間增長(zhǎng)了四倍。 2021 年比 2021 年增長(zhǎng) %， 2021 年比 2021 年增長(zhǎng) 59%， 2021 年與 2021年比較，增長(zhǎng)率竟然達(dá)到 76%， 2021 年第一季度與 2021 年第一季度相比較全國(guó)挖掘機(jī)銷(xiāo)售量的增長(zhǎng)率又創(chuàng)新高，達(dá)到 78%。 近年，中國(guó)挖掘機(jī) 的實(shí)際銷(xiāo)售量屢屢打破人們事先對(duì)市場(chǎng)的預(yù)計(jì) ,顯然這種過(guò)高的增長(zhǎng)率對(duì)中國(guó)挖掘機(jī)市場(chǎng)的穩(wěn)定、健康發(fā)展是不利的。誰(shuí)都知道 ,中國(guó)國(guó)土遼闊 ,經(jīng)濟(jì)建設(shè)的任務(wù)很重 ,挖掘機(jī)市場(chǎng)需求空間很大 ,將來(lái)挖掘機(jī)產(chǎn)量發(fā)展到八萬(wàn)臺(tái)、十萬(wàn)臺(tái)恐怕是不夠的。但挖掘機(jī)的實(shí)際需求量往往是由國(guó)家或地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)的規(guī)模和任務(wù)所決定的 ,當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)實(shí)際需求量相當(dāng)大的程度也決定于當(dāng)?shù)乩习傩盏慕?jīng)濟(jì)收入 ,如果當(dāng)?shù)乩习傩盏目诖餂](méi)有錢(qián) ,買(mǎi)挖掘機(jī)豈不是空談 !為什么這幾年?yáng)|部沿海地區(qū)挖掘機(jī)旺銷(xiāo) ,而西部地區(qū)挖掘機(jī)銷(xiāo)售量遠(yuǎn)不及東部地區(qū) ,這不是說(shuō)西部地區(qū)挖掘機(jī)不需要 ,相反西部地 區(qū)挖掘機(jī)需求量更大 ,而目前還沒(méi)有條件可將巨大的潛在市場(chǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)市場(chǎng)。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為 ,按照我們國(guó)家的土地、人口、經(jīng)濟(jì)、挖掘機(jī)的年均增長(zhǎng)率在 15%～20%是一種比較正常的發(fā)展速度。 中國(guó)挖掘機(jī)市場(chǎng)將持續(xù)呈波浪形發(fā)展 ,未來(lái)市場(chǎng)需求空間巨大。從 20 世紀(jì) 90 年代以來(lái) ,全世界每年挖掘機(jī)產(chǎn)量雖然有較大的波動(dòng) (最高年產(chǎn)量為 20 余萬(wàn)臺(tái) ,最低年份產(chǎn)量也超過(guò) 15 萬(wàn)臺(tái) ),但挖掘機(jī)的年產(chǎn)量總要大大高于裝載機(jī)和推土機(jī)的年產(chǎn)量。據(jù)有關(guān)專(zhuān)家估算 ,全世界各種施工作業(yè)場(chǎng)所約有 65%～ 70%的土石方工作量是由挖掘機(jī)來(lái)完成的。從經(jīng)濟(jì)性考慮 ,完成同 樣的土石方工作量 (有的土石方施工 ,裝載機(jī)、推土機(jī)無(wú)法完成 ),采用挖掘機(jī)作業(yè)比用裝載機(jī)、推土機(jī)消耗的能量要少 ,裝載機(jī)次之 ,推土機(jī)能量消耗最大。購(gòu)買(mǎi)一臺(tái)挖掘機(jī)雖然一次性投資比裝載機(jī)、推土機(jī)要大 ,但投資回收期短 ,是投資回報(bào)率真正較高的設(shè)備。 黨在十六大報(bào)告中明確指出了要通過(guò)未來(lái) 20 年的建設(shè) ,實(shí)現(xiàn)國(guó)民生產(chǎn)總值 GDP 第 2 頁(yè) 翻兩番 ,全面建設(shè)小康社會(huì)的目標(biāo)。從 2021 年到 2020 年設(shè)定的增長(zhǎng)目標(biāo)是 GDP 翻兩番 ,那么也就是說(shuō)年均 GDP 增長(zhǎng)率不能低于 %,這是必須要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。 GDP 的增長(zhǎng)在很大程度上要依靠基礎(chǔ)投資來(lái)拉動(dòng) ,而基 礎(chǔ)設(shè)施投資的逐年增長(zhǎng)意味著工程機(jī)械特別是液壓挖掘機(jī)需求量會(huì)逐年上升。在未來(lái) 20 年將會(huì)為挖掘機(jī)行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展提供一個(gè)良好的宏觀(guān)經(jīng)濟(jì)環(huán)境。 總之 ,中國(guó)挖掘機(jī)市場(chǎng)將持續(xù)呈波浪型發(fā)展 ,從科學(xué)的發(fā)展觀(guān)來(lái)看 ,要摒棄一切脫離實(shí)際的超前。今后一個(gè)時(shí)期挖掘機(jī)市場(chǎng)火爆式的炎夏恐難遇到 ,我們期待溫暖、柔和、生機(jī)勃勃的春天的到來(lái) ， 期望中國(guó)挖掘機(jī)市場(chǎng)能夠持續(xù)、穩(wěn)定、健康發(fā)展。 當(dāng)今任何一個(gè)國(guó)家，若其要在綜合國(guó)力上取得優(yōu)勢(shì)地位，就必須在科學(xué)技術(shù)上取得優(yōu)勢(shì)。 90 年代以來(lái)，隨著以計(jì)算機(jī)技術(shù)為主的信息技術(shù)的發(fā)展，世界經(jīng)濟(jì)格局發(fā)生了巨大的 變化，逐步形成了一個(gè)統(tǒng)一的一體化市場(chǎng)，經(jīng)濟(jì)循環(huán)加大、加快市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，從而也迫切要求對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的研究能有進(jìn)一步的突破，為了縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期、提高生產(chǎn)的質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本，就需要在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段進(jìn)行預(yù)測(cè)。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，將難以用語(yǔ)言表達(dá)的復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，應(yīng)用多媒體技術(shù)以多樣化的方式表現(xiàn)在屏幕上，達(dá)到以直觀(guān)和形象的形式學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)的目的。 挖掘機(jī)是廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械中的掘類(lèi)器械，在工程機(jī)械中的地位還是無(wú)法替代的。隨著人民生活的提高，社會(huì)的飛速發(fā)展，人民對(duì)生活質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。為了能夠更直觀(guān)，全面地 反映挖掘機(jī)設(shè)計(jì)意圖 ,在計(jì)算機(jī)內(nèi)部建立相應(yīng)的三維實(shí)體模型，并且在三維模型的基礎(chǔ)上可以進(jìn)行零件裝配、干涉檢查、有限元分析，運(yùn)動(dòng)仿真等高級(jí)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工作，使設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)階段就能清楚地見(jiàn)到產(chǎn)品的最終結(jié)果，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問(wèn)題，既減輕了工作量又節(jié)省資金，為產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)和更新?lián)Q代奠定了基礎(chǔ)。 本課題研究的目的及意義 隨著科學(xué)技術(shù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在工程機(jī)械中的需求量越來(lái)越大，質(zhì)量要求也越來(lái)越高。而且隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，制造企業(yè)為求得生存和發(fā)展，必須不斷地調(diào)整產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和研發(fā)模式，并能快速地開(kāi)發(fā)出新產(chǎn)品。而 我國(guó)傳統(tǒng)工程機(jī)械行業(yè)卻由于新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，成本高，缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。虛擬樣機(jī)技術(shù)的逐漸成熟為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的快速開(kāi)發(fā)，提高我國(guó)工程機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力提供了強(qiáng)有力的手段。本文將虛擬樣機(jī)技術(shù)引入挖掘機(jī)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，應(yīng)用 Pro/E 軟件的高級(jí)建模技術(shù)和運(yùn)動(dòng)仿真功能對(duì)挖掘機(jī)進(jìn)行三維建模、虛擬裝配及運(yùn)動(dòng)仿真，使設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)階段 第 3 頁(yè) 就能清楚地見(jiàn)到產(chǎn)品的最終結(jié)果，可大大縮短設(shè)備研發(fā)周期，降低研制成本，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，為產(chǎn)品贏得了競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，符合現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展要求。 本課題的研究也具有現(xiàn)實(shí)的意義： （ 1）熟悉挖掘機(jī)的性能 及運(yùn)用，提高學(xué)生獨(dú)立完成任務(wù)及自學(xué)能力，進(jìn)一步提高文獻(xiàn)檢索和信息處理能力。 （ 2）培養(yǎng)學(xué)生現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)理念。 （ 3）提高學(xué)生的形象思維和創(chuàng)造性思維能力。 （ 4）有利于培養(yǎng)良好的工程素質(zhì)。 調(diào)研分析 據(jù)調(diào)研顯示， 挖掘機(jī)的銷(xiāo)量 很大程度上得益于產(chǎn)品外觀(guān)的 簡(jiǎn)單、實(shí)用 和功能的 全面 化 。 隨著市場(chǎng)的發(fā)展、 工程中的應(yīng)用 以及 結(jié)構(gòu)更新 的不斷深入等， 挖掘機(jī) 在功能和結(jié)構(gòu) 上的適時(shí)變換也是大勢(shì)所趨。 功能上便捷、 全面 、新奇、 實(shí)用 從最近幾年的 挖掘機(jī) 市場(chǎng)情況來(lái)看，越來(lái)越多的廠(chǎng)家特別是比較專(zhuān)業(yè)的廠(chǎng)家已經(jīng)充分認(rèn)識(shí)到了產(chǎn)品功能上的差異 化的重要性，如 三一重機(jī) SY215C 履帶式液壓挖掘機(jī) 、賽特 180度的液壓輪式挖掘機(jī)和 360度的液壓輪式挖掘機(jī) 、 重慶勤牛 QNL220 和 QNL150 兩款輪式挖掘機(jī) 等個(gè)性鮮明、功能獨(dú)特，都具有很好的市場(chǎng)占有率。 調(diào)研結(jié)果顯示： 挖掘機(jī) 的便捷、 全面 、新奇、 實(shí)用 四項(xiàng)功能指標(biāo)占調(diào)查結(jié)果的前四位。 外觀(guān)上 輕便 、 簡(jiǎn)單 輕便 、 簡(jiǎn)單 將是未來(lái)幾年 挖掘機(jī) 產(chǎn)品外觀(guān)發(fā)展的主要方向，在如今 的工程機(jī)械中廠(chǎng)家追求的更完美，而 消費(fèi)者追求 更容易操作、外觀(guān)更簡(jiǎn)單、輕便。 據(jù)調(diào)研，有 很多的被采訪(fǎng)消費(fèi) 者對(duì) 外觀(guān)簡(jiǎn)單、輕便的挖掘機(jī)更看好 ；約有一半以上的消費(fèi)者對(duì) 外觀(guān)簡(jiǎn)單、輕便的挖掘機(jī)更頗為滿(mǎn)意。 PRO/ENGINEER 是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司 (PTC) 研制的 CAD/CAM 軟件，具有很強(qiáng)的造型功能。例如其 3D 實(shí)體模型 (Solid model) ， 3D 實(shí)體模型可以將用戶(hù)的設(shè)計(jì)思想以最真實(shí)的模型在計(jì)算機(jī)上表現(xiàn)，以了解產(chǎn)品的真實(shí)性，并補(bǔ)足傳統(tǒng)的面結(jié)構(gòu)、線(xiàn)結(jié)構(gòu)的不足。再比如它的單一數(shù)據(jù)庫(kù)功能，它可隨時(shí)修改由 3D 實(shí)體模型產(chǎn)生 2D 工程圖，而且有動(dòng)標(biāo)注工程圖尺寸。不論在 3D 還是 2D 圖形上作尺寸修改，其相關(guān)的 2D 圖形 第 4 頁(yè) 或者 3D 實(shí)體模型均自動(dòng)修改，同時(shí)組合、制造等相關(guān)設(shè)計(jì)也會(huì)自動(dòng)修改，這樣可確保數(shù)據(jù)的正確性，并避免反復(fù)修正的耗時(shí)性。除此之外， PRO/E 以最自然的思考方式從事設(shè)計(jì)工作，如孔、開(kāi)槽、倒圓角等均被視為零件設(shè)計(jì)的基本特征，可隨時(shí)對(duì)特征做合理、不違反幾何的順序調(diào)整、插入、刪除，重定義等修正動(dòng)作，還有其參數(shù)化設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)仿真等特點(diǎn)。 挖掘機(jī)傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)模式存在開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、過(guò)程繁雜、開(kāi)發(fā)成本高、性能測(cè)試?yán)щy等問(wèn)題，本文將虛擬裝配和仿真技術(shù)引入挖掘機(jī)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，可提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，有著廣闊的發(fā)展前景。 1. 4 本章小結(jié) 本章 主要介紹了課題研究的背景、目的和意義，通過(guò)對(duì)挖掘機(jī)的研究和市場(chǎng)調(diào)研分析從而對(duì)本課題有一個(gè)更深入的了解。 第 5 頁(yè) 2 挖掘機(jī)的總體分析 產(chǎn)品的造型設(shè)計(jì)，是應(yīng)用工程技術(shù)和藝術(shù)手段設(shè)計(jì)、塑造產(chǎn)品的形象，并將其最后統(tǒng)一在產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)、工藝、使用性、視覺(jué)傳達(dá)、市場(chǎng)關(guān)系等而取得人 —— 機(jī)(產(chǎn)品 )—— 環(huán)境和諧的一項(xiàng)創(chuàng)造性設(shè)計(jì)隨著時(shí)代的前進(jìn)，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們審美觀(guān)念的提高與變化，工業(yè)產(chǎn)品的造型設(shè)計(jì)，不斷向高水平發(fā)展變化影響產(chǎn)品。造型設(shè)計(jì)的因素很多，但是，現(xiàn)代產(chǎn)品的造型設(shè)計(jì)，不要強(qiáng)調(diào)滿(mǎn)足人 和社會(huì)的需要，使美觀(guān)人力一、精巧宜人的產(chǎn)品，為人們生活生產(chǎn)活動(dòng)，并提高整個(gè)社會(huì)物質(zhì)文明和精神文明水平，這是現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的主要依據(jù)和出發(fā)點(diǎn)。 目前挖掘機(jī)設(shè)計(jì)中存在的優(yōu)缺點(diǎn) 在了解市售挖掘機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)后才能更好的提出相關(guān)的設(shè)計(jì)新規(guī)劃，即推陳出新的設(shè)計(jì)理念才能得到更好的體現(xiàn)。 挖掘機(jī)有許多優(yōu)點(diǎn)： 操縱輕便，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。 傳動(dòng)與操縱利用同樣的介質(zhì)，尺寸較小，裝置簡(jiǎn)單。 全面 、新奇、 實(shí)用。 外觀(guān)上 也比以前更簡(jiǎn)單化了。但在有些地方還是很不足，如挖掘機(jī) 受到阻力影響而出現(xiàn)延遲反 映，精度下降，而且動(dòng)作比較遲緩。 隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的迅猛發(fā)展，雖然制造一臺(tái)挖掘機(jī)的周期已經(jīng)得到的很大的縮短，但是挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)還是不能體現(xiàn)“少就是多”的設(shè)計(jì)理念，也就是用最少的材料和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)出更多的功能，同時(shí)挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)也應(yīng)該能夠越來(lái)越人性化，更能體現(xiàn)以人為本的設(shè)計(jì)理念。 現(xiàn)代大多數(shù)的挖掘機(jī)都是很大的機(jī)器，這是挖掘機(jī)存在的另一缺點(diǎn)。所以現(xiàn)代的挖掘機(jī)設(shè)計(jì)就應(yīng)該重視這一點(diǎn)，設(shè)計(jì)挖掘機(jī)的同時(shí)也應(yīng)該考慮到市場(chǎng)因素和原材料因素等各方面因素，從而設(shè)計(jì)出價(jià)格更廉價(jià)和性能更優(yōu)越的挖掘機(jī)。 顏色的擬定 現(xiàn)代社 會(huì)緊張的生活節(jié)奏令人窒息，人們開(kāi)始把目光轉(zhuǎn)向自然，返樸歸真，重新挖掘遠(yuǎn)古時(shí)代祛病保健的良方妙法。顏色療法便是近年來(lái)一種重放異彩的古代療法。 人類(lèi)關(guān)于色彩及其對(duì)人體影響的研究已有漫長(zhǎng)的歷史，它是古代文明的精神基礎(chǔ)。希臘哲學(xué)家和科學(xué)家亞里士多德就對(duì)色彩進(jìn)行了廣泛的研究。著名醫(yī)生阿爾韋托馬格諾在中世紀(jì)發(fā)表的關(guān)于顏色的論著，至今仍有非常珍貴的意義。了解各種顏色的 第 6 頁(yè) 生理作用，正確使用顏色，可以消除疲勞，抑制煩躁，控制情緒，調(diào)整和改善人的肌體功能。 據(jù)研究，一些疾病在很大程度上是由于人體內(nèi)色譜失衡或缺少某種顏色造成的。在 我們體內(nèi)有 7 種腺體中心，分布在脊柱的不同部位。每種顏色都能產(chǎn)生一種電磁波長(zhǎng)，這些波長(zhǎng)由視覺(jué)神經(jīng)傳遞給大腦，促使腺體分泌激素，從而影響人的心理與肌體，達(dá)到醫(yī)療作用。每一種顏色有其獨(dú)特的作用，令人產(chǎn)生不同的情感。在裝飾、化妝、服裝和廣告方面合理使用色彩可以取得宜人的效果。除了醫(yī)療作用外，顏色還有一定的象征意義和社會(huì)屬性，對(duì)人類(lèi)生活有著舉足輕重的影響。 白色象征真理、光芒、純潔、貞節(jié)、清白和快樂(lè)，給人以明快清新的感覺(jué)。紅色是一種熱烈的顏色，它象征著鮮血、烈火、生命和愛(ài)情。其心理作用可以促進(jìn)血液流通，加快呼吸并能治 療憂(yōu)郁癥，對(duì)人體循環(huán)系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)具有重大作用。綠色是希望的象征，給人以寧?kù)o的感覺(jué)，可以降低眼內(nèi)壓力，減輕視覺(jué)疲勞，安定情緒，使人呼吸變緩，心臟負(fù)擔(dān)減輕，降低血壓。紫色代表柔和、退讓和沉思，給人以寧?kù)o、鎮(zhèn)定和幻想，可以治療大腦疾病及精神紊亂。黃色是色譜中最令人愉快的顏色，它被認(rèn)為是知識(shí)和光明的象征，可以刺激神經(jīng)系統(tǒng)和改善大腦功能，激發(fā)人的朝氣，令人思維敏捷。橙色是新思想和年輕的象征，令人感到溫暖、活潑和熱烈，能啟發(fā)人的思維，可有效地激發(fā)人的情緒和促進(jìn)消化功能。藍(lán)色意味著平靜、嚴(yán)肅、科學(xué)、喜悅、美麗、和諧與滿(mǎn) 足，它經(jīng)常被用來(lái)放松肌肉緊張、松弛神經(jīng)及改善血液循環(huán)。黑色則代表死亡和黑暗，令人產(chǎn)生悲哀、暗淡、傷感和壓迫的感覺(jué)。 在日常生活中，正確使用服裝與化妝品的顏色和合理處理居室的色調(diào)，不僅可以使人享受藝術(shù)的魅力，而且能促進(jìn)身心健康 基于以上的分析和參考各大生產(chǎn)廠(chǎng)家，主臂大體選為深黃色，前臂大體選為深黃色，挖斗選為黑色，旋轉(zhuǎn)臺(tái)選為清色。這樣的大體顏色看上去可以給顧客一種舒適的感覺(jué)