【正文】 用力為主動作用力，動臂油缸所承受的作用力為被動作用力。 表21 工作裝置受力分析時各符號的物理意義 目前大多數(shù)裝載機(jī)的工作裝置只有兩種油缸即動臂油缸和轉(zhuǎn)斗油缸；而推壓(變幅)油缸則采用較少。（a） 工作裝置一側(cè)受力分析圖（b） 左右動臂平面內(nèi)的等效力示意圖圖24 工作裝置受力分析計算圖(2)認(rèn)為動臂軸線與連桿——搖臂軸線處于同一平面內(nèi)，所有作用力都通過桿件(除鏟斗外)斷面的彎曲中心。根據(jù)這個假設(shè)，在對稱受載的工況中，如圖23(a)、 (b)、 (c)利用工作裝置的對稱性，故兩臂承載相等，可取工作裝置的一側(cè)進(jìn)行分析，如圖24(a)所示。斗尖至后輪軸線的水平距離。在鏟斗斗刃作用有垂直向上的作用力，則 = (24)式中發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）； 發(fā)動機(jī)凈功率（馬力） 裝載機(jī)重心到前輪與地面接觸點的水平距離 l附著系數(shù)；2 對稱垂直力的工作狀況如圖23(b)所示；垂直力（既鏟起阻力）的大小受到裝載機(jī)的縱向穩(wěn)定條件所限制，其最大值為 = (22)式中 G圖23 工作裝置受載的典型工況圖1水平力（即插入阻力）的大小有裝載機(jī)的牽引力確定，其最大值為對于輪胎式（由文獻(xiàn)[32]可知）：== (21)式中 (1)鏟斗水平插入料堆，工作裝置油缸閉鎖，此時認(rèn)為鏟斗切削刃只受到水平力的作用。取鏟斗斗底與地面的前傾角為5度并假定外載荷作用在鏟斗切削刃上的鏟掘位置為計算位置，如圖22所示。除此之外，表征工作裝置的性能指標(biāo)還有舉升性能、卸料傳動性能及舉升顫動性能等。9） 總體布置要求:工作裝置的極限工作空間、最大卸載高度及最大卸料距離等應(yīng)滿足整機(jī)性能要求。工作裝置的卸載性就是當(dāng)動臂處于任何作業(yè)位置時，在轉(zhuǎn)斗缸作用下，應(yīng)保證鏟斗的卸料角均大于45度，即所謂的“任意位置卸料的可能性”。裝載機(jī)工作裝置具有鏟斗自動放平性，一方面，可以提高工作效率，減少每一次工作循環(huán)的作業(yè)時間。5） 傳動角：傳傳動角符合某限制范圍，以保證工作裝置的傳動性能良好。在工作裝置整個作業(yè)工程中，鏟掘工況耗能最多。裝載機(jī)工作時，由動臂、動臂油缸、鏟斗、轉(zhuǎn)斗油缸、搖臂、連桿及車架相互鉸接所構(gòu)成的連桿機(jī)構(gòu)來保證；當(dāng)動臂處于某種作業(yè)時，在轉(zhuǎn)斗油缸的作用下，提升后下降鏟斗的過程中，連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)能使鏟斗平移或近似平移；另外在動臂下降時可以將鏟斗自動放平，以減輕駕駛員的勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率。輪式裝載機(jī)的動力是柴油發(fā)動機(jī)，大多采用液力變矩器，動力換擋變速箱的液力機(jī)械傳動形式（小型裝載機(jī)有的采用液壓傳動或機(jī)械傳動），液壓操縱、鉸接式車體轉(zhuǎn)向、雙橋驅(qū)動、寬寬基低壓輪胎，工作裝置多采用反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)。 裝載機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)組成裝載機(jī)是以柴油發(fā)動機(jī)或電動機(jī)為動力源，以輪胎或履帶行走機(jī)構(gòu)產(chǎn)生推力，有工作裝置來完成土石方工程的鏟挖、裝載、卸載及運(yùn)輸作業(yè)的一種工程機(jī)械。圖121 裝載機(jī)工作裝置運(yùn)動仿真設(shè)計步驟 本章小結(jié)本章主要討論了運(yùn)動仿真技術(shù)產(chǎn)生的背景、狀況及發(fā)展趨勢，介紹了運(yùn)動仿真應(yīng)用的領(lǐng)域和實現(xiàn)的過程，指出了課題研究的背景和實際意義，確定了論文所要完成的主要任務(wù)和預(yù)期目的。這就要求先進(jìn)行裝載機(jī)工作裝置的運(yùn)動仿真設(shè)計。隨著科技的發(fā)展，和設(shè)計理念的不斷更新，還將出現(xiàn)更多功能和性能優(yōu)良的裝載機(jī)產(chǎn)品。 Assistant一個極其強(qiáng)大的曲面縫補(bǔ)工具，可以將各種破面缺陷自動找出并縫補(bǔ)。 BIW Fastening汽車白車身緊固，設(shè)計汽車白車身各鈑金零件之間的焊接方式和焊接幾何尺寸。 Shape Editor簡稱DSE，數(shù)字曲面編輯器，根據(jù)輸入的點云數(shù)據(jù)，進(jìn)行采樣，編輯，裁剪已達(dá)到最接近產(chǎn)品外形的要求，可生成高質(zhì)量的mesh小三角片體。可實現(xiàn)多曲面甚至整個產(chǎn)品外形的同步曲面操作（控制點拖動，光順，倒角等）。 Style Surface簡稱FSS, 自由風(fēng)格造型，幾乎完全非參。其用戶群體在世界制造業(yè)中具有舉足輕重的地位。包括:從大型的波音747飛機(jī)、火箭發(fā)動機(jī)到化妝品的包裝盒，幾乎涵蓋了所有的制造業(yè)產(chǎn)品。 其銷售利潤從最開始的一百萬美圓增長到現(xiàn)在的近二十億美元。 在70年代Dassault Aviation 成為了第一個用戶，Dassault Aviation 是世界著名的航空航天企業(yè)，其產(chǎn)品以幻影2000和陣風(fēng)戰(zhàn)斗機(jī)最為著名。對成本高、系統(tǒng)復(fù)雜、工況惡劣，而又不可能制造多臺物理樣機(jī)的設(shè)備其應(yīng)用前景更加廣闊，如大型露天礦用設(shè)備、煤礦井下綜采設(shè)備和深海開采設(shè)備等。設(shè)計師可在計算機(jī)上方便地確定、修改設(shè)計進(jìn)程，逐步優(yōu)化設(shè)計方案。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。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。 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。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。 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。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)。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。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。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。（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。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)。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。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。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)。完成設(shè)計圖紙。摘 要裝載機(jī)是一種應(yīng)用廣泛的工程機(jī)械。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。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)。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。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。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)。（4） 大型化與微型化仍是產(chǎn)品系列化的兩極方向。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。 行走裝置的不同： 裝載機(jī)分為輪胎式和履帶式兩種。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。 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。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。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。在工程／礦山機(jī)械行業(yè)，如約翰在傳統(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。在概念設(shè)計和方案論證中，便于設(shè)計師將自己的經(jīng)驗與想象融于計算機(jī)的虛擬樣機(jī)設(shè)計中，充分發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力，并替代物理樣機(jī)進(jìn)行性能模擬試驗。 總結(jié)基于運(yùn)動仿真的設(shè)計方法將成為21世紀(jì)工礦設(shè)備開發(fā)、研究的主流。 CATIA軟件在工程設(shè)計中的應(yīng)用 CATIA軟件介紹CATIA是法國Dassault System公司旗下的CAD/CAE/CAM一體化軟件，Dassault System 成立于1981年，CATIA是英文 Computer Aided TriDimensional Interface Application 的縮寫。 CATIA如今其在CAD/CAE/CAM 以及PDM 領(lǐng)域內(nèi)的領(lǐng)導(dǎo)地位，已得到世界范圍內(nèi)的承認(rèn)。 CATIA 提供方便的解決方案，迎合所有工業(yè)領(lǐng)域的大、中、小型企業(yè)需要。CATIA 的著名用戶包括波音、克萊斯勒、寶馬、奔馳等一大批知名企業(yè)。完全參數(shù)化操作。 Class A簡稱ACA，汽車A級曲面，完全非參，此模塊提供了強(qiáng)大的曲線曲面編輯功能，和無比強(qiáng)大的一鍵曲面光順 應(yīng)用CATIA的豐田F1幾乎所有命令可達(dá)到G3，而且不破壞原有光順外形。 Sketch Tracer簡稱FST，自由風(fēng)格草圖繪制，可根據(jù)產(chǎn)品的三視圖或照片描出基本外形曲線。 Sculpter,小三角片體外形編輯