【文章內(nèi)容簡介】 （CAE）是CAE（Computer Aided Engineer）應(yīng)用軟件，用于建立運動機構(gòu)模型，分析其運動規(guī)律。運動分析模塊自動復(fù)制主模塊的裝配文件,并建立一系列不同的運動分析方案。ProENGINEER 運動分析模塊可以進行機構(gòu)的干涉分析，跟蹤零件的運動軌跡，分析零件的速度、加速度、作用力、反作用力和力距。ProENGINEER MOTION模塊為Pro ENGINEER的集成運動模塊，是設(shè)計機構(gòu)運動強有力的工具。該模塊可以讓機構(gòu)設(shè)計師設(shè)定裝配件在特定的環(huán)境中的機構(gòu)動作并給予評估，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)計達最佳狀態(tài)，ProENGINEER MOTION有如下功能：1) 校驗機構(gòu)運動的正確性，對運動進行仿真，計算機構(gòu)任意時刻的位置、速度、加速度。2) 可以通過運動分析，得出裝配的最佳配置。3) 根據(jù)給出的力決定運動狀態(tài)及反作用力。4) 根據(jù)運動反求所需要的力。5) 求出鉸接點所受的力及軸承力。6) 通過尺寸變量對機構(gòu)進行優(yōu)化。7) 干涉檢查。 運動仿真技術(shù)對裝載機設(shè)計理念的影響 裝載機是一種作業(yè)效率高，用途廣泛的工程機械，它不僅對松散的堆積物料可進行裝運、卸作業(yè)，還可對巖石、硬土進行輕度鏟掘工作，并能用來清理刮平場地及牽引作業(yè)。經(jīng)過80多年的發(fā)展，到今天裝載機已經(jīng)成為一種必不可少的工程用具。目前，世界上已經(jīng)出現(xiàn)了許多能夠滿足不同要求的規(guī)格種類繁多的裝載機產(chǎn)品。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)良的裝載機產(chǎn)品。本次改裝設(shè)計的小型裝載機主要用于中小型礦井下代替人工，鏟裝粒度不大的散裝物料，對提高中小型礦井的機械化水平有重要意義。通常在對輪式裝載機的工作裝置進行機構(gòu)分析時一般采用圖解法或解析法，采用圖解法精度較低，使用解析法計算又很復(fù)雜，因此一般只對幾個作業(yè)位置進行分析計算，難以了解全部工況的作業(yè)性能及負荷變化。為解決這一問題，我們使用機械系統(tǒng)運動學(xué)與動力學(xué)分析仿真軟件對其進行分析。這就要求先進行裝載機工作裝置的運動仿真設(shè)計。裝載機工作機構(gòu)的運動仿真的設(shè)計主要是用大型參數(shù)化建模工具ProENINEER對工作裝置先進行三維實體建模，然后實現(xiàn)動態(tài)模擬。為能夠方便的解決在產(chǎn)品設(shè)計階段中運動構(gòu)件在運動過程中的運動協(xié)調(diào)關(guān)系、運動范圍設(shè)計、可能的運動干涉檢查等問題找到一個切實可行的新方法。 裝載機工作裝置運動仿真設(shè)計步驟 本章小結(jié)本章主要討論了運動仿真技術(shù)產(chǎn)生的背景、狀況及發(fā)展趨勢，介紹了運動仿真應(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。介紹了ProENGINEE軟件在工程設(shè)計中的應(yīng)用2 液壓缸的選擇缸的主要參數(shù)包括行程、缸徑、最高使用壓力等。大臂缸和翻斗缸的要求相同均為最大推力：20000N、行程：800mm，一般均是工作過程中伸出過程壓力遠高于縮回過程，主要按伸出推力計算即可，活塞截面積：Ah = Fmax pmax = = *103 m2 Dg = 2(Ahπ)12 = 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。選缸：D25WE4022800M—ISO型號行程最高使用壓力D25WE4022800M—ISO800mm25MPa活塞桿直徑液壓缸內(nèi)徑22mm80mm 本章小結(jié)正確選擇液壓缸的參數(shù)對下面的工作十分重要,在計算行程當中,如有不當就可能造成干涉,直接影響裝配,裝配不成功,就無法進行運動仿真.3 裝載機工作裝置三維實體建模 工作裝置零件建模在傳統(tǒng)的工程設(shè)計中，設(shè)計人員首先在頭腦中形成產(chǎn)品的三維輪廓，然后在圖紙上利用二維工程圖表示，其他設(shè)計人員以及工藝 生產(chǎn)等不同部門的人員再通過二維圖紙將產(chǎn)品還原為三維影像。由于圖紙的錯誤和理解的偏差，設(shè)計人員的意圖并不總能完全實現(xiàn)，因而設(shè)計制造的周期較長，產(chǎn)品的質(zhì)量也受到影響。在產(chǎn)品的形狀和結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的時候尤其如此。因此三維化設(shè)計應(yīng)該是發(fā)展趨勢。三維模型的發(fā)展經(jīng)歷了由線框、曲面到實體的過程。實體模型最真實的反映三維形體的特性，不但包括了形體的幾何輪廓，而且由于實體有密度屬性，因而可以進行質(zhì)量計算、干涉檢查等操作?；咎卣魇墙r創(chuàng)建的第一個特征，是零件結(jié)構(gòu)的基本要素?；咎卣饕院蟮钠渌卣饕蕾囉诨咎卣??；咎卣骺梢允菍嶓w特征，也可以是基準特征，正交基準平面就常常被用作基本特征。在ProE中進行零件設(shè)計的步驟是先創(chuàng)建基本特征，然后添加結(jié)構(gòu)特征。開始做零件之前，應(yīng)做好充分的準備工作，明確設(shè)計意圖。認真考慮設(shè)計的關(guān)鍵尺寸，可以變動的尺寸與尺寸之間的關(guān)系，在裝配時與其他零件的裝配關(guān)系等。由于在ProE中實體模型可以有多種不同的生成方法,采取何種方法更為合理、高效,需要有一個經(jīng)驗積累過程。一般來說，要根據(jù)圖形的形狀選擇生成模型的方式。草圖繪制盡量簡化，最好不要繪制過渡圓角、倒角等非關(guān)鍵性信息。如果要像繪制二維工程視圖那樣繪制草圖,效率會很低,實踐證明也沒有這個必要。因為在ProENGINEER中我們可以對實體進行各種編輯操作，如倒圓角。再就是如果草圖繪制過于精細,再生成模型時會耗盡計算機資源,使得三維模型生成速度很慢且易出現(xiàn)問題。 動臂的生成動臂建模主要采用拉伸，首先選定草繪平面進入草繪模式，繪出動臂二維草圖，然后進行拉伸生成動臂三維實體，再在其上打孔，應(yīng)注意保證主要尺寸的準確性。對另一個動臂我們可以用復(fù)制的方法得到。復(fù)制方法有兩種：一是鏡像，另一是平移，如圖1 采用鏡像。最后添加一些細節(jié)如圖1動臂上的筋板，添加筋板時要注意參考面的正確建立。對于復(fù)雜的零件,選擇合理的生成方法就顯得尤為重要。因為選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體模型。因此，設(shè)計人員在設(shè)計實體模型之前，必須要考慮好模型的生成方法和步驟。這就要求設(shè)計人員要有較好的空間想像力和抽象思維能力，這也是三維建模同二維圖形繪制最大的不同點之處。 鏟斗的生成采用拉伸方法建立鏟斗基本體，用抽殼功能形成基本殼體。在基本體上添加加厚板以及肋板特征。添加耳特征時只需建立耳特征的一個面，然后采用鏡像復(fù)制命令就可以完成肋板的設(shè)計。最后采用兩側(cè)拉伸方法添加截齒特征和陳列生成。在鏟斗建模過程中要注意的是兩側(cè)加厚板的復(fù)制。 底座的生成先建立底盤框架，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。底座的生成主要采用了拉伸命令，裁減命令和復(fù)制命令。底座建模過程中需注意翻轉(zhuǎn)油缸連接座的正確定位。 連桿的生成連桿的生成比較簡單，主要采用了拉伸命令，需要注意的是在草繪截面時尺寸的標注，要保證主要尺寸的準確，比如兩孔中心距。 搖臂的生成 搖臂建模也主要采用拉伸命令，先建立特征實體的一半然后用復(fù)制特征命令鏡像特征另一半，需要注意的是鏡像特征時對稱基準的建立方法。然后在基本特征上建立孔特征，應(yīng)注意保證孔間距的準確，建議： 先建立搖臂兩端的連接孔，生成后再建立中間連接孔。這樣作，主要是避免三孔同時建立時出現(xiàn)的孔位置難以確定的問題。 液壓缸筒的生成 液壓缸筒實體液壓缸模型結(jié)構(gòu)及尺寸參看機械設(shè)計手冊，主要采用拉伸和裁減命令生成，需要注意的是尾部聯(lián)結(jié)油管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和建立方法。 液壓缸蓋的生成缸蓋結(jié)構(gòu)和尺寸參看機械設(shè)計手冊，主要用拉伸和裁減命令，注意內(nèi)部需加上密封槽。 液壓缸活塞的生成其結(jié)構(gòu)和尺寸需參看機械設(shè)計手冊，也主要采用拉伸和裁減命令生成，注意也要加上密封槽。注：本次設(shè)計的小型裝載機工作裝置需采用三個液壓缸，其中翻轉(zhuǎn)液壓缸和舉升液壓缸基本結(jié)構(gòu)相同，所不同的只是長度尺寸不同，所以只需建立一個舉升液壓缸零件，翻轉(zhuǎn)液壓缸零件可在舉升油缸的基礎(chǔ)上通過修改尺寸再生而成 連接銷軸的生成銷軸建模主要采用旋轉(zhuǎn)命令，先繪制一條旋轉(zhuǎn)軸，接著草繪截面，再繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)360度就可生成銷軸實體，然后生成軸端的限位孔，最后在需要倒角的部位倒角。要注意的是建立限位孔時需先創(chuàng)建與柱面相切的基準面作為草繪截面 工作裝置裝配模型建模零件設(shè)計完成后，往往需要根據(jù)設(shè)計要求對零件進行裝配。在ProENGINEER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裝配件，并檢查零件之間是否有干涉以及裝配體的運動情況是否合乎設(shè)計要