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1、2 一 1 9 3 履带式推土机铲刀及杆件分析系统 李因武李建桥韩志武任霉来 ( 吉林工业大学农机工程研究院长春1 3 0 0 2 5 ) 摘 要讨论了 在中 文W in d m v s 9 5 平台下用V isu a l B a s ic 及M ic ro w ft A 混合编侧的履带式推土机 铲刀及杆件分析系统的系统结构和主要功能. 并用实际算例将理论值与软件的计算值加以 对比 分析。 关.调 C A D 推土机铲刀杆件 变形设计 A n A n a l y s i s S y s t e m f o r B l a d e a n d R o d o f C r a w l e r B
2、u l l d o z e r L i Y i n w u L i J i a n g i a o Ha n Z h i w u R e n L u q u a n ( b s a t i t a t s o f A g r k r k u r d Ma c h t n a y E n g i n a d i n g l i l i es U n i ms k y o f T s h a d o g y 1 3 0 0 2 5 ) A B S T R A C T A n a n a l y s i s s y s t e m f o r b l a d e a n d , r o d s y
3、s t e m o f 3 2 0 h o s e - p o w e r c r a w l e r b u l l - d o z e s , w h i c h w a s c o m p l e t e d o n C h i n e s e Wi n d o w s 9 5 p l a t f o r m i n V i s u a l B a s i c a n d M i c ro s o f t A c c e s s L a n g u a g e , w a s b u il t i n t h i s p a p e r . T h e s t r u c t u r e
4、 a n d m a i n f u n c t i o n s o f t h e s y s t e m w e r e d i s c u s s e d . I n a p r a c t i c a l e x a m p l e , t h e t h e o r e t i c re s u l t s a n d t h e c a l cu l a t e d r e s u l t s o f t h e s y s t e m w e r e . c o m p a r e d , a n d t h e y a g r e e d w e ll . K E Y WO R
5、 D S C A D C r a w l e r b u ll d o z e r B l a d e r o d T r a n s m u t a t io n d e s ig n 1 引言 在进行推土 机推土 工作装 t设计时 通常采 用 变形设计， 即 提取已 存在 的设 计方案、 作 特定的 修 改以 产 生 一 个 和 原设 计相 似的 新设计 方案 川， 设计的 过程中 不破 坏原设 计的羞本原理和 荃本结 构， 在 分析推土 工作 装 R的 运动 规律的 羞础上， 计算并修欢原设计的 运动今数和 几何尺寸今 教， 同 时进行动力学计算， 其目 的是设计出 与推土机功率相匹 砚
6、而且生产效率高的推土工作装R。由于 推土机的各个部分的关联性比 较强， 在进行如上设计时， 偏要考虑的因索很多， 给设计者带来许多 困 难， 工作A大， 设计周期长。随粉徽机应用的不断深人和通用软件如Wi n d o w s , V i s u a l B a s i 。 以 及 M i c r o s o f t A c ce s. 的升级， 断一代徽机平台C A D软件不断涌现。其主要特点是: 采用Wi n d o w s 环 境; 采用最新的 软件成果和技术; 投资虽然是大虽U n i x 档次C A D软件的几分之一， 但同样能显著 提 高产 品 设计 的 精 度 和 可 靠 性I2
7、) 。 此外 . C A D 技 术 还 能辅 助 设 什人员 对原 有 设 计进行 分 析. 发现 原有设计的薄弱环节， 重点针对这些薄弱环节进行参数优化， 并逐渐成为产品创新开发设计的核心 二 九五， 圈家盆大引进技术梢化吸收计划资助项目 。 2 一 1 9 4 技术。为了缩短推土机的开发周期， 提商设计精度和合理性， 受“ 九五” 国家重大引进技术消化吸收 计划项目 基金的资助， 本文对展带式推土机铲刀及杆件分析系统进行了开发研究。 2 系统设计 履带式 推土机铲刀 及杆件 分 析系 统是 在中 文W in d o w s 9 5 平台 下使 用V is u a l B a s i 。
8、及M i c r o s o f t A 开发的， 为了能使工程设计人员方便地进入本系统， 人机界面设计采用典型的Wi n d o w ， 界 面风格和操作规范。采用菜单、 窗体和对话框形式作为人机对话的手段， 使工程设计人员便捷地进 行功能选择， 根据自己 的需要对计算机发出 指令或抽入参数， 完成设计工作以及设计文件的 管理工 作。 履带式推土机推土工作装置由 铲刀、 提升侧倾机构组成。在进行推土工作装盆设什时， 需要考 虑铲刀的容及、 铲刀尖的 提升高度和入地深度、 提升时间、 下降时间、 侧倾t等总体参数是否达到总 体设计的要求， 同时孺要考虑铲刀的 推土阻力是否超出推土机板定功率所规
9、定的 最大切线牵引力、 顶 推 梁 的 强 度 是 杏 符 合 要 掌、 机 构 是 否 合理 、 是 否 达封 推 土 机 通 过 性 能 的 要 求 等等 。 这 就 孺 要 设 计 人员进行大皿的 计算， 在各个方案中 寻求最佳设计方案。从理论上讲， C A I 系统若要自 动完成产 品的设计全过程， 必须为大R存在的变形设计提供支特， 但目 前C A D系统及有关瓜带式推土机推 土工作装t的理论方法尚 无法实现这些要求。在本系统研制过程中考虑到如上实际情况， 决定采 用人工乡与设计的思维方式， 当 设计人员进人本系统后， 通过选择集单系统的各功能选项， 查看现 有推土工作装t的各种参致
10、以 及相应的图形曲 线， 在了解现有设计的基础上， 改变铲刀及杆件的参 致来进行变形设计。与传统设计方法相比 . 本系统其有 迅瑰、 宜观以 及可重复设计的 伶点。 3 系统的构成及主要功能 本系 统包括人机界面、 分析计算棋块、 图形处 理棋块以及文件处理功能、 教据管理功能、 抽助工 具功能、 在线帮 助功 能和 抽人抽出 信息 接口 。 通过人机交互可实现展带式推土机 推士工作装里的 铲刀曲 面的参数设计， 并对提升 侧倾机构、 顶推梁杆件进行运动学分析、 侧倾计算、 动力学分析。 3 . 1 人机界面 为了使整个系统使用方便， 特别是针对我国 工程界现状， 使不熟悉计算机的 工程设计人
11、员能够 在 较短 的 时 间内 拿 撅 使 用 方 法1 我们 在 设 计时 采 用V is u a l B a s ic 开 发了 其 有W i n d o w . 风 格的人 机 界面( 菜单给构如图1 所示) 。 进入人机界面后， 工程设什人员可在呈示器屏幕上用选取菜单的形 式 方使 地选择各项所瀚 进行的 工作， 必 要 时还有中文提示信息或 示愈图出 砚。 本系统开发原则是 易 于 设计人员掌 组和 使用， 以 便 提高系 统 的便用 效率。 3 . 2 分析计葬 分析计算棋块的功能 是在对铲刀、 杆件的参狱以 及运动规律进 行详细分析的墓拙上， 分析计算 出 某些参 数条件下 铲刀
12、 和杆 件的 墓本结 构以 及杆件的 侧倾行为、 运动学特性和动力学特性 3 1 。由 于变形设计是对原有设计的修改， 设计人员在进行参致修改时并不知道能否得出 合理解， 孺耗费大 t时间进行计算， 得出 计算结果后才能得到最终荆断。本系统利用徽机内存大、 计算速度快的特 点， 在 参数 物入阶 段就进行后合 脸算， 并 将相关的 信息 及时 反位给设计人员， 从而屏蔽了不合理参 数的翰入. 大大节省了设计时间， 减少了 人力和物力的浪费， 提高了设计的合理性和效率。 2 一 1 9 5 图1 系统菜单结构 3 . 3 抽人抽出 箱入信息接口 主要接受来自 工程设计人员的 各种信息， 如控制命
13、令、 致据等。 工程设计人员的 翰入信息是通过健盘和峨 标以及存盘的原有设计方案完成。 抽出你息 接口 将艳入条件、 总体参数、 结构奋数、 计算结果以及图形显示艳出 到屏幕、 打印 机上 或存盘归档。 3 . 4 目形处理 图形处理模块的主耍功能是显示铲刀及杆件的羞本结构图形及其分析计算曲 线。单独指标功 能、 综合指标功能可以 使工程设计人员详细地观察性能曲 线或比 较各种参致动态变化规律， 对铲刀 及杆件的运动规律及其性能变化有比 较直观的了 解。 在传统的编程语言中， 图 形与文本的处理通常是有区别的， 而在V i s u a l B a a i 。 中， 这种区 别并不 重要. 除了
14、各种文本框和标签外， V i s u a l B a s i c 认为 放在窗 体上的每一件事物郁是图形， 因此我们可 以 非常 方便 地在 窗 体上显示 计算结 莱和相应的 曲 线， 而 且窗体上的内 容可以 完全相同的 格式打印 出 来 ， 从 而 方 便 工 程 设 什 人 员 的 分 析 荆 断 及 设 计 文 件 的 交 流 与 管 理 。 3 . 5 3 t V MU 文件管理和数据处理主要包括使用本软件的历史记录、 保管存放设计结果。工程设计人员可 通过选择文件子菜单和编辑子菜单的有关选项操作或查询有关的文件和数据库。 辅助工具包括进行设计时所 孺的计算器及定时器等。 在线带助可
15、对设计过程中需要人机交互的参数及时给出参考致值或范围、 提供带助信息 井对错误做出提示。 4 系统的运行环境和应用效果 本软件系统所盆运行环境如下: 4 8 6 以上主 机; 1 6 M B 以上R A M空间; 至少2 0 M B的硬盘空 间; W in d o w s 9 5 / 9 8 中 文平台; 打印机 等 通用外 设。 由 于履带式推土机推上工作装里设计最大， 计算结果策杂， 这里无法一一枚举， 仅以新型3 2 0 2 一 1 9 6 马力 履带式推土机 推土工作 装置侧倾机 构和 举升 机构为 例， 在P e n t iu m Q 5 8 6 徽机上， 利用本系统 进行了 计算，
16、 其结果列于表1 。由 表1 可见， 本系统的 计算值与理论值的误差在工程计算允许范围 内。 狡1 .带式推土机推土工作袭，举升机构计算结果 铲刀.效计算位理论值设计误差 1 . 2 4 4 2 1 . 2 0. 0 4 4 2 3 . 4 3 7 4 3. 5一0 . 0 6 2 6 0 印 6 1 0. 6 0 . 0 0 6 1 2 . 乡阅，3 . 0 0 . 1 5 9 5 0. 9 6 1 9 1. 0 0. 0 3 8 1 提升高度 ( 米) 斑升时间 ( 秒) 入绝深度 ( 米) 下阵时间 秒) .大侧恢t ( 米) 士0. 1 土0. 1 土0. 1 士0. 2 土0. 1 利用本系统进行上述计算的 整个操作时间为1 分2 0 秒钟。而同样的计算若采用传统人工设 计方法， 对于熟练的工程设计人员也得耗费2 - 3 天的时间， 而且还有计算误差较大的缺点。 作为存在间题和不足之处， 本系 统未能充分发挥Wi n d o w s 环境的系
