【導(dǎo)讀】當(dāng)前，我國制造業(yè)已經(jīng)全面完成電子圖版工程，我國二維CAD技術(shù)的普及結(jié)束了手工繪圖的歷史，對減輕工程人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高經(jīng)濟(jì)效益起到了很明顯的作用。隨著技術(shù)的發(fā)展，CAD技術(shù)正從二維CAD向三維CAD過度，三維建模技術(shù)是CAD技術(shù)的核心，建模技術(shù)的研究、發(fā)展和應(yīng)用，代表了CAD技術(shù)的發(fā)展水平。三維CAD/CAE技術(shù)在產(chǎn)品的三維造型、虛擬裝配、工程圖生成、動(dòng)態(tài)干涉檢驗(yàn)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)態(tài)仿真等方面帶來了革命性的突破，極大地提高了設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。Pro/E軟件是目前國內(nèi)外最為先進(jìn)的基于特征的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)之一。本論文較系統(tǒng)地闡述了利用Pro/E軟件實(shí)現(xiàn)低位放頂煤液壓支架三維實(shí)體建模和運(yùn)動(dòng)仿真分析的基本方法和技巧。并大體介紹了液壓支架與虛擬樣機(jī)的發(fā)展概況與應(yīng)用前景。通過對液壓支架進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真證明，設(shè)計(jì)支架尺寸合理，運(yùn)動(dòng)靈活，無運(yùn)動(dòng)干涉區(qū)域，頂梁前端一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡符合近似雙紐線的要求。這種支架定量很短，，并與掩護(hù)梁鉸接，單根朝前傾斜液壓支

　　

【正文】 動(dòng)畫。在組裝好裝配圖后，點(diǎn)選菜單欄中的“應(yīng)用程序”下拉菜單中的“機(jī)構(gòu)”，進(jìn)入機(jī)構(gòu)仿真模塊。運(yùn)動(dòng)仿真的操作步驟如下：1）插入伺服電機(jī)選菜單欄中的“插入”下拉菜單中的“伺服電動(dòng)機(jī)”，彈出伺服電動(dòng)機(jī)定義框，在“類型”中選擇從動(dòng)圖元，如圖52所示。圖52在“輪廓”的“規(guī)范”中可以定義從動(dòng)圖元的位置、速度、加速度，在“?！敝锌梢远x速度函數(shù)。在“圖形”中可以選擇“位置”、“速度”、“加速度”可以顯示運(yùn)動(dòng)的效果圖。在本次設(shè)計(jì)中由于電機(jī)為分段運(yùn)動(dòng)不能使用速度定義，只能選擇位置定義，在定義的過程中電機(jī)的運(yùn)動(dòng)范圍是受到限制的，電機(jī)的運(yùn)動(dòng)模不能超出液壓缸的有效運(yùn)動(dòng)長度，所以電機(jī)的定義采用“表”中的“時(shí)間——?！钡亩x方式。 如53圖所示為推移千斤頂電機(jī)定義過程。圖53推移千斤頂電機(jī)的時(shí)間定義2）定義分析單擊機(jī)構(gòu)分析按鈕彈出“分析定義”對話框，在此對話框中科設(shè)置總運(yùn)動(dòng)館時(shí)間、幀數(shù)、幀頻等運(yùn)動(dòng)參數(shù)以及電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)順序和運(yùn)動(dòng)時(shí)間。定義時(shí)間域的方式又三種：①長度和幀頻：輸入運(yùn)行的時(shí)間長度和幀頻，系統(tǒng)計(jì)算總的幀數(shù)和運(yùn)行長度。②長度和幀數(shù)：輸入運(yùn)行的時(shí)間長度和總幀數(shù)，系統(tǒng)計(jì)算運(yùn)行的幀頻。③幀頻和幀數(shù)。輸入總幀數(shù)和幀頻，系統(tǒng)計(jì)算運(yùn)行時(shí)間。由于本次設(shè)計(jì)時(shí)順序動(dòng)作，順序?yàn)椋呵耙啤傲荷斐觥o(hù)幫伸出——掩護(hù)梁伸出——插板伸出——插板收回——掩護(hù)梁收回——護(hù)幫收回——前梁收回——降柱——收回后推桿。要實(shí)現(xiàn)電機(jī)的順序動(dòng)作是一個(gè)非常復(fù)雜的過程。在定義電機(jī)的過程中，采用了“位置”定義電機(jī)方便了“分析定義”中的電機(jī)定義。其運(yùn)動(dòng)時(shí)間段如圖54圖54電機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)間段 仿真結(jié)果分析獲取仿真結(jié)論是將運(yùn)動(dòng)的結(jié)果與實(shí)際運(yùn)動(dòng)進(jìn)行對比分析，如運(yùn)動(dòng)干涉、運(yùn)動(dòng)包絡(luò)等，對出現(xiàn)的問題提出改進(jìn)方法，實(shí)現(xiàn)液壓支架的最優(yōu)化。在液壓支架零、部件裝配和運(yùn)動(dòng)仿真完成后，就可以利用PRO/E對設(shè)計(jì)的實(shí)體模型進(jìn)行干涉檢驗(yàn)，包括靜態(tài)檢查和動(dòng)態(tài)檢查。靜態(tài)干涉檢查是指在特定的裝配結(jié)構(gòu)形式下，檢查裝配體各個(gè)零件之間的相對位置是否存在零部件之間的運(yùn)動(dòng)干涉。直接利用PRO/E對設(shè)計(jì)模型進(jìn)行分析，重點(diǎn)對裝配模型進(jìn)行全局干涉檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果直接顯示在模型中，同時(shí)用數(shù)字給出干涉區(qū)域的面積。這樣對整個(gè)支架的裝配結(jié)構(gòu)進(jìn)行干涉檢驗(yàn)，可以觀察和分析出區(qū)域問題，從而進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)，將整機(jī)設(shè)計(jì)中可能存在的問題消除在萌芽狀態(tài)，減少試制樣機(jī)費(fèi)用和改進(jìn)時(shí)間，并大大縮短機(jī)械產(chǎn)品的更新周期。在液壓支架運(yùn)動(dòng)仿真完成之后，借助于PRO/E仿真分析測量還可以測量系統(tǒng)中需要跟蹤的參數(shù)，如零件的位置、速度、加速度等，并將其變化趨勢通過圖表的形式直觀的表現(xiàn)出來，假如結(jié)果不理想，可以在設(shè)計(jì)模式下直接修改模型參數(shù)，重復(fù)仿真分析以達(dá)到機(jī)構(gòu)優(yōu)化的目的。運(yùn)動(dòng)分析所有電動(dòng)機(jī)后即可進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，如圖55所示。分析無誤后保存分析果，利用“回放”命令可以對已運(yùn)行的運(yùn)動(dòng)分析進(jìn)行回放，在回放中還可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)干涉檢查和制作播放文件。對每個(gè)運(yùn)行的運(yùn)動(dòng)定義，系統(tǒng)將單獨(dú)保存一組運(yùn)動(dòng)結(jié)果，利用“回放”命令可以將其結(jié)果保存在一個(gè)文件中，也可以刪除、恢復(fù)或輸出這些結(jié)果而后可生成后綴名為mpg的演示文件。如圖56。具體演示文件見視頻。圖55運(yùn)動(dòng)回放圖56視頻截圖繪制軌跡曲線在運(yùn)動(dòng)仿真后還要對液壓支架的特殊點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行分析。特殊點(diǎn)有：掩護(hù)梁頂點(diǎn)、頂梁、擺桿頂點(diǎn)。掩護(hù)梁的運(yùn)動(dòng)軌跡分析選擇繪制曲線命令，便可以繪制液壓支架的運(yùn)動(dòng)曲線。選擇“新建”按鈕就可以進(jìn)入選擇分析的點(diǎn)，選取前梁梁頂點(diǎn)，選擇過程如圖57所示。在“位置”選項(xiàng)框中還可以選擇“速度”、“加速度 ”、“連接反作用力”等。在分量中可以選擇“x”、“y”、“z”、“?！?，本次選擇“x”方向作為代表進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，“位置——時(shí)間”曲線圖如58所示。圖57圖58從曲線中可以看出前梁梁前端點(diǎn)開始向負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后有一個(gè)小段時(shí)間的反向運(yùn)動(dòng)過程，這是由于前梁前端點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)到水平位置后還會繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)一小段的距離，導(dǎo)致在x方向上還有一小段的反向運(yùn)動(dòng)過程；在前梁停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，前梁停止在運(yùn)動(dòng)極限；在前梁反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，同理有個(gè)反向運(yùn)動(dòng)過程。此過程與液壓支架的實(shí)際運(yùn)動(dòng)過程相符。前梁帶動(dòng)的護(hù)幫“軌跡曲線”定義在“插入”中選取。“軌跡曲線”如圖59所示。由于擺桿的存在，護(hù)幫在x方向的運(yùn)動(dòng)軌跡比實(shí)際的要求彎曲大。圖59其余梁的運(yùn)動(dòng)軌跡曲線在此就不一一分析了，其過程大致與前梁的相似。第六章、總結(jié)與展望全球經(jīng)濟(jì)的一體化使得機(jī)械產(chǎn)品市場的競爭日益激烈。為了提高市場競爭力，各企業(yè)必須不斷縮短新產(chǎn)品的研發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量、性能，降低研發(fā)成本。在這種要求下，使得以虛擬樣機(jī)技術(shù)為代表的計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展，虛擬設(shè)計(jì)逐步成為機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一種全新的設(shè)計(jì)及方法。運(yùn)用虛擬設(shè)計(jì)，可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期、設(shè)計(jì)、分析和評估產(chǎn)品的性能，確定和優(yōu)化物理樣機(jī)參數(shù)，從而降低產(chǎn)品的開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，縮短開發(fā)周期，提高產(chǎn)品性能。在這樣的大背景下，本文主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的工作：(1).介紹了國內(nèi)外液壓支架的發(fā)展趨勢與發(fā)展?fàn)顩r。(2).介紹了pro/e軟件在三維建模和仿真應(yīng)用。(3).介紹了虛擬樣機(jī)的發(fā)展趨勢及發(fā)展?fàn)顩r。(4).利用Pro/E對液壓支架進(jìn)行了快速建模，然后利用其仿真模塊實(shí)現(xiàn)了對液壓支架的運(yùn)動(dòng)仿真。分析結(jié)構(gòu)表明建立的模型和設(shè)置仿真的仿真參數(shù)的正確性，支架尺寸的合理，運(yùn)動(dòng)靈活，運(yùn)動(dòng)無干涉區(qū)域，前梁前端一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡符合近似的雙紐線的要求。畢業(yè)設(shè)計(jì)可以說是對自己四年來所學(xué)知識的一次較為全面的考察和應(yīng)用，也是對自己未來工作能力的一次磨練。在做設(shè)計(jì)的時(shí)候，我有許多的感觸，記得有人說過一句話：問君哪得清如許，為有源頭活水來。知識就是這樣的，以前所學(xué)終究是有限的，而學(xué)習(xí)卻是無限的，如果僅靠以前所學(xué)的東西，做畢業(yè)設(shè)計(jì)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，在這個(gè)過程中，我還有很多的東西要學(xué)，取得源頭活水，作為知識的不竭之源。做設(shè)計(jì)的過程中，我也體會到團(tuán)隊(duì)合作的重要性。因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的工作量較大，一個(gè)人單獨(dú)做，根本無法完成。所以我和隊(duì)友就每個(gè)人自身的條件和長處進(jìn)行分工，取到了很好的效果。在設(shè)計(jì)的工程中，我也因?yàn)槟承┑胤降挠^點(diǎn)和隊(duì)友不一樣而爭吵過，但我們最終能夠達(dá)成共識。討論是我們做畢業(yè)設(shè)計(jì)中達(dá)到知識互補(bǔ)的關(guān)鍵要素。畢業(yè)設(shè)計(jì)終于接近尾聲了。隨著畢業(yè)時(shí)間的鄰近，心情越發(fā)的壓抑，有時(shí)很厭煩去做畢業(yè)設(shè)計(jì)，但是自己最后還是堅(jiān)持完成了大學(xué)四年的最后一次考驗(yàn)。這次的設(shè)計(jì)為我即將走入社會奠定了基礎(chǔ)，也是對我大學(xué)四年學(xué)習(xí)的一種肯定。致謝在論文完成之際，我向幾年來給予我莫大幫助的老師和同學(xué)，向一直默默支持和關(guān)心我的親人和朋友，表達(dá)由衷的感謝。本論文是在高老師的授悉心指導(dǎo)下完成的。在完成整個(gè)課題的過程中，高老師不僅提供了大量的資料，及時(shí)提出了在設(shè)計(jì)中存在的問題并給予了耐心指導(dǎo)，對論文初稿進(jìn)行了認(rèn)真細(xì)致的審閱，并提出了許多寶貴的意見。高老師淵博的學(xué)識、敏銳的思維、孜孜不倦的敬業(yè)精神、民主而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)使學(xué)生受益非淺，并將成為我未來人生道路的明燈。謹(jǐn)此向恩師致以崇高的敬意和衷心的感謝。在我求學(xué)的過程中，父母給予了無微不至的關(guān)懷，在此感謝我的父母。正是他們默默地給我支持，深深地為我祝福，用無邊的關(guān)懷和理解陪我走過人生的每一個(gè)驛站。最后向百忙之中在畢業(yè)設(shè)計(jì)工作中給予我?guī)椭母魑焕蠋熂巴瑢W(xué)表示最真誠的謝意。同窗的熱情鼓勵(lì)、老師的親切關(guān)懷以及親朋好友的大力支持使我最終完成學(xué)業(yè)，最后再次向關(guān)心和支持我的所有老師和同學(xué)表示深深的謝意。感謝所有關(guān)心我的人。謝謝！參考文獻(xiàn)[1] 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