【正文】 摘 要裝載機(jī)是一種應(yīng)用廣泛的工程機(jī)械。有其廣泛的空間，但由于裝載機(jī)傳統(tǒng)開發(fā)模式存在開發(fā)周期長、過程繁雜、開發(fā)成本高、性能測試?yán)щy等問題，本文將仿真技術(shù)引入裝載機(jī)開發(fā)領(lǐng)域，完成以下工作：1 介紹裝載機(jī)的發(fā)展歷史及前景，裝載機(jī)的種類，介紹仿真技術(shù)產(chǎn)生的背景、在國內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r、仿真技術(shù)的實際意義。2 對液壓缸做出了合理的選擇。3 簡述CATIA軟件在工程設(shè)計中的應(yīng)用，利用CATIA軟件構(gòu)建裝載機(jī)的三維實體模型，并對其進(jìn)行裝配。完成設(shè)計圖紙。4 在CATIA軟件環(huán)境中進(jìn)行運(yùn)動仿真，得出裝載機(jī)工作性能曲線。關(guān)鍵字： 裝載機(jī) 仿真技術(shù) 三維建模AbstractLoader is a kind of engineer machine that is widely applied in engineer project, which it is wide space, Aim to the problems that exist in traditional research of loader .For example the research cycle is long 、the cost is long 、the following research works are pleted:1 The development for foreground, the category and loader is history is introduced, also the background of simulation technology e into being, developing status in local and significance of virtual prototype technology is introduced.2 To brief introduce the CATIA software which application in the field of engineering, the 3D modeling is used by CATIA software.3 The simulated motion in CATIA environment is pleted, and the capability curve is reached.4 A rational choice for the hydraulic actuating cylinder.Keywords: loader； 3D modeling； simulation technology.第1章 緒論裝載機(jī)是一種廣泛用于公路、鐵路、建筑、水電、港口、礦山等場所的工程機(jī)械，它主要用于鏟裝土壤、砂石、石灰、煤炭等散狀物料，也可對礦石、硬土等作輕度鏟挖作業(yè)。換裝不同的輔助工作裝置還可進(jìn)行推土、吊裝和其他物料如木材的裝卸作業(yè)。在道路、特別是在高等級公路施工中，裝載機(jī)用于路基工程的填挖、瀝青混合料和水泥混凝土料場的集料與裝料等作業(yè)。此外還可進(jìn)行推運(yùn)土壤、刮平地面和牽引其他機(jī)械等作業(yè)。由于裝載機(jī)具有作業(yè)速度快、效率高、機(jī)動性好、操作輕便等優(yōu)點，因此它成為工程建設(shè)中土石方施工的主要機(jī)種之一，同時也成為工程機(jī)械中發(fā)展最快、產(chǎn)銷量及市場需求最大的機(jī)種之一。我國裝載機(jī)始于1960年末，發(fā)展至今它經(jīng)歷了3個發(fā)展階段，即60年代仿制摸索階段；70年代自力更生研制階段；80年代至90年代技術(shù)引進(jìn)、合資合作發(fā)展階段。自1958年，上海港口機(jī)械廠首先測繪并試制了67KW（90hp）、斗容量為1的裝載機(jī)——我國自己制造的第一臺裝載機(jī)之后。全國裝載機(jī)產(chǎn)品從1976年的446臺發(fā)展到1996年的18310臺。同時國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與國家基建規(guī)模及資金投入的增大，更促進(jìn)了我國裝載機(jī)行業(yè)的迅速發(fā)展。生產(chǎn)企業(yè)由1980年的20家增至現(xiàn)在的100余家，~10t約19個型號的系列產(chǎn)品，并已成為工程機(jī)械主力機(jī)種。自此裝載機(jī)在全國機(jī)械產(chǎn)品中，成為重要代表產(chǎn)品，令世人矚目。隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、健康、高速發(fā)展，對工程機(jī)械的需求將增長，這些需求對工程機(jī)械產(chǎn)品既提出了“量”又提出了“質(zhì)”的巨大市場需求。我國“十一五”期間土石方、路基路面、基礎(chǔ)及建筑施工工作量預(yù)計比“十五”要大一倍以上，工程機(jī)械的總需求量亦將為“十五”期間的二倍，推土機(jī)、裝載機(jī)、輪式起重機(jī)、叉車、路面機(jī)械、鑿巖鉆車及挖掘機(jī)械等7類主要工程機(jī)械“九五”末的年需求量可在11萬臺以上。而輪式裝載機(jī)2000年時年需求達(dá)27000～30000臺以上，這就為我國輪式裝載機(jī)行業(yè)的發(fā)展提供了一個良好的市場前景，為制訂戰(zhàn)略發(fā)展宏偉目標(biāo)提供科學(xué)決策依據(jù)。綜觀國外裝載機(jī)的發(fā)展特點及外部環(huán)境，專家預(yù)測未來裝載機(jī)的主要發(fā)展趨勢是：（1） 開發(fā)節(jié)能、高效、可靠、環(huán)保型產(chǎn)品，并研制無泄漏裝載機(jī)。（2） 微電子及機(jī)械電子液壓一體化技術(shù)將獲得越來越廣泛的應(yīng)用。（3） 安全性及舒適性是產(chǎn)品發(fā)展的重要目標(biāo)。（4） 大型化與微型化仍是產(chǎn)品系列化的兩極方向。（5） 技術(shù)進(jìn)步、人才培養(yǎng)和售后服務(wù)將成為企業(yè)生存的三大關(guān)鍵內(nèi)在因素。（6） 集團(tuán)化、社會化與國際化是企業(yè)生存與發(fā)展的必由之路。 裝載機(jī)的種類目前，裝載機(jī)的國際市場分為兩類：一類是發(fā)達(dá)國家市場，二類是發(fā)展中國家市場。發(fā)達(dá)國家市場的產(chǎn)品技術(shù)水平和質(zhì)量要求很高，競爭異常激烈。由于我國裝載機(jī)產(chǎn)品檔次低，不易開拓此類市場，而應(yīng)重點鞏固與繼續(xù)發(fā)展二類市場。二類市場主要包括東南亞、中東、非洲和南美洲四大區(qū)域市場，主要由發(fā)展中國家組成，與我國有良好的外交關(guān)系，往來密切，也是我國裝載機(jī)出口量最多的地區(qū)。因此，發(fā)展中國家市場是目前我國裝載機(jī)進(jìn)入國際市場的主攻方面。由于受東南亞經(jīng)濟(jì)危機(jī)持續(xù)時間加長、印尼國內(nèi)動亂及一些國家貨幣貶值等諸多外部因素的影響，導(dǎo)致了我國裝載機(jī)出口難度的增加，也給國外裝載機(jī)及其關(guān)鍵部件的進(jìn)口創(chuàng)造了外部條件。因此，有關(guān)生產(chǎn)裝載機(jī)企業(yè)（包括合資企業(yè)）要積極準(zhǔn)備，把握時機(jī)，迎接挑戰(zhàn)，扎實搞好“三大戰(zhàn)役”，務(wù)求在品種、質(zhì)量、交貨期和售后服務(wù)等方面有一個更大的發(fā)展。在有限的時間內(nèi)，集中力量解決目前存在的以下三個問題：相當(dāng)一批產(chǎn)品水平較低，高科技含量少，可靠性較差；中小型號生產(chǎn)廠家多而雜，產(chǎn)量過剩；產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理，多數(shù)企業(yè)形不成規(guī)模效益。總的來說，常用的單斗裝載機(jī)，按行走裝置，發(fā)動機(jī)功率，傳動形式，行走系結(jié)構(gòu)，裝載方式的不同進(jìn)行分類。 行走裝置的不同： 裝載機(jī)分為輪胎式和履帶式兩種。輪胎式裝開機(jī)由動力裝置、車架、行走裝置、傳動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和工作裝置等組成，其結(jié)構(gòu)簡單圖如圖2所示。輪胎式裝載機(jī)采用柴油機(jī)為動力裝置，液力變矩、動力換檔變速箱、雙橋驅(qū)動等組成的液力機(jī)械式傳動系統(tǒng)（小型輪胎式裝載機(jī)有的采用液壓傳動或機(jī)械傳動），液壓操縱，鉸接式車架轉(zhuǎn)向，反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)的工作裝置。履帶式裝載機(jī)以專用底盤或工業(yè)拖拉機(jī)為基礎(chǔ)車，裝上工作裝置并配裝相就原操縱系統(tǒng)而構(gòu)成，如圖1所示。履帶式裝載機(jī)的動力裝置也是柴油機(jī)，機(jī)械式傳動系統(tǒng)則采用液壓助力濕式離合器或濕式雙向液壓操縱轉(zhuǎn)向離合器和正轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)的工作裝置。圖1輪胎式裝載機(jī)圖2履帶式裝載機(jī)1行走機(jī)構(gòu)；2發(fā)動機(jī)；3動臂；4鏟斗；5轉(zhuǎn)斗油缸；6動臂油缸；7駕駛室；8燃油箱發(fā)動機(jī)功率： ①功率小于74kw為小型裝載機(jī)。 ②功率在74～147kw為中型裝載機(jī) ③功率在147～515kw為大型裝載機(jī) ④功率大于515kw為特大型裝載機(jī) 傳動形式： ①液力—機(jī)械傳動，沖擊振動小，傳動件壽命長，操縱方便，車速與外載間可自動調(diào)節(jié)，一般在中大型裝載機(jī)多采用； ②液力傳動：可無級調(diào)速、操縱間便，但啟動性較差，一般僅在小型裝載機(jī)上采用； ③電力傳動：無級調(diào)速、工作可靠、維修簡單、費(fèi)用較高，一般在大型裝載機(jī)上采用。 行走結(jié)構(gòu)： ①輪胎式：質(zhì)量輕、速度快、機(jī)動靈活、效率高、不易損壞路面、接地比壓大、通過性差、但被廣泛應(yīng)用； ②履帶式：接地比壓小，通過性好、重心低、穩(wěn)定性好、附著力強(qiáng)、牽引力大、比切入力大、速度低、靈活性相對差、成本高、行走時易損壞路面。 裝卸方式： ①前卸式：結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、視野好，適合于各種作業(yè)場地，應(yīng)用較廣； ②回轉(zhuǎn)式：工作裝置安裝在可回轉(zhuǎn)3600的轉(zhuǎn)臺上，側(cè)面卸載不需要調(diào)頭、作業(yè)效率高、但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量大、成本高、側(cè)面穩(wěn)性較差，適用于較狹小的場地。 ③后卸式：前端裝、后端卸、作業(yè)效率高、作業(yè)的安全性欠好。 本章小結(jié)本章主要討論了裝載機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r及發(fā)展趨勢，介紹了裝載機(jī)的種類，為課題研究的實際意義提供了依據(jù)。 運(yùn)動仿真技術(shù)簡介進(jìn)入21世紀(jì)，科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)，社會發(fā)展日新月異。人們對個性化產(chǎn)品的需求越來越迫切，對產(chǎn)品性能的要求也越來越高，全球化經(jīng)濟(jì)已明顯地呈現(xiàn)出買方市場的特點。由于這一變化，導(dǎo)致市場競爭日趨激烈，而競爭的核心則主要體現(xiàn)在產(chǎn)品創(chuàng)新上，體現(xiàn)在對客戶的響應(yīng)速度和響應(yīng)品質(zhì)上。傳統(tǒng)的物理樣機(jī)在產(chǎn)品的創(chuàng)新開發(fā)中，在開發(fā)周期、開發(fā)成本、產(chǎn)品品質(zhì)等方面已越來越不能滿足市場需求，運(yùn)動仿真技術(shù)正是在這一市場需求的驅(qū)動下產(chǎn)生的。運(yùn)動仿真技術(shù)是一種嶄新的產(chǎn)品開發(fā)方法，是多個相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域交叉、集成的產(chǎn)物，是一種基于產(chǎn)品的計算機(jī)仿真模型的數(shù)字化設(shè)計方法。其涉及機(jī)械、電子、計算機(jī)圖形學(xué)、仿真建模、虛擬現(xiàn)實等多個領(lǐng)域、多項技術(shù)，以計算機(jī)仿真和產(chǎn)品生命周期建模為基礎(chǔ)，以機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)和控制理論為核心，借助成熟的三維計算機(jī)圖形技術(shù)、圖形用戶界面技術(shù)、信息技術(shù)、集成技術(shù)、多媒體技術(shù)、并行處理技術(shù)等，將分散的產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)和分析過程集成在一起，使得與產(chǎn)品相關(guān)的所有人員能在產(chǎn)品研制的早期直觀形象地對虛擬的產(chǎn)品原型進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化、性能測試、制造仿真以及使用仿真等。 換句話說“運(yùn)動仿真”設(shè)計方法就是在建造第一臺（件）物理樣機(jī)之前，利用軟件技術(shù)建立產(chǎn)品系統(tǒng)計算機(jī)模型，通過基于實體可視化的仿真分析，模擬系統(tǒng)在真實工作環(huán)境條件下的運(yùn)動和動力特性，以便反復(fù)修改設(shè)計方案，最終得到最優(yōu)設(shè)計方案。 運(yùn)動仿真技術(shù)在國內(nèi)外的發(fā)展概況國外已在各個領(lǐng)域廣泛地應(yīng)用仿真設(shè)計。所涉及到的產(chǎn)品從龐大的卡車到微小的照相機(jī)的快門，從火箭到輪船的錨機(jī)。在工程／礦山機(jī)械行業(yè)，如約翰迪爾公司利用仿真技術(shù)成功地解決了工程機(jī)械在高速行駛時出現(xiàn)蛇行現(xiàn)象的問題及在重載下的自激振動這個一直困擾著設(shè)計師及用戶的難題，大大提高了工程／礦山機(jī)械高速行駛性能與重載作業(yè)性能?？ㄌ乇死展纠锰摂M樣機(jī)在切削任何一片金屬之前就可快速試驗數(shù)千種設(shè)計方案，不但降低了產(chǎn)品設(shè)計成本，縮短了開發(fā)周期，而且還制造出性能更為優(yōu)異的產(chǎn)品。運(yùn)動仿真技術(shù)在國外已有很多應(yīng)用實例，我國也正極急投身于該項技術(shù)的研究中。在傳統(tǒng)上，我國引進(jìn)物理樣機(jī)，開發(fā)人員往往停留在零件照抄的水平上，對于樣機(jī)缺乏系統(tǒng)水平上的理解和研究，結(jié)果雖然投入了大量的人力物力，卻收效甚微。但如果采用虛擬樣機(jī)技術(shù)，技術(shù)人員便可對引進(jìn)樣機(jī)進(jìn)行深入的研究，可以追蹤樣機(jī)的設(shè)計思想，從而真正提高設(shè)計人員的水平，開發(fā)出能滿足市場需求的產(chǎn)品來。