【正文】 機(jī)又可以分為正鏟挖掘機(jī)和反鏟挖掘機(jī)。但不適用于松軟地基部位的作業(yè)。而 大部分挖掘機(jī)是履帶式 ， 這有兩個理由 [2]： 1）挖掘機(jī)一旦進(jìn)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(jī)由工作裝置，上部 回轉(zhuǎn)體 ， 下部行走體 三部分組成。初期試制的液壓挖掘機(jī)是采用飛機(jī)和機(jī)床的液壓技術(shù)，缺少適用于挖掘機(jī)各種工況的液壓元件，制造質(zhì)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(yù) 松后的土壤和巖石。 所以對于挖掘機(jī)的建模與運(yùn)動仿真過程全部利用 Pro/E 軟件來實(shí)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(shè)計(jì)優(yōu)化更趨完美。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。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。目前已經(jīng)發(fā)布了 Pro/ENGINEER （本次是利用 Pro/E 版本來設(shè)計(jì)的） 。其關(guān)鍵點(diǎn)在于能熟練地掌握對 Pro/E 的運(yùn)用同時對挖掘機(jī)的構(gòu)造能有所了解。 不保密 √ 。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。 （請?jiān)谝陨舷鄳?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(yùn)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(yùn)動原理 ????????????????????????? 7 3． 挖掘機(jī) 各部件 的造型設(shè)計(jì) ???? ??????????? ?? ?? ?? 8 挖掘機(jī)地盤 支架 的造型設(shè)計(jì) ??????????? ????????? 8 挖掘機(jī) 履帶輪 的造型設(shè)計(jì) ? ???????? ??? ??????? 11 挖掘機(jī) 上部回轉(zhuǎn)體 的造型設(shè)計(jì) ???????????? ?????? 12 挖掘機(jī)的前臂連接架 的造型設(shè)計(jì) ???????? ????????? 22 挖掘機(jī)動臂的造型設(shè)計(jì) ?????????????? ??????? 24 挖掘機(jī)斗桿的造型設(shè)計(jì) ?????????????????? ??? 28 挖掘機(jī)鏟斗的造型設(shè)計(jì) ??????????????? ? ????? 29 挖掘機(jī)油缸的造型設(shè)計(jì) ????????????????? ???? 32 挖掘機(jī)油缸活塞的造型設(shè)計(jì) ??????????????? ???? 34 挖掘機(jī)連桿的造型設(shè)計(jì) ????????????????? ???? 34 挖掘機(jī)搖桿的造型設(shè)計(jì) ????????????????? ???? 35 4．挖掘機(jī)運(yùn)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(yùn)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(jì)及運(yùn)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(jì) 樣機(jī)制造 試驗(yàn)，不但設(shè)計(jì)周期長、成本搞，且試驗(yàn)破壞性較大，利用三維實(shí)體建模與動態(tài)仿真技術(shù)相結(jié)合，預(yù)先建立實(shí)體仿真模型，模擬其動態(tài)特性，設(shè)計(jì)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(jì)周期，提高產(chǎn)品的可靠性，又能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 本課題 給出了挖掘機(jī)造型設(shè)計(jì)及運(yùn)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(shè)計(jì)和機(jī) 械設(shè)計(jì)等方面的多項(xiàng)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(shè)計(jì)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。 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(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、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 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(shí)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。 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(jì)。 本文將利用 Pro/E 來實(shí)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(jì)參數(shù)。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。從 20 世紀(jì) 60 年代起，液壓挖掘機(jī)進(jìn)入推廣和蓬勃發(fā)展階段，各國挖掘機(jī)制造廠和品種增加很快，產(chǎn)量猛增。 如下圖挖掘機(jī)的擬人化的比喻： 挖掘機(jī)的分類 挖掘機(jī)的種類諸多，總體上可以分為以下五大類： 挖掘機(jī)分類一：常見的挖掘機(jī) 按驅(qū)動方式有內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動挖掘機(jī)和電力驅(qū)動挖掘機(jī)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(jī)分類三：按 照傳動方式的不同，挖掘機(jī)可分為液壓挖掘機(jī)和機(jī)械挖掘機(jī)。 正鏟 挖掘機(jī)多用于挖掘地表以上的物料，反鏟挖掘機(jī)多用于挖掘地表以下的物料。 2） 20xx 年新挖掘機(jī)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(jī)生產(chǎn)的批量小、分散，生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品質(zhì)量等與國際先進(jìn)水平相比，有很大的差距。例如，玉柴機(jī)器股份有限公司在 20世紀(jì) 90年代初開發(fā)的小型液壓挖掘機(jī)，連續(xù)多年批量出口歐、美等國家，成為我國挖掘機(jī)行業(yè)能批量出口的企業(yè)。 工業(yè)發(fā)達(dá)國家的挖掘機(jī)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(jī)的主要生產(chǎn)國，從 20世紀(jì) 80年代開始生產(chǎn)特大型挖掘機(jī)。為滿足市政建設(shè)和農(nóng)田建設(shè)的需要，國外發(fā)展了斗容量在 m3以下的微型挖掘機(jī)，最小的斗容量僅 O01 m3。在危險(xiǎn)地區(qū)或水下作業(yè)采用無線電操縱，利用電子計(jì)算機(jī)控 制接收器和激光導(dǎo)向相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)作業(yè)操縱的完全自動化。 5)加強(qiáng)對駕駛員的勞動保護(hù)，改善駕駛員的勞動條件。因?yàn)樽兞肯到y(tǒng)在油泵工作過程中，壓力減小時用增大流量來補(bǔ)償，使液壓泵功率保持恒 定，亦即裝有變量泵的液壓挖掘機(jī)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(hù)， CAT、小松等廠家紛紛推出滿足三次排放要求的挖 掘機(jī)。液壓泵由機(jī)械能驅(qū)動 ，機(jī)械能在受壓液體中轉(zhuǎn)變成壓力能和動能，然后重新變成機(jī)械能作功。液體中的壓力能和動能使執(zhí)行元件產(chǎn)生運(yùn)動。油到達(dá)執(zhí)行元件時，重新在執(zhí)行元件的運(yùn)動過程中轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。根據(jù)挖掘機(jī)工況變化大而快這一特點(diǎn)，有效利用以動機(jī)功率，且保證安全，正常作業(yè)。 挖掘機(jī)底盤 支架 的 造型設(shè)計(jì) 它是連接挖掘機(jī)兩邊履帶行走裝置上部回轉(zhuǎn)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(hù)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(shè)計(jì)，里面的復(fù)雜器件將省去。 圖 315拉伸 圖 316拉伸 （ 4） 接著 【 拉伸 】 座艙外形實(shí)體，選擇較長伸出端的側(cè)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(shí)體。 15 圖 319倒角 圖 320 草繪窗戶 圖 321側(cè)窗草繪 （ 6） 拉伸設(shè) 計(jì)挖掘機(jī)的前窗，首先單擊 【 基準(zhǔn)平面工具 】 ， 創(chuàng)建平面 DTM1。 圖 323草繪圓盤 圖 324 拉伸實(shí)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(zhǔn)平面】 工具 ， 選擇 RIGHT 面， 向右偏置 800，得到基準(zhǔn)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(xiàng)】，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(shí)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(shí)體。 （ 1）【新建】名為 b 的【零件】文件。 26 圖 362 掃描切除 （ 4） 單擊基準(zhǔn)軸工具 ，在 下 圖的兩 個圓心處建立兩個基準(zhǔn)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(xiàng)】，繪制如 下 圖 369 的草繪，雙向拉伸 180 得到如 下 圖 370 的實(shí)體圖形。下面將介紹其一種常用的反鏟裝置 —— 標(biāo)準(zhǔn)反鏟 [7]、 [8]、 [15]。 31 圖 375草繪截面 圖 376 拉伸實(shí)體 （ 4） 繼續(xù)單擊【插入】 /【掃描】 /【伸出項(xiàng)】，繪制如圖的草繪，拉伸 80 得到如圖的實(shí)體圖形，得到挖掘機(jī)鏟斗的后連接孔。得到挖掘機(jī)鏟斗的總體形狀，如圖 381。 草繪截面 圖 386 拉伸實(shí)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(jī)油缸活塞的造型設(shè)計(jì) （ 1） 【新建】名 為 huosai01 的【零件】文件， 單擊【插入】 /【掃描】 /【伸出項(xiàng)】，繪制如圖 389的草繪，拉伸 96 得到如圖 390 的實(shí)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(shè)計(jì)