【正文】 接受任務(wù)時(shí)間 教研室主任 （簽名） 系主任 （簽名） 1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容及基本要求 主要內(nèi)容：運(yùn)用 Pro/E 基于特征的參數(shù)化建模功能建立玉柴小型液壓挖掘機(jī)各組成零部件的三維數(shù)字化虛擬模型，使用模型組裝的方法創(chuàng)建機(jī)構(gòu)連接，進(jìn)行虛擬裝配，通過(guò)驅(qū)動(dòng)器給機(jī)構(gòu)添加運(yùn)動(dòng)動(dòng)力 ，完成挖掘機(jī)的運(yùn)動(dòng)仿真分析和動(dòng)力學(xué)仿真分析。 基本要求： 通過(guò)對(duì) 挖掘機(jī) 的結(jié)構(gòu)分析掌握 挖掘機(jī)的工作原理及運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 撰寫 設(shè)計(jì)說(shuō)明書。 2．指定查閱的主要參考文獻(xiàn)及說(shuō)明 ① 數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造 ,蘇春 主編 ,機(jī)械工業(yè)出版社 ,2021 ② 虛擬設(shè)計(jì)，陳定芳，羅亞波等著，機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 ③ Pro/ENGINGEER Wildfire 機(jī)械設(shè)計(jì)專家指導(dǎo)教程，金鑫 等編著，機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 ④ 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造，姚英學(xué)，蔡穎主編，高等教育出版社， 2021 ⑤ Pro/ENGINGEER 中文版機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練，譚雪松，朱金波等編，人民郵電出版社， 2021 ⑥ Pro/ENGINGEER Wildfire 中文版高級(jí)應(yīng)用，譚雪松等編著，人民郵電出版社， 2021 ⑦ 與本產(chǎn)品設(shè)計(jì)相關(guān)的市場(chǎng)信息資料， Pro/ENGINGEER 三維造型及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 網(wǎng)站。 學(xué)習(xí)掌握 Pro/ENGINGEER三維 建模方法。 ～ 3 挖掘機(jī) 裝配體各零部件的干涉分析，運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。 ～ 5 撰寫 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 ，設(shè)計(jì)結(jié)果光盤的制作，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。 設(shè)計(jì)中，主要會(huì)應(yīng)用到 Pro/E 的 三 大模塊：一是參數(shù)化三維實(shí)體建模模塊， 二是組件裝配模塊，三 是機(jī)構(gòu)分析模塊 。繪制三維實(shí)體零件圖時(shí)注意基 準(zhǔn)平面和基準(zhǔn)軸的選擇，合理的選擇將在后續(xù)的裝配連接工作及分析工作比較順利。對(duì)于構(gòu)件的連接部分不需要詳細(xì)的連接設(shè)計(jì)，只需有確定的連接軸、連接位置及連接方式。首先添底座并固定其位置，然后添加其它零件。 裝配中提供了剛性、銷釘、滑動(dòng)桿、圓柱、平面、球、焊接、軸承和常規(guī)等 約束 。在裝配過(guò)程中可以進(jìn)行干 涉檢查和模型分析。在機(jī)構(gòu)分析中設(shè)置連接軸。機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)是靠主動(dòng)件的驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在這里的驅(qū)動(dòng)主要是通過(guò)添加電動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，系統(tǒng)提供伺服電動(dòng)機(jī)、執(zhí)行電動(dòng)機(jī)兩種。 關(guān)鍵詞 ： 挖掘機(jī)；建模；裝配；運(yùn)動(dòng)分析 II ABSTRACT Pro / E in excavator design of threedimensional modeling and motion simulation of the main steps: parametric solid modeling, assembly structure, institutional analysis and generate engineering drawings. Design, applied to the main Pro / E three modules: The first argument of the threedimensional solid modeling module, the second ponent assembly module and the third is institutional analysis module. Parametric threedimensional solid modeling stage is to use Pro / E, excavator parts drawing window to draw out the threedimensional solid modeling of the ponents. When drawing attention to threedimensional solid Parts datum plane and the choice of reference axis, a reasonable choice to work in the subsequent assembly connection and analysis rather smoothly. Different parts can also be drawn with different colors. Component parts for the connection the connection does not require detailed design, just have to determine the connecting shaft, the connection location and connection. Structure to add the assembly is the use of assembly instructions generated by the front of the spare parts to the bodies one by one. First add the base and secured in place, and then add the other parts. Other parts in the assembly of different functions need to add the appropriate connection constraints. Assembly provides a rigid, pin, sliding bar, cylindrical, flat, ball, welding, bearings and conventional and other constraints. All settings of the assembly process can be repeated in subsequent analysis of the results to modify and modify realtime viewing. In the assembly process can be interference checking and model analysis. Assembly is connected into the body of the application modules. Analysis in institutional settings connecting shaft. Connecting shaft is connected to do to set the main parameter settings, set the range of motion between the connected parts, zero reference, relative position, and the restitution coefficient of friction so as to limit its movement, and better simulate actual working conditions. Body movement is driven by the active ponents to achieve, the main driver here is achieved by adding a motor, servo motor systems, the implementation of the two motors. Servo motor drive for the institutions. Keywords: excavator。 assembly。挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及經(jīng)過(guò)預(yù)松后的土壤和巖石。 挖掘機(jī)的發(fā)展歷史 挖掘機(jī)行業(yè)的發(fā)展歷史久遠(yuǎn)，可以追溯到 1840年。但是很長(zhǎng)時(shí)間挖掘機(jī)都沒(méi)有得到很大的發(fā)展，應(yīng)用范圍也只局限于礦山作業(yè)中 . 導(dǎo)致挖掘機(jī)發(fā)展發(fā)展緩慢的主要原因是：其作業(yè)裝置動(dòng)作復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)范圍大，需要采用多自由度機(jī)構(gòu)，古老的機(jī)械傳動(dòng)對(duì)它不太合適。 由于液壓技術(shù)的應(yīng)用，二十世紀(jì)四十年代有了拖拉機(jī)上配裝液壓反鏟的懸掛式挖掘機(jī)。同時(shí)，工程建設(shè)和施工形式也發(fā)生了很大的變化。 1950 年在意大利北部生產(chǎn)了第一臺(tái)液壓挖掘機(jī)。在早年，許多液壓挖掘機(jī)都配組合動(dòng)臂。優(yōu)點(diǎn)是重量輕，制造方便，成本低。 1968～ 1970 年間，液壓挖掘機(jī)產(chǎn) 量已經(jīng)達(dá)到挖掘機(jī)總產(chǎn)量的 83％， 90 年代初工作裝置的結(jié)構(gòu)有所改進(jìn)。 自第一臺(tái)手動(dòng)挖掘機(jī)誕生以來(lái)的 160 多年當(dāng)中，挖掘機(jī)一直在不斷地飛躍發(fā)展，其技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到相對(duì)成熟穩(wěn)定的階段。挖掘機(jī)是一種萬(wàn)能型工程機(jī)械，目前已經(jīng)無(wú)可爭(zhēng)議地成為工程機(jī)械的第一主力機(jī)種，在世 界工程機(jī)械市場(chǎng)上已占據(jù)首位并且仍在發(fā)展擴(kuò)大。該參數(shù)的設(shè)計(jì)與挖掘機(jī)性能的好壞有關(guān)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和建筑施工現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要，液壓挖掘機(jī)需要大幅度的技術(shù)進(jìn)步，技術(shù)創(chuàng)新是液壓挖掘機(jī)行業(yè)所面臨的新挑戰(zhàn)。因此，進(jìn)行挖掘機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)的自主研究非常必要。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和建筑施工現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要，液壓挖掘機(jī)需要大幅度的技術(shù)進(jìn)步，技術(shù)創(chuàng)新是液壓挖掘機(jī)行業(yè)所面臨的新挑戰(zhàn)。 中國(guó)挖掘機(jī)發(fā)展?fàn)顩r 早在 1958 年國(guó)內(nèi)便開始了液壓挖掘機(jī)的研制開發(fā)工作，隨后開發(fā)出一系列比較成熟的產(chǎn)品。到了 80 年代末和 90 年代初，世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家液壓挖掘機(jī)技術(shù)水平得到了迅速的提高，突出表現(xiàn)在追求高效率 (同一機(jī)重的挖掘機(jī)功率普遍提高，液壓系統(tǒng)流量增大，作業(yè)循環(huán)時(shí)間減小，作業(yè)效率大大提高 )；高可靠性和追求司機(jī)操作的舒適性。有的新開發(fā)的產(chǎn)品 (也包括某些已生產(chǎn)多年的老產(chǎn)品 )為了提高作業(yè)的可靠性，干脆采用了進(jìn)口的液壓件和發(fā)動(dòng)機(jī)，甚至于整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)都按照采用國(guó)外元件來(lái) 設(shè)計(jì)，這種經(jīng)過(guò)改型或新設(shè)計(jì)開發(fā)的液壓挖掘機(jī)其工作可靠性和作業(yè)效率得到很大的提高。 國(guó)內(nèi)液壓挖掘機(jī)行業(yè)近年來(lái)雖有很大發(fā)展，但與國(guó)外挖掘機(jī)行業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在許多不足，其原因除了國(guó)內(nèi)挖掘機(jī)加工水平落后之外，挖掘機(jī)設(shè)計(jì)水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比也有較大的差距，尤其是一些先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的掌握和應(yīng)用。關(guān)于工作裝置設(shè)計(jì)參數(shù)分析和在 CAD 上其自動(dòng)設(shè)計(jì)的綜合研究文獻(xiàn)還沒(méi)有。特別是國(guó)內(nèi)， CAD在許多企業(yè)還停留在輔助制圖的程度上，當(dāng)然也有部分企業(yè)用 CAD 進(jìn)行空間布置設(shè)計(jì)。 經(jīng)過(guò)近十年的研究，獲得了一些成果，但是研究還不夠深入，有些研究結(jié)果已進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中。在這樣一種情況下，開發(fā)一個(gè)專業(yè)化的工作裝置的設(shè)計(jì)工具和軟件顯得非常必要。 近 6 年，中國(guó)挖掘機(jī)產(chǎn)銷量增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)因素來(lái)自于三個(gè)方面：一是全社會(huì)固定資產(chǎn)投資的增加帶動(dòng)了挖掘機(jī)下游需求的增長(zhǎng)；二是消費(fèi)者對(duì)挖掘機(jī)性能的認(rèn)識(shí)，以及挖掘機(jī)租賃市場(chǎng)的升溫促使挖掘機(jī)銷量激增；三是挖掘機(jī)對(duì)裝載機(jī)的替代效應(yīng)逐漸顯現(xiàn)（挖掘機(jī)和裝載機(jī)保有量配比從 2021年的 :1 提升至 2021年的 :1）。 2021 年市場(chǎng)份額為 %，其中日系品牌和韓系品牌共占到 %的份額。 2021 年，銷量超過(guò)萬(wàn)臺(tái)的企業(yè)共有 7 家，分別為小松、斗山、現(xiàn)代、日立、神鋼、三一、卡特彼勒，其中，三一重工排名第六，是唯一入圍的內(nèi)資品牌，全年銷量達(dá)到 1415臺(tái)。 2021 年是重工“十二五”的開局之年，中國(guó)政府將繼續(xù)加大公路、鐵路、市政、保障性住房等項(xiàng)目的建設(shè)力度，預(yù)計(jì)全年挖掘機(jī)銷量將同比增長(zhǎng) 15%，達(dá)到 19 萬(wàn)臺(tái)左右。 圖 11 20212021中國(guó)挖掘機(jī)產(chǎn) /銷量四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 第 2 章 挖掘機(jī)的選型 挖掘機(jī)的工作原理 液壓挖掘機(jī)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓系統(tǒng)、工作裝置、行走裝置和電氣控制等部分組成。電氣控制系統(tǒng)包括監(jiān)控盤、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、泵控制系統(tǒng)、各類傳感器、電磁閥等。根據(jù)其構(gòu)造和用途可以區(qū)分為：履帶式、輪胎式、步履式、全液壓、半液壓、全回轉(zhuǎn) 、非全回轉(zhuǎn)、通用型、專用型、鉸接式、伸縮臂式等多種類型。它由動(dòng)臂、斗桿、鏟斗等三部分鉸接而成。為了適應(yīng)各種不同施工作業(yè)的需要，液壓挖掘機(jī)可以配裝多種工作裝置，如挖掘、起重、裝載、平整、夾鉗、推土、沖擊錘等多種作業(yè)機(jī)具。發(fā)動(dòng)機(jī)是液壓挖掘機(jī)的動(dòng)力源，大多采用柴油要在方便的場(chǎng)地， 也可改用電動(dòng)機(jī)。 選擇挖掘機(jī)型號(hào) 本次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容是 運(yùn)用 Pro/E 基于特征的參數(shù)化建模功能建立玉柴小型液壓挖掘機(jī)各組成零部件的三維數(shù)字化虛擬模型，使用模型組裝的方法創(chuàng)建機(jī)構(gòu)連接，進(jìn)行虛擬裝配，通過(guò)驅(qū)動(dòng)器給機(jī)構(gòu)添加運(yùn)動(dòng)動(dòng)力，完成挖掘機(jī)的運(yùn)動(dòng)仿真分析和動(dòng)力學(xué)仿真分析。 YC85 液壓挖掘機(jī)采用了“機(jī)－電－液”一體化控制技術(shù) ,液壓系統(tǒng)采用目前國(guó)際最先進(jìn)的負(fù)載敏感控制系統(tǒng) ,該系統(tǒng)主泵是一個(gè)變量單泵 ,主閥組是一個(gè)中位閉心結(jié)構(gòu)、帶有流量自動(dòng)控制閥和壓力補(bǔ)償閥的多路閥 ,作業(yè)時(shí)可檢測(cè)出負(fù)載壓力 ,使泵的供油壓力始終高出負(fù)載壓力一個(gè)很小的壓差 ,操縱先導(dǎo)閥改變主閥閥口開度 ,泵能自動(dòng)調(diào)節(jié)并輸出與負(fù)載速度要求相適應(yīng)的流量 ,而與負(fù)載大小無(wú)關(guān)。該系統(tǒng)的內(nèi)置再生油路以及壓力補(bǔ)償閥置于負(fù)載下游的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ,有效地克服了因工作裝置自重引起的負(fù)壓?jiǎn)栴}。該產(chǎn)品選用玉柴先進(jìn)的 YC4108G 柴油機(jī)做動(dòng)力 ,排放達(dá)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) ,是節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品。 YC85 液壓挖掘機(jī)是一種十分適合中小規(guī)模施工需要的土方機(jī)械 ,它具有挖掘、推土、抓物、鉆孔、