【正文】 機又可以分為正鏟挖掘機和反鏟挖掘機。但不適用于松軟地基部位的作業(yè)。而 大部分挖掘機是履帶式 ， 這有兩個理由 [2]： 1）挖掘機一旦進入作業(yè)現(xiàn)場就不大移動，只行走較短的距離。 4 從外觀上看，挖掘機由工作裝置，上部 回轉體 ， 下部行走體 三部分組成。初期試制的液壓挖掘機是采用飛機和機床的液壓技術，缺少適用于挖掘機各種工況的液壓元件，制造質量不夠穩(wěn)定，配套件也不齊全。挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及經(jīng)過預 松后的土壤和巖石。 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。 2） 參數(shù) 3 化 。這種功能使得修改更為方便和可令設計優(yōu)化更趨完美。它不但可以應用于工作站，而且也可以應用到單機上。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。目前已經(jīng)發(fā)布了 Pro/ENGINEER （本次是利用 Pro/E 版本來設計的） 。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。 不保密 √ 。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。 （請在以上相應方框內(nèi)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(nèi)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(chǎn)品的設計周期，提高產(chǎn)品的可靠性，又能實現(xiàn)產(chǎn)品的優(yōu)化設計。 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。 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(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等。 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。 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 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。 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。 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)。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。從 20 世紀 60 年代起，液壓挖掘機進入推廣和蓬勃發(fā)展階段，各國挖掘機制造廠和品種增加很快，產(chǎn)量猛增。 如下圖挖掘機的擬人化的比喻： 挖掘機的分類 挖掘機的種類諸多，總體上可以分為以下五大類： 挖掘機分類一：常見的挖掘機 按驅動方式有內(nèi)燃機驅動挖掘機和電力驅動挖掘機兩種。 2）地面接觸面積大，能夠在較松軟的地方作業(yè)。 挖掘機分類三：按 照傳動方式的不同，挖掘機可分為液壓挖掘機和機械挖掘機。 正鏟 挖掘機多用于挖掘地表以上的物料，反鏟挖掘機多用于挖掘地表以下的物料。 2） 20xx 年新挖掘機銷量超 90000 臺 。 6） 若干年后到后市場時代我們更有用武之地。但總的來說，我國挖掘機生產(chǎn)的批量小、分散，生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品質量等與國際先進水平相比，有很大的差距。例如，玉柴機器股份有限公司在 20世紀 90年代初開發(fā)的小型液壓挖掘機，連續(xù)多年批量出口歐、美等國家，成為我國挖掘機行業(yè)能批量出口的企業(yè)。 工業(yè)發(fā)達國家的挖掘機生產(chǎn)較早，法國、德國、美國、俄羅斯、日本等是斗容量 m3單斗液壓挖掘機的主要生產(chǎn)國，從 20世紀 80年代開始生產(chǎn)特大型挖掘機。為滿足市政建設和農(nóng)田建設的需要，國外發(fā)展了斗容量在 m3以下的微型挖掘機，最小的斗容量僅 O01 m3。在危險地區(qū)或水下作業(yè)采用無線電操縱，利用電子計算機控 制接收器和激光導向相結合，實現(xiàn)挖掘機作業(yè)操縱的完全自動化。 5)加強對駕駛員的勞動保護，改善駕駛員的勞動條件。因為變量系統(tǒng)在油泵工作過程中，壓力減小時用增大流量來補償，使液壓泵功率保持恒 定，亦即裝有變量泵的液壓挖掘機可經(jīng)常性地充分利用油泵的最大功率 。 8)更注重環(huán)境保護， CAT、小松等廠家紛紛推出滿足三次排放要求的挖 掘機。液壓泵由機械能驅動 ，機械能在受壓液體中轉變成壓力能和動能，然后重新變成機械能作功。液體中的壓力能和動能使執(zhí)行元件產(chǎn)生運動。油到達執(zhí)行元件時，重新在執(zhí)行元件的運動過程中轉變成機械能。根據(jù)挖掘機工況變化大而快這一特點，有效利用以動機功率，且保證安全，正常作業(yè)。 挖掘機底盤 支架 的 造型設計 它是連接挖掘機兩邊履帶行走裝置上部回轉裝置的支架。 然后再 輸入拉伸厚度 值 370，完成拉伸。從外形上看能看到其履帶、張緊輪、鏈輪、支重輪、前護板、固定支架等組成 [4]、 [5]。在繪制其支重輪、拖輪和履帶等。下面主要就其整體外形的設計，里面的復雜器件將省去。 圖 315拉伸 圖 316拉伸 （ 4） 接著 【 拉伸 】 座艙外形實體，選擇較長伸出端的側邊，繪制如圖 317 的曲線后 【 拉伸 】 1000 后得到如圖 318的座艙外形實體。 15 圖 319倒角 圖 320 草繪窗戶 圖 321側窗草繪 （ 6） 拉伸設 計挖掘機的前窗，首先單擊 【 基準平面工具 】 ， 創(chuàng)建平面 DTM1。 圖 323草繪圓盤 圖 324 拉伸實體 （ 8） 在地板上 拉伸如圖所示的凸臺， 拉伸深度為 220，如圖 32圖 326 所示 。選擇拉伸至平面 ，選擇 DTM2平面單擊 ，完成拉伸，如圖 331。 單擊【基準平面】 工具 ， 選擇 RIGHT 面， 向右偏置 800，得到基準平面 DTM4。單擊陣列 ，選擇 X方向陣列個數(shù)為 10，最終圖形如圖 34圖 343。單擊【插入】 /【掃描】 /【伸出項】，繪制如 下 圖的草繪 如圖 345 所示 ，雙向拉伸 480 得到如圖 346所示 拉伸 的實體圖形。如下圖 350 所示： 23 圖 349草繪 圖 350拉伸 /鏡像 （ 3）繼續(xù)如上一步驟，草繪 如圖 351 曲線 截面 ，雙向拉伸 128 除料，得到 如圖 352實體。 （ 1）【新建】名為 b 的【零件】文件。 26 圖 362 掃描切除 （ 4） 單擊基準軸工具 ，在 下 圖的兩 個圓心處建立兩個基準軸。 27 圖 365 草繪軌跡 圖 366 拉伸去材 (7)單擊【鏡像工具】。 （ 1）【新建】名為 dougan 的【零件】文件， 單擊【插入】 /【掃描】 /【伸出項】，繪制如 下 圖 369 的草繪，雙向拉伸 180 得到如 下 圖 370 的實體圖形。下面將介紹其一種常用的反鏟裝置 —— 標準反鏟 [7]、 [8]、 [15]。 31 圖 375草繪截面 圖 376 拉伸實體 （ 4） 繼續(xù)單擊【插入】 /【掃描】 /【伸出項】，繪制如圖的草繪，拉伸 80 得到如圖的實體圖形，得到挖掘機鏟斗的后連接孔。得到挖掘機鏟斗的總體形狀，如圖 381。 草繪截面 圖 386 拉伸實體 （ 2）單擊【孔工具】 ，在 FRONT 面上放置一個直徑為 74 的通孔。 34 挖掘機油缸活塞的造型設計 （ 1） 【新建】名 為 huosai01 的【零件】文件， 單擊【插入】 /【掃描】 /【伸出項】，繪制如圖 389的草繪，拉伸 96 得到如圖 390 的實體圖形，得到一個正方體形狀。 （ 4）【新建】個名稱為 huosai03 的【零件】文件，如（ 1）、（ 2）步所做，最后拉伸厚度改為 1040，拉伸出鏟斗油缸活塞。通過對設計