【正文】 科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 題目 基于 Pro/E挖掘機(jī)三維造型設(shè) 及仿真 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進(jìn)行研究工作所取得的成果，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明，本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 日 期 ： 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保障、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)學(xué)位論文管理部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)省級優(yōu)秀學(xué)士學(xué)位論文評選機(jī)構(gòu)將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 本學(xué)位論文屬于 保密 □，在 _________年解密后適用本授權(quán)書。 不保密 √ 。 （請在以上相應(yīng)方框內(nèi)打“ √” ） 作者簽名： 20xx 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 20xx 年 月 日 目 錄 摘要 ????????????????????????????????? 1 前言 ?????????????????????????? ??????? 2 1．挖掘機(jī)簡介 ??????????????????????????? 3 挖掘機(jī)的定義 ?????????????????????????? 3 挖掘機(jī)簡史 ??????????????????????? ???? 3 挖掘機(jī)的構(gòu)成 ?????????????????????????? 3 挖掘機(jī)的分類 ?????????????????????????? 4 2． 挖掘機(jī)的發(fā)展概況及運動原理 ?????????????????? 5 國內(nèi)挖掘機(jī)發(fā)展概況 ??????????????????????? 5 國外挖掘機(jī)發(fā)展概況 ??????????????????????? 6 挖掘機(jī)運動原理 ????????????????????????? 7 3． 挖掘機(jī) 各部件 的造型設(shè)計 ???? ??????????? ?? ?? ?? 8 挖掘機(jī)地盤 支架 的造型設(shè)計 ??????????? ????????? 8 挖掘機(jī) 履帶輪 的造型設(shè)計 ? ???????? ??? ??????? 11 挖掘機(jī) 上部回轉(zhuǎn)體 的造型設(shè)計 ???????????? ?????? 12 挖掘機(jī)的前臂連接架 的造型設(shè)計 ???????? ????????? 22 挖掘機(jī)動臂的造型設(shè)計 ?????????????? ??????? 24 挖掘機(jī)斗桿的造型設(shè)計 ?????????????????? ??? 28 挖掘機(jī)鏟斗的造型設(shè)計 ??????????????? ? ????? 29 挖掘機(jī)油缸的造型設(shè)計 ????????????????? ???? 32 挖掘機(jī)油缸活塞的造型設(shè)計 ??????????????? ???? 34 挖掘機(jī)連桿的造型設(shè)計 ????????????????? ???? 34 挖掘機(jī)搖桿的造型設(shè)計 ????????????????? ???? 35 4．挖掘機(jī)運動仿真 ????????????????????????? 35 挖掘機(jī)各部件 的裝配?????? ????????????? ??? 35 挖掘機(jī) 下部行走體的 裝配 ??????? ??????? ????? 36 挖掘機(jī) 上部回轉(zhuǎn)體 的 裝配 ????????????? ?? ???? 37 挖掘機(jī) 前臂 的 的裝配??????? ?????????? ???? 37 挖掘機(jī) 鏟斗 的 裝配 ????????????????? ????? 40 創(chuàng)建 伺服電機(jī) ???????????????????? ????? 42 運動分析 ?????????????????????? ????? 44 仿真效果 及動畫 ?? ? ???????????????? ????? 45 5．生成挖掘機(jī)工程圖 ?????? ???????????? ?? ?? ? 46 生成挖掘機(jī)鏟斗工程圖 ????????????????????? 46 生成其它零件工程圖?????????????????????? 47 總結(jié) ??????????????????????????? ????? 48 參考文獻(xiàn) ????????????????????????? ???? 49 致謝 ????????????? ????? ?????????????? 50 1 基于 Pro/E 的挖掘機(jī)三維造型設(shè)計及運動仿真 學(xué) 生 ：朱文武 指導(dǎo)老師：史永芳 三峽大學(xué)科技學(xué)院 摘 要 : 挖掘機(jī)是目前廣泛使用的工程機(jī)械之一，傳統(tǒng)方法是設(shè)計 樣機(jī)制造 試驗，不但設(shè)計周期長、成本搞，且試驗破壞性較大，利用三維實體建模與動態(tài)仿真技術(shù)相結(jié)合，預(yù)先建立實體仿真模型，模擬其動態(tài)特性，設(shè)計者能及早發(fā)現(xiàn)問題并及時修改和優(yōu)化，這樣既能縮短產(chǎn)品的設(shè)計周期，提高產(chǎn)品的可靠性，又能實現(xiàn)產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計。 本課題在對挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計前要通過查閱、整理資料、實地考察、綜合運用軟件分析等一系列研究方法進(jìn)行整合，結(jié)合實際情況制定實用的設(shè)計方案，然后通過所學(xué)知識運 用 美國 PTC 公司所開發(fā)的 pro\ENGINEER 大型三維CAD/CAE/CAM 設(shè)計軟件 的各項功能 來進(jìn)行挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，然后再 進(jìn)入裝配，把挖掘機(jī)各部分裝配起來，再進(jìn)行運動仿真 及分析 ，使挖掘機(jī)符合實際運用，能夠完成本該擁有的功能 。 關(guān)鍵詞： 挖掘 機(jī) pro/E 三維圖 造型設(shè)計 運動 仿真 Abstract Excavator is widely used in engineering machinery, the traditional design method is design prototype – test. However, not only the design cycle is long, cost too much, but the test is bigger destructiveness . Using the 3D solid modeling and dynamic simulation technology bining previously establishe dentity, simulation model, simulation of its dynamic characteristics, the designers can find problems and timely modification and optimization, which can shorten the design cycle, improve product reliability, but also can realize the optimization of product design. This topic in the structure design of excavator to through inspection, sorting data, field investigation,prehen sive use of software analysis and a series of research method of integration, bined with the actual situation to develop practical design solutions, and then use the knowledge of American PTC pany developed pro\ENGINEER large 3D CAD/CAE/CAM software functions for the excavator structure design, and then the assembly, get the excavator parts together, then make the kinematics simulation and analysis of the excavator, make excavator accord with the actual useing, has the function of excavator itsself. Key words: Excabator Pro/E three dimensional graph Modeling design Motion simulation Movement simulation 2 前 言 本次畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容是利用基于 Pro/E的三維實體建模 與動態(tài)仿真技術(shù)相結(jié)合來實現(xiàn)對挖掘機(jī)的設(shè)計及運動仿真。其關(guān)鍵點在于能熟練地掌握對 Pro/E 的運用同時對挖掘機(jī)的構(gòu)造能有所了解。 本課題 給出了挖掘機(jī)造型設(shè)計及運動仿真的 基本 方法和過程。設(shè)計運用的是美國 PTC 公司所開發(fā)的 Pro/ENGINEER 大型三維CAD/CAE/CAM設(shè)計軟件 ，它是一款強(qiáng)大的 CAD/CAM/CAE軟件 。 1988年， Pro/ENGINEER誕生 。目前已經(jīng)發(fā)布了 Pro/ENGINEER （本次是利用 Pro/E 版本來設(shè)計的） 。 PTC的系列軟件包括了在工業(yè)設(shè)計和機(jī) 械設(shè)計等方面的多項功能，還包括對大型裝配體的管理、功能仿真、制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等。Pro/ENGINEER 還提供了目前所能達(dá)到的最全面、集成最緊密的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。 Pro/E（ Pro/Engineer 操作軟件）是美國參數(shù)技術(shù)公司（ Parametric Technology Corporation，簡稱 PTC）的重要產(chǎn)品。在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，并作為當(dāng)今世界機(jī)械 CAD/CAE/CAM 領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣，是現(xiàn)今最成功的 CAD/CAM 軟件之一。 Pro/E 第一個提出了參數(shù) 化設(shè)計的概念，并且采用了單一數(shù)據(jù)庫來解決牲的相關(guān)性問題。另外，它采用模塊化方式，用戶可以根據(jù)自身的需要進(jìn)行選擇，而不必安裝所有模塊。 Pro/E 的基于特征方式，能夠?qū)⒃O(shè)計至生產(chǎn)全過程集成到一起，實現(xiàn)并行工程設(shè)計。它不但可以應(yīng)用于工作站，而且也可以應(yīng)用到單機(jī)上。 Pro/E 采用了模塊方式，可以分別進(jìn)行草圖繪制、零件制作、裝配設(shè)計、鈑金設(shè)計、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進(jìn)行選擇使用。 Pro/Engineer 是一個功能定義系統(tǒng)，即造型是通過各種不同的設(shè)計專用功能來實現(xiàn)，其中包括：筋、槽、倒角和抽空等， 采用這種手段來建立形體，對于工程師來說是更自然，更直觀，無需采用復(fù)雜的幾何設(shè)計方式。這系統(tǒng)的參數(shù)比功能是采用符號式的賦予形體尺寸，不象其他系統(tǒng)是直接指定一些固定數(shù)值于形體，這樣工程師可任意建立形體上的尺寸和功能之間的關(guān)系，任何一個參數(shù)改變，其也相關(guān)的特征也會自動修正。這種功能使得修改更為方便和可令設(shè)計優(yōu)化更趨完美。 Pro/Engineer 還可輸出三維和二維圖形給予其他應(yīng)用軟件，諸如有限元分析及后置處理等，這都是通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式來實現(xiàn)，用戶更可配上 Pro/Engineer 軟件的其它模塊或自行利用 C 語言 編程，以增強(qiáng)軟件的功能。它在單用戶環(huán)境下具有大部分的設(shè)計能力，組裝能力和工程制圖能力，并且支持符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的繪圖儀和黑白及彩色打印機(jī)的二維和三維圖形輸出。 Pro/E 功能如下： 1） 特征驅(qū)動 。 2） 參數(shù) 3 化 。 3） 通過零件的特征值之間，載荷 /邊界條件與特征參數(shù)之間的關(guān)系來進(jìn)行設(shè)計。4） 支持大型、復(fù)雜組合件的設(shè)計。 5)貫穿所有應(yīng)用的完全相關(guān)性。 所以對于挖掘機(jī)的建模與運動仿真過程全部利用 Pro/E 軟件來實現(xiàn)，是很簡單而又方便的選擇。 本文將利用 Pro/E 來實現(xiàn)挖掘機(jī)的三維建模與仿真分析來逐漸介紹 Pro//E 軟件的具體 功能，同時詳細(xì)地介紹挖掘機(jī)具體構(gòu)造和一些設(shè)計參數(shù)。 1． 挖掘機(jī)簡介 挖掘機(jī)是當(dāng)今工程施工中不可缺少的一部分，已成為工程機(jī)械中的重要的一員 ，下面將對挖掘機(jī)進(jìn)行簡要的介紹。 挖掘機(jī)的定義 挖掘機(jī)，又稱 挖掘機(jī)械 （ excavating machinery)，是用鏟斗挖掘高于或低于承機(jī)面的物料，并裝入運輸車輛或卸至堆料場的土方機(jī)械。挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及經(jīng)過預(yù) 松后的土壤和巖石。從近幾年工程機(jī)械的發(fā)展來看，挖掘機(jī)的發(fā)展相對較快，而挖掘機(jī)作為工程建設(shè)中最主要的工程機(jī)械機(jī)型之一，其正確的選型也就顯得更為重要。 挖掘機(jī)簡史 第一臺手動挖掘機(jī)問世至今已有 17