【正文】 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(dòng)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(dòng)分析 ?????????????????????? ????? 44 仿真效果 及動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)態(tài)特性，設(shè)計(jì)者能及早發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)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)。 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 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。 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)。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。 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(dòng)方式有內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)挖掘機(jī)和電力驅(qū)動(dòng)挖掘機(jī)兩種。 挖掘機(jī)分類三：按 照傳動(dòng)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)。 2） 20xx 年新挖掘機(jī)銷量超 90000 臺 。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。 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)。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(dòng)化。因?yàn)樽兞肯到y(tǒng)在油泵工作過程中，壓力減小時(shí)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 。液壓泵由機(jī)械能驅(qū)動(dòng) ，機(jī)械能在受壓液體中轉(zhuǎn)變成壓力能和動(dòng)能，然后重新變成機(jī)械能作功。油到達(dá)執(zhí)行元件時(shí)，重新在執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)過程中轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。 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。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]。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。 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。選擇拉伸至平面 ，選擇 DTM2平面單擊 ，完成拉伸，如圖 331。單擊陣列 ，選擇 X方向陣列個(gè)數(shù)為 10，最終圖形如圖 34圖 343。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。 26 圖 362 掃描切除 （ 4） 單擊基準(zhǔn)軸工具 ，在 下 圖的兩 個(gè)圓心處建立兩個(gè)基準(zhǔn)軸。 （ 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。 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。 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(gè)直徑為 74 的通孔。 （ 4）【新建】個(gè)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。 挖掘機(jī) 下部行走體 的連接 （ 1） 打開 pro/E 軟件，選擇【文件】 /【新建】菜單命令，彈出【新建】對話框。 圖 45 裝入連接架 圖 46 裝配動(dòng)臂 （ 3）繼續(xù)單擊【添加組件】 ，導(dǎo)入 動(dòng)臂油缸 零件 yougang01，約束類型選擇【銷釘】，選擇【軸對齊】為零件 lianjiejai 下部開孔圓心和零件 yougang01 通孔圓心，【平移】為零件 連接架兩孔內(nèi)側(cè)和油缸 孔外側(cè)， 完成后，再次按上述同樣的方式添加零件油缸 01 進(jìn)行 對另一側(cè)進(jìn)行轉(zhuǎn)配，如下圖 4圖 48所示 。 （ 2）繼續(xù)單擊【添加組件】 ，導(dǎo)入連桿零件 liangan，約束類型選擇【銷釘】，選擇【軸對齊】為件 鏟斗和連桿 端部通孔的中心軸，【平移】為零件 連桿 端部孔內(nèi)側(cè)和 鏟 斗 下部孔外側(cè)，如圖 415。例如當(dāng)裝配鏟斗時(shí)，用到銷釘約束，時(shí)選擇鏟斗空內(nèi)側(cè)與斗桿外側(cè)對齊，但是斗桿的寬度小于鏟斗兩側(cè)的圓孔間距，這樣使其一側(cè)緊貼，而另一側(cè)兩面之間有間隙這樣顯然不合理，所以需要對其進(jìn)行修改。 ： y=A*cos(2*Pi*t/T+B)+C， A=振幅， B=相位， C=位移量， T=周期；該類型用于定義振蕩往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 圖 419裝入伺服電機(jī) 43 （ 2） 設(shè)置 Servomoter1 電動(dòng)機(jī)參數(shù) ，即機(jī)身轉(zhuǎn)向電動(dòng)機(jī)。 44 圖 422回轉(zhuǎn)體伺服電機(jī)參數(shù)設(shè)置 圖 423 動(dòng)臂伺服電機(jī)參數(shù)設(shè)置 圖 424斗桿電機(jī)參數(shù)設(shè)置 圖 425鏟斗參數(shù)設(shè)置 運(yùn)行分析 向挖掘機(jī)裝置中添加伺服電動(dòng)機(jī)后，可以啟動(dòng)“運(yùn)行運(yùn)動(dòng)”命令，通過該命令可以設(shè)置伺服電動(dòng)機(jī)時(shí)間周期和運(yùn)動(dòng)增量，來定義挖掘機(jī)的運(yùn)動(dòng)方式 [21]。 工程圖有零件圖、裝配圖、和工序圖等。 圖 53 視圖設(shè)置 圖 53 剖面圖設(shè)置 （ 3）插入其圖形后就可以對其進(jìn)行標(biāo)注了，其具體標(biāo)注方式如參考文獻(xiàn) [21，22]，這里就不在詳細(xì)，最后生成的工程圖如下圖 54所示。 四 年的大學(xué)生活即將結(jié)束，回首這段與可愛的同學(xué)們和可敬的老師們一起走過的歷程，有很多事溢于言表。正是有了他們的悉心 教導(dǎo)、 幫助和支持，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成 。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上 5）軟件工程類課 題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計(jì)（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 3）其它 。 作者簽名： 日期： 年 月 日 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)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)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。 51 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）， 是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。希望這次的經(jīng)歷能讓我在以后學(xué)習(xí)中激勵(lì)我繼續(xù)進(jìn)步。 圖 54 鏟斗工程圖 48 總 結(jié) 挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)是機(jī)械類的總體結(jié)合，幾乎運(yùn)用的 proE的所有實(shí)用功能以及 proE與 CAD 的相互導(dǎo)入結(jié)合，本次設(shè)計(jì)將理論與實(shí)際相結(jié)合，得到了預(yù)想中的結(jié)果，實(shí)地考察挖掘機(jī)的大小為參照，以實(shí)際 和設(shè)計(jì) 尺寸 相結(jié)合來 繪制、連接并運(yùn)動(dòng)仿真了整個(gè)挖掘機(jī)工作的全過程，從而完成了本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)。而 Peo/E 也具有這種功能。 圖 426運(yùn)動(dòng)分析參數(shù)設(shè)置 （ 2）單擊電動(dòng)機(jī)選項(xiàng)卡，將三個(gè)電動(dòng)機(jī)全部設(shè)置為由【開始】到【終止】。 （ 3） 編輯 Servomoter Servomoter3 兩個(gè) 電動(dòng)機(jī)，即動(dòng)臂 上兩個(gè)油缸上添加伺服 電動(dòng)機(jī) ，其設(shè)置都相同 。 ：通過輸入一個(gè)表來定義位置、速度或加速度與時(shí)間的關(guān)系，該文件的擴(kuò)展名為 .tab，可以再任何文本編輯器創(chuàng)建或打開。給部位調(diào)整后可以 利用【拖動(dòng)封裝元件】按鈕進(jìn)行手動(dòng)拖動(dòng)其各個(gè)部位零件，觀察其連接狀況和自由度 [19]。完成后再以同樣的方式添加連桿 liangan 和搖桿 yaogan 進(jìn)行如上在另一側(cè)進(jìn)行連接，完成后如下圖 416。完成后，再次按上述同樣的方式添加零件 huosai01 進(jìn)行對另一側(cè)進(jìn)行轉(zhuǎn)配， 如 下 圖 4圖 410 所 示 。 （ 2）單擊【添加組件】 ，導(dǎo)入 底座 零件 xingzoutizhijai，約束類型選擇【缺省】 對其進(jìn)行完全約束 ，使底部零件的坐標(biāo)系與組件的坐標(biāo)系重合，如圖 41。 35 圖 393草繪截面 圖 394 拉伸實(shí)體特征 — 連桿 挖掘機(jī)搖桿 的造型設(shè)計(jì) （ 1） 【新建】名 為 k 的【零件】文件， 單擊【插入】 /【掃描】 /【伸出項(xiàng)】，繪制如圖的草繪，拉伸 20 得到如圖 3100 的實(shí)體圖形，完成挖掘機(jī)搖桿的外形造型。 草繪剛體截面 圖 387拉伸實(shí)體 （ 3） 進(jìn)行倒角等加工，最后生成油缸如下圖 388 所示 ： 圖 388生成油缸 （ 3） 【新建】個(gè)名稱為 yougang02 的【零件】文件 ， 如（ 1）、（ 2）步所做，最后拉伸厚度改為 1120，拉伸出斗桿油缸。 圖 379草繪去材截面 圖 380 完成去材 （ 6）最后拉伸出鏟斗的斗齒。 29 草繪軌跡 拉伸取材 挖掘機(jī) 鏟斗的造型設(shè)計(jì) 挖掘機(jī)鏟斗是挖掘機(jī)反鏟裝置的主要組成部風(fēng)， 其相當(dāng)與人的手 腳一樣。 剪切軌跡 剪切取材 （ 5）繼續(xù)【掃描】 /【伸出項(xiàng)】后繪制 下圖 草繪， 如圖 362 雙向拉伸 260 得到 如下圖 364 的實(shí)體。 24 圖 353草繪 圖 354 拉伸通孔 （ 5）對各個(gè)直角邊進(jìn)行倒圓角，圓角大小 如下圖所示 ，如 下圖 35圖 35圖 357所示，連接架完成 。 （ 1） 繪制挖掘機(jī)前臂與機(jī)體連接的部分 設(shè)計(jì)，即連接架 。 單擊【插入】 /【掃描】 /【伸出項(xiàng)】，草繪軌跡選擇 DTM5 面繪制如圖 332 草繪，屬性選擇合并端點(diǎn)，截面繪制如圖 333，單擊確定后最終