【導讀】消耗于這一工序的勞動量占循環(huán)時間的30%-40%。正因為如此，國外許多的國家十分重視裝載機械的開發(fā)推廣與使用。自身帶有動力的裝載機，是在1920年初出現(xiàn)的，其鏟斗安裝在兩根垂直。立柱上，鏟斗的舉升和下落是用鋼繩來操縱的。從1930年開始，裝載機的機構(gòu)得到較大。年，開始用液壓代替鋼繩控鏟斗。插入運動，發(fā)動機不會因插入阻力大而熄火。1960年出現(xiàn)了第一臺鉸接式裝載機，這使裝。載機轉(zhuǎn)向性能大大改善，增加了它的機動性能性和縱向穩(wěn)定性。是裝載機設(shè)計的一個新的突破，它進一步增加了裝載機的使用范圍。今后裝載機的發(fā)展趨。勢是通過執(zhí)行機構(gòu)尺寸的增加和機構(gòu)的改進進一步增加了生成力。我國“九五”期間土石方、路。掘機械等7類主要工程機械“九五”末的年需求量可在11萬臺以上。停止等各動作進行控制。性好，裝載寬度受限制小，鏟斗還可兼做活動平臺，用于安裝錨桿或挑頂?shù)取Ｗ詈笞鞒鲞B桿機構(gòu)的實際特性曲線，根據(jù)實際特性曲線和近似特性曲線之間

　　

【正文】 ， IBM 公司的 CADAM和 CATIA, Prime公司的 CADDS和 Medusa，麥道公司的 UG一 11, SDRC公司的 IDEAS以及法國的 MAI, R 公司的 Euclid 等。 Pro/Engineer 軟件有如下特點： 1)單一數(shù)據(jù)庫 :Pro/Engi eer 是建立在統(tǒng)一基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)庫上，不象一些傳統(tǒng)的CAD/CAM 系統(tǒng)建立在多個數(shù)據(jù)庫上。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個庫，使得每一個獨立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個部門的。換言之，在整個設(shè)計過程的任何一處發(fā)生改動，亦可以反應在整個設(shè)計過程的相關(guān)環(huán)節(jié)上。例如，一旦工程詳圖有改變， NC(數(shù)控 )工具路徑也會自動更新 。組裝工程圖若有任何變動，也完全同樣遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 反應在整個三維模型上。這種獨特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與工程設(shè)計的完整的結(jié)合，使對一產(chǎn)品的設(shè)計綜合為一體，從而使得設(shè)計更優(yōu)化，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好 地推向市揚，價格也更便宜。 2)行為建模能力 :行為建模技術(shù)是從 Pro/Engineer 2021i 開始推廣的新技術(shù)。這種行為建模技術(shù)被業(yè)界作為第五代 CAD 技術(shù)。它通過把導出值 (比如容積 )包含到參數(shù) .特征中，再反過來使用它們生成和控制其它模型的幾何圖形。使用行為建模技術(shù)，用戶首先要定義一個工程分析模型，其中包括名稱、類型和定義。接著，他們要建立“操作” — 定義和引用一類用在分析模型中的新特征，比如體積，然后為分析模型設(shè)置約束條件，包括目標值、一個參數(shù)的最小和最大值。系統(tǒng)會出現(xiàn)解決方案的圖表，協(xié)助用戶設(shè)計選擇 最優(yōu)方案。利用行為建模技術(shù)的自動求解能在最短的時間內(nèi)，找到能滿足工程標準的最佳設(shè)計。相對于傳統(tǒng)的手工反復操作的方法，行為建模的全自動處理有很多優(yōu)點。對于簡單的問題可以方便的求解，復雜的問題則可以在很短的時間內(nèi)完成尋找解決方案的任務。有了這個強大的功能，產(chǎn)品的設(shè)計創(chuàng)新才會更快更好。用戶可以建立非幾何的行為特征，如反射率、容積和質(zhì)心，它們比傳統(tǒng)形式的特征具有更高的智能。這些“自適應過程特征”可滿足特定的工程需求，能被用來捕捉高標準的原始設(shè)計意圖，并驅(qū)動最優(yōu)模型設(shè)計。一旦特征確定下來，就可以使用目標驅(qū)動的設(shè)計方法 來約束和分析模型。然后，行為建模器會自動驅(qū)動設(shè)計以自適應的形式重建，以滿足所有行為目標。 4)特征靈活性 :因為在當今的產(chǎn)品設(shè)計中，為了滿足客戶的要求，適應市場的變化，更改設(shè)計是司空見慣的事。而如何縮短更改周期就成了需要研究的問題。在 Pro/Engineer中，增加了一種稱為意向參考 (Intent Manager)的新功能。使用這種功能，設(shè)計者可以定義特征建立的方式，利用這種定義方式，可以靈活地構(gòu)建特征，并且在特征發(fā)生更改時仍然保持原來的設(shè)計意圖，從而把設(shè)計人員從繁瑣的設(shè)計更改中解脫出來。 3)自動約束 功能 :在二維截面的繪制中，圖形自動約束功能大大提高了設(shè)計效率。這樣的約束主要有以下幾種 :水平、豎直、平行、垂直、共線、同心、相切 (包括圓與圓、圓與圓弧、圓弧與圓弧、直線與圓、直線與圓弧的相切 )、對稱、等長 (等徑 )、角度、距離等等。 Pro/Engineer 具有的這些特點，使其非常適合于機械產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計，并運用其參數(shù)化功能方便地進行系列化產(chǎn)品的開發(fā)。 石志勇 ：側(cè)卸 式鏟斗裝載 機 總體設(shè)計和工作 機構(gòu)設(shè)計 34 裝載 機 執(zhí)行機構(gòu) 建模過程 ZCY60 型側(cè)卸 裝載 機是 執(zhí)行 機構(gòu)，它是 裝載 機的主要系統(tǒng)，由兩大部分組成。 動臂升降機構(gòu) :由提升油缸和動臂組成。動臂的 一端鉸接在車架上，由動臂油缸的活塞桿伸縮而完成 執(zhí)行機構(gòu) 的提升與下降動作。 裝載 、側(cè)卸機構(gòu) :由轉(zhuǎn)斗油缸、側(cè)卸油缸和鏟斗組成。轉(zhuǎn)斗油缸控制鏟掘動作，側(cè)卸缸控制側(cè)向卸料。 生成實體模型有不同方法， 下 圖為生成示意圖， a)為拉伸法， (b)為旋轉(zhuǎn)法， (c)為布爾運算法。 圖 41用不同方法生成實體模型 Fig41 Different method creat entity model 根據(jù)布爾運算法建立零件模型 ： 鏟斗總成三維視圖見圖 42 圖 42 鏟斗三維視圖 Fig42 Tridimensional views of bucket 鏟斗座三維視圖見圖 43 遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 圖 43鏟斗座三維視圖 Fig43 Tridimensional views of bucket seat 工作裝置總成設(shè)計流程圖見圖 44. 圖 44 工作裝置設(shè)計流程圖 Fig44 Flow chart design for working device 石志勇 ：側(cè)卸 式鏟斗裝載 機 總體設(shè)計和工作 機構(gòu)設(shè)計 36 工作裝置總 成見 圖 45 圖 45 工作裝置總成 Fig45 Working device unit assemblage Pro/Engineer 的 數(shù)據(jù)庫 是 單一 的 ，建模初始方案確定后，對任意零件如動臂的修改，都會影響相應組件和工程圖的變化，因而 有利于團隊協(xié)同作業(yè) ，而且 避免了重復性勞動 ，這是大型集成化系統(tǒng)開發(fā)很好的解決方案，也是未來機械 CAD/CAE 行業(yè)的發(fā)展趨勢。 裝載 機 執(zhí)行機構(gòu) 運動仿真 運動仿真概述 系統(tǒng)仿真可以理解為對一個已經(jīng)存在或尚不存在但正在開發(fā)的系統(tǒng)進行系統(tǒng)特性研究的綜合科學。對于實際系統(tǒng)不存在或己經(jīng)存在但無法在現(xiàn)有系統(tǒng)上直接進行研究的情況，只能設(shè)法構(gòu)造既能反映系統(tǒng) 特征又能符合系統(tǒng)研究要求的系統(tǒng)模型，并在該系統(tǒng)模型上進行所關(guān)心的問題研究，揭示已有系統(tǒng)和未來系統(tǒng)的內(nèi)在特性、運行規(guī)律、分系統(tǒng)之間的關(guān)系并預測未來 。 側(cè)卸 裝載 機 執(zhí)行機構(gòu) 運動仿真 對側(cè)卸式 裝載 機 執(zhí)行機構(gòu) 進行運動仿真和動態(tài)顯示以及鏟斗齒尖、動臂末端等軌跡的計算機輔助生成作為計算機輔助設(shè)計的一個重要方面，越來越受到人們的重視。一方面，新的設(shè)計方案通過計算機的運動仿真與工作裝置的動態(tài)顯示，可以檢驗方案設(shè)計合理性，檢驗工作裝置各構(gòu)件在運動過程中是否發(fā)生干涉，機構(gòu)參數(shù)設(shè)計是否最優(yōu)。另一方面，在遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 37 工作裝置交互 設(shè)計中，通過仿真和動態(tài)顯示，可為優(yōu)化設(shè)計提供約束范圍和為結(jié)構(gòu)設(shè)計提供依據(jù) 。 在 Pro/Engineer 的“機械 (Mechanism)”模塊中，可進行一個裝置的機械運動仿真 并可以將其結(jié)果輸入到 Pro/MECHANICA 中，以便于進一步進行力學分析，也可以將“機械模型”帶入到“設(shè)計動畫”中來創(chuàng)建一個動畫序列 。 側(cè)卸 裝載 機各零件的三維建模和運動共同體的裝配工作在上一章己經(jīng)完成，若要實現(xiàn)產(chǎn)品的運動，則在對產(chǎn)品的各部件組裝時不能采用傳統(tǒng)的裝配模式，即完全約束 (fully constraint)將每個零件硬性 的“死”裝在整個組件上。而應采取裝配連接形式 (pletely connection)，它更注重各零件或組件在整個機構(gòu)上發(fā)揮的作用及職能 (自由度 )和具有的真實運動及限制條件，“活”連接在部件中。應用 Pro/Engineer 軟件的機械 (Mechanism)模塊實現(xiàn)運動仿真，需要具備兩個過程 :一是裝配連接并設(shè)置相關(guān)參數(shù)，二是給每一個可運動的零件施加驅(qū)動。 應用 Pro/Engineer 軟件進行機構(gòu)運動仿真流程如圖 46： 圖 46機構(gòu)運動仿真流程圖 Fig46 Thelootor simulation flow chart for mechanism 1） 連接 在 Pro/Engineer 軟件中，連接也叫機械連接，用于定義兩個元件之間的相對運動。石志勇 ：側(cè)卸 式鏟斗裝載 機 總體設(shè)計和工作 機構(gòu)設(shè)計 38 Pro/Engineer 中的連接類型 有銷釘 、 圓柱 、 滑動桿 、 平面 、 球等 它們各自有不同的旋轉(zhuǎn)自由度和平移自由度 ， 需要定義的約束也都不同 。如下圖： 圖 47連接方式圖 Fig47 Mode of connection chart 根據(jù) ZCY60 型側(cè)卸 裝載 機的實際的運動情況，工作裝置各鉸點及油缸處情況的連接見表 41: 表 41 ZCY60型側(cè)卸 裝載 機各鉸點連接定義 Tab 41 The hinge joint definition for ZCY60 sides dump Mucker 位置 連接 元件 附著元件 運動情況 選擇連接 鉸點 A 機架 動臂油缸 缸體缸體繞 A點轉(zhuǎn)動 ， 無平移 銷接頭 鉸點 B 機架 動臂 動臂繞 B點轉(zhuǎn)動，無平移 銷接頭 鉸點 C 機架 轉(zhuǎn)斗油缸 缸體繞 C點轉(zhuǎn)動，無平移 銷接頭 鉸點 D 動臂油缸活塞 動臂 動臂繞 D點轉(zhuǎn)動，無平移 銷接頭 鉸點 E 轉(zhuǎn)斗油缸活塞 鏟斗座 鏟斗座繞 E點轉(zhuǎn)動，無平移 銷接頭 鉸點 F 動臂 鏟斗座 鏟斗座繞 F點轉(zhuǎn)動，無平移 銷接頭 鉸點 G 側(cè)卸缸 活塞 鏟斗 鏟斗繞 G點轉(zhuǎn)動，無平移 銷接頭 鉸點 H 鏟斗座 側(cè)卸缸缸體 側(cè)卸缸缸體繞 H點轉(zhuǎn)動，無平移 銷接頭 動臂油缸缸 動臂油 動臂油 活塞沿軸線相對缸體移動 滑動接頭 體與活塞 缸缸體 缸活塞 轉(zhuǎn)斗油缸缸 轉(zhuǎn)斗油 轉(zhuǎn)斗油 活塞沿軸線相對缸體移動 滑動接頭 體與活塞 缸缸體 缸活塞 遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 39 側(cè)卸油缸缸 側(cè)卸油 側(cè)卸油 活塞沿軸線相 對缸體移動 滑動接頭 體與活塞 缸缸體 缸活塞 2） 動力添加、分析定義 選好連接形式后，需進行相應設(shè)置限制運動范圍，為使其能自由運動需為各鉸點或零件添加動力，即定義伺服電動機。 伺服電動機是以單一自由度在兩個主體之間強加特殊運動。向模型中添加伺服電動機，是為運動運行做準備。伺服電動機通過將位置、速度或加速度制定為時間的函數(shù)來形成運動輪廓，主要有以下這些函數(shù)。 常量 :y=A, A=常量 。該類型用于定義恒定運動。 斜插入 :y=A+B *t，其中 A=常量， B=斜率 。該類型用于定義恒定運動或隨時成線性變化的運動。 余弦 :y=A*cos(2*Pi*t/T 十 B)+C, A=振幅， B=相位， C=偏移量， T=周期 。該類型用于定義振蕩往復運動。 擺線 :y=I*t/T*L*sin(2*Pi*t/T)/2*Pi, L=總上升數(shù)， T=周期 。該類型用于模擬一個凸輪輪廓輸出。 表 :通過輸入一個表來定義位置、速度或加速度與時間的關(guān)系，表文件的擴展名為 .tab，可以在任何文本編輯器創(chuàng)建或打開。文件采用兩欄格式，第一欄為時間，該欄中的時間值必須從第一 行到最后一行按升序排列 。第二欄是速度、加速度或位置。 可以在連接軸或幾何圖元 (如零件、基準平面或點 )上放置伺服電動機。對于一個圖元，可以定義任意多個伺服電動機。但是為了避免過于約束模型，要確保進行運動分析之前，己關(guān)閉所有沖突的或多余的伺服電動機。例如，如果沿同一方向創(chuàng)建一個連接軸旋轉(zhuǎn)伺服電動機和一個平面一平面旋轉(zhuǎn)角度伺服電動機，則在同一個運動運行內(nèi)不要同時打開這兩個伺服電動機?？梢栽诿總€運動運行的定義中，打開和關(guān)閉伺服電動機?？梢允褂孟铝蓄愋偷乃欧妱訖C。 連接軸伺服電動機 — 用于創(chuàng)建沿某一方向明確定義的運動 。 幾何伺服電動機 — 通過下列簡單四個伺服電動機的組合，可以創(chuàng)建復雜的三維運動，如螺旋和其 .他的空間曲線。 本論文中，側(cè)卸 裝載 機工作裝置的工作情況為 :鏟斗鏟掘后翻斗、動臂舉升、鏟斗卸料、鏟斗歸位 、 動臂下降到鏟掘位置 、 鏟斗放平。這 6 個工況共需 6 種伺服電動機，并把石志勇 ：側(cè)卸 式鏟斗裝載 機 總體設(shè)計和工作 機構(gòu)設(shè)計 40 6 種伺服電動機分別設(shè)置到動臂 油缸的滑動接頭、轉(zhuǎn)斗油缸的滑動接頭、側(cè)卸油缸與鏟斗座的鉸接點上。 定義好伺服電動機后，按一定的規(guī)律安排各伺服電動機的運行順序、運行時間就可以定義一個分析過程。本論文定義 一 個分析過程 AnalysisDefinition 1。AnalysisDefinition l模擬 裝載 機一個工作循環(huán)，即從鏟斗鏟掘開始到動臂回落鏟斗放平時止，就需要用到定義的 6個伺服電動機，各個伺服電動機運動的順序及時間設(shè)置見表 43. 表 42 AnalysisDefinitionl伺服電動機設(shè)置 Tab 42 The analysisDefinitionl setting of s