【正文】 .................................................................20 4 裝載機(jī)工作裝置運(yùn)動(dòng)仿真 .....................................................................................................21 概述 ...........................................................................................................................21 創(chuàng)建裝載機(jī)工作裝置的機(jī)械運(yùn)動(dòng)仿真 ..........................................................................21 連接軸設(shè)置 ...........................................................................................................21 創(chuàng)建快照 ..............................................................................................................22 定義伺服電動(dòng)機(jī) ......................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。在道路、特別是在高等級(jí)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(chǎng)的集料與裝 料等作業(yè)。 自 1958年，上海港口機(jī)械廠首先測(cè)繪并試制了 67KW（ 90hp） 、斗 容量為 1 3m 的裝載機(jī) —— 我國(guó)自己制造的第一臺(tái)裝載機(jī) 之后 。 自此裝載機(jī) 在全國(guó)機(jī)械產(chǎn)品中，成為重要代表產(chǎn)品，令世人矚目。 綜觀國(guó)外裝載機(jī)的發(fā)展特點(diǎn)及外部 環(huán)境，專家預(yù)測(cè)未來(lái)裝載機(jī)的主要發(fā)展趨勢(shì)是： （ 1） 開發(fā)節(jié)能、高效、可靠、環(huán)保型產(chǎn)品，并研制無(wú)泄漏裝載機(jī)。 （ 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。由于我國(guó)裝載機(jī)產(chǎn)品檔次低，不易開拓此類市場(chǎng)，而應(yīng)重點(diǎn)鞏固與繼續(xù)發(fā)展二類市場(chǎng)。 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(shí)機(jī)，迎接挑戰(zhàn)，扎實(shí)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(gè)更大的發(fā)展。 輪胎式裝開機(jī)由動(dòng)力裝置、車架、行走裝置、傳動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn) 向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和工作裝置等組成，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單圖如圖 2 所示。 圖 1 輪胎式裝載機(jī) 1 前 言 3 圖 2 履帶式裝載機(jī) 1行走機(jī)構(gòu)； 2發(fā)動(dòng)機(jī)； 3動(dòng)臂； 4鏟斗； 5轉(zhuǎn)斗油缸； 6動(dòng)臂油缸； 7駕駛室； 8燃油箱 發(fā)動(dòng)機(jī)功率： ① 功率小于 74kw 為小型裝載機(jī)。 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。由于這一變化，導(dǎo)致市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，而競(jìng)爭(zhēng)的核心則主要體現(xiàn)在產(chǎn)品創(chuàng)新上，體現(xiàn)在對(duì) 客戶的響應(yīng)速度和響應(yīng)品質(zhì)上。 換句話說(shuō)“ 運(yùn)動(dòng)仿真 ”設(shè)計(jì)方法就是在建造第一臺(tái)（件）物理樣機(jī)之前，利用軟件技術(shù)建立產(chǎn)品系統(tǒng)計(jì)算機(jī)模型，通過基于實(shí)體可視化的仿真分析，模擬系統(tǒng)在真實(shí)工作環(huán)境條件下的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性，以便反復(fù)修改設(shè)計(jì)方案，最終得到最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。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(shí)出現(xiàn)蛇行現(xiàn)象的問題及在重載下的自激振動(dòng)這個(gè)一直困擾著設(shè)計(jì)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。但如果采用虛擬樣機(jī)技術(shù)，技術(shù)人員便可對(duì)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(jì)思想，從而真正提高設(shè)計(jì)人員的水平，開發(fā)出能滿足市場(chǎng)需求的產(chǎn)品來(lái)。設(shè)計(jì)師可在計(jì)算機(jī)上方便地確定、修改設(shè)計(jì)進(jìn)程，逐步優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。 對(duì)成本高、系統(tǒng)復(fù)雜、工況惡劣，而又不可能制造多臺(tái)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。 Pro/ENGINEER 和 Pro/MECHANICA 不僅能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械二維和三維動(dòng)態(tài)造型仿真設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、加工制造設(shè)計(jì)、而且還能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)構(gòu)仿真、結(jié)構(gòu)分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)以及數(shù)據(jù)庫(kù)管理等多種技術(shù)目的。隨著我國(guó)加入WTO ，一場(chǎng)新的工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的技術(shù)革命正在興起。 PTC 的系列軟件不但包括了在工業(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(duì)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。用戶可以方便的修改模型，給工程設(shè)計(jì)者提供了設(shè)計(jì)上從未有過的簡(jiǎn)易和靈活。例如，一旦工程詳圖有改變， NC（數(shù) 控）工具路徑就會(huì)自動(dòng)更新；組裝工程圖如有變動(dòng)，也完全反映在整個(gè)三維模型上。在實(shí)際中存在大量形狀不規(guī)則的物體表面，如摩托車輪轂，這些稱 為自由曲面。 2 運(yùn)動(dòng)分析模塊 （ Scenario For Motion） 運(yùn)動(dòng)分析模塊 （ CAE） 是 CAE（ Computer Aided Engineer） 應(yīng)用軟件，用于建立運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)模型，分析其運(yùn)動(dòng)規(guī)律。該模塊可以讓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)師設(shè)定裝配件在特定的環(huán)境中的機(jī)構(gòu)動(dòng)作并給予評(píng)估，能夠判斷出改變哪些參數(shù)能滿足工程及性能超群上的要求，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)達(dá)最佳狀態(tài)， Pro/ENGINEER MOTION 有如下功能： 1) 校驗(yàn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的正確性，對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真，計(jì)算機(jī)構(gòu)任意時(shí)刻的位置、速度、加速度。 5) 求出鉸接點(diǎn)所受的力及軸承力。經(jīng)過 80多年的發(fā)展，到今天裝載機(jī)已經(jīng)成為一種必不可少的工程用具。 通常在對(duì)輪式裝載機(jī)的工作裝置進(jìn)行機(jī)構(gòu)分析時(shí)一般采用圖解法或解析法，采用圖解法精度較低，使用解析法計(jì)算又很復(fù)雜，因此一般只對(duì)幾個(gè)作業(yè)位置進(jìn)行分析計(jì)算，難以了解全部工況的作業(yè)性能及負(fù)荷變化。為能夠方便的解決在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段中運(yùn)動(dòng)構(gòu)件在運(yùn)動(dòng)過程中的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)關(guān)系、運(yùn)動(dòng)范圍設(shè)計(jì)、可能的運(yùn)動(dòng)干涉檢查等問題找到一個(gè)切實(shí)可行的新方法。 大臂缸和翻斗缸的要求相同均為最大推力 ： 20200N、行程： 800mm，一般均是工作過程中伸出過程壓力遠(yuǎn)高于縮回過程，主要按伸出推力計(jì)算即可，活塞截面積： Ah = Fmax / pmax = 20200N/ = *103 m2 Dg = 2 (Ah/π )1/2 = 42mm Ah 預(yù)算缸的活塞 面積 Fmax 缸允許的最大推力 pmax 泵輸出的最大壓力 Dg 預(yù)算缸的內(nèi)腔直徑 那就要求所選缸最高使用壓力大于或等于 14MPa，行程為 800mm，缸內(nèi)徑為 42mm或略小于 42mm的尾部耳環(huán)式等速缸。因此三維化設(shè)計(jì)應(yīng)該是發(fā)展趨勢(shì)。基本特征以后的其他特征依賴于基本特征。認(rèn)真考 慮設(shè)計(jì)的關(guān)鍵尺寸，可以變動(dòng)的尺寸與尺寸之間的關(guān)系，在裝配時(shí)與其他零件的裝配關(guān)系等。如果要像繪制二維工程視圖那樣繪制草圖 ,效率會(huì)很低 ,實(shí)踐證明也沒有這個(gè)必要。對(duì)另一個(gè)動(dòng)臂我們可以用復(fù)制的方法得到。因?yàn)檫x擇不正確的生成方法不但效率低，而且有些情況根本就不能生成實(shí)體模型。在基本體上添加加厚板以及肋板特征。 圖 3 工作裝置的實(shí)體建模 11 底座的生成 圖 先建立底盤框架，采用裁減命令生成槽鋼結(jié)構(gòu)，在框架上生成后續(xù)特征。 3 工作裝置的實(shí)體建模 12 搖臂的生成 圖 搖臂建模也主要采用拉伸命令，先建立特征實(shí)體的一半然后用復(fù)制特征命令鏡像特 征另一半，需要注意的是鏡像特征時(shí)對(duì)稱基準(zhǔn)的建立方法。 3 工作裝置的實(shí)體建模 13 液壓缸蓋的生成 圖 缸 蓋結(jié)構(gòu)和尺寸參看機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，主要用拉伸和裁減命令，注意 內(nèi)部需加上密封槽。在 Pro/ENGINEER的裝配模塊中，通過定義零件之間的位置約束關(guān)系，可以把子零件裝配成一個(gè)裝配件，并檢查零件之間是否有干涉以及裝配體的運(yùn)動(dòng)情況是否合乎設(shè)計(jì)要求。因?yàn)樵谡嬲母拍钤O(shè)計(jì)中， 零件設(shè)計(jì)示意圖 零件 零件部件裝配件 部件裝配件零件零件裝配件裝配體設(shè)計(jì)示意圖 （ a） 由底向上的設(shè)計(jì)方法 裝配體設(shè)計(jì)示意圖 裝配件零件 零件部件裝配件部件裝配件零件零件零件設(shè)計(jì)示意圖 (b)由頂向下的設(shè)計(jì)方法 圖 Pro/E的裝配件設(shè)計(jì)方法 3 工作裝置的實(shí)體建模 15 很少利用一個(gè)零件來(lái)控制整個(gè)裝配體的設(shè)計(jì)，往往都是在拿出產(chǎn)品的外在概念和功能概念后，逐步 對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)上的細(xì)化，直至細(xì)化到單個(gè)零件。在實(shí)際的裝配過程中通常混合使用這輛中設(shè)計(jì)方法，以發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于一個(gè)裝配件，當(dāng)其中所有的零件都被完全約束時(shí)，這種裝配件就稱為參數(shù)化的裝配件，否則就是非參數(shù)化的裝配件。約束類型 2 為“平移”，分別在兩實(shí)體上選擇要匹配的面，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)模型位置，可以點(diǎn)選“反向”按鈕改變模型方向，在“約束偏移”框中輸入偏移尺寸（如圖 ）可以調(diào)節(jié)匹配面間的間隙，點(diǎn)選“移動(dòng)”（圖 ）進(jìn)入移動(dòng)界面，（如圖 ）選“旋轉(zhuǎn)”，用鼠標(biāo)在圖區(qū)點(diǎn)選動(dòng)臂模型，然后拖動(dòng) 鼠標(biāo)可以調(diào)節(jié)動(dòng)臂角度，點(diǎn)中鍵終止操作，點(diǎn)“確定”完成動(dòng)臂模型裝配。 第二步：活塞桿與缸筒和動(dòng)臂的連接 活塞桿與缸筒之間能夠自由伸縮，所以連接類型選用“圓柱”連接。 搖桿模型的裝配連接 搖桿模型與動(dòng)臂模型裝配連接也采用銷釘連接操作方法同上所述。 銷釘模型的連接 銷釘?shù)倪B接選用“剛性”連接，首先選取“插入”約束，選擇銷釘曲面和要插入的孔面，其次選取“匹配”約束，選擇銷釘蓋內(nèi)表面和需要匹配的面完成重合匹配，最后點(diǎn)“確定”結(jié)束。如倒角、渲染效果等?？赡芤?yàn)槌醮卧O(shè)計(jì)，缺乏經(jīng)驗(yàn)的原因，但也能夠看出正確的裝配方法是確保運(yùn)動(dòng)仿真能夠?qū)崿F(xiàn)的關(guān)鍵。接著選擇“ Mechanism”，彈出其下拉菜單，點(diǎn)選“拖動(dòng)”命令。具體方法 :先點(diǎn)選“拖動(dòng)”對(duì)話框中的“約束”選項(xiàng)卡 ，如圖。清除 復(fù)選框并單擊“生成零 點(diǎn)”。 單擊“連接軸設(shè)置”對(duì)話框中的“確定”按鈕。如需要完整說(shuō)明書和 設(shè)計(jì) 圖紙等 .請(qǐng)聯(lián)系 扣扣： 九七 一 九二 零八零零 另提供全套機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)下載！ 該論文已經(jīng)通過答辯 圖 4 工作裝置運(yùn)動(dòng)仿真 23 0（單位為秒）。 注意：當(dāng)前：機(jī)械裝置從當(dāng)前的屏幕位置開始運(yùn)行運(yùn)動(dòng)。 在圖所示的“分析運(yùn)行”對(duì)話框中，單擊“運(yùn)行”按鈕。對(duì)每一個(gè)運(yùn)行的運(yùn)動(dòng)定義，將單獨(dú)保存一組運(yùn)動(dòng)結(jié)果，其結(jié)果可以保存在一個(gè)文件中，此文件可以在另一個(gè)進(jìn)程中運(yùn)行。 “ Mechanism(M)”中的“回放”命令（或直接單擊命令圖標(biāo) ）。 ：在“模式”區(qū)域中，選擇 命令?；胤沤Y(jié)束后，系統(tǒng)彈出如圖 “動(dòng)畫”對(duì)話框，單擊該對(duì)話框中的“捕獲”按鈕，再在彈出如圖 ，單擊“確定”按鈕，即可生成一個(gè) *.mpg文件 ,該文件可 以在其他軟件 (例如 , Windows Media Player)中播放 . （ 5） 觀測(cè)完運(yùn)動(dòng)后 ,單擊如圖所示的“動(dòng)畫”對(duì)話框中的“關(guān)閉”按鈕。測(cè)量有助于理解和分析移動(dòng)機(jī)械裝置產(chǎn)生的結(jié)果，并提供可用來(lái)改進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)的信息。 圖 舉升臂速度與時(shí)間曲線 4 工作裝置運(yùn)動(dòng)仿真 26 生成 。 （ 2） 創(chuàng)建一個(gè)測(cè)量：?jiǎn)螕魟?chuàng)建測(cè)量圖標(biāo) ，系統(tǒng)彈出如圖 “測(cè)量定義”對(duì)話框，在該對(duì)話框中進(jìn)行下列操作。 d. 選取評(píng)估方法：?jiǎn)螕簟霸u(píng)估方法”區(qū)域中的 ，從彈出的下拉列表中選擇“每一時(shí)間步距”。 b. 選取運(yùn)動(dòng)名 c. 單擊測(cè)量啟動(dòng)命令圖標(biāo)：在圖 “測(cè)量結(jié)果”對(duì)話框的上部，單擊測(cè)量啟動(dòng)命令圖標(biāo) 。此圖的生成方法與圖 。使設(shè)計(jì)師可在計(jì)算機(jī)上方便地確定、修改設(shè)計(jì)進(jìn)程，逐步優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。詳細(xì)說(shuō)明了從零件建模到裝配建模以及最終的運(yùn)動(dòng)仿真的過程。 這四年的 生活將是我人生中一段難忘的經(jīng)歷，在這個(gè)過程中，有許多可親可敬的人 給了我最真誠(chéng)的幫助，讓我感激不已 本論文是在敬愛的導(dǎo)師陳豐峰博士的悉心指導(dǎo)下完成的，其中滲透了陳老師大量的心血。 另外，由于本文作者的經(jīng)驗(yàn)和 知識(shí)水平有限，文中難免存在著錯(cuò)誤和不足，敬請(qǐng)各位專家和老師批評(píng)指正，本人不勝