【正文】 time, it also can be used continuously, so the study of its working device has important significance. Using the traditional analysis method is often heavy workload, not accurate and not intuitive. While the use of Pro/E modeling and simulation, clearly reflects the time and the process, so simple and easy to provides the basis for the design and performance evaluation.Keywords: working device。采用傳統(tǒng)的運動分析方法往往工作量大、不精確和不直觀。房屋新建、水利建設、礦山開發(fā)等等大大地解放了勞動力，提高了生產率。本文為研究挖掘機構在一個工作時間中的循環(huán)運動情況，對挖掘機構的每個部件進行了運動分析，結合數(shù)學和機構運動的知識，計算出各部分主要參數(shù)，利用Pro/E軟件進行建模，和運動仿真，同時得出相應的運動分析圖像，力求與實際情況相似，具有現(xiàn)實的研究意義。安徽工程大學畢業(yè)設計（論文）本科畢業(yè)(設計)論文題目：挖掘機構的設計，建模及運動仿真 Design of excavating mechanism，data modeling and motion simulation 課 題 類 型： 設計■ 實驗研究□ 論文□ 學 生 姓 名： 學 號： 3090104232 專 業(yè) 班 級： 車輛092班 學 院： 機械與汽車工程學院 指 導 教 師： （講師）201 3 年 6月 10日挖掘機構的設計，建模及運動仿真摘 要挖掘機構是挖掘機的工作裝置，是挖掘機最核心的部分，負責挖掘機的整個動作流程。挖掘機構主要包括動臂、斗桿、鏟斗。挖掘機作為一種重要的工程機械，在國家建設的方方面面都不可或缺。同時，它還可以持續(xù)使用，故研究其工作裝置具有重要的意義。而采用Pro/E建模和仿真，直觀清晰地體現(xiàn)了動作的時間和過程，簡單易懂，為整機設計和性能評估提供了相應的依據(jù)。 motion analysis。 simulation 5 目 錄目 錄 1 引 言 2 第1章 挖掘機的簡介 3 挖掘機整體結構 3 挖掘機的分類及主要特點 4 4 第2章 挖掘機的總體設計方案 6 6 6 7 7 第3章 各部分參數(shù)的確定 9 9 10 斗桿的運動分析 11 12 第4章 Pro/E建模和裝配 15 Proe 創(chuàng)建實體特征簡介 15 16 16 斗桿的建模 17 18 挖掘機各部分的裝配 20 裝配的概述 20 裝配的過程 21 第5章 PRO/E運動仿真工作裝置的運動 24 24 設置伺服電動機 25 28 29 運動軌跡曲線 29 測量曲線 30 結論與展望 32 致謝 33 參考文獻 34 插圖清單圖 11 挖掘機的整體結構示意圖………………………………………………………6圖 12 液壓挖掘機反鏟工作裝置………………………………………………………7圖21 整體式彎動臂……………………………………………………………………10圖22 整體式斗桿………………………………………………………………………10圖23 常用鏟斗形式……………………………………………………………………11圖31 挖掘機工作及外形尺寸示意圖…………………………………………………12圖32 挖掘機工作裝置尺寸計算示意圖………………………………………………13圖33 動臂運動分析的計算圖 ………………………………………………………13圖34 斗桿運動分析計算圖…………………………………………………………15圖35 鏟斗的運動分析…………………………………………………………………17圖41 拉伸的展示………………………………………………………………………18圖42 旋轉的展示………………………………………………………………………19圖43 掃描的展示………………………………………………………………………19圖44 動臂側板的建模…………………………………………………………………19圖45 動臂耳座的建?！?0圖46動臂與斗桿連接處建?！?0圖47 動臂的整體建模完成……………………………………………………………20圖48 斗桿輪廓的建?！?0圖49 與動臂油缸連接處………………………………………………………………21 圖410 與鏟斗連接處…………………………………………………………………21圖411斗桿的整體建模完成……………………………………………………………21圖412 草繪拉伸輪廓 …………………………………………………………………22圖413抽殼………………………………………………………………………………22圖414拉伸鏟斗與斗桿連接處 …………………………………………………………22圖415拉伸，陣列形成鏟齒……………………………………………………………22圖416 液壓缸原件………………………………………………………………………22圖417 連接件 …………………………………………………………………………22圖418 機倉………………………………………………………………………………22圖419 底座………………………………………………………………………………23圖420 機倉的裝配………………………………………………………………………24圖421 動臂的裝配………………………………………………………………………24圖422 液壓缸元件的裝配 ……………………………………………………………25圖423 動臂液壓缸的裝配………………………………………………………………25圖424 動臂與斗桿的裝配………………………………………………………………25圖425 斗桿液壓缸和鏟斗的裝配………………………………………………………25圖426 鏟斗液壓缸的裝配………………………………………………………………26圖51 Pro/E拖動的界面………………………………………………………………27圖52 快照3的選擇……………………………………………………………………28圖53 快照3………………………………………………………………………………28圖54 伺服電動機的定義1………………………………………………………………28圖55 伺服電動機的定義2…………………………………………………………29圖56 伺服電動機起始時間的設置…………………………………………………29圖57 挖掘機最終機構建?！?1圖58 仿真的初始狀態(tài)的設置………………………………………………………32圖59 挖掘機仿真運動狀態(tài)1 ………………………………………………………32圖510 挖掘機仿真運動狀態(tài)2………………………………………………………32圖511挖掘機仿真運動狀態(tài) 3 ………………………………………………………33圖512挖掘機仿真運動狀態(tài)4…………………………………………………………33圖513 挖掘機鏟斗的軌跡曲線…………………………………………………………33圖514 挖掘機鏟斗位置時間曲線………………………………………………………34插表清單表31 挖掘機工作及外形尺寸參數(shù)表…………………………………………………12表41Pro/E連接方式的解釋說明………………………………………………………23表51 17個伺服電動機參數(shù)設置表……………………………………………………29引 言液壓挖掘機是一種多功能挖掘機械，目前被廣泛應用于水利工程，交通運輸，電力工程和礦山采掘等機械施工中，它在減輕繁重的體力勞動，保證工程質量。隨著人類活動領域的拓展，實際工程中對工作環(huán)境的要求越來越高，同 時對人的作業(yè)環(huán)境的要求也更加嚴格，于是在應用領域中存在的一些問題也愈來愈不容忽略。當時出于受配件如發(fā)動機、液壓件及企業(yè)自身條件的影響，其質量和產量遠未達到應有的水平，與國外同類產品相比也存在較大差距。近年來，機器人學、電子技術、控制技術、計算機技術、人工智能等相關學科和技術的發(fā)展為挖掘機的自動化優(yōu)化設計研究展現(xiàn)了廣闊的前景。目前，液壓挖掘機的發(fā)展著眼于動力和傳動系統(tǒng)的改進以達到高效節(jié)能。電子計算機監(jiān)測與控制，實現(xiàn)機電一體化。（2）更為普遍地采用節(jié)能技術。（4）工作裝置結構不斷改進，工作范圍不斷擴大。（6）應用微電子、氣、液等機電一體化綜合技術。（8）人機工程學在設計中的充分利用。挖掘機挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及經過預松后的土壤和巖石。 挖掘機最重要的三個參數(shù)：操作重量（質量），發(fā)動機功率和鏟斗斗容。六 覆蓋件：機罩、發(fā)動機罩、蓋板七 駕駛室：密封室和四柱棚八 電器：喇叭、雨刮、燈、收音機、電瓶、繼電器等。（1） 按主要傳動機構的類型分，分為全液壓傳動和非全液壓傳動。若其中某一個機構采用 機械傳動，則為非全液壓挖掘機。（2） 按行走機構的類型分，分為履帶式、輪胎式、汽車式、懸掛式及拖式。懸掛式挖掘機是將工作裝置安裝在輪胎式或履帶式拖拉機上，可達到一機多用的目的，這種挖掘機拆裝方便，成本低廉。拖式挖掘機沒有行走傳動機構，行走時由拖拉機牽引。鉸接式較為普遍。伸縮臂式挖掘機的動臂由主臂及伸縮臂組成，伸縮臂可在主臂內伸縮，還可以變幅。 圖 12 液壓挖掘機反鏟工作裝置1—動臂；2—動臂液壓缸；3—斗桿液壓缸；4—斗桿；5—鏟斗液壓缸；6—鏟斗；7—連桿；8—搖桿 如圖12所示。其構造特點是各構件之間全部采用鉸接連接，并通過改變各液壓缸行程來實現(xiàn)挖掘工程中的各種動作。斗桿4鉸接于動臂的上端，可繞鉸點轉動，斗桿與動臂的相當轉角由液壓缸5控制，當斗桿液壓缸伸縮時，斗桿可繞動臂上鉸點轉動。為了增大鏟斗轉角，鏟斗液壓缸一般通過連桿機構（即連桿7和搖桿8）與鏟斗連接。反鏟液壓挖掘機的工作過程為：先下放動臂至挖掘位置，然后轉動斗桿及鏟斗，當挖掘至裝滿鏟斗時，提升動臂使鏟斗離開土壤，邊提升邊回轉至卸載位置，轉斗卸出土壤，然后再回轉至工作位置開始下一次作業(yè)循環(huán)。鏟斗挖掘的行程較短，為使鏟斗在轉斗挖掘結束時裝滿鏟斗，需要較大的挖掘機力以保證能挖掘較大厚度的土壤，因此挖掘機的最大挖掘機力一般是由鏟斗液壓缸實現(xiàn)的。 進行液壓挖掘機的底盤總體設計時應該遵循以下原則： 1）滿足使用要求、滿足經濟性的要求、滿足勞動保護的要求、滿足工藝性要求、滿足機器的結構性能要求、某些零件、部件滿足耐磨性要求。挖掘機在斜坡下行時不發(fā)生超速溜坡現(xiàn)象，挖掘時不發(fā)生下滑，提高工作時