【正文】 的安全可靠性； 4）挖掘機(jī)的行走裝置外型尺寸應(yīng)符合道路運(yùn)輸要求，外形美觀； 5）各個(gè)部件或總成的性能應(yīng)相互協(xié)調(diào)、匹配，力求整體性能的一致和最優(yōu)化，不可盲目追求某個(gè)局部的最佳性能，否則，可能造成整體性能惡化，或產(chǎn)生薄弱壞節(jié)； 6）正確地處理繼承與創(chuàng)新的辯證關(guān)系，采用成熟技術(shù)，通過深入的理論分析，進(jìn)行必要的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，勇于創(chuàng)新。反鏟動(dòng)臂分為整體式和組合式兩類。直動(dòng)臂構(gòu)造簡(jiǎn)單、輕巧、布置緊湊，主要用于懸掛式挖掘機(jī)。整體式彎動(dòng)臂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低廉，剛度相同時(shí)結(jié)構(gòu)重量較組合式動(dòng)臂輕。為了擴(kuò)大機(jī)械通用性，提高其利用率。一般說，長(zhǎng)期用于作業(yè)相似的反鏟采用整體式動(dòng)臂結(jié)構(gòu)比較合適。其組合方式有兩類，一類用輔助連桿（或液壓缸）連接，另一類用螺栓連接。 出于對(duì)設(shè)計(jì)整體和難易程度的分析，選用整體式彎動(dòng)臂。在設(shè)計(jì)中由于不需要調(diào)節(jié)斗桿的長(zhǎng)度，故采用整體式斗桿。鏟斗的作業(yè)對(duì)象繁多，作業(yè)條件也不同，用一個(gè)鏟斗來適應(yīng)任何作業(yè)對(duì)象和條件較困難。鏟斗內(nèi)壁不宜設(shè)置橫向凸緣、棱角等。② 要使物料易于卸凈。為此比值大于50：1時(shí)，顆粒尺寸的影響顆不考慮，視物料為均質(zhì)。挖硬土或碎石時(shí)還能把石塊從土壤中耙出。目前，國(guó)產(chǎn)挖掘機(jī)斗齒安裝方式主要有兩類，斗容量q≤179。時(shí)多采用橡膠卡銷結(jié)構(gòu)。故采用安裝方式為橡膠卡銷連接的斗齒制成的鏟斗，其切削前緣中間略微突出，不帶側(cè)齒，側(cè)壁略微呈凹形的中小型挖掘機(jī)常用鏟斗。 角1：動(dòng)臂油缸兩鉸點(diǎn)分別與動(dòng)臂下鉸點(diǎn)連線夾角的最小值 角2：動(dòng)臂油缸兩鉸點(diǎn)分別與動(dòng)臂下鉸點(diǎn)連線夾角的最:大值在ABC中： 當(dāng)L1=L1max 動(dòng)臂擺角的范圍動(dòng)臂參數(shù)計(jì)算取動(dòng)臂彎角為，取=（動(dòng)臂長(zhǎng)與斗桿長(zhǎng)之比），據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式最大挖掘半徑一般等于動(dòng)臂長(zhǎng)，斗桿長(zhǎng)和鏟斗長(zhǎng)三者之和。1） 鏟斗連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比i和鏟斗缸的當(dāng)量作用力臂利用圖33，可以知道求得以下的參數(shù)：在MNG中 在HNQ中 在QHK中 在□KHQN中 鏟斗油缸對(duì)N點(diǎn)的作用力臂r1 連桿HK對(duì)N點(diǎn)的作用力臂r2 連桿HK對(duì)Q點(diǎn)的作用力臂r3r3 = l24鏟斗對(duì)Q點(diǎn)的作用力臂r4r4 = l3連桿機(jī)構(gòu)的總傳動(dòng)比 顯然317式中可知，i是鏟斗油缸長(zhǎng)度L2的函數(shù)，用代入可得初傳動(dòng)比，代入可得終傳動(dòng)比iz。2） 鏟斗相對(duì)于斗桿的擺角鏟斗的瞬時(shí)位置轉(zhuǎn)角為 其中，在NFQ中 暫時(shí)未定，其在后面的設(shè)計(jì)中可以得到。Pro/E（Pro/Engineer操作軟件）是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（Parametric Technology Corporation，簡(jiǎn)稱PTC）的重要產(chǎn)品。Pro/E的參數(shù)式有以下四個(gè)特征.1 三維實(shí)體模型 三維實(shí)體模型除了可以將用戶的設(shè)計(jì)概念以最真實(shí)的模型在計(jì)算機(jī)上呈現(xiàn)出來之外，用戶可隨時(shí)計(jì)算出產(chǎn)品的體積、面積、質(zhì)量中心、重量、慣性矩等，用以了解產(chǎn)品的真實(shí)性。反之，亦然。此單一數(shù)據(jù)庫的功能符合了現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)中同步工程的觀念。4 參數(shù)式設(shè)計(jì) 配合單一數(shù)據(jù)庫，所有設(shè)計(jì)過程中使用的尺寸都保存在數(shù)據(jù)庫中，修改三維實(shí)體模型的尺寸，則二維工程圖、三維組件、模具等立即按照尺寸的變更做幾何形狀的變化，以此達(dá)到設(shè)計(jì)變更工作的一致性，用戶可以運(yùn)用強(qiáng)大的數(shù)學(xué)運(yùn)算方式，創(chuàng)建各尺寸參數(shù)的關(guān)系式，使得模型可自動(dòng)計(jì)算出應(yīng)有的外形，減少尺寸逐一修改的繁瑣費(fèi)時(shí)，并減少錯(cuò)誤的發(fā)生。對(duì)液壓挖掘機(jī)反鏟工作裝置的零件進(jìn)行三維實(shí)體造型幾乎要用到Pro/ E中所有的常用操作方法,如拉伸、旋轉(zhuǎn)、切割、倒角、以及圓角等常用操作命令。首先介紹下Proe建模中常用的命令。圖42 旋轉(zhuǎn)的展示c 掃描 將二維截面沿著一條軌跡線掃描出實(shí)體圖43 掃描的展示d 倒圓角 將零件的一個(gè)或數(shù)個(gè)邊作為圓弧面，注意設(shè)置圓角半徑。最后鏡像完成所有的建模。圖48 斗桿輪廓的建模圖49 與動(dòng)臂油缸連接處 圖410 與鏟斗連接處 圖411斗桿的整體建模完成草繪拉伸輪廓，然后抽殼，形成外形輪廓。PROE中的裝配常使用2種方式，一是按約束類型裝配，二是按連接類型裝配。約束類型有以下幾種：自動(dòng)、缺省、固定、曲面上的邊、曲面上的點(diǎn)、直線上的點(diǎn)、相切、坐標(biāo)系、插入、配對(duì)、對(duì)齊等以連接條件裝配可移動(dòng)的原件：在裝配元件的過程時(shí)，如此元件為機(jī)構(gòu)中可移動(dòng)的元件，則須設(shè)置適當(dāng)?shù)摹斑B接條件”，使此元件與現(xiàn)有組建上的元件連接在一起。下面就常用的11種連接方式（剛性、銷釘、滑動(dòng)桿、圓柱、平面、球、焊接、軸承、一般、6DOF、槽等連接條件。表41Pro/E連接方式的解釋說明名稱符號(hào)自由度操作方式解釋說明適用于平移旋轉(zhuǎn)剛性00由組件及元件選幾何圖元，直至完全約束 住兩個(gè)零件粘合在一起，相當(dāng)于固定住元件底座的整體裝配銷釘01選連個(gè)軸，再選兩個(gè)平面元件只能繞軸旋轉(zhuǎn)液壓缸底部圓孔滑動(dòng)桿10選兩個(gè)邊或軸，再選兩個(gè)平面元件只能沿著一個(gè)邊或一個(gè)軸平移斗桿液壓缸圓柱11選兩個(gè)軸元件沿著一個(gè)軸平移，且繞著此軸旋轉(zhuǎn)液壓柱頂部圓孔平面21選兩個(gè)平面元件沿著平面移動(dòng)，且繞著平面的垂直方向旋轉(zhuǎn)機(jī)艙和底座球03選個(gè)點(diǎn)元件可以在這個(gè)點(diǎn)任意旋轉(zhuǎn)焊接00選2個(gè)坐標(biāo)系兩個(gè)元件粘合在一起 裝配的過程 圖420 機(jī)倉的裝配 圖421 動(dòng)臂的裝配底座裝配主要是面對(duì)齊、匹配，動(dòng)臂裝配主要是銷釘、軸對(duì)齊、匹配。圖424 動(dòng)臂與斗桿的裝配圖425 斗桿液壓缸和鏟斗的裝配 圖426 鏟斗液壓缸的裝配第5章 PRO/E運(yùn)動(dòng)仿真工作裝置的運(yùn)動(dòng)Pro/E運(yùn)動(dòng)仿真的基本流程是建立運(yùn)動(dòng)模型，設(shè)置運(yùn)動(dòng)環(huán)境，分析運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)、獲取結(jié)果回放。在Pro/E機(jī)械操作環(huán)境中，伺服電動(dòng)機(jī)能為機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力，所以仿真的關(guān)鍵是伺服電動(dòng)機(jī)的添加與設(shè)置。伺服電動(dòng)機(jī)分為2種，運(yùn)動(dòng)軸伺服電機(jī)和運(yùn)動(dòng)電機(jī)。本文全部采用的是運(yùn)動(dòng)軸伺服電動(dòng)機(jī)。需要選取從動(dòng)件上的一個(gè)點(diǎn)或平面，并選取另一個(gè)主體上的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)平面作為運(yùn)動(dòng)的參照，需要確定運(yùn)動(dòng)的方向和種類。本次仿真全部選擇速度來定義。步驟結(jié)果如下圖51 Pro/E拖動(dòng)的界面點(diǎn)擊拖動(dòng)，選擇合適的組件，移動(dòng)鼠標(biāo)，然后點(diǎn)擊快照，選擇快照3為仿真的初始位置。這些動(dòng)作的完成是由動(dòng)臂液壓缸、斗桿液壓缸、鏟斗液壓缸在17個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行的。圖54 伺服電動(dòng)機(jī)的定義1圖55 伺服電動(dòng)機(jī)的定義2右擊電動(dòng)機(jī)下面的伺服，在類型中選擇運(yùn)動(dòng)軸，點(diǎn)擊箭頭，在原模型中選擇斗臂油缸的滑動(dòng)桿連接，作為旋轉(zhuǎn)軸，根據(jù)動(dòng)作分析的要求，電機(jī)1對(duì)應(yīng)于動(dòng)臂的伸展，觀察動(dòng)機(jī)的箭頭運(yùn)動(dòng)方向是否正確，不正確則點(diǎn)反向，若是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則用右手法則判斷， 在輪廓中選擇速度，輸入模值為30，點(diǎn)擊確定。同理，設(shè)置其他的16個(gè)電機(jī)。 圖56 伺服電動(dòng)機(jī)起始時(shí)間的設(shè)置具體電機(jī)設(shè)置參數(shù)情況如下表表51 17個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)置表序號(hào)完成動(dòng)作起止時(shí)間模常數(shù)單位1動(dòng)臂液壓缸的伸展0——10S30mm/sec2斗桿液壓缸的伸展0——10S100mm/sec3鏟斗的液壓缸的收縮 10——12S 150mm/sec4工作臺(tái)左轉(zhuǎn)移動(dòng) 12——16S23deg/sec5動(dòng)臂液壓缸的收縮 12——16S80mm/sec6鏟斗液壓缸的收縮16——18S280mm/sec7工作臺(tái)右轉(zhuǎn)移動(dòng)18——22S23deg/sec8動(dòng)臂液壓缸的伸展22——32S30mm/sec9斗桿液壓缸收縮32——42S80mm/sec10動(dòng)臂液壓缸伸展42——52S70mm/sec11斗桿液壓缸的伸展52——54S280mm/sec12鏟斗液壓缸的伸展52——54S200mm/sec13動(dòng)臂液壓缸的收縮54——64S30mm/sec14工作臺(tái)的左轉(zhuǎn)移動(dòng)64——68S23 deg/sec15斗桿液壓缸的收縮68——70S100mm/sec16鏟斗的液壓缸收縮68——70S200mm/sec17工作臺(tái)的右轉(zhuǎn)移動(dòng)70——74S23deg/sec圖57 挖掘機(jī)最終機(jī)構(gòu)建模在設(shè)置好電機(jī)的起止時(shí)間后，要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)回放，檢查運(yùn)動(dòng)干涉，如果運(yùn)動(dòng)有干涉，要重新調(diào)整運(yùn)動(dòng)的速度和電機(jī)的起始時(shí)間，直到各部分可以連續(xù)順暢的運(yùn)動(dòng)為止。現(xiàn)在描述下運(yùn)動(dòng)仿真回放的過程。設(shè)置如下圖圖58 仿真的初始狀態(tài)的設(shè)置仿真過程中不同時(shí)間段的運(yùn)動(dòng)狀況展現(xiàn)。具體如下圖。 圖514 挖掘機(jī)鏟斗位置時(shí)間曲線結(jié)論與展望 我的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文題目是挖掘機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、建模和運(yùn)動(dòng)仿真。但是對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及基本原理，知之甚少。從機(jī)械知識(shí)到繪圖軟件，全方位的充實(shí)學(xué)習(xí)，結(jié)合課題，理論聯(lián)系實(shí)踐，不斷克服畢業(yè)設(shè)計(jì)中的種種難題，我完成了具有挑戰(zhàn)的設(shè)計(jì)任務(wù)，對(duì)此，我覺得感受頗多，受益匪淺。通過直觀的三維動(dòng)畫，可以清晰地觀察挖掘機(jī)的主要工作裝置的結(jié)構(gòu)，了解挖掘機(jī)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。很多不懂的問題，只有詢問老師和自己查找資料學(xué)習(xí)，一方面提升了我的專業(yè)技能，另一方面也培養(yǎng)了我不怕困難，迎難而上，堅(jiān)持不懈認(rèn)真踏實(shí)解決問題的精神。我的畢業(yè)設(shè)計(jì)是第一次完全自己動(dòng)手，從零開始，設(shè)計(jì)個(gè)較為完整的機(jī)械。雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，但是還有很多不足和不完善的地方。致謝在本文的撰寫過程中，王雷老師作為我的指導(dǎo)老師，給予我很多的指導(dǎo)和支持。在我遇到難題，一時(shí)很難突破時(shí)，耐心的給我指導(dǎo)和鼓勵(lì)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)完成之際，在此我向王雷老師表示我最衷心的感謝。我所學(xué)的大部分學(xué)科，都是畢業(yè)設(shè)計(jì)所能用到的。謝謝你們將所學(xué)無私的奉獻(xiàn)給我，讓我擁有學(xué)習(xí)和增長(zhǎng)知識(shí)的機(jī)會(huì)。最后，我要謝各位老師在百忙之中，能夠抽出時(shí)間批閱和修改我的畢業(yè)論文，給予我大學(xué)最后一次指導(dǎo)，讓我圓滿的完成四年的學(xué)習(xí)任務(wù)和大學(xué)歷程。2011[9]朱輝，唐保寧，[M].上海：[10]侯洪生. 機(jī)械工程圖學(xué)[M] 北京： 科學(xué)出版社,2001[11]同濟(jì)大學(xué),太原重型機(jī)械學(xué)院等編著. 單斗液壓挖掘機(jī)[M]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 1983[12]高衡,張全根. 液壓挖掘機(jī)[M]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 1981[13]粱俊有，李洪波. 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