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1、湖北文理学院 毕业论文（设计）报告纸湖北文理学院毕业设计(论文)正文题 目基于Pro/E的挖掘机的设计与运动仿真专 业机械设计制造及其自动化班 级机制0812班姓 名倪宗道学 号08116225指导教师张 俊 教授 2012年 5月 16日 基于Pro/E的挖掘机的设计与运动仿真摘要：挖掘机广泛应用于工程机械中，随着科学技术和制造业的发展,计算机辅助设计技术越来越广泛地应用在各个设计领域，为了缩短产品的设计周期、提高设计质量、降低设计成本，满足投资者和产品更新换代的需要。根据挖掘机的工作原理和结构特点，利用三维建模软件Pro/Engineer建立了挖掘机各零件的三维模型，并在此基础上进行零件的
2、装配、干涉检查、运动仿真分析等高级计算机辅助设计工作，将复杂的挖掘机形象地展现在用户面前，使设计者在设计阶段就能清楚地见到产品的最终结果，及时发现设计问题，既减轻了工作量又节省了资金，为新产品的开发奠定了基础，有助于增强企业的产品开发能力。关键词：挖掘机；虚拟装配；三维建模； Pro/E；运动仿真Structural Design and Motion Simulation of the Excavator Based on Pro / EAbstract: With the development of science and technology and manufacturing exc
3、avators are widely used in construction machinery, computer-aided design technology becomes more widely used in various design fields, in order to shorten the design cycle, improve design quality, reduce design costs, meet the needs of investors and product replacement. According to the excavator wo
4、rking principle and structure characteristics, the use of three-dimensional modeling software Pro / Engineer part to establish a three-dimensional model of the excavator, and on this basis part of the assembly, interference detection, motion simulation and other advanced computer-aided design , the
5、complexity of the image to show the excavator to the user, so that designers in the design phase can clearly see the results of the final product, to detect design problems. Not only reduces the workload but also saves money for the new foundation for the development of products to help enhance prod
6、uct development capabilities.Key word: Excavator; Virtual assembly; 3D Model; Pro / E; Motion Simulation目 录1 绪论11.1本课题研究的背景11.2本课题研究的目的及意义21.3调研分析31. 4本章小结42 挖掘机的总体分析52.1目前挖掘机设计中存在的优缺点52.2颜色的拟定52.3挖掘机运动部件的分析62.4本章小结73 挖掘机零件的三维设计83.1 Pro/E设计概述83.2 挖掘机主要零件的三维设计93.3 挖掘机其他零件的三维设计133.4本章小结174挖掘机的装配设计184.
7、1装配概述184.2挖掘机总体装配过程194.3本章小结285 挖掘机的运动仿真295.1运动仿真概述295.2挖掘机的运动分析及干涉检验305.3伺服电机的设定305.3.1车体（旋转台）轴的电动机设计315.3.2主臂油缸的电动机设计315.3.3前臂油缸的电动机设计325.3.4挖斗油缸的电动机设计335.3.5整车直线轨迹电动机设计335.3.6整车弧线轨迹电动机设计345.4挖掘机的运动仿真345.5本章小结376本文总结38 1 绪论1.1本课题研究的背景早在1954年我国就已开始生产机械式挖掘机,当时的抚顺重型机器厂(抚顺挖掘机厂前身)引进前苏联的机械式挖掘机W10012和W50
8、12等国际20世纪3040年代的产品。由于国家经济建设的需要,后又发展10余家厂生产,到1966年12年全国共生产了机械式挖掘机3000余台,后又延续生产到八十年代初。自2000年以来,中国挖掘机市场的销量以超常规的速度增长着。2000年中国国内所有挖掘机生产企业销售量之和为7926台，2003年则达到34800台，三年时间增长了四倍。2001年比2000年增长56.4%，2002年比2001年增长59%，2003年与2002年比较，增长率竟然达到76%，2004年第一季度与2003年第一季度相比较全国挖掘机销售量的增长率又创新高，达到78%。 近年，中国挖掘机的实际销售量屡屡打破人们事先对市
9、场的预计,显然这种过高的增长率对中国挖掘机市场的稳定、健康发展是不利的。谁都知道,中国国土辽阔,经济建设的任务很重,挖掘机市场需求空间很大,将来挖掘机产量发展到八万台、十万台恐怕是不够的。但挖掘机的实际需求量往往是由国家或地方经济建设的规模和任务所决定的,当地市场实际需求量相当大的程度也决定于当地老百姓的经济收入,如果当地老百姓的口袋里没有钱,买挖掘机岂不是空谈!为什么这几年东部沿海地区挖掘机旺销,而西部地区挖掘机销售量远不及东部地区,这不是说西部地区挖掘机不需要,相反西部地区挖掘机需求量更大,而目前还没有条件可将巨大的潜在市场转变为现实市场。业内人士认为,按照我们国家的土地、人口、经济、挖掘
10、机的年均增长率在15%20%是一种比较正常的发展速度。中国挖掘机市场将持续呈波浪形发展,未来市场需求空间巨大。从20世纪90年代以来,全世界每年挖掘机产量虽然有较大的波动(最高年产量为20余万台,最低年份产量也超过15万台),但挖掘机的年产量总要大大高于装载机和推土机的年产量。据有关专家估算,全世界各种施工作业场所约有65%70%的土石方工作量是由挖掘机来完成的。从经济性考虑,完成同样的土石方工作量(有的土石方施工,装载机、推土机无法完成),采用挖掘机作业比用装载机、推土机消耗的能量要少,装载机次之,推土机能量消耗最大。购买一台挖掘机虽然一次性投资比装载机、推土机要大,但投资回收期短,是投资回
11、报率真正较高的设备。党在十六大报告中明确指出了要通过未来20年的建设,实现国民生产总值GDP翻两番,全面建设小康社会的目标。从2002年到2020年设定的增长目标是GDP翻两番,那么也就是说年均GDP增长率不能低于7.2%,这是必须要实现的目标。GDP的增长在很大程度上要依靠基础投资来拉动,而基础设施投资的逐年增长意味着工程机械特别是液压挖掘机需求量会逐年上升。在未来20年将会为挖掘机行业的稳定发展提供一个良好的宏观经济环境。 总之,中国挖掘机市场将持续呈波浪型发展,从科学的发展观来看,要摒弃一切脱离实际的超前。今后一个时期挖掘机市场火爆式的炎夏恐难遇到,我们期待温暖、柔和、生机勃勃的春天的到
12、来，期望中国挖掘机市场能够持续、稳定、健康发展。当今任何一个国家，若其要在综合国力上取得优势地位，就必须在科学技术上取得优势。90年代以来，随着以计算机技术为主的信息技术的发展，世界经济格局发生了巨大的变化，逐步形成了一个统一的一体化市场，经济循环加大、加快市场竞争日趋激烈，从而也迫切要求对产品设计的研究能有进一步的突破，为了缩短产品的设计周期、提高生产的质量、降低生产成本，就需要在产品的设计阶段进行预测。计算机辅助设计，将难以用语言表达的复杂的机械结构，应用多媒体技术以多样化的方式表现在屏幕上，达到以直观和形象的形式学习机械设计知识的目的。挖掘机是广泛应用于工程机械中的掘类器械，在工程机械中
13、的地位还是无法替代的。随着人民生活的提高，社会的飞速发展，人民对生活质量的要求也越来越高。为了能够更直观，全面地反映挖掘机设计意图,在计算机内部建立相应的三维实体模型，并且在三维模型的基础上可以进行零件装配、干涉检查、有限元分析，运动仿真等高级的计算机辅助设计工作，使设计者在设计阶段就能清楚地见到产品的最终结果，及时发现设计问题，既减轻了工作量又节省资金，为产品的优化设计和更新换代奠定了基础。1.2本课题研究的目的及意义随着科学技术和国民经济的发展，在工程机械中的需求量越来越大，质量要求也越来越高。而且随着市场竞争的日益激烈，制造企业为求得生存和发展，必须不断地调整产品的设计和研发模式，并能快
14、速地开发出新产品。而我国传统工程机械行业却由于新产品开发周期长，成本高，缺乏市场竞争力。虚拟样机技术的逐渐成熟为实现产品的快速开发，提高我国工程机械产品的设计水平和市场竞争力提供了强有力的手段。本文将虚拟样机技术引入挖掘机设计开发领域，应用Pro/E软件的高级建模技术和运动仿真功能对挖掘机进行三维建模、虚拟装配及运动仿真，使设计者在设计阶段就能清楚地见到产品的最终结果，可大大缩短设备研发周期，降低研制成本，提高设计质量和效率，为产品赢得了竞争优势，符合现代技术的发展要求。本课题的研究也具有现实的意义：（1）熟悉挖掘机的性能及运用，提高学生独立完成任务及自学能力，进一步提高文献检索和信息处理能力
15、。（2）培养学生现代化的设计理念。（3）提高学生的形象思维和创造性思维能力。（4）有利于培养良好的工程素质。1.3调研分析据调研显示，挖掘机的销量很大程度上得益于产品外观的简单、实用和功能的全面化。随着市场的发展、工程中的应用以及结构更新的不断深入等，挖掘机在功能和结构上的适时变换也是大势所趋。1、功能上便捷、全面、新奇、实用从最近几年的挖掘机市场情况来看，越来越多的厂家特别是比较专业的厂家已经充分认识到了产品功能上的差异化的重要性，如三一重机SY215C履带式液压挖掘机、赛特WYL3.0-1型系列旋转180度的液压轮式挖掘机和WYL3.0-2型系列旋转360度的液压轮式挖掘机、重庆勤牛QNL220和QNL150两款轮式挖掘机等个性鲜明、功能独特，都具有很好的市场占有率。调研结果显示：挖掘机的便捷、全面、新奇、实用四项功能指标占调查结果的前四位。2、外观上轻便、简单轻便、简单将是未来几年挖掘机产品外观发展的主要方向，在如今的工程机械中厂家追求的更完美，而消费者追求更容易操作、外观更简单、轻便。据调研，有很多的被采访消费者对外观简单、轻便的挖
