【文章內(nèi)容簡介】 產(chǎn)品設(shè)計中，工程設(shè)計人員使用 Pro/ENGINEER 中的各種建模工具，設(shè)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(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 圓角）。 與此同時，當(dāng) 用戶 需要對特征進行修改時，也 可以 直接在模型上修改各種尺寸 ，Pro/ENGINEER 的各種強大的工具 給工程設(shè)計者提供 方便，在無紙化的設(shè)計中將工程設(shè)計人員從各種紙質(zhì)的圖紙中解放出來 。 2 Pro/E 單一數(shù)據(jù)庫 Pro/ENGINEER 的數(shù)據(jù)庫 是建立在統(tǒng)一的基層 上 的，但是， 傳統(tǒng)的 CAD/CAM 系統(tǒng) 則是建立在數(shù)個數(shù)據(jù)庫上。 單一數(shù)據(jù)庫，是指 用一個數(shù)據(jù)庫來存放所有的工程資料，每一個獨立的工程設(shè)計人員或者說是用戶， 都能 在相同的工作環(huán)境中多次設(shè)計同一個產(chǎn)品，換句話說 ，在 產(chǎn)品的 整個設(shè)計過程 ，只要有 任何一處發(fā)生改動， 那么 在整個設(shè)計過程 上 產(chǎn)品尺寸等相關(guān)環(huán)節(jié) 都 會 有響應(yīng)。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。這種高效率 的數(shù) 據(jù)結(jié)構(gòu) 模式給工程設(shè)計人員提供了十分便捷的設(shè)計環(huán)境， 使得 產(chǎn)品設(shè)計效率大大提高 ， 這樣設(shè)計出來的產(chǎn)品 質(zhì)量 會 更好，產(chǎn)品能更好地 迎合市場的需求 ， 同時產(chǎn)品的開發(fā)成本大大降低 ， 帶來的直接效益就是產(chǎn)品的 市場競爭力 將會 大大增強。 本次設(shè)計的 ZL50G 輪式裝載機主要用 Pro/ENGINEER WILDFIRE 軟件進行三維建模與運動仿真，主要應(yīng)用此軟件的如下兩個模塊進行三維建模與運動仿真?，F(xiàn)簡單介紹這兩個模塊的功能。 １ 機械設(shè)計 CAD 模塊 機械設(shè)計模塊 是 Pro/ENGINEER WILDFIRE 軟件中的一個非常重要的模塊， 當(dāng)要 進行產(chǎn)品的參數(shù)化設(shè)計時就必須在機械設(shè)計模塊上進行。機械設(shè)計模塊提供十分豐富的操作功能，例如，產(chǎn)品的草繪、標(biāo)注尺寸、各種直線、曲線、曲面的繪制、鏡像、特征的平移與復(fù)制等等。機械設(shè)計模塊給用戶提供了一個十分高效的產(chǎn)品設(shè)計平臺，在這樣一個高效的平臺上，用戶可以任意設(shè)計非常復(fù)雜的零件 。 在人們的實際生活中，往往存在著大量的外形不規(guī)則的物品，在機械設(shè)計模塊中都可以進行設(shè)計建模，三維的實體模型更能展現(xiàn)出物體的各個幾何特征，因此，在生活中可以接觸的物品中，基本上都可以用Pro/ENGINEER WILDFIRE 軟件來進行三 維的實體建模。 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(shè)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。總之，在機械設(shè)計中， Pro/E 中的設(shè)計模塊已經(jīng)能夠滿足各種類型產(chǎn)品的需XXXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 求了。 此次設(shè)計的輪式裝載機的零件創(chuàng)建過程將全部在 Pro/E 中的機械設(shè)計模塊中進行，當(dāng)需要對個零件的尺寸進行修改時，同樣也是在機械設(shè)計模塊中進行，而且，當(dāng)尺寸修改完成后，新的零件模型將自動生成。 ２ 運動分析模塊 （ Scenario For Motion） 運動分析模塊 （ CAE） 是 CAE（ Computer Aided Engineer） 的 應(yīng)用軟件，用于建立運動機構(gòu) 的 模型， 在構(gòu)建的模型上應(yīng)用運動分析模塊來分析所構(gòu)建模型的 運動規(guī)律。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。 XXXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 第二章 輪式裝載機工作裝置的設(shè)計 工作裝置 的組成 裝載機工作裝置主要由 兩部分系統(tǒng)組成，一是 鏟斗 ，二是連接鏟斗以進行裝載作業(yè)的連桿系統(tǒng)。裝載機主要是通過這套裝置 來進行裝載作業(yè)， 可以 裝載 汽車、火車 的散料或者作短途的運輸用，另外 ， 裝載機 還可以 用于路面的修整工作 。 當(dāng) 把鏟斗更換成 其他的 專門的裝置 時 ，還可以進行其他 類型的 裝載作業(yè)。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(shè)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(dāng)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 。 不同形式的 輪式裝載機 具有 不同功能的工作裝置 ， 根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)可以有不同的分類方法，常用的分類方法是 根據(jù)桿數(shù)和運動特征 分類的，這樣 可分為正轉(zhuǎn)四桿 機構(gòu) 、正轉(zhuǎn)五桿 機構(gòu) 、正轉(zhuǎn)六桿 機構(gòu) 、反轉(zhuǎn)六桿 機構(gòu) 、正轉(zhuǎn)八桿 機構(gòu) 等 各種不同的 類型。 不過，最 常用的是 反轉(zhuǎn)六桿 機構(gòu)，反轉(zhuǎn)六桿機構(gòu) 輪式裝載機工作裝置 結(jié)構(gòu)緊湊，最常用，一般組成部分包括 1鏟斗 、 2 連桿 、 3 搖臂 、 4動臂 、 轉(zhuǎn)斗油缸 、舉升油缸組成。如圖 21 所示。 圖 21 裝載機工作裝置組成 XXXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 鏟斗設(shè)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)。 直 線型切削刃 結(jié)構(gòu) 簡單 ，設(shè)計方便，成本較低廉，同時在作業(yè)后可以把地面鏟平， 但 是這種形狀的鏟斗在 切削 時 阻力 通常會非常大 。非 直 線型 的 切削刃 通常 有 v 型和弧型等 類型 ， 一般的裝載機 多 用 v型斗刃， 這種切削刃 優(yōu)點明顯，當(dāng) 在 鏟斗 插入料堆時， 其前面的 v型斗刃在 插入 時所遇的阻力要比直線時的鏟斗的阻力小很多，因此，這種類型的顫抖 易于插入料堆，但 是這種類型的 鏟斗 有一個缺點，那就是它的裝滿系數(shù)要比 直 線型斗刃的鏟斗 小 。 圖 22 鏟斗結(jié)構(gòu)簡圖 (a) 直線型切屑刃 （ b） V 型切屑刃 圖 23 特殊鏟斗 鏟斗的斗體形狀主要是根據(jù)裝載機的作業(yè)對象確定，根據(jù)對各種作業(yè)環(huán)境的研究，XXXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 要求鏟斗要有較好的斗體流動性，這樣可以減小各種物料對鏟斗的摩擦力，利于裝載作業(yè)效率的提高，同時，在各種工況下卸載物料時，鏟斗要有較好的倒空能力，鏟斗內(nèi)的流線型曲線要保證各種不同的物料能夠順利傾倒。根據(jù)以往的設(shè)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(yīng)將弧度適當(dāng)減小，同時 應(yīng)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 。但是， 底邊也不能太長，如果底邊太長，那么 鏟斗的鏟起力 會 變 的很 小， 而 且鏟斗插入料堆的插入阻力與刃口的插入深度成比例的急劇增加 。所以 ， 在設(shè)計時應(yīng)將 鏟斗轉(zhuǎn)鉸銷的位置 設(shè)計在靠近刃口處 ， 不過，在有些情況下，也可以在 鏟斗內(nèi)部布置 轉(zhuǎn)鉸銷， 鏟斗的基本參數(shù) 如圖 2— 4 所示。 圖 24 鏟斗基本參數(shù)簡圖 鏟斗基本參數(shù)的確定 在設(shè)計時要求 鏟斗寬度 KB 要比 輪胎外側(cè) 的 寬度 長 100 一 200 毫米， 這樣可 以防止裝載機在 鏟掘 時在地面上形成一個個階梯 。 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)。鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑 R的計算公式為： ?????? ?????? ?????? ?????? ots i n)c os(210?????????rkzgBrVR （ 21） 平裝斗容 可用下式計算 ： ?????? ?????? ?????? ??????1 ots i n)c os(210?????????rkzgsBVR XXXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 式中 KV —— 幾何斗容量 (米3)； B。 —— 鏟斗內(nèi)側(cè)寬度 (米 )； g? —— 鏟斗斗底長度系數(shù)， 一般取 ~?g? z? 一 — 后斗壁長度系數(shù)， 一般取 ~?z? ； k? —— 擋板高度系數(shù)， 一般取 ~?k? ； R? —— 斗底和后斗壁直線間的圓弧半徑系數(shù)， 一般取 ~?R? ； 1? —— 擋板與后斗壁問的夾角， 一般取 001 10~5?? 0? —— 斗底和后斗壁間的夾角， 一般取 000 52~48?? ， 。 10 2)~( abbB w ???? （ 2— 2） 2 8 2 71025 9 71 0 02 1 5 00 ??????B mm 式中 a1鏟斗側(cè)壁切削刃的厚度 一般 取 mmma ?? b— 輪距 bw輪胎寬度 查 資料有 mmb mmbw 5972150?? （ 2— 3） 得 ： ?????? ?????? ?????? ?????? o ts i n)c o s(2100 ????????? rkzgsBVR （ 2— 4） ? ?mmgR1 2 4 41 8 0250c o i n5c o 8 2 30002000??????????? ?????????????? ?????????斗底長度 Lg 的計算 XXXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 Lg 是指由鏟斗切削刃到斗底與后斗壁交點的距離： mmRRL gg1804 00???? （ 2— 5） 后斗壁長度 ZL 的計算 ZL 是指出后斗壁上緣到與斗底相交點的距離 mmRRL zz148019..1 00???? （ 2— 6） 擋板高度 KL 的計算 ： mmRRL KK 16 00 ??? ? （ 2— 7） 鏟斗圓弧半徑 1R 的計算 ： mm RRR R498 001? ?? ? （ 2— 8） 鏟斗與動臂鉸銷距斗底的高度 的計算 : mmRRh b 1 5 )~( 00 ??? (2— 9) 計算時 取α 0=500，切削角δ 0=300。 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(xué)本科畢業(yè)設(shè)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） 額定斗容 (堆裝斗容 )HV 計算 鏟斗堆裝的額定斗容 HV 額定斗容 HV 是指斗內(nèi)堆裝物料的四邊坡度均為 1： 2， 計算公式為： ? ?? ?3232026868mchbBbVV KH??????????? 米 （ 2— 12） 其中 c—— 物料堆積高度 (米 )。 物料堆積高度 c 可通過 作圖法確定 圖 25 裝載機斗容計算圖