【正文】 科技學院 畢業(yè)設計 （ 論文 ） 題目 基于 Pro/E挖掘機三維造型設 及仿真 學位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果，除文中已經注明引用的內容外，本論文不含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體均已在文中以明確方式標明，本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。 作者簽名： 日 期 ： 學位論文版權使用授權書 本學位論文作者完全了解學校有關保障、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向有關學位論文管理部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權省級優(yōu)秀學士學位論文評選機構將本學位論文的全部或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。 本學位論文屬于 保密 □，在 _________年解密后適用本授權書。 不保密 √ 。 （請在以上相應方框內打“ √” ） 作者簽名： 20xx 年 月 日 導師簽名： 20xx 年 月 日 目 錄 摘要 ????????????????????????????????? 1 前言 ?????????????????????????? ??????? 2 1．挖掘機簡介 ??????????????????????????? 3 挖掘機的定義 ?????????????????????????? 3 挖掘機簡史 ??????????????????????? ???? 3 挖掘機的構成 ?????????????????????????? 3 挖掘機的分類 ?????????????????????????? 4 2． 挖掘機的發(fā)展概況及運動原理 ?????????????????? 5 國內挖掘機發(fā)展概況 ??????????????????????? 5 國外挖掘機發(fā)展概況 ??????????????????????? 6 挖掘機運動原理 ????????????????????????? 7 3． 挖掘機 各部件 的造型設計 ???? ??????????? ?? ?? ?? 8 挖掘機地盤 支架 的造型設計 ??????????? ????????? 8 挖掘機 履帶輪 的造型設計 ? ???????? ??? ??????? 11 挖掘機 上部回轉體 的造型設計 ???????????? ?????? 12 挖掘機的前臂連接架 的造型設計 ???????? ????????? 22 挖掘機動臂的造型設計 ?????????????? ??????? 24 挖掘機斗桿的造型設計 ?????????????????? ??? 28 挖掘機鏟斗的造型設計 ??????????????? ? ????? 29 挖掘機油缸的造型設計 ????????????????? ???? 32 挖掘機油缸活塞的造型設計 ??????????????? ???? 34 挖掘機連桿的造型設計 ????????????????? ???? 34 挖掘機搖桿的造型設計 ????????????????? ???? 35 4．挖掘機運動仿真 ????????????????????????? 35 挖掘機各部件 的裝配?????? ????????????? ??? 35 挖掘機 下部行走體的 裝配 ??????? ??????? ????? 36 挖掘機 上部回轉體 的 裝配 ????????????? ?? ???? 37 挖掘機 前臂 的 的裝配??????? ?????????? ???? 37 挖掘機 鏟斗 的 裝配 ????????????????? ????? 40 創(chuàng)建 伺服電機 ???????????????????? ????? 42 運動分析 ?????????????????????? ????? 44 仿真效果 及動畫 ?? ? ???????????????? ????? 45 5．生成挖掘機工程圖 ?????? ???????????? ?? ?? ? 46 生成挖掘機鏟斗工程圖 ????????????????????? 46 生成其它零件工程圖?????????????????????? 47 總結 ??????????????????????????? ????? 48 參考文獻 ????????????????????????? ???? 49 致謝 ????????????? ????? ?????????????? 50 1 基于 Pro/E 的挖掘機三維造型設計及運動仿真 學 生 ：朱文武 指導老師：史永芳 三峽大學科技學院 摘 要 : 挖掘機是目前廣泛使用的工程機械之一，傳統(tǒng)方法是設計 樣機制造 試驗，不但設計周期長、成本搞，且試驗破壞性較大，利用三維實體建模與動態(tài)仿真技術相結合，預先建立實體仿真模型，模擬其動態(tài)特性，設計者能及早發(fā)現(xiàn)問題并及時修改和優(yōu)化，這樣既能縮短產品的設計周期，提高產品的可靠性，又能實現(xiàn)產品的優(yōu)化設計。 本課題在對挖掘機的結構設計前要通過查閱、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行整合，結合實際情況制定實用的設計方案，然后通過所學知識運 用 美國 PTC 公司所開發(fā)的 pro\ENGINEER 大型三維CAD/CAE/CAM 設計軟件 的各項功能 來進行挖掘機的結構設計，然后再 進入裝配，把挖掘機各部分裝配起來，再進行運動仿真 及分析 ，使挖掘機符合實際運用，能夠完成本該擁有的功能 。 關鍵詞： 挖掘 機 pro/E 三維圖 造型設計 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)設計的主要內容是利用基于 Pro/E的三維實體建模 與動態(tài)仿真技術相結合來實現(xiàn)對挖掘機的設計及運動仿真。其關鍵點在于能熟練地掌握對 Pro/E 的運用同時對挖掘機的構造能有所了解。 本課題 給出了挖掘機造型設計及運動仿真的 基本 方法和過程。設計運用的是美國 PTC 公司所開發(fā)的 Pro/ENGINEER 大型三維CAD/CAE/CAM設計軟件 ，它是一款強大的 CAD/CAM/CAE軟件 。 1988年， Pro/ENGINEER誕生 。目前已經發(fā)布了 Pro/ENGINEER （本次是利用 Pro/E 版本來設計的） 。 PTC的系列軟件包括了在工業(yè)設計和機 械設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、產品數(shù)據(jù)管理等等。Pro/ENGINEER 還提供了目前所能達到的最全面、集成最緊密的產品開發(fā)環(huán)境。 Pro/E（ Pro/Engineer 操作軟件）是美國參數(shù)技術公司（ Parametric Technology Corporation，簡稱 PTC）的重要產品。在目前的三維造型軟件領域中占有著重要地位，并作為當今世界機械 CAD/CAE/CAM 領域的新標準而得到業(yè)界的認可和推廣，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) 化設計的概念，并且采用了單一數(shù)據(jù)庫來解決牲的相關性問題。另外，它采用模塊化方式，用戶可以根據(jù)自身的需要進行選擇，而不必安裝所有模塊。 Pro/E 的基于特征方式，能夠將設計至生產全過程集成到一起，實現(xiàn)并行工程設計。它不但可以應用于工作站，而且也可以應用到單機上。 Pro/E 采用了模塊方式，可以分別進行草圖繪制、零件制作、裝配設計、鈑金設計、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進行選擇使用。 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，無需采用復雜的幾何設計方式。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系，任何一個參數(shù)改變，其也相關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用軟件，諸如有限元分析及后置處理等，這都是通過標準數(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，以增強軟件的功能。它在單用戶環(huán)境下具有大部分的設計能力，組裝能力和工程制圖能力，并且支持符合工業(yè)標準的繪圖儀和黑白及彩色打印機的二維和三維圖形輸出。 Pro/E 功能如下： 1） 特征驅動 。 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)之間的關系來進行設計。4） 支持大型、復雜組合件的設計。 5)貫穿所有應用的完全相關性。 所以對于挖掘機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，同時詳細地介紹挖掘機具體構造和一些設計參數(shù)。 1． 挖掘機簡介 挖掘機是當今工程施工中不可缺少的一部分，已成為工程機械中的重要的一員 ，下面將對挖掘機進行簡要的介紹。 挖掘機的定義 挖掘機，又稱 挖掘機械 （ excavating machinery)，是用鏟斗挖掘高于或低于承機面的物料，并裝入運輸車輛或卸至堆料場的土方機械。挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及經過預 松后的土壤和巖石。從近幾年工程機械的發(fā)展來看，挖掘機的發(fā)展相對較快，而挖掘機作為工程建設中最主要的工程機械機型之一，其正確的選型也就顯得更為重要。 挖掘機簡史 第一臺手動挖掘機問世至今已有 17