畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）挖掘裝載機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）挖掘裝載機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）挖掘裝載機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（52頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 目 錄 摘要 3 Abstract 4 前言 5 第一章 挖掘裝載機(jī)整機(jī)概論 6 1.1挖掘裝載機(jī)的定義 6 1.2挖掘裝載機(jī)用途的大體概述 7 1.3挖掘裝載機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 7 1.4國(guó)內(nèi)、外挖掘裝載機(jī)的市場(chǎng)現(xiàn)狀 8 第二章 反鏟裝置的設(shè)計(jì) 9 2.1 挖掘裝載機(jī)工作裝置典型工況分析確定 9 （1）動(dòng)臂油缸挖掘 10 （2）斗桿油缸挖掘 10 （3）鏟斗油缸挖掘 10 2.2、挖掘裝載機(jī)工作裝置的基本參數(shù)的選擇 11 （1）斗行參數(shù)的選擇 11 （2）當(dāng)工作裝置處于最大挖掘半徑時(shí) 12 （3）最大挖掘深度工況下 14 （4）在最大卸

2、載高度工況下 15 2.3、油缸基本參數(shù)的選擇和計(jì)算 18 （1）動(dòng)臂油缸參數(shù)的確定 18 （2）斗桿油缸參數(shù)的確定 19 （3）鏟斗油缸參數(shù)的確定 20 第三章、挖掘裝置受力計(jì)算和強(qiáng)度計(jì)算 21 3.1、挖掘阻力的計(jì)算 21 （1）鏟斗挖掘阻力的計(jì)算 23 (2）斗桿挖掘阻力計(jì)算 23 3.2、 工作液壓缸的理論挖掘力 23 (1)鏟斗挖掘時(shí)，鏟斗缸的理論挖掘力 23 (2)斗桿挖掘時(shí)，斗桿油缸的理論挖掘力 23 3.3、 整機(jī)理論挖掘力 24 (1)斗桿挖掘： 25 (2)鏟斗挖掘 29 第四章、 主要部件動(dòng)臂、反鏟的三維造型 4.1 Pro/E 簡(jiǎn)介 3

3、2 4.2 生成零件實(shí)體 33 4.3 相關(guān)部件的裝配 35 4.4 三維實(shí)體造型實(shí)例 36 （1） 動(dòng)臂的三維實(shí)體造型 36 (2) 鏟斗的三維實(shí)體造型 40 第五章：結(jié) 論 48 參考文獻(xiàn) 49 附 錄 50 致 謝 51 摘 要 本文設(shè)計(jì)是一種挖掘裝載機(jī)的挖掘裝置，在為工業(yè)、民用上有特殊用途的挖掘裝載機(jī)，它可以用于煤礦井下狹小空間清理、裝載、運(yùn)輸?shù)裙ぷ?，也可用于冶金、礦山、隧道建設(shè)等場(chǎng)合的挖掘裝載工作。在本設(shè)計(jì)中，通過對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)的了解和分析，利用任務(wù)

4、書上所給定的挖掘機(jī)鏟斗額定裝載載荷，先計(jì)算出鏟斗的斗容，而后選用標(biāo)準(zhǔn)容量鏟斗，根據(jù)所選出的標(biāo)準(zhǔn)鏟斗，算出挖掘機(jī)的最大鏟取阻力、最大卸載高度、最小卸載距離等一些設(shè)計(jì)必需用到的量。通過對(duì)工作機(jī)構(gòu)上九個(gè)鉸接點(diǎn)位置的確定來設(shè)計(jì)出動(dòng)臂模型及動(dòng)臂上各點(diǎn)的受力，然后計(jì)算出舉臂油缸和轉(zhuǎn)斗油缸的內(nèi)徑、活塞桿的桿徑，選出標(biāo)準(zhǔn)的液壓缸。 關(guān)鍵詞：鏟斗、液壓缸、動(dòng)臂、挖掘機(jī) Abstract In this paper, the design is a mini-excavators, as for

5、the industry, there are special-purpose civilian loading machinery, it can be used in underground coal mines to clear a narrow space, loading, transport, etc., can also be used for metallurgy, mining, occasions, such as tunnel construction excavation work load.In this design, both at home and abroad

6、 through the understanding of existing technology and analysis, the use of task books given by the excavator bucket load rated load, calculate the first bucket of the bucket capacity, and then choose the standard size of the bucket, elected in accordance with standard bucket, to calculate the larges

7、t excavator shovel access resistance, the maximum unloading height, minimum distance, such as unloading the design used in the volume necessary. Through the work of nine institutions to determine the location of hinge points out to design the model and the moving arm arm stress points, and then calc

8、ulate the fuel tank and to fight the diameter of the fuel tank, the rod diameter rod, the election a standard hydraulic cylinders. Keywords: bucket, hydraulic cylinder, boom, excavator 前 言 經(jīng)文獻(xiàn)考察，目前，科研院所、國(guó)內(nèi)廠家、高等學(xué)校對(duì)裝載機(jī)工作裝置、挖掘裝載機(jī)裝置的研究較多，技術(shù)也相對(duì)成熟；但是對(duì)挖掘裝載機(jī)挖掘機(jī)構(gòu)的研究相對(duì)較少，而且在工程實(shí)踐中，挖掘裝載機(jī)機(jī)構(gòu)出現(xiàn)的問題也較多。同時(shí)

9、，很多廠家及科研院所在對(duì)挖掘裝載機(jī)反鏟裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，一般是參照液壓挖掘機(jī)工作裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行，這樣很難得到經(jīng)濟(jì)性和可靠性均較好的最佳方案。雖然挖掘裝載機(jī)與挖掘機(jī)的工作性能及挖掘原理相似，但是也存在著很多的差異。其中主要是以下幾個(gè)方面： 1.挖掘裝載機(jī)向前傾翻點(diǎn)為前輪著地點(diǎn)，向后傾翻點(diǎn)為支腿著地點(diǎn)，而履帶式挖掘機(jī)則分別為履帶式的前后著地點(diǎn)。挖掘裝載機(jī)裝置裝置的重力對(duì)反鏟作業(yè)時(shí)整機(jī)的穩(wěn)定性也有影響。 2.挖掘裝載機(jī)動(dòng)臂液壓缸的布置為懸掛式，而一般挖掘機(jī)的布置為支撐式。在設(shè)計(jì)鏟斗液壓缸的實(shí)際挖掘力，考慮動(dòng)臂液壓缸的閉鎖力時(shí)，動(dòng)臂缸處于受壓狀態(tài)，而非挖掘機(jī)的受拉狀態(tài)。 3.優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)函

10、數(shù)不僅要考慮挖掘力的充分發(fā)揮，還要考慮反鏟裝置不工作時(shí)，整機(jī)運(yùn)輸狀態(tài)或裝載裝置作業(yè)時(shí)的穩(wěn)定性，即應(yīng)使靜止?fàn)顟B(tài)位置的反鏟裝置的質(zhì)心盡量靠近機(jī)體。 隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)水平的提高以及施工技術(shù)、施工對(duì)象的變化，國(guó)內(nèi)小型工程機(jī)械市場(chǎng)前景非常的廣闊。挖掘裝載機(jī)的用途非常廣泛，在歐美的小型工程機(jī)械市場(chǎng)中，挖掘裝載機(jī)居第二位。特別是挖掘裝載機(jī)具有挖掘和裝載的功能，同時(shí)有多種工作裝置供選擇，市政工程、建筑市場(chǎng)、公路維護(hù)等對(duì)其的需求量將非常大。開發(fā)出適合市場(chǎng)需求的挖掘裝載機(jī)對(duì)企業(yè)具有十分重要的意義。因此，國(guó)內(nèi)眾多工程機(jī)械廠商都紛紛推出自己的挖掘裝載機(jī)產(chǎn)品。 目前，國(guó)內(nèi)研制的挖掘裝載機(jī)主要的配置及技術(shù)水平與國(guó)際先進(jìn)技

11、術(shù)水平差距逐漸縮小。但是，由于投入的精力、經(jīng)驗(yàn)及研究深度的局限性，對(duì)系統(tǒng)的特征研究涉及很淺，掌握可供參考的理論和經(jīng)驗(yàn)甚少，整機(jī)技術(shù)水平還有較大的差距，特別是對(duì)挖掘裝載機(jī)特性的研究與國(guó)際先進(jìn)水平還有較大的差距，特別是對(duì)挖掘裝載機(jī)挖掘特性的研究與國(guó)際先進(jìn)水平差距更大。這成為了制約國(guó)內(nèi)挖掘裝載機(jī)發(fā)展的技術(shù)瓶頸之一。 確保挖掘裝載機(jī)技術(shù)躋身于世界先進(jìn)水平的重要方面，是取決于挖掘裝載機(jī)的挖掘的性能是否提高。 本課題主要以挖掘裝載機(jī)的制動(dòng)性能的分析為研究目標(biāo)，.在此過程中也對(duì)挖掘裝載機(jī)總體設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析。嚴(yán)格分析了挖掘裝載機(jī)挖掘裝置的特殊工作位置以及工作情況。對(duì)特殊的工作情況做了進(jìn)一步的分析。 通過

12、本文的研究和分析，進(jìn)一步說明了挖掘裝載機(jī)的合理性和可靠性。 第一章 挖掘裝載機(jī)整機(jī)概論 1.1挖掘裝載機(jī)定義 挖掘裝載機(jī)俗稱“兩頭忙” ，因?yàn)樗蔷哂醒b載、挖掘兩種功能。根據(jù)GB10186-88（挖掘裝載機(jī)術(shù)語），挖掘裝載機(jī)（backhoe loader）定義為：一種機(jī)體前部有裝載裝置，機(jī)體后部有反鏟裝置的自行式機(jī)械。作為反鏟挖掘使用時(shí)，是通過鏟斗機(jī)械方向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行地平以下的挖掘。作為裝載機(jī)使用時(shí)，通過機(jī)體向前運(yùn)動(dòng)，裝載斗進(jìn)行裝載或挖掘，并可提升、運(yùn)料和卸料。 圖1-1 WZ25-20挖掘裝載機(jī)。 1.2挖掘裝載機(jī)用途的大體概述 挖掘裝載機(jī)是一種多用途工程機(jī)械，它廣

13、泛應(yīng)用與農(nóng)田水利建設(shè)、工業(yè)和民用建筑、市政建筑、園林、公路養(yǎng)護(hù)、港口、油田及電力建設(shè)等領(lǐng)域，主要用于基槽、基坑、管溝等小型土方工程的開挖和回填，特別是通過快換裝置上多種工作附具，其用途更加廣泛。 1.3挖掘裝載機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 挖掘裝載機(jī)的基本結(jié)構(gòu)： 1.車架：車架有整體式和鉸接式兩種，其中主流產(chǎn)品都是采用整機(jī)式車架，鉸接式車架是在小型裝載機(jī)的基礎(chǔ)上改裝的，僅有少數(shù)幾家公司采用這一結(jié)構(gòu)。鉸接式車架最大的缺陷是在挖掘作業(yè)時(shí)的剛性差。 2.工作裝置：裝置工作裝置一般采用八連桿機(jī)構(gòu)，帶機(jī)械調(diào)平或液壓調(diào)平機(jī)構(gòu)，裝載斗多用“四合一”斗，可選裝“六合一”斗。挖掘裝置可分為側(cè)移式和中軸式安裝，側(cè)移式是挖

14、掘裝置可在車架上左右移動(dòng)，中軸式挖掘裝置在車架上不能左右移動(dòng)。挖掘動(dòng)臂可分為彎臂和直臂結(jié)構(gòu)，彎臂結(jié)構(gòu)類似挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)。工作裝置都有快遞裝置可選，有多種附具可選，適應(yīng)多工作環(huán)境的需要。 3.傳動(dòng)系統(tǒng)：主要采用液力機(jī)械傳動(dòng)。變速箱有同步換擋變速箱和動(dòng)力換擋變速箱，擋位一般是前四后四。液力變矩器帶有動(dòng)力換向裝置，可在行進(jìn)過程中改變行使方向，裝載時(shí)提高了作業(yè)的效率。驅(qū)動(dòng)方式目前一般都有兩種模式，即兩輪驅(qū)動(dòng)和四論驅(qū)動(dòng)，在公路上行使采用兩輪驅(qū)動(dòng)，越野和裝載作業(yè)采用四輪驅(qū)動(dòng)。 4.制動(dòng)：一般都采用后橋制動(dòng)，制動(dòng)助力方式有真空助力濕式制動(dòng)和全液壓濕式制動(dòng)。 5.液壓系統(tǒng)：有兩種主流配置：定量液壓系統(tǒng)變量

15、液壓系統(tǒng)。CASE和JCB等多家公司均采用定量液壓系統(tǒng)，而CATERPILLAR和VOLVO則采用負(fù)荷敏感變量液壓系統(tǒng)變量系統(tǒng)可根據(jù)負(fù)荷的大小調(diào)整泵的排量，因此降低了油耗，液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量減小，但價(jià)格較高，對(duì)系統(tǒng)的清潔度要求很高；定量系統(tǒng)功率利用率降低，系統(tǒng)發(fā)熱量大，但是價(jià)格便宜。 1.4國(guó)內(nèi)、外挖掘裝載機(jī)的市場(chǎng)現(xiàn)狀 近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，挖掘裝載機(jī)在國(guó)的國(guó)內(nèi)使用量也日益增加，市場(chǎng)潛力巨大，行情看漲。我國(guó)挖掘裝載機(jī)的發(fā)展速度較為緩慢。國(guó)內(nèi)第一臺(tái)挖掘裝載機(jī)是在1966年以東方紅-40型拖拉機(jī)為底盤開發(fā)出來的。目前生產(chǎn)企業(yè)有十多家，年產(chǎn)量在300臺(tái)左右，產(chǎn)品的技術(shù)水平、技術(shù)含量、可靠性等

16、與國(guó)外先進(jìn)水平相比都還有較大的差距。目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上挖掘裝載機(jī)的主要機(jī)型有：①.JCB 1CX型挖掘裝載機(jī)：世界上第一種真正的滑移轉(zhuǎn)向挖掘機(jī)，車寬僅1.4m，但車架穩(wěn)定性極佳。其額定裝載能力610，挖掘深度2.5m挖掘端和裝載端的速換器使主機(jī)能裝備多種工作裝置，工況通用性好，適用于園林綠化、市政建設(shè)和道路維護(hù)風(fēng)各類行業(yè)建設(shè)。被益為“狹窄工況作業(yè)冠軍。②.帕爾澤尼挖掘裝載機(jī)：意大利帕爾澤（PALAZZANI）公司生產(chǎn)的，主要機(jī)型PB80.2和PB90.2鉸接式挖掘裝載機(jī)。該產(chǎn)品裝有高性能、低損耗的靜壓傳動(dòng)裝置，可以自動(dòng)選擇操作方式，具有360的全方位視野。③.徐工WZ25-20及WZ16-16型

17、挖掘裝載機(jī)：徐工與國(guó)內(nèi)高校共同開發(fā)的產(chǎn)品，采用了發(fā)動(dòng)機(jī)前置，噪聲大大降低，動(dòng)力強(qiáng)勁，節(jié)能環(huán)保。動(dòng)力采用液力機(jī)械方式傳遞。經(jīng)有優(yōu)化設(shè)計(jì)的高強(qiáng)度車架結(jié)構(gòu)，保證了整機(jī)具有寬的挖掘范圍、高的掘起力和提升及可靠耐久性。360全景可視駕駛室。該類產(chǎn)品除具有裝載機(jī)的功能外，還可用于水泥砼和瀝青路面的開鑿破碎，更換機(jī)具后還利用于挖掘和開溝，是一種多功能中型工程機(jī)械。④.凱斯695 SUPER M型挖掘裝載機(jī)：一種多用途、易操作的設(shè)備，可以在艱苦的條件下表現(xiàn)出最佳性能，特別適合野外粗糙地面的作業(yè)。提高了三種轉(zhuǎn)向方式，即前輪轉(zhuǎn)向及“蟹行”模式，此功能在很大范圍提高了該設(shè)備的性能。⑤.沃爾沃BL71型挖掘裝載機(jī)：秉

18、承了沃爾沃輪式裝載機(jī)的高強(qiáng)度和簡(jiǎn)單易用，同時(shí)具有沃爾沃挖掘裝載機(jī)的超強(qiáng)動(dòng)力和卓越性能。挖掘系統(tǒng)大臂為封閉式箱型結(jié)構(gòu)，零部件少，焊縫少，而強(qiáng)度高。⑥.常林WZ30-25型挖掘裝載機(jī)：引進(jìn)國(guó)際先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的，可替代小型裝載機(jī)和小挖掘機(jī)的工作。配有液壓破碎錘、液壓夯等多種機(jī)具，附件可在現(xiàn)場(chǎng)快速更換。該機(jī)在路面與管道維護(hù)、挖掘路面及電纜鋪設(shè)等工作中有著其他機(jī)械不可比擬的有優(yōu)勢(shì)。⑦.北方重汽WZ25-20液壓挖掘機(jī)：北方重汽股份公司與吉林大學(xué)合作開發(fā)的多用途工程機(jī)械。在專用底盤前配置裝置工作裝置，后面配反鏟挖掘裝置；挖掘側(cè)可配裝掃地機(jī)、挖掘抓斗，箱式平地機(jī)、抓斗等多種附具。裝載作業(yè)能高于國(guó)外同類產(chǎn)品，反

19、鏟挖掘作業(yè)性能達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品水平。⑧.澳柳HUAEACH955E型挖掘裝載機(jī)：應(yīng)用國(guó)際主流先進(jìn)挖掘裝載機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)，結(jié)合中國(guó)工程施工實(shí)際特點(diǎn)而開發(fā)研制的。具有高生產(chǎn)率、多應(yīng)用性和可靠性等優(yōu)點(diǎn)。四合一鏟斗的標(biāo)準(zhǔn)配置，使機(jī)器具有更多功能與用途 挖掘裝載機(jī)在國(guó)外以有五十多年的發(fā)展歷史，從總體來說，國(guó)外挖掘裝載機(jī)的整機(jī)技術(shù)水平都發(fā)展到了很高的程度。整機(jī)的可靠性、操作性、舒服性、環(huán)保性能、安全性能，以及節(jié)能降耗等方面都得到了極大的改善。譬如：采用了新型ROPS/FOPS安全認(rèn)證的駕駛室和全新底排放發(fā)動(dòng)機(jī)；實(shí)現(xiàn)了微電子控制的智能化操作及智能化液壓系統(tǒng)；挖掘裝載帶有防回轉(zhuǎn)沖擊功能。最早的挖掘裝載機(jī)是JCB

20、和CASE分別在拖拉機(jī)的基礎(chǔ)上改裝而來的。 第二章 反鏟裝置的設(shè)計(jì) 2.1 挖掘裝載機(jī)工作裝置典型工況分析確定 挖掘裝載機(jī)的反鏟裝置實(shí)質(zhì)是一組平面連桿機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是個(gè)部件均采用鉸銷連接，通過液壓缸的伸縮運(yùn)動(dòng)來完成挖掘過程的各種作業(yè)動(dòng)作。動(dòng)臂CBF小鉸點(diǎn)C與車架鉸接，由動(dòng)臂液壓缸L1支撐并改變動(dòng)臂傾角，使動(dòng)臂繞下鉸點(diǎn)C轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到動(dòng)臂的升或降。斗桿鉸接在動(dòng)臂上端F點(diǎn)，斗桿與動(dòng)臂的相對(duì)位置由斗桿缸L2控制。鏟斗鉸接在斗桿前端Q點(diǎn)，鏟點(diǎn)缸L3活塞伸縮即可使鏟都繞斗桿桿端部伸縮。 圖2-1挖掘裝載機(jī)反鏟工作裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 反鏟挖掘裝置主要挖掘停機(jī)面以下的土壤，挖掘軌跡決定于各液

21、壓缸的運(yùn)動(dòng)及相互配合的情況。通常采用動(dòng)臂油缸挖掘、斗桿油缸挖掘、鏟斗油缸挖掘等作業(yè)方式。 （1）鏟斗油缸挖掘 以鏟斗油缸工作進(jìn)行挖掘，挖掘軌跡則以鏟斗與斗桿的鉸點(diǎn)Q為中心，該鉸點(diǎn)Q至斗齒尖V的距離|QV|為半徑所做的圓弧線的包角（鏟斗的轉(zhuǎn)角）及弧長(zhǎng)決定與鏟斗液壓缸的行程（|GH|max-|GH|min）。以鏟斗液壓缸進(jìn)行挖掘時(shí)的挖掘行程較短，如使鏟斗在挖掘行程結(jié)束時(shí)能夠裝滿土壤，需要有較大的挖掘力保證能夠挖掘厚度的土壤。所以，一般挖掘機(jī)構(gòu)的斗齒最大挖掘力在采用鏟斗缸挖掘時(shí)實(shí)現(xiàn)。 在實(shí)際挖掘中，往往需要采用各種液壓缸的聯(lián)合工作，例如當(dāng)挖掘基坑時(shí)，由于挖掘深度較大，并且要求有陡而且平整基坑時(shí)

22、，需要采用動(dòng)臂與斗桿兩種液壓缸的同時(shí)工作；當(dāng)挖掘到坑低時(shí)，挖掘行程結(jié)束，為加速將鏟斗裝滿土，以及挖掘過程需要改變斗桿與鏟斗的液壓缸同時(shí)工作。 （2）斗桿油缸挖掘 以斗桿液壓缸進(jìn)行挖掘，鏟斗的挖掘軌跡系以動(dòng)臂與斗桿鉸點(diǎn)F為中心，斗尖V至F的距離|FV|為半徑所做的圓弧線?；【€的長(zhǎng)度與包角決定與斗桿液壓缸的行程（|DE|max-|DE|min）。當(dāng)動(dòng)臂位于最大下傾角時(shí)，可以得到最大挖掘深度，并且有較大的挖掘行程，在較硬的土質(zhì)條件下工作時(shí)，能夠保證裝滿鏟斗。中小型挖掘機(jī)構(gòu)在實(shí)際工作中常以斗桿挖掘進(jìn)行工作。 （3）動(dòng)臂油缸挖掘 采用動(dòng)臂液壓缸工作進(jìn)行挖掘（斗桿、鏟斗液壓缸不工作），可以得到最大

23、的挖掘半徑和最大的挖掘行程，此時(shí)鏟斗的挖掘軌跡以挖掘軌跡系以動(dòng)臂下鉸接點(diǎn)C為中心，斗尖V至C的距離|CV|為半徑而作的圓弧線，其極挖掘高度和挖掘深度（不是最大挖掘深度），分別決定于動(dòng)臂上傾角Ψ1min（動(dòng)臂對(duì)水平線的夾角），也即決定于動(dòng)臂液壓缸的行程（|AB|max-|AB|min）。這種挖掘方式時(shí)間長(zhǎng)，并且穩(wěn)定條件限制了挖掘力的發(fā)揮，實(shí)際工作中基本上不采用。 2.2、挖掘裝載機(jī)工作裝置的基本參數(shù)的選擇 （1）斗行參數(shù)的選擇 圖2-2鏟斗主參數(shù)示意圖 平均斗寬B、轉(zhuǎn)斗挖掘半徑R、斗容量q和轉(zhuǎn)斗挖掘裝滿轉(zhuǎn)角（這里令=）是鏟斗的四個(gè)主要參數(shù)。R、B及三者與q之間有如下集合關(guān)系

24、 （2-1） 其中土壤松散系數(shù)的近似值取1.25，根據(jù)表2-6（反鏟平均斗寬統(tǒng)計(jì)值和推薦范圍）可根據(jù)斗容量q=0.16 m查得B可取0.6.q一定時(shí)和E隨著B和R的增大而下降。但B和R大到一定程度，綜合反應(yīng)到<以后，和E的下降減緩。綜合考慮，可取。如果>則太大。如果<，則B或R太大。所以取=。 則可根據(jù)式2-1可得 ==0.865 m 即： R==865 mm 鏟斗上兩個(gè)鏟點(diǎn)K與Q之間距離，太大將影響鏟斗機(jī)構(gòu)傳動(dòng)特性，太小則影響鏟斗結(jié)構(gòu)剛度。一般取特性參數(shù)=0.3～0.38.當(dāng)鏟斗轉(zhuǎn)角較大時(shí)，取較小值，一般取=∠KQV=～。根據(jù)實(shí)際情況取=

25、0.33，= 即： ==0.33865=285 mm 再根據(jù)⊿KQV由遇險(xiǎn)定理可得 KV== = =939 mm （2）當(dāng)工作裝置處于最大挖掘半徑時(shí) 圖2-3最大挖掘半徑時(shí)動(dòng)臂機(jī)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖 據(jù)統(tǒng)計(jì)，最大挖掘半徑值一般與的值很相近。因此由要求的，一定的和可以按下列近似經(jīng)驗(yàn)公式選擇和 = （2-2） = （2-3） 式中為動(dòng)臂與斗桿的長(zhǎng)度比，對(duì)一定的工作尺寸而言，動(dòng)臂與斗桿之間的長(zhǎng)度比可在很大范圍內(nèi)選擇。一

26、般當(dāng)>2時(shí)，稱為長(zhǎng)動(dòng)臂短斗桿方案；當(dāng)<1.5時(shí)，屬于短動(dòng)臂長(zhǎng)斗桿方案；在1.5～2之間稱為中間比列方案。根據(jù)設(shè)計(jì)作業(yè)機(jī)械的實(shí)際情況，選取短動(dòng)臂長(zhǎng)斗桿方案。選取=1.3.其中=865 mm，=4.3m=4300mm 則把公式2-2、2-3聯(lián)立可得出： =1942 mm，=1493 mm 動(dòng)臂油缸全伸與全縮時(shí)的力臂比=按不同情況選取。考慮到以反鏟為主的通用機(jī)應(yīng)適當(dāng)顧及替換裝置（如正鏟）在地面以上對(duì)動(dòng)臂油缸力矩的要求，可取=0.8～1.1 左右的通用機(jī)往往對(duì)正、反鏟并重，可取=1. 的取值對(duì)特性參數(shù)、最大挖掘深度和最大挖掘高度有影響，加大會(huì)使減小或使增大，這也正符合反鏟作業(yè)要求，因此基本

27、用作反鏟的小型機(jī)取>60.所以取≈。 圖2-4最大卸載高度時(shí)動(dòng)臂機(jī)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖 斗桿油缸全縮時(shí)∠CFQ=-最大，如圖2-4，常選=～。選取=170 ∠BCF取決于油缸的布置形式，雙動(dòng)臂油缸這一夾角很小，可能為零。單動(dòng)臂油缸在動(dòng)臂上的鉸點(diǎn)一般置于動(dòng)臂下翼附加耳座上，根據(jù)三角形CBF可得： （2-4） 代入數(shù)據(jù)可求得： =9.7 （3）、最大挖掘深度工況下 圖2-5最大挖掘深度計(jì)算簡(jiǎn)圖 當(dāng)動(dòng)臂油缸全縮時(shí)，F(xiàn)QV三點(diǎn)痛直線并處于垂直狀態(tài)時(shí)的到最大挖掘深度 ==--

28、 （2-5） 這時(shí).可由= 取 則可求得 ： =942 mm （4）在最大卸載高度工況下 圖 2-6最大卸載高度計(jì)算簡(jiǎn)圖 當(dāng)動(dòng)臂油缸全縮，偶感油缸全伸時(shí)，QV連線處于垂直狀態(tài)時(shí)，最大卸載高度表達(dá)式為： （2-6） 由圖2-3最大挖掘深度絕對(duì)值表達(dá)式為： (2-7) 由式2-6、2-7相加，消去，并令A(yù)=,B=得到 (2-8) 又特性參數(shù)

29、 （2-9） 因此： （2-10a） （2-10b） 將式2-10代入式2-8則可得到一元函數(shù)=0.式中和是設(shè)計(jì)任務(wù)書所要求的。、、A和B都先已選出或算出，由此看解出然后由式2-8求得， 因?yàn)? A==60+9.7=69.7 B==-100 可將數(shù)值代入，由式2-8解得=45.4 最后由式2-7求得為： 又因?yàn)?： σ= 所以：

30、 =1337 mm 根據(jù)以上計(jì)算可得出挖掘裝載機(jī)挖掘工作裝置主要結(jié)構(gòu)尺寸如下表： 表2-1挖掘裝載機(jī)主要結(jié)構(gòu)尺寸 （單位：mm） CF FQ QV AC CD CB DF EF GF 1942 1493 865 412 804 1337 1226 374 351 EG HN GN FN NQ BF KQ KV HK 370 374 1343 1228 268 664 285 939

31、 367 2.3、油缸基本參數(shù)的選擇和計(jì)算 （1）動(dòng)臂油缸參數(shù)的確定 根據(jù)液壓系統(tǒng)工作壓力、流量、系統(tǒng)回路供油方式、工廠制造條件和三化要求等確定各油缸缸數(shù)、缸徑、全伸長(zhǎng)度與全縮長(zhǎng)度之比λ。考慮到結(jié)構(gòu)尺寸、運(yùn)動(dòng)余量、穩(wěn)定性和構(gòu)件運(yùn)動(dòng)副度等因數(shù)一般取=1.6～1.7，個(gè)別情況下因動(dòng)臂擺角和鉸點(diǎn)布置要求可以取≦1.75.而取=1.6～1.7，=1.5～1.7. 圖2-7動(dòng)臂擺角范圍計(jì)算簡(jiǎn)圖 如圖2-7所示動(dòng)臂的擺角范圍是的函數(shù)，設(shè)特性參數(shù)，當(dāng)=時(shí)可得 （2-11） 則： = （2-12） 代

32、入原始數(shù)據(jù)可求得=1088 mm 根據(jù)參考資料和實(shí)際情況而取動(dòng)臂油缸全伸與全縮之比=1.7 所以可根據(jù)可得： =1850 mm （2）斗桿油缸參數(shù)的確定 斗桿的位置參數(shù)是和的函數(shù)。這里只考慮的影響。斗桿機(jī)構(gòu)與動(dòng)臂機(jī)構(gòu)性質(zhì)類似，他們是四連桿機(jī)構(gòu)，但連桿比不同。在動(dòng)臂機(jī)構(gòu)中一般﹥，在斗桿機(jī)構(gòu)中﹤。 圖2-8斗桿機(jī)構(gòu)擺角計(jì)算簡(jiǎn)圖 和動(dòng)臂油缸相類似根據(jù)公式 （2-13） （2-14） 代入原始數(shù)據(jù)可求得： =1003 mm 再根據(jù)斗桿油缸伸縮比=1.6～

33、1.7，取=1.68 =1685 mm （3）鏟斗油缸參數(shù)的確定 圖2-9鏟斗機(jī)構(gòu)參數(shù)選擇要求和油缸極限位置 如圖2-9所示，當(dāng)=時(shí)，設(shè)斗齒尖為斗齒尖轉(zhuǎn)到FQ延長(zhǎng)線時(shí)為,令初始負(fù)角=∠Q，該角應(yīng)滿足使用要求，一般取0～30，特殊情況下可小于0或大于30（即在之下）。=∠Q一般在130～180之間，不宜太大，否則斗齒平均挖掘力要下降。鏟斗油缸最大理論挖掘力應(yīng)與轉(zhuǎn)斗最大挖掘阻力相適應(yīng)。當(dāng)斗齒尖處于時(shí)，鏟斗油缸理論挖掘力應(yīng)不低于其最大值的80﹪，即≥0.8與相應(yīng)的斗齒尖位置為，∠Q一般取25～35為好。 根據(jù)鏟斗理論挖掘力和功的平衡可知

34、 （2-15） 可得： =959 mm 因?yàn)殓P斗油缸伸縮比=1.5～1.7，取=1.7 故： = =1630 mm 根據(jù)以上計(jì)算過程可得油缸的基本尺寸如表2-2所示 表2-2油缸尺寸 （單位：mm） AB DE GH Min Max Min Max Min Max 1088 1850 1003 1685 959 1630 第三章、挖掘裝置受力計(jì)算和強(qiáng)度計(jì)算 3.1、挖掘阻力的計(jì)算

35、 圖3-1大曲率切削阻力試驗(yàn)曲線 反鏟裝置工作時(shí)，既可用鏟斗液壓缸挖掘（簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)斗挖掘），也可用斗桿液壓缸挖掘（簡(jiǎn)稱斗桿挖掘），或作復(fù)合動(dòng)作挖掘。一般認(rèn)為，斗容量小于 0.5 米或在土質(zhì)松軟時(shí)以轉(zhuǎn)斗挖掘?yàn)橹鳎粗远窏U挖掘?yàn)橹鳌? （1）鏟斗挖掘阻力的計(jì)算 參照《單斗液壓挖掘機(jī)》2-35，轉(zhuǎn)斗挖掘時(shí)，挖掘阻力的切向分力可表示為： (3-1) 式中： C：表示土壤硬度系數(shù)，對(duì)二級(jí)土易取C=50～80； R：鏟斗與斗桿鉸點(diǎn)至斗齒間距離，即轉(zhuǎn)斗切削半徑，R=，單位：mm B:切削刃寬度影響系數(shù)，B=1+2.6b，其中，b

36、為鏟斗平均寬度； ：挖掘過程中鏟斗總轉(zhuǎn)角的一半； ：鏟斗瞬時(shí)轉(zhuǎn)角； A：切削角變化影響系數(shù)，一般取A=1.3； Z：斗齒系數(shù)，有齒時(shí)取Z=0.75，無齒時(shí)取Z=1； X：斗側(cè)壁厚度影響系數(shù)，X=1+0.03s，其中s為側(cè)壁厚度，單位為厘米，初步設(shè)計(jì)時(shí)可取X=1.15; D:切削刃擠壓土壤的力，與斗容有關(guān)，估算q=0.1～0.2時(shí)，D=5000～8000. 當(dāng)=時(shí)，得到最大挖掘阻力 (3-2) 平均挖掘力按平均厚度下的阻力計(jì)算：近似取 W=(70～80%)W試驗(yàn)證明法向挖掘阻力 W的指向是可變的，數(shù)值也較小，一般W＝0～0.2 W土質(zhì)越均勻W越小，

37、從隨機(jī)統(tǒng)計(jì)的角度看，取法向分力W為零來簡(jiǎn)化計(jì)算是可以的。這樣W就可以看作為鏟斗挖掘的最大阻力。 （2）斗桿挖掘阻力計(jì)算 (3-3) 式中： :挖掘比阻力，對(duì)二級(jí)土=6～13； ：挖掘過程中的總轉(zhuǎn)角，一般為=～ 3.2、 工作液壓缸的理論挖掘力 挖掘力是指當(dāng)反鏟作業(yè)時(shí)在鏟斗齒尖上可能主動(dòng)發(fā)揮的挖掘能力，它是衡量反鏟裝置挖掘性能的重要指針之一。工作液壓缸的理論挖掘力是指由該液壓缸的理論推力所能產(chǎn)生的斗齒切向挖掘力。 （1）鏟斗挖掘時(shí)，鏟斗缸的理論挖掘力 （3-4） 式中： ：鏟斗油缸的理論推力，，為鏟斗油缸大腔工

38、作面積，p為液壓系統(tǒng)工作壓力； 、、：力臂值。 對(duì)于已定的工作裝置鏟斗油缸理論挖掘力值是該油缸瞬時(shí)長(zhǎng)度的函數(shù)。顯然，當(dāng)時(shí)即得到鏟斗油缸最大理論挖掘力 （2）斗桿挖掘時(shí)，斗桿油缸的理論挖掘力 (3-5) 式中： ：為斗桿油缸的理論推力，，其中為斗桿油缸大腔工作面積，p為液壓系統(tǒng)工作壓力； 、：力臂值，其中是的函數(shù)，是的函數(shù)。 3.3、 整機(jī)理論挖掘力 參見圖 3-2，已知條件:整機(jī)重量 G，重心坐標(biāo)(x，y)，斗容 q，地面附著系數(shù)μ，三組液壓缸的工作壓力 P 和閉鎖壓力 P，除反鏟裝置外機(jī)體重量 G及重心位置坐標(biāo)(x，y)， G

39、及重心位置坐標(biāo)(x，y)，前輪及支腿著地點(diǎn) O和 O的位反鏟裝置各零部件的重量置參數(shù) x和 x，三組液壓缸的缸徑D、D和 D，活塞桿直經(jīng) d、d和 d3，液壓缸的伸縮比λ、λ和λ。 圖3-2整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 （1）斗桿挖掘： 在給定工況(L，L，L)的情況下，計(jì)算斗桿的實(shí)際挖掘力時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮到下列因素的影響: ①動(dòng)臂液壓缸閉鎖能力對(duì)斗桿挖掘力的限制。 ②斗桿主動(dòng)挖掘力的限制。 ③鏟斗液壓缸閉鎖能力對(duì)斗桿挖掘力的限制。 ④整機(jī)向前傾翻對(duì)斗桿挖掘力

40、的限制。 ⑤整機(jī)向后傾翻對(duì)斗桿挖掘力的限制。 ⑥整機(jī)對(duì)地面的前后滑移對(duì)斗桿挖掘力的限制。 現(xiàn)分別計(jì)算如下：: 1)動(dòng)臂液壓缸閉鎖力限制的最大斗桿挖掘力 P 液壓缸閉鎖力則指挖掘工況下某些液壓缸被動(dòng)狀態(tài)所能承受的作用力，它 是挖掘力發(fā)揮的重要影響因素之一。參見圖 3-3，根據(jù)前面提到的幾何尺寸計(jì)算，可以求出 F 和 V 點(diǎn)的坐標(biāo)(X，Y)和(X，Y)。 (3-6) (3-7) (3-8) 當(dāng)時(shí)，動(dòng)臂液壓缸小腔受壓，此時(shí)小腔閉鎖力對(duì)C點(diǎn)產(chǎn)生的力矩為 （

41、3-9） 有關(guān)重量對(duì)C產(chǎn)生的力矩為 (3-10) 所以: (3-11) 當(dāng)＞時(shí)，動(dòng)臂液壓缸大腔受壓，此時(shí)大腔閉鎖力對(duì)c點(diǎn)產(chǎn)生的力矩為 （3-12） （3-13） 2)斗桿液壓缸主動(dòng)挖掘力，參見圖3-3，斗桿液壓缸主動(dòng)力對(duì)F點(diǎn)產(chǎn)生的力矩 （3-14） 有關(guān)重量對(duì)F點(diǎn)產(chǎn)生的力矩為： 所以 3)鏟斗液壓缸閉鎖力限制的最大斗桿挖掘力

42、 參見圖3-3，對(duì)于 (3-15) 當(dāng)時(shí)，鏟斗液壓缸大腔受壓，此時(shí)大腔閉鎖力對(duì)Q點(diǎn)產(chǎn)生的力矩為 （3-16） 其中:i3為鏟斗連桿機(jī)構(gòu)的總傳動(dòng)比 （3-17） 其中： ;;; 圖3-3斗桿液壓缸理論挖掘力結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 有關(guān)重量對(duì)Q點(diǎn)產(chǎn)生的力矩為 (3-18) 所以 (3-19) 當(dāng)＞時(shí)，鏟斗液壓

43、缸小腔受壓，此時(shí)小腔閉鎖力對(duì)Q點(diǎn)產(chǎn)生的力矩為 (3-20) 所以 (3-21) 4)、整機(jī)向前傾翻限制的最大斗桿挖掘力 參見圖3-3，對(duì)于△FVO 顯然，當(dāng)∠FVO≤90，斗桿挖掘時(shí)，整機(jī)不可能產(chǎn)生前傾翻，只有∠FVO＞90時(shí)，才有可能出現(xiàn)前傾現(xiàn)象。各部件重量對(duì)O點(diǎn)產(chǎn)生的力矩為： (3-22) 所以 (3-23) 5)、整機(jī)向后傾翻限制的最大斗

44、桿挖掘力 參見圖3-3，對(duì)于△FVO (3-24) (3-25) 顯然，當(dāng)∠FVO≥90，斗桿挖掘時(shí)，整機(jī)不可能產(chǎn)生后傾翻，只有∠FVO＜90時(shí)，才有可能出現(xiàn)后傾現(xiàn)象。各部件重量對(duì)O點(diǎn)產(chǎn)生的力矩為: (3-26) 所以 (3-27) 6)、整機(jī)滑移限制的最大斗桿挖掘力 P 參見圖 3-4，設(shè) FV 聯(lián)機(jī)對(duì)水平線的夾角為β，則： (3-

45、28) (3-29) 通過上述運(yùn)算，我們知道 P至P中的最小值，就是在該工況下斗桿挖掘時(shí)，所能發(fā)揮的最大實(shí)際挖掘力。 圖3-4鏟斗液壓缸理論挖掘力計(jì)算簡(jiǎn)圖 （2）鏟斗挖掘 已知條件與計(jì)算斗桿實(shí)際挖掘力的已知條件相同。 在給定工況(L，L，L)的情況下，計(jì)算鏟斗的實(shí)際挖掘力與計(jì)算斗桿的實(shí)際挖掘力一樣，應(yīng)當(dāng)考慮下列因素對(duì)轉(zhuǎn)斗挖掘力的影響: ①動(dòng)臂液壓缸閉鎖能力對(duì)鏟斗挖掘力的限制。 ②斗桿液壓缸閉鎖能力對(duì)鏟斗挖掘力的限制。 ③鏟斗液壓缸主動(dòng)挖掘力的限制。 ④整機(jī)向前傾翻對(duì)

46、鏟斗挖掘力的限制。 ⑤整機(jī)向后傾翻對(duì)鏟斗挖掘力的限制。 ⑥整機(jī)對(duì)地面的前后滑移對(duì)鏟斗挖掘力的限制。 現(xiàn)分別計(jì)算如下: ①動(dòng)臂液壓缸閉鎖力限制的最大鏟斗挖掘力 P 根據(jù)前面提到的幾何尺寸計(jì)算，可以求出工作裝置上每一個(gè)鉸點(diǎn)的坐標(biāo)值。對(duì)于△CQV CQ= 當(dāng)∠CVQ≤90時(shí)，動(dòng)臂液壓缸小腔受壓，此時(shí)腔閉鎖力對(duì) C 點(diǎn)產(chǎn)生的力矩為： (3-30) 有關(guān)重量對(duì) C 點(diǎn)產(chǎn)生的力矩為： (3-31) 所以

47、 (3-32) 當(dāng)∠CVQ＞90時(shí)，動(dòng)臂液壓缸大腔受壓，此時(shí)大腔閉鎖力對(duì) C 點(diǎn)產(chǎn)生的力矩為： (3-33) (3-34) ② 斗桿液壓缸閉鎖力限制的最大鏟斗挖掘力 參見圖 3-3及公式 2-9，對(duì)于△FVQ 當(dāng)∠FVQ≤90時(shí)，斗桿液壓缸大腔受壓，此時(shí)大腔閉鎖力對(duì) F 點(diǎn)產(chǎn)生的力矩為 (3-35) 有關(guān)重量對(duì) F 點(diǎn)產(chǎn)生的力矩為

48、(3-36) 所以 當(dāng)∠FVQ＞90時(shí)，斗桿液壓缸小腔受壓，此時(shí)小腔閉鎖力對(duì) F 點(diǎn)產(chǎn)生的力矩為 (3-37) 所以 ③鏟斗液壓缸主動(dòng)挖掘力 P 參見圖 3-2，鏟斗液壓缸主動(dòng)力對(duì) Q 點(diǎn)產(chǎn)生的力矩 (3-38) 有關(guān)重量對(duì) Q 點(diǎn)產(chǎn)生的力矩為 所以 (3-39) ④整機(jī)向前傾翻限制的

49、最大鏟斗挖掘力 P 參見圖 2-4，對(duì)于△QVO 顯然，當(dāng)∠QVO≤90，鏟斗挖掘時(shí)，整機(jī)不可能產(chǎn)生前傾翻，只有∠QVO＞90時(shí)，才有可能出現(xiàn)前傾現(xiàn)象。各部件重量對(duì)O點(diǎn)產(chǎn)生的力矩為 所以 (3-40) ⑤整機(jī)向后傾翻限制的最大鏟斗挖掘力 P 參見圖 2-4，對(duì)于△QVO 顯然，當(dāng)∠QVO≥90，鏟斗挖掘時(shí)，整機(jī)不可能產(chǎn)生后傾翻，只有∠QVO＜90時(shí)，才有可能出現(xiàn)后傾翻現(xiàn)象。各部件重量對(duì)O點(diǎn)產(chǎn)生的力矩為 所以 (3-41) ⑥整機(jī)滑移限

50、制的最大鏟斗挖掘力 P 參見圖 2-4，設(shè) QV(即 l)對(duì)水平線的夾角為β，則： (3-42) 通過上述運(yùn)算，我們知道 P至 P中的最小值，就是在該工況下鏟斗挖掘時(shí)，所能發(fā)揮的最大實(shí)際挖掘力。 第四章　主要部件反鏟的三維造型 4.1 Pro/E 簡(jiǎn)介 Pro/ENGIEER 操作軟件是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（Parametric Technology Corporation,簡(jiǎn)稱PCT）的主要產(chǎn)品。它提出的單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)的概念徹底改變了機(jī)械CAD/CAE/C

51、AM的傳統(tǒng)觀念。Pro/E軟件能將設(shè)計(jì)到制造的全過程集成在一起，讓所有的用戶能夠同時(shí)進(jìn)行同一產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造工作，即實(shí)現(xiàn)所謂的并行工程。 從設(shè)計(jì)思想上看，Pro/E系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)真正的全相關(guān)性，任何修改都會(huì)自動(dòng)反映到所有相關(guān)對(duì)象；它具有真正管理并發(fā)進(jìn)程、實(shí)現(xiàn)并行工程的能力；具有強(qiáng)大的裝配功能，能夠始終保持設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖，可以極大地提高設(shè)計(jì)效率。 從實(shí)用性上看，Pro/E系統(tǒng)界面簡(jiǎn)潔，概念清晰，符合工程人員的設(shè)計(jì)思想與習(xí)慣。整個(gè)系統(tǒng)建立在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫上，具有完整而統(tǒng)一的模型。 Pro/E作為一個(gè)功能強(qiáng)大的設(shè)計(jì)軟件，與其他設(shè)計(jì)軟件相比，有自己的建模方式和自己的一些定義。只有了解它的建模原理與基

52、本概念，才能利用其強(qiáng)大的功能。 建模原理：Pro/E 是一個(gè)實(shí)體建模器，它將模型建立成實(shí)體，并允許用戶在三維的環(huán)境中設(shè)計(jì)。用Pro/E所建立的模型具有體積和表面積，因此用戶可直接由創(chuàng)建的幾何設(shè)計(jì)來計(jì)算出質(zhì)量特征。 基本概念： ①特征——是指所有的實(shí)體、嵌片和對(duì)象等，是構(gòu)成零件的最基本部分。Pro/E利用每次獨(dú)立構(gòu)造的一個(gè)塊模型方式來創(chuàng)建整體模型。改變與特征相關(guān)的形狀或位置的定義，就可改變與模型相關(guān)的形位關(guān)系。如圖6-1所示 ②關(guān)聯(lián)——Pro/E系統(tǒng)采用單一數(shù)據(jù)庫管理，不管是零件還是裝配件，都共享同一數(shù)據(jù)庫，并且系統(tǒng)使用了數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)的方法。所謂關(guān)聯(lián)就是在任意層面上更改設(shè)計(jì)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)在

53、所在層面上做相應(yīng)的改動(dòng)。比如將某個(gè)零件進(jìn)行修改，并且保存，那么所有包括此零件的模型都會(huì)相應(yīng)的進(jìn)行變化。 ③參數(shù)化——Pro/E是一個(gè)參數(shù)化系統(tǒng)。所謂參數(shù)化就是將模型所有尺寸定義為參數(shù)形式。當(dāng)修改參數(shù)的數(shù)值時(shí)，系統(tǒng)在保持模型拓?fù)潢P(guān)系不變的情況下，幾何大小和相對(duì)比例將隨著參數(shù)的修改而變化。用戶可以定義各參數(shù)之間的相互關(guān)系，使特征之間存在依存關(guān)系，當(dāng)修改某一單獨(dú)特征參數(shù)時(shí)，同時(shí)會(huì)牽動(dòng)與之存在依存關(guān)系的特征進(jìn)行變更，以保持整體的設(shè)計(jì)意圖 4.2 生成零件實(shí)體 ① 對(duì)零件的特征進(jìn)行分析，得出每個(gè)特征的尺寸。 ② 啟動(dòng)Pro/E，進(jìn)入[零件]設(shè)計(jì)模式，為零件命名。 ③ 從[菜單管理器]中選

54、擇[加材料]命令，生成零件的基本特征。 ④ 隨后在此基本特征上添加或修改特征，從而完善零件設(shè)計(jì)。 ⑤ 看零件是否滿足要求，如果不滿足繼續(xù)修改或添加特征，如果滿意，則存盤退出。經(jīng)過以上幾步完成零件的實(shí)體造型。 （1） 利用三維參數(shù)化設(shè)計(jì)，其優(yōu)點(diǎn)如下： ① 縮短總體與結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)時(shí)間與工作量。 ② 加工成產(chǎn)品前即可實(shí)現(xiàn)數(shù)字化部裝，即可提高裝配的準(zhǔn)確性又檢驗(yàn)了各結(jié)構(gòu)之間連接的正確性，同時(shí)合理的利用了時(shí)間。 ③ 尺寸為參數(shù)化驅(qū)動(dòng)，為產(chǎn)品的系列化及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)修改提供了很大的方便。 ④ 可以通過輸入零件密度的方法直接計(jì)算出結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)的重量以及質(zhì)心等，達(dá)到更優(yōu)化的設(shè)計(jì)。 ⑤利用

55、Pro/ENGINEER 的二維工程圖功能可直接輸出元件及組件的二維工程圖，對(duì)于外形復(fù)雜元件的設(shè)計(jì),能夠更加方便和準(zhǔn)確,并且達(dá)到尺寸的互相關(guān)聯(lián)，減少設(shè)計(jì)中的人為差錯(cuò)和工作量。 ⑥ 通過Pro/ENGINEER 的力學(xué)分析模塊可進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)的靜、動(dòng)力學(xué)分析。 Pro/E實(shí)體建構(gòu)的觀念與方式就如同機(jī)械零件的加工過程一般，每做一次“機(jī)械加工”所牽涉改變的實(shí)體幾何，我們稱為特征（Feature），如加工零件的方法可以填料方式擠出，除料的方式做切除、挖孔、圓角、斜角等不同的制程動(dòng)作，每一個(gè)特征都可以彼此相互參考或獨(dú)立存在。Pro/E是以特征（Feature）為基礎(chǔ)的參數(shù)式設(shè)計(jì)系統(tǒng)，將特征視為最小的模

56、型基礎(chǔ)元素。一個(gè)完整的模型是由眾多特征構(gòu)成的，同樣的，組合模型（Assembly）是由眾多個(gè)零件（Part）結(jié)合而成的。 1Part=Feature1+ Feature2+ Feature3+……； 1Assembly=Part1+ Part2+ Part3+…… （2） 建立各種特征的方法步驟 建立基礎(chǔ)性特征的一般方法步驟： ①Feature→Creat→Solid……。 ②在菜單中選擇特征類型，如：Protrusion（凸出）、Cut（挖切）。 ③選擇特征體積建構(gòu)方式，如：Extrude（擠出）、Revolve（旋轉(zhuǎn)）、Sweep（掃描）、Blend（混合）等。 ④選擇特征

57、屬性，如：One Side（單邊）、Both Side（雙邊）。 ⑤確定繪圖平面和參考面。 ⑥繪制2D剖面圖，最后：“確定”。 ⑦選擇材料側(cè)（Material Side）。 ⑧選擇特征建立方向。 ⑨選擇特征深度。 ⑩選擇OK，完成特征建立。 建立點(diǎn)放型特征的一般方法步驟： ①選擇特征命令。 ②選擇特征類型。 ③設(shè)定屬性。 ④確定位置放置參考。 ⑤設(shè)定尺寸參數(shù)。 ⑥完成特征建立。 利用曲面建立實(shí)體特征的一般方法步驟： ①可、利用建立曲面命令生成一個(gè)或多個(gè)曲面特征。 ②對(duì)有關(guān)曲面進(jìn)行各種操作，以獲得所需的各種復(fù)雜形狀，如合并（Merge）、裁剪（Trim）、延伸（E

58、xtend）、變換（Transform）、拔模（Draft）、區(qū)域移動(dòng)（Area Offset）、拔模移動(dòng)（Draft Offset）等。 ③使用曲面（Use Quite），使曲面特征長(zhǎng)成實(shí)體特征。 ④可連續(xù)進(jìn)行多次曲面長(zhǎng)實(shí)體的操作。 4.3 相關(guān)部件的裝配 零件設(shè)計(jì)只是產(chǎn)品開發(fā)的過程中一個(gè)簡(jiǎn)單的基本操作過程，最終用戶需要的往往是一個(gè)裝配體，即由很多個(gè)零件裝配而成的產(chǎn)品。在Pro/E2.0中，零件裝配是通過定義零件模型之間的裝配約束來實(shí)現(xiàn)的，也就是在個(gè)零件之間建立一定的鏈接關(guān)系，并對(duì)其進(jìn)行約束，從而確定各零件在空間的具體位置關(guān)系?？梢赃@樣說，零件之間的裝配約束關(guān)系就是實(shí)際環(huán)境中零件之

59、間的設(shè)計(jì)關(guān)系在虛擬環(huán)境的映射。因此如何定義零件之間的裝配約束關(guān)系是零件裝配的關(guān)鍵。 由于Pro/E2.0是建立在單一數(shù)據(jù)庫之上的，因此零件與裝配體是相關(guān)聯(lián)的，這樣如果修改裝配體中的零件，則與其對(duì)應(yīng)的單個(gè)零件也將發(fā)生相應(yīng)的變化，同樣如果修改單個(gè)零件，則裝配體中與其對(duì)應(yīng)的零件也將發(fā)生相應(yīng)的變化。另外建立起來的裝配體可以生成分解圖，從而可以直觀的觀察到各零件之間的設(shè)計(jì)關(guān)系，并且用戶也可以從裝配體中生成工程裝配圖。 在Pro/E2.0中的裝配約束類型共有9種，分別為匹配、對(duì)齊、插入、坐標(biāo)系、相切線上點(diǎn)、曲面上的點(diǎn)、曲面上的邊以及自動(dòng)等。 單擊“元件放置”對(duì)話框中“放置”標(biāo)簽的“約束類

60、型”欄的下拉框，將彈出上述各種可以選取的合適的約束類型。下面分別介紹這幾種裝配約束類型： ①匹配：用于兩平面相貼合，并且這兩平面呈反向。 ②對(duì)齊：用于兩平面或兩中心線相互對(duì)齊。 ③插入：用于軸與孔之間的裝配。該約束可以使軸與孔的中心線對(duì)齊，共同處于同一直線上。 ④坐標(biāo)系：利用兩零件的坐標(biāo)系進(jìn)行裝配。該裝配約束是將兩零件的坐標(biāo)系重合在一起。 ⑤相切：以曲面相切方式對(duì)兩零件進(jìn)行裝配。 ⑥線上點(diǎn)：以兩直線上某一點(diǎn)相接的方式對(duì)兩零件進(jìn)行裝配。 ⑦曲面上的點(diǎn)：以兩曲面上某一點(diǎn)相接的方式對(duì)兩零件進(jìn)行裝配。 ⑧曲面上的邊：以兩曲面上某一條邊相接的方式對(duì)兩零件進(jìn)行裝配。 自動(dòng)：以系統(tǒng)默認(rèn)的方

61、式進(jìn)行裝配。 4.4 三維實(shí)體造型實(shí)例 動(dòng)臂和鏟斗是挖掘裝置的主要零部件，現(xiàn)以動(dòng)臂和鏟斗的三維實(shí)體造型為例說明如何應(yīng)用Pro/ENGINEER進(jìn)行三維實(shí)體造型。主要步驟如下： ⑴動(dòng)臂三維實(shí)體造型 首先，雙擊啟動(dòng)PRO-E建立一個(gè)新文件 圖4-1 在上工具箱中單擊按鈕，打開“新建”對(duì)話框，在“類型”列表框中選擇“零件”選項(xiàng)，在“子類型”列表框中選擇“實(shí)體”選項(xiàng)，將其更名為“DONGBI”， 單擊“確定”，如右圖4-1： 選擇再選擇下圖 圖4-2 創(chuàng)建拉伸特征， 單擊選FRONT:F3進(jìn)入草繪面，單擊進(jìn)入到草繪狀態(tài)下，用工具條中的直線工具命令繪制動(dòng)臂的輪廓線，如圖4-

62、3 圖4-3 動(dòng)臂輪廓線繪制完成后，單擊工具條中的確定命令“”結(jié)束草繪狀態(tài)，進(jìn)入三維特征狀態(tài)，在工具條中 點(diǎn)擊實(shí)體創(chuàng)建完成如下圖 創(chuàng)建孔特征 單擊選FRONT:F3進(jìn)入草繪面，單擊進(jìn)入到草繪狀態(tài)下，用工具條中的直線工具命令繪制孔的輪廓線， 孔輪廓線繪制完成后，單擊工具條中的確定命令“”結(jié)束草繪狀態(tài)，進(jìn)入三維特征狀態(tài)，在工具條中 點(diǎn)擊實(shí)體創(chuàng)建完成如下圖 創(chuàng)建殼特征 點(diǎn)擊選擇實(shí)體，輸入殼的厚度為10mm。 單擊工具條中的確定命令“”結(jié)束草繪狀態(tài)，進(jìn)入三維特征狀態(tài)，在工具條中 點(diǎn)擊實(shí)體創(chuàng)建完成如下圖 ⑵鏟斗三維實(shí)體造型 首先，雙擊啟動(dòng)PRO-

63、E建立一個(gè)新文件 在上工具箱中單擊按鈕，打開“新建”對(duì)話框，在“類型”列表框中選擇“零件”選項(xiàng)，在“子類型”列表框中選擇“實(shí)體”選項(xiàng)，將其更名為“chandou”， 單擊“確定”，如上圖8-1： 選擇再選擇下圖 創(chuàng)建拉伸特征， 單擊選FRONT:F3進(jìn)入草繪面，單擊進(jìn)入到草繪狀態(tài)下，用工具條中的直線工具命令繪制鏟斗的輪廓線，如下圖 進(jìn)入草繪繪制草圖如下圖 鏟斗輪廓線繪制完成后，單擊工具條中的確定命令“”結(jié)束草繪狀態(tài)，進(jìn)入三維特征狀態(tài)，在工具條中 單擊點(diǎn)擊實(shí)體創(chuàng)建完成如下圖 創(chuàng)建殼特征 點(diǎn)擊選擇實(shí)體，輸入殼的厚度為10mm。 單擊工具條中的確定

64、命令“”結(jié)束草繪狀態(tài)，進(jìn)入三維特征狀態(tài)，在工具條中 點(diǎn)擊實(shí)體創(chuàng)建完成如下圖 創(chuàng)建拉伸特征 單擊選FRONT:F3進(jìn)入草繪面，單擊進(jìn)入到草繪狀態(tài)下，用工具條中的直線工具命令繪制鏟斗臂的輪廓線。 動(dòng)臂輪廓線繪制完成后，單擊工具條中的確定命令“”結(jié)束草繪狀態(tài)，進(jìn)入三維特征狀態(tài)，在工具條中 點(diǎn)擊實(shí)體創(chuàng)建完成如下圖 創(chuàng)建陣列特征 單擊，打開陣列工具條如下 點(diǎn)擊實(shí)體創(chuàng)建完成如下圖 第五章 總結(jié) 本文以WZ16-16挖掘裝載機(jī)為樣機(jī)，對(duì)反鏟挖掘裝置進(jìn)行研究，運(yùn)用PRO-E建模工具箱對(duì)挖掘機(jī)構(gòu)進(jìn)行建模，運(yùn)用

65、ANSYS軟件進(jìn)行了優(yōu)化分析，并對(duì)轉(zhuǎn)斗挖掘與斗桿挖掘兩種挖掘過程進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，旨在改善挖掘裝置的工作性能。具體研究工作和結(jié)論如下： 1.挖掘裝載機(jī)挖掘機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析，為優(yōu)化與仿真奠定了理論基礎(chǔ)。 2.建立挖掘裝載機(jī)挖掘機(jī)構(gòu)的模型建立，運(yùn)用PRO-E工具箱進(jìn)行建模。 3.本課題把ANSYS軟件技術(shù)與挖掘裝載機(jī)反鏟挖掘裝置設(shè)計(jì)結(jié)合起來，使設(shè)計(jì)過程更為合理，為挖掘裝置及同類機(jī)型的設(shè)計(jì)提供了可供參考的理論依據(jù)。 參考文獻(xiàn) 1. 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：挖掘裝載機(jī)術(shù)語，挖掘裝載機(jī)參數(shù)，挖掘裝載機(jī)技術(shù)條件，中華人民

66、共和國(guó)建設(shè)部 1988，9 批準(zhǔn) 2.徐希明 黃宗益 鏟土運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)，太原重型機(jī)械學(xué)院 3.記名剛 機(jī)械設(shè)計(jì) 西北工業(yè)大學(xué)機(jī)原理及機(jī)械零件教研室 機(jī)械設(shè)計(jì) 4.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)：化學(xué)工業(yè)出版社（第二版） 5.諸文龍 底盤設(shè)計(jì) 吉林工業(yè)大學(xué) 6.劉鴻文 材料力學(xué) 高等教育出版社 7.鄭修本 機(jī)械制造工藝 江南大學(xué)理論力學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)研究室 8.羅百順、苻毅，挖掘裝載機(jī) 40 年的發(fā)展歷程，工程機(jī)械與維修，1997 年第四期 9.王玉良，挖掘裝載機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢(shì)及研制思路，建筑機(jī)械，2003.1 10.陳世授，對(duì)我國(guó)液壓挖掘機(jī)及裝載機(jī)行業(yè)的思考，工程機(jī)械與維修，2001.9 11.王茂成、邵敏，《有限單元法基本原理和數(shù)值方法》，清華大學(xué)出版社，2001 年 12.閻書文，《機(jī)械式挖掘機(jī)設(shè)計(jì)》，機(jī)械工業(yè)出版社，1991 年 13.同濟(jì)大學(xué)主編：?jiǎn)味芬簤和诰驒C(jī)，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1986 14.陳育儀 編著：工程機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)，中國(guó)鐵道出版社，1987 15.王茂成、邵敏，《有限單