【正文】 據(jù)，那么實(shí)體三維實(shí)體模型也將隨之發(fā)證變化，在加工中的數(shù)控加工路徑也會(huì)自動(dòng)更新。(3) 單一集成數(shù)據(jù)庫(kù) Pro/engineer系統(tǒng)建立在單一數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上，這一點(diǎn)不同于大多數(shù)建立在多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)之上的傳統(tǒng)CAD系統(tǒng)。(2) 基于特征 特征的概念最早出現(xiàn)在1978年美國(guó)MIT的一篇學(xué)士論文CAD中基于特征的零件表示中，至20世紀(jì)80年代有關(guān)特征建模技術(shù)得到廣泛關(guān)注。 特點(diǎn)：(1) 參數(shù)化設(shè)計(jì)Pro/Engineer是第一個(gè)引入?yún)?shù)化概念的計(jì)算機(jī)輔助軟件，參數(shù)化設(shè)計(jì)通過(guò)尺寸驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，所謂尺寸驅(qū)動(dòng)，就是指以模型的尺寸來(lái)決定模型的形狀，一個(gè)模型由一組具有一定關(guān)聯(lián)的尺寸進(jìn)行定義。產(chǎn)品設(shè)計(jì)師可以利用該軟件輕松的完成部件、整機(jī)模型的裝配，并對(duì)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品預(yù)先進(jìn)行靜態(tài)分析、裝配干涉檢驗(yàn)等操作。它是在初步確定最大卸載高度、最小卸載距離、卸載角、輪胎尺寸和鏟斗幾何尺寸等整機(jī)主要參數(shù)后進(jìn)行的，通過(guò)在坐標(biāo)圖上確定各個(gè)工況時(shí)工作機(jī)構(gòu)的9個(gè)鉸點(diǎn)的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，最后得到工作裝置各個(gè)零部件的基本尺寸，最后在通過(guò)各個(gè)零部件的尺寸建立機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，計(jì)算出動(dòng)臂油缸和翻斗油缸的行程范圍，為下一章裝載機(jī)工作裝裝置各個(gè)零部件的建模做好準(zhǔn)備。根據(jù)測(cè)量得出產(chǎn)斗的最大卸載高度和最小卸載距離符合設(shè)計(jì)任務(wù)的要求。（5）動(dòng)臂油缸和翻斗油缸行程的計(jì)算根據(jù)上面計(jì)算所得的各個(gè)構(gòu)件的參數(shù)，對(duì)機(jī)構(gòu)在不同工況位置作圖，如圖（218）油缸最大長(zhǎng)度mm，最小長(zhǎng)度=1403 mm＜ （222）符合設(shè)計(jì)要求。經(jīng)過(guò)上述的各步作圖，整個(gè)工作裝置連桿機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)完畢。最近生產(chǎn)的裝載機(jī)多用這種布置方式，它是機(jī)構(gòu)優(yōu)化的結(jié)果，所以此處采用舉升油缸臥式布置。為了克服M點(diǎn)前移的困難，可采用M點(diǎn)上移和H點(diǎn)向G點(diǎn)方向前移的辦法使動(dòng)臂舉升油缸幾乎呈水平狀態(tài)。這樣做，可使動(dòng)臂舉升油缸在動(dòng)臂整個(gè)舉升過(guò)程中，舉升工作力臂大小的變化往往較小，即工作力矩變化不大，避免鏟斗舉升最高位置時(shí)的舉升力不足，因此此時(shí)工作力臂往往較小或最小。動(dòng)臂油缸動(dòng)臂鉸接點(diǎn)一般選在約為動(dòng)臂長(zhǎng)度的1/3處, 且在動(dòng)臂與車架和鉸斗的鏟接點(diǎn)的連線上, 以便能安裝鉸點(diǎn)支座。（4）動(dòng)臂舉升油缸與動(dòng)臂和車架鉸接點(diǎn)H點(diǎn)及M點(diǎn)的確定動(dòng)臂舉升油缸的布置應(yīng)本著舉臂時(shí)工作力矩大、油缸穩(wěn)定性好、構(gòu)件互不干擾、整機(jī)穩(wěn)定性好等原則來(lái)確定。 研究證明，D點(diǎn)設(shè)計(jì)在A點(diǎn)的左下方較好。如圖216所示，當(dāng)鉸接點(diǎn)G、F(即F2)、E(即E2)、B、C、(即C2)被確定后，則鏟斗分別在工況Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ時(shí)的C點(diǎn)的位置CCCC4也就唯一的被確定下來(lái)。C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)不與鏟斗干擾，其高度不影響司機(jī)視野。初步設(shè)計(jì)時(shí)，一般取BC≈(～)BE （221）因此，取BC==。1)確定C點(diǎn)從力的傳遞出發(fā)，顯然使搖臂BC長(zhǎng)一些有利，那樣可以增大轉(zhuǎn)斗油缸作用力臂，使掘起力相應(yīng)增大。（3）轉(zhuǎn)斗油缸與搖臂和機(jī)架的鉸接點(diǎn)C和D的確定在圖216中，如果確定了C點(diǎn)和D點(diǎn)，就最后確定了與機(jī)架連接的四桿機(jī)構(gòu)BCDA的尺寸。Ⅳ時(shí)，F(xiàn)E=700mm，BE=，F(xiàn)B=1157mm，因此滿足FE+BEFB。為了防治機(jī)構(gòu)出現(xiàn)“死點(diǎn)”，“自鎖”或“撕裂”現(xiàn)象，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足下列不等式。在設(shè)計(jì)時(shí)一般使∠EFG不小于70176。具體做法如下：如圖217所示，鏟斗取工況Ⅰ。即傳動(dòng)角不能小于10176。 K=～a=(～)d (218) c=(～)d 所以得K=，a=，c=,b=700mm。1）按雙搖桿條件設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)令GF為最短桿，BG桿為最長(zhǎng)桿，即必有GF+BGFE+BE (216)如圖216所示，若令，GF=a,FE=b,BE=c,BG=d,并將式(216)不等號(hào)兩邊同時(shí)除以d，經(jīng)整理上式得下式，即 (217)其中d值由BG確定，即d=。（2）連桿與鏟斗和搖臂的兩個(gè)鉸接點(diǎn)F、E的確定因?yàn)镚、B兩點(diǎn)已被確定，所以在確定F點(diǎn)和E點(diǎn)實(shí)際上是為了最終確定與鏟斗相連的四桿機(jī)構(gòu)GFEB的尺寸，如圖216所示。相對(duì)于前輪胎，B點(diǎn)在其外廓的左上部。 4) 確定動(dòng)臂與搖臂的鉸接點(diǎn)B B點(diǎn)的位置是一個(gè)十分關(guān)鍵的參數(shù)，它對(duì)連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比、倍力系數(shù)、連桿機(jī)構(gòu)的布置以及轉(zhuǎn)斗油缸的長(zhǎng)度都有很大影響。d. 以為圓心，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)鏟斗，使鏟斗口與x軸平行，即得到鏟斗最高位置圖，即工況Ⅲ。c. 根據(jù)給定的最大卸載高度=3030mm，最小卸載距離=1100mm，以及卸載角=45176。 (215)式中 —Z點(diǎn)的y坐標(biāo)值，mm；—輪輞直徑，mm；—輪胎寬度，mm；H/—輪胎斷面高度與寬度之比(普通輪胎取1，)；—輪胎變形系數(shù)（~，~）。應(yīng)使輪胎前緣與工況Ⅱ時(shí)的鏟斗后壁的間隙盡量小些。3) 確定動(dòng)臂與機(jī)架的鉸接點(diǎn)Aa. 以G點(diǎn)為圓心，使鏟斗順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，至鏟斗斗口與x軸平行為止，即工況Ⅱ。圖 215 動(dòng)臂上三鉸接點(diǎn)的設(shè)計(jì)2) 確定動(dòng)臂與鏟斗的鉸接點(diǎn)G由于G點(diǎn)的x坐標(biāo)值越小，轉(zhuǎn)斗崛起力就越大，所以G點(diǎn)靠近O點(diǎn)是有利的，但它受斗底和最小離地高度的限制，不能隨意減??；而G點(diǎn)的y坐標(biāo)值增大時(shí)，鏟斗在料堆中的鏟取面積增大，裝的物料多，但縮小了G點(diǎn)與連桿鏟斗鉸接點(diǎn)F的距離，使崛起力下降。（1）動(dòng)臂與鏟斗、搖臂、機(jī)架的三個(gè)鉸接點(diǎn)G、B、A的確定1) 確定坐標(biāo)系，畫鏟斗圖如圖215所示，選取直角坐標(biāo)系xOy，并選定長(zhǎng)度比例尺把已設(shè)計(jì)好的鏟斗橫截面圖畫在坐標(biāo)系里，斗尖對(duì)準(zhǔn)坐標(biāo)原點(diǎn)O，斗前壁與x軸呈前傾角。圖解法比較直觀，易于掌握，是目前工程設(shè)計(jì)時(shí)常用的一種方法。因?yàn)橛透拙鶠檫\(yùn)動(dòng)件，所以整個(gè)機(jī)構(gòu)有確定的運(yùn)動(dòng)。舉升油缸主要由動(dòng)臂舉升油缸HM和動(dòng)臂GBA構(gòu)成。實(shí)際上，它是由兩個(gè)反轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu)組成GFEB和BCDA串聯(lián)而成。它由轉(zhuǎn)斗機(jī)構(gòu)和動(dòng)臂舉升機(jī)構(gòu)兩個(gè)部分組成。由于連桿機(jī)構(gòu)尺寸以及銷軸位置的相互影響，連桿機(jī)構(gòu)可變性很大，同時(shí)又要受結(jié)構(gòu)限制，可變參數(shù)很多，因而無(wú)法單純采用理論計(jì)算的方法來(lái)確定，目前大多數(shù)采用圖解法并配合統(tǒng)計(jì)或類比法加以確定，本次設(shè)計(jì)采用圖解法和類比法對(duì)工作裝置加以確定。最近生產(chǎn)的裝載機(jī)多用后一種布置方式，它是機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果。 代入數(shù)據(jù)得，=2890mm(2)動(dòng)臂油缸的位置一般有兩種方式。(1)動(dòng)臂參數(shù)設(shè)計(jì)1) 動(dòng)臂鉸點(diǎn)高度動(dòng)臂與車架鉸點(diǎn)的高度通常取 （213）已知由公式213得==(mm) 動(dòng)臂回轉(zhuǎn)角通常取 初取2) 動(dòng)臂長(zhǎng)度 鉸點(diǎn)位置確定以后，根據(jù)以下公式可以求出動(dòng)臂的長(zhǎng)度 公式： （214） 式中： ——鏟斗最小卸載距離，mm 。單板動(dòng)臂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好、但強(qiáng)度和剛度較小，一般用在中、小型裝載機(jī)上。曲線形動(dòng)臂，一般反轉(zhuǎn)式連桿工作裝置采用較多，這種結(jié)構(gòu)形式的動(dòng)臂可以使工作裝置的分布更為合理。所以如前所述，在本次設(shè)計(jì)中，也將采用反轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu)。缺點(diǎn)是既不能實(shí)現(xiàn)鏟斗平動(dòng)，又不能實(shí)現(xiàn)鏟斗自動(dòng)放平，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。其缺點(diǎn)正如正轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu)。 圖210 正轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu)（6）正轉(zhuǎn)五桿機(jī)構(gòu)正轉(zhuǎn)五桿機(jī)構(gòu)見圖211。 該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單，易于設(shè)計(jì)成鏟斗舉升平動(dòng)；前懸較小。缺點(diǎn)是搖臂和連桿布置在鏟斗與前橋之間的狹窄空間，容易發(fā)生構(gòu)件相互干涉。缺點(diǎn)是：轉(zhuǎn)斗缸與車架的鉸接點(diǎn)位置較高，影響了司機(jī)的視野；轉(zhuǎn)斗時(shí)油缸小腔進(jìn)油，掘起力相對(duì)較小。 圖27 轉(zhuǎn)斗油缸前置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)（3）轉(zhuǎn)斗油缸后置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)斗油缸后置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)見圖28。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，司機(jī)視野較好。 圖26 正轉(zhuǎn)八桿機(jī)構(gòu)(2)轉(zhuǎn)斗油缸前置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)斗油缸前置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)見圖27。按輸入桿和輸出桿的轉(zhuǎn)向是否相同又分為正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)。 工作裝置連桿機(jī)構(gòu)的類型綜合國(guó)內(nèi)、外輪式裝載機(jī)的工作裝置形式，主要有7種類型的連桿機(jī)構(gòu)。圖25 額定容量鏟斗的橫截面 （211）鏟斗斗容的誤差率 （212）所以鏟斗的設(shè)計(jì)合格[1]。 額定斗容(堆裝斗容)鏟斗堆裝的額定斗容是指斗內(nèi)堆裝物料的四邊坡度均為1：2，此時(shí)額定斗容可按下式確定(圖2—5) （210）式中 c——物料堆積高度，m。 ——鏟斗內(nèi)壁寬(m)。 平裝斗容鏟斗平裝的幾何斗容可按下式(2—10)確定。；——張開角。 鏟斗基本參數(shù)的確定(1) 鏟斗的寬度B=3m；(2) 鏟斗回轉(zhuǎn)半徑R：指鏟斗與動(dòng)臂鉸接點(diǎn)至切削刃之間的距離。裝有斗齒的鏟斗在鏟斗插入力分布在幾個(gè)斗齒上，使每個(gè)斗齒形成很大的比壓，因此，具有良好的鏟斗和掘起性能，適用于裝載堆積物料密實(shí)的物料及塊度較大的巖石。直線形切削刃結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有良好的平地性能，適用于裝重度不超過(guò)16KN/，并且堆積比較松散的物料。如圖23所示。輪式裝載機(jī)的鏟斗斷面形狀一般為“U”形，用鋼板焊接而成，常見的鏟斗結(jié)構(gòu)如圖22所示。 鏟斗設(shè)計(jì)要求鏟斗設(shè)計(jì)要求滿足：(1)插入和掘起阻力小，作業(yè)效率高；(2)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐磨性；(3)適應(yīng)鏟裝不同種類和重量的物料，備有不同結(jié)構(gòu)形式和斗容的鏟斗。斗齒結(jié)構(gòu)分整體式和分體式兩種，中小型裝載機(jī)多采用整體式，而大型裝載機(jī)由于作業(yè)條件差、斗齒磨損嚴(yán)重，常采用分體式。齒形分尖齒和鈍齒，輪胎式裝載機(jī)多采用尖形齒，而履帶式裝開機(jī)多采用鈍形齒。鏟斗切削刀的形狀分為四種。 鏟斗設(shè)計(jì)鏟斗是工作裝置的重要組成部件，工作條件惡劣，時(shí)常承受很大的沖擊載荷及劇烈的磨削，其結(jié)構(gòu)形狀及尺寸參數(shù)對(duì)插入阻力、掘起阻力和生產(chǎn)率有著很大的影響。裝載機(jī)的工作機(jī)構(gòu)屬于連桿機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)中要特別注意防止各個(gè)工況出項(xiàng)機(jī)構(gòu)相互干擾、“死點(diǎn)”、“自鎖”和“機(jī)構(gòu)撕裂”等現(xiàn)象，各處的轉(zhuǎn)角不得小于10176。為避免產(chǎn)斗中的物料撒出要求產(chǎn)斗作“平移運(yùn)動(dòng)”，即需要限制產(chǎn)斗口的傾角控制在15176。卸料后動(dòng)臂下降時(shí)又能使鏟斗自動(dòng)放平，保證各個(gè)桿件在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不存在干涉。177。裝載機(jī)一個(gè)作業(yè)循環(huán)各個(gè)裝置的動(dòng)作是：鏟掘、提升、保持、傾卸。圖21 輪式裝載機(jī)的工作裝置 裝載機(jī)工作裝置作業(yè)流程裝載機(jī)工作裝置的作業(yè)過(guò)程大致為：動(dòng)臂油缸回縮，將動(dòng)臂下放至下限位置后，斗尖接觸地面，開動(dòng)裝載機(jī)，鏟斗借助機(jī)器的牽引力插入料堆；然后轉(zhuǎn)斗油缸伸出，轉(zhuǎn)動(dòng)鏟斗產(chǎn)取物料；等轉(zhuǎn)斗油缸封閉，動(dòng)臂油缸伸出，舉升動(dòng)臂將鏟斗升到適當(dāng)?shù)奈恢?，然后?qū)動(dòng)裝載機(jī)到達(dá)卸料點(diǎn)；到達(dá)卸料點(diǎn)后，保持轉(zhuǎn)斗油缸長(zhǎng)度不變，動(dòng)臂油缸持續(xù)伸長(zhǎng)，將鏟斗舉升到所需卸載高度；然后動(dòng)臂油缸封鎖，轉(zhuǎn)斗油缸收縮翻轉(zhuǎn)產(chǎn)斗，裝載機(jī)卸料；卸料結(jié)束后，動(dòng)臂油缸回縮下放動(dòng)臂，實(shí)現(xiàn)鏟斗自動(dòng)放平，再次進(jìn)入地面插入工況，進(jìn)入下一次循環(huán)作業(yè)過(guò)程。動(dòng)臂與車架、動(dòng)臂油缸鉸接，用以升降鏟斗。整個(gè)工作裝置鉸接在車架上。其設(shè)計(jì)水平的高低直接影響性能的好壞，進(jìn)而影響到裝載機(jī)的工作效率和經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)。不僅降低了試制費(fèi)用, 而且極大地縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期, 為企業(yè)實(shí)現(xiàn)經(jīng)營(yíng)策略, 搶占市場(chǎng)先機(jī)創(chuàng)造了必要條件[2]。后經(jīng)Pro/ Mechanica重新計(jì)算, 求得板厚為52mm即可滿足設(shè)計(jì)要求, 如此不僅降低了產(chǎn)品的成本, 且由于動(dòng)臂重量的減輕, 提高了作業(yè)效率,可增強(qiáng)該產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力[2]。例如WA4701輪式裝載機(jī)動(dòng)臂板的厚度最早是在國(guó)產(chǎn)化過(guò)程中按照傳統(tǒng)的材料力學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算確定。從而縮短設(shè)計(jì)周期，減少裝載機(jī)動(dòng)臂材料用量，降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。在現(xiàn)在裝載機(jī)的工作裝置的設(shè)計(jì)中一般使用Pro/E建立工作裝置的仿真模型，然后仿真分析可以得出各部件的位移及速度曲線，反映出開發(fā)階段工作裝置的運(yùn)動(dòng)特性。并對(duì)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品預(yù)先進(jìn)行靜態(tài)分析、裝配干涉檢驗(yàn)等操作。 Pro/E在裝載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)中的應(yīng)用現(xiàn)狀PRO/EWildfire是美國(guó)PTC公司最新推出的一套從設(shè)計(jì)到制造的機(jī)械自動(dòng)化軟件。 大連工程機(jī)械研究所在產(chǎn)品的初步設(shè)計(jì)完成之后, 利用Pro/E、3DMax 等造型軟件為用戶在計(jì)算機(jī)中先期制造出數(shù)字產(chǎn)品, 供用戶檢驗(yàn)。用戶可以操作挖掘機(jī)，當(dāng)挖掘機(jī)超過(guò)障礙時(shí)對(duì)挖掘機(jī)的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)而不必另外建立物理模型[3]。用戶可以圍繞汽車模型走一圈，也可以坐入汽車模型中。英國(guó)Teomatix技術(shù)有限公司開發(fā)的計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)工程(CAPE)產(chǎn)品涉及到了設(shè)計(jì)、優(yōu)化、制造可行性評(píng)價(jià)等技術(shù)。 在機(jī)械領(lǐng)域中，特別是汽車工業(yè)和飛機(jī)工業(yè)中，主要是利用虛擬原型仿真產(chǎn)品的幾何和運(yùn)動(dòng)特征，通過(guò)原型可視化進(jìn)行產(chǎn)品外形設(shè)計(jì)、布局設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)仿真以及裝配仿真等。面對(duì)這種形勢(shì)，如何使生產(chǎn)企業(yè)在新一輪更加激烈的競(jìng)爭(zhēng)中站穩(wěn)腳跟, 并爭(zhēng)取在有限的、短暫的保護(hù)過(guò)渡期內(nèi)盡快提高與發(fā)達(dá)國(guó)家企業(yè)進(jìn)行平等競(jìng)爭(zhēng)的能力, 及如何提高新產(chǎn)品的研制開發(fā)能力是迫切需要解決的問(wèn)題[2]。 大連工程機(jī)械研究所在產(chǎn)品的初步設(shè)計(jì)完成之后, 利用3DMax等造型軟件為用戶在計(jì)算機(jī)中先期制造出數(shù)字產(chǎn)品, 供用戶檢驗(yàn)。也就是要以最短的產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間、最優(yōu)的產(chǎn)品質(zhì)量、最低的成本和價(jià)格及最佳的服務(wù)去贏得用戶和市場(chǎng)。 虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)