【正文】 月 日 畢業(yè)設計（論文）題目： ZL50G 式輪式裝載機工作裝置的虛擬設計和三維仿真 XXXX 大學本科畢 業(yè)設計（論文） V 一、 畢業(yè)設計（論文）內(nèi)容及要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、達到的指標和應做的實驗等） 了解 ZL50G 輪式裝載機的基本機構(gòu)及工作原理。 XXXX 大學本科畢 業(yè)設計（論文） VI 二、 完成后應交的作業(yè)（包括各種說明書、圖紙等） 1. 畢業(yè)設計論文一份 （ 不少于 ） ； 2. 外文譯文一篇（不少于 5000 英文單詞）； 3. 裝配圖一張及零件圖若干。本篇論文主要討論裝載機工作裝置系統(tǒng)的三維設計和運動仿真。 關鍵字 ： 輪式 裝載機 工作裝置 三維建模 運動仿真 XXXX 大學本科畢 業(yè)設計（論文） IX Abstract Loaders belong to shovel transport machinery, is a frontmounted bucket supporting structure and linkage, loading or excavating when it goes forward, as well as upgrading, transportting and unloading machinery selfpropelled crawler or tire . It is widely used in highway, railway, construction, electrical and mechanical, port and mining and other projects. Loader has many advantages such as fast operating speed, high efficiency, good mobility, easy operation, etc. so it bees the main machinery in the engineering construction of earthwork construction. Loaders plays an important role in the construction of speeding up construction speed, reducing labor intensity, improving project quality, reducing project costs and also bee a indispensable modern machinery. Loader is widely used construction machinery. But the traditional development model exists lots of problems such as longer development cycle ,plex process, high development costs, difficult performance testing. This article will introduce the simulation technology in the loaders development field, plete the following tasks. Keywords: Loader。 當 換 上其他 的輔助工作裝置 時， 還可進行推土、起重 等作業(yè) 。時至今日，它經(jīng)歷了 3 個發(fā)展階段， 在 60 年代 時，我國的裝載機主要進行 仿制 工作，屬于仿制階段 ； 70年代 在仿制的基礎上開始試制，這時期屬于初創(chuàng) 階段； 在改革開放的 80年代至90年代 時，我國的裝載機進行大量引進外國技術(shù) ，和國外進行合作發(fā)展裝載機技術(shù)。發(fā)達國家市場的產(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)濟危機持續(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，導致了我國裝載機出口難度的增加，也給國外裝載機及其關鍵部件的進口創(chuàng)造了外部條件。 按 行走裝置的不同 ： 裝載機 可 分為輪胎式 裝載機 和履帶式 裝載機這 兩種 類型 。因此其 作業(yè)效率高 ， 但 是此類型裝載機的 結(jié)構(gòu) 比較 復雜、 噸位大 、 研發(fā)價格 高、側(cè)面 卸載時 穩(wěn)性較差， 一般僅 適用 在 較 狹小的工作環(huán)境 。 Pro/ENGINEER 提供了 極其強大的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境，其全面的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境為用戶開發(fā)產(chǎn)品帶來前所未有的技術(shù)革命， Pro/ENGINEER 的技術(shù)特點主要表現(xiàn)在 以下兩個方面： 1 Pro/E 參數(shù)化 的 設計特征和功能 在 Pro/ENGINEER 工作環(huán)境中，用戶通過定義產(chǎn)品的各種參數(shù)來 設計產(chǎn)品， 在通過定義好的產(chǎn)品參數(shù)來對參數(shù)化的特征進行建模，生成三維的立體的特征模型，在產(chǎn)品設計中，工程設計人員使用 Pro/ENGINEER 中的各種建模工具，設計好參數(shù)后便可以通過其中的各種工具生成模型， 如 Hole（孔）、 Shell（殼）、 Chamfer（倒角）及 Round（倒XXXX 大學本科畢業(yè)設計（論文） 5 圓角）。例如，如果工程 圖有 大量的尺寸發(fā)生 改變， 那么 NC（數(shù)控）工具路徑就會自動 生成新的改變后的內(nèi)容 ； 若零部件的組裝工程圖發(fā)生 變動， 變動后的新的模型會同步整個三維模型上。 １ 機械設計 CAD 模塊 機械設計模塊 是 Pro/ENGINEER WILDFIRE 軟件中的一個非常重要的模塊， 當要 進行產(chǎn)品的參數(shù)化設計時就必須在機械設計模塊上進行。 值得一提的是， Pro/E 中還有各種豐富的曲面造型按鈕，工程設計人員可以通過這些按鈕工具，任意開發(fā)出各種曲面類型的產(chǎn)品。Pro/ENGINEER 運動分析模塊可以 分析機構(gòu)在運動過程中是否存在機構(gòu)干涉問題，在機構(gòu)的運動過程中可以測量零件上某一點的運動軌跡，某一點在整個運動過程中的速度、加速度、作用力、反作用力和力矩。裝載機 的 工作裝置的性能和結(jié)構(gòu) 的好壞 ， 對 整機的工作尺寸 的影響，對 性能參數(shù) 的影響 都 非常大 ，所以 ，工作裝置 設計的是否合理，將 直接影響裝載機的 總體性能，例如，裝載機的 生產(chǎn)效率、 工況狀態(tài)下的 工作負荷、 運動時的動力性能，當在 不同工況下 工作時他的裝載作業(yè)的效果，一個 工作 周期的時間大小，裝載機的整體 外形尺寸 ，對裝載機發(fā)動機的功率的要求等等 。 圖 21 裝載機工作裝置組成 XXXX 大學本科畢業(yè)設計（論文） 8 鏟斗設計 鏟斗斗型的結(jié)構(gòu)分析 有各種不同類型的 鏟斗切削刃的形狀 ，常 根據(jù) 在作業(yè)時的 鏟掘物料的種類不同而不同， 通常情況下，可 分為直線型 的 和非 直 線型 的形狀 兩種 類型 （圖 2— 1)。根據(jù)以往的設計經(jīng)驗， 鏟斗底板的弧度 (圓弧半徑 1R ，見圖 2— 3)如果 越大， 那么鏟斗鏟掘時物料的 的流動性 也就 越好， 如果是巖石等 流動性差的物料時，那么應將弧度適當減小，同時 應將底邊加長， 這樣可以使鏟斗 的 容積加大，鏟取 也相對容易一些 。 計算 鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑 R 鏟斗的轉(zhuǎn)鉸中心 B 與切削刃之間的距離 我們稱之為 鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑 R (圖 2— 4)。 斗容的計量 （ 1） 幾何斗容 (平裝斗容 )KV 計算 裝有擋板的鏟斗： 3232032mbmaABV K???????? （ 2— 10） 由前計算可得： XXXX 大學本科畢業(yè)設計（論文） 12 mLLLLLNDCNbmBmLaZgKgZK50c o c o s20222222220????????????????? （ 2— 11） A—— 鏟斗橫斷面面積， 0B —— 鏟斗內(nèi)壁寬 (m)， a—— 擋板高度 (m)； b—— 斗刃刃口與擋板最上部之間的距離 (m)。 2)確定動臂油缸的鉸接位置和 動臂油缸的行程。 根據(jù)設計經(jīng)驗，當 B點的 x 坐標值較 小 時，轉(zhuǎn)斗鏟取力會取得較大值 ， 因此常常將B點 取在 靠近 O 點的位置 ，但 是 它 也不能任意小 。 (2)在坐標圖上按比例尺畫出輪胎的輪廓，為使工作機構(gòu)設計的更加緊湊，可以將輪胎的前緣與工況Ⅱ時鏟斗后壁的間隙盡量小些 ，但 是 一般不小于 50mm ，選擇時根據(jù)各構(gòu)件尺寸合理選擇， 輪胎中心 Z 的 y 軸坐標值應等于輪胎的工作半徑 KR ： ? ??????? ??????????? ?12 wwwd bbHdR （ ２ — 15） 其中 dR —— 輪胎動力半徑 ， mm； wd ——— 輪轂直徑， mm； wb —— 輪胎寬度， mm； wbH/ —— 輪胎斷面高度與寬度之比。 (4)按圖示畫出鏟斗工況 Ⅲ 的位置圖。 可以不斷 調(diào)整 A 點 的 位置 ，以得到其最佳的位置。設計時常按照下列步驟進行： 按單搖桿條件設計六桿機構(gòu) 時 ， 那么 C 點 的位置 將會 影響連桿的受力 ，也會影響 轉(zhuǎn)斗油缸的行程， 因此在 選擇時 要十分注意。 在 設計時 可以 初步取 m=(~)lD， le=(~)lD， EF=（ ~）lD， DE=（ ~） lD。 AH 不可能取得太大，它還受到油缸行程的限 制。動過程中不與機體，要注意油缸下端在擺下端擺動的連接方式時此外，在采用動臂油缸要求。升力臂與行程的大小選同時考慮動臂油缸的提HMHXXXX 大學本科畢業(yè)設計（論文） 18 圖 ２ — ９ 動臂舉升油缸兩鉸接點設計 動臂油缸行程 Hl? 的確定 在選定動臂油缸鉸接點的位置后，便可用與求動臂長度相同的解析法或作圖法求出其油缸行程 Hl? ： mmH LLl ina x??? （ 2— 17） 式中 mLax —— 動臂油缸的最大安裝距離仍 39。在零件的三維建模時最好在紙上大致描繪出零件的外形，需要特別注意的尺寸，在圖紙中先標注出來，這樣做不僅可以提高建模的效率，減少在零件建模中不必要的修改。 多次對零件進行拉伸就會得到動臂的三維實體模型。機架的三維建模不做重要介紹，其效果圖如下圖所示： 圖３－９ 機架模型 XXXX 大學本科畢業(yè)設計（論文） 25 連桿的生成 連桿的建模比較簡單，直接繪制連桿外形輪廓，標注好尺寸，選擇拉伸按鈕即可。在本次設計的工作裝置中，需要建立兩個液壓缸模型，一個是動臂液壓缸模型，一個是搖臂液壓缸模型。 在零件的裝配過程中要特別注意裝配過程中個零件的約束類型，如果裝配中的零件約束有問題，那么在下一章的運動仿真中將會存在問題，問題主要 是約束無效或者無法定義電動機，此時在運動仿真時還要返回零件的裝配界面再次重新裝配，所以在裝配環(huán)節(jié)中要根據(jù)仿真的要求定義約束類型。 創(chuàng)建 機械運動仿真 環(huán)境 打開組裝好的裝載機模型，點選菜單欄中的“應用程序” — “機構(gòu)”，進入仿真環(huán)境。 運行運動 當定義完電動機后便可以進行機構(gòu)的 運動分析了，在分析模塊中可以分析定義好的電動機的運動狀況，可以分析裝載機的動臂、搖臂、鏟斗上某一點的運動軌跡或是運動的速度、加速度情況。 回放完畢，確保運動無誤后就可以開始制作機構(gòu)演示的視頻文件了，用 Pro/E 制作視頻文件過程非常簡單，現(xiàn)將制作視頻文件的步驟介紹如下： 點選圖中的“捕獲”按鈕，在彈出的對話框中選擇需要的設置選項，選擇保存的路徑，選 擇幀頻的類型，選擇無誤會點擊“確定”即可。測量有助于理解和分析移動機械裝置產(chǎn)生的結(jié)果，并提供可用來改進機 械設計的信息。 XXXX 大學本科畢業(yè)設計（論文） 41 圖４－１０ 測量分析 圖示曲線的操作過程如下。 2) 創(chuàng)建一個測量：單擊創(chuàng)建測量圖標 ，系統(tǒng)彈出“測量定義”對話框，在該對話框中進行下列操作。 6) 選取評估方法：單擊“評估方法”區(qū)域中的 ，從彈出的下拉列表中選擇“每一時間步距”。 10) 選取運動名 11) 單擊測量啟動命令圖標：在“測量結(jié)果”對話框的上部，單擊測量啟動XXXX 大學本科畢業(yè)設計（論文） 43 命令圖標 。從圖中可以看出鏟斗在整個運動過程中速度與時間關系與前面所設定的值能夠較好的吻合，說明鏟斗連接軸滿足設計要求。在指導我畢業(yè)設計的這段時間里，王老師既要安排學校的教學計劃，又要安排時間為我解答畢業(yè)設計的相關技術(shù)難題， 這種敬業(yè)精神深深的感動了我，也 正是在王老師的悉心教導下，才會有本次畢業(yè)設計的順利完成 。 在本次畢業(yè)設計中，我也深深地體會到學習的重要性，由于本人的知識水平有限，所以在遇到一些技術(shù)難題時總是一籌莫展， 不得不去請教一些老師或是同學來解答