毕业设计--挖掘机三维建模及运动仿真[管理资料]
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1950年在意大利北部生产了第一台液压挖掘机。当时液压挖掘机主要配置反铲工作装置。在早年，许多液压挖掘机都配组合动臂。这种组合动臂可以调节动臂的长度，现在大多数液压挖掘机都采用整体动臂。优点是重量轻，制造方便，成本低。从20世纪60年代到80年代中期，液压挖掘机进入了推广和蓬勃发展的阶段，各国挖掘机制造厂和品种增加很快，产量猛增勃发展的阶段，各国挖掘机制造厂和品种增加很快，产量猛增。1968～1970年间，液压挖掘机产量已经达到挖掘机总产量的83％，90年代初工作装置的结构有所改进。大多数制造厂家借助计算机技术设计制造更轻便的动臂和斗杆，而不削弱其强度，其时对挖掘机工作装置的研究也已经十分成熟。
装配连接后转入应用程序的机构分析模块。在机构分析中设置连接轴。连接轴设置主要是对连接做参数设定，设定连接零件之间的运动范围、零位参照、相对位置、摩擦及恢复系数等，以限制它的运动，更好的模拟实际工作状况。机构的运动是靠主动件的驱动来实现的，在这里的驱动主要是通过添加电动机来实现的，系统提供伺服电动机、执行电动机两种。伺服电动机为机构提供驱动。
Parametric three-dimensional solid modeling stage is to use Pro / E, excavator parts drawing window to draw out the three-dimensional solid modeling of the components. When drawing attention to three-dimensional 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.
自第一台手动挖掘机诞生以来的160多年当中，挖掘机一直在不断地飞跃发展，其技术已经发展到相对成熟稳定的阶段。经过几十年的研究，被成为土建机械手，成为建设机器人的代表，据有关专家估算，全世界各种施工作业场约有65％至70％的土石方工程都是由挖掘机完成的。挖掘机是一种万能型工程机械，目前已经无可争议地成为工程机械的第一主力机种，在世界工程机械市场上已占据首位并且仍在发展扩大。挖掘机工作装置设计参数直接影响作业范围、功率利用、挖掘力发挥等。该参数的设计与挖掘机性能的好坏有关。
结构件装配是利用装配的添加指令把前面所生成的零配件逐一添加到机构中。首先添底座并固定其位置，然后添加其它零件。其它零件在装配时需要根据不同的功能添加相应的连接约束。装配中提供了刚性、销钉、滑动杆、圆柱、平面、球、焊接、轴承和常规等约束。装配过程的所有设置都可以在以后的分析中反复修改并实时观看修改结果。在装配过程中可以进行干涉检查和模型分析。
3．进度安排
设计（论文）各阶段名称
起止日期
1
收集资料,撰写开题报告。学习掌握Pro/ENGINGEER三维建模方法。
～
2
建立挖掘机各组成零部件三维数字化虚拟模型，虚拟装配。
～
3
挖掘机装配体各零部件的干涉分析，运动学分析。
～
4
挖掘机各组成零部件及装配体的工程图设计。
～
5
撰写设计说明书，设计结果光盘的制作，准备毕业答辩。
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 components 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; modeling; assembly; Motion Analysis
第1章
挖掘机的定义
挖掘机，又称挖掘机械，是用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及经过预松后的土壤和岩石。从近几年工程机械的发展来看，挖掘机的发展相对较快，而挖掘机作为工程建设中最主要的工程机械机型之一，其正确的选型也就显得更为重要。
挖掘机的发展历史
挖掘机行业的发展历史久远，可以追溯到1840年。当时美国西部大开发，进行铁路建设，产生了模仿人体构造，有大臂、小臂和手腕，能行走和扭腰类似机械手的挖掘机，它采用蒸汽机作为动力在轨道上行走。但是很长时间挖掘机都没有得到很大的发展，应用范围也只局限于矿山作业中.
导致挖掘机发展发展缓慢的主要原因是：其作业装置动作复杂，运动范围大，需要采用多自由度机构，古老的机械传动对它不太合适。而且当时的工程建设主要是国土开发，大规模的筑路和整修场地等，大多是大面积的水平作业，因此对挖掘机的应用相对较少，在一定程度上也限制了挖掘机的发展。
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 real-time viewing. In the assembly process can be interference checking and model analysis.
由于液压技术的应用，二十世纪四十年代有了拖拉机上配装液压反铲的悬挂式挖掘机。随着液压传动技术迅速发展成为一种成熟的传动技术，挖掘机有了它合适的传动装置，为挖掘机的发展建立了强有力的技术支撑，是挖掘机技术上的飞跃。同时，工程建设和施工形式也发生了很大的变化。在进行大规模国土开发的同时，也开始进行城市型土木施工，这样，具有较长的臂和杆，能装上各种给样的工作装置，能行走，回转，实现多自由动作，可以切削高的垂直壁面，挖掘深的基坑和沟槽的挖掘机得到广泛应用。
毕业设计（论文）
挖掘机三维建模及运动仿真
学 生：
学 号：
专 业：机械设计制造及其自动化
班 级：
指导教师：
二O一一年六月
毕业设计（论文）任务书
设计（论文）题目：挖掘机三维建模及运动仿真
系：机械工程专业：机械设计制造及其自动化班级：机自078学号：070Hale Waihona Puke Baidu1030808
学生：李泓兵指导教师：王 东
接受任务时间
～
摘 要
Pro/E在挖掘机三维建模与运动仿真设计的主要步骤：参数化实体建模、结构件装配、机构分析及生成工程图。设计中，主要会应用到Pro/E的三大模块：一是参数化三维实体建模模块，二是组件装配模块，三是机构分析模块。
参数化三维实体建模阶段是用Pro/E软件零件图窗口绘制出挖掘机各零部件的三维实体图。绘制三维实体零件图时注意基准平面和基准轴的选择，合理的选择将在后续的装配连接工作及分析工作比较顺利。也可将不同的零件用不同颜色绘制。对于构件的连接部分不需要详细的连接设计，只需有确定的连接轴、连接位置及连接方式。
关键词：挖掘机；建模；装配；运动分析
ABSTRACT
Pro / E in excavator design of three-dimensional 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 three-dimensional solid modeling module, the second component assembly module and the third is institutional analysis module.
撰写设计说明书。将所有设计结果（包括组成挖掘机的各零部件及装配体三维数字化虚拟模型Pro/E源文件）刻录成光盘。
2．指定查阅的主要参考文献及说明
①数字化设计与制造,苏春主编,机械工业出版社,2006
②虚拟设计，陈定芳，罗亚波等著，机械工业出版社，2002
③Pro/ENGINGEER Wildfire ，金鑫等编著，机械工业出版社，2007
教研室主任（签名） 系主任（签名）
1．毕业设计（论文）的主要内容及基本要求
主要内容：运用Pro/E基于特征的参数化建模功能建立玉柴小型液压挖掘机各组成零部件的三维数字化虚拟模型，使用模型组装的方法创建机构连接，进行虚拟装配，通过驱动器给机构添加运动动力，完成挖掘机的运动仿真分析和动力学仿真分析。
基本要求：通过对挖掘机的结构分析掌握挖掘机的工作原理及运动规律。利用Pro/E软件创建挖掘机的三维数字化虚拟模型，对装配体进行运动仿真分析和动力学仿真分析，模拟机构在特定环境中的工作状况，分析其运动规律，并对其做动态的判断，以便尽早发现设计中的缺陷和潜在的不合理之处，及时修改设计方案。
④计算机辅助设计与制造，姚英学，蔡颖主编，高等教育出版社，2002
⑤Pro/ENGINGEER中文版机械设计实战训练，谭雪松，朱金波等编，人民邮电出版社，2004
Pro/ENGINGEER Wildfire中文版高级应用，谭雪松等编著，人民邮电出版社，2007
与本产品设计相关的市场信息资料，Pro/ENGINGEER三维造型及计算机辅助设计网站。
装配连接后转入应用程序的机构分析模块。在机构分析中设置连接轴。连接轴设置主要是对连接做参数设定，设定连接零件之间的运动范围、零位参照、相对位置、摩擦及恢复系数等，以限制它的运动，更好的模拟实际工作状况。机构的运动是靠主动件的驱动来实现的，在这里的驱动主要是通过添加电动机来实现的，系统提供伺服电动机、执行电动机两种。伺服电动机为机构提供驱动。
Parametric three-dimensional solid modeling stage is to use Pro / E, excavator parts drawing window to draw out the three-dimensional solid modeling of the components. When drawing attention to three-dimensional 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.
自第一台手动挖掘机诞生以来的160多年当中，挖掘机一直在不断地飞跃发展，其技术已经发展到相对成熟稳定的阶段。经过几十年的研究，被成为土建机械手，成为建设机器人的代表，据有关专家估算，全世界各种施工作业场约有65％至70％的土石方工程都是由挖掘机完成的。挖掘机是一种万能型工程机械，目前已经无可争议地成为工程机械的第一主力机种，在世界工程机械市场上已占据首位并且仍在发展扩大。挖掘机工作装置设计参数直接影响作业范围、功率利用、挖掘力发挥等。该参数的设计与挖掘机性能的好坏有关。
结构件装配是利用装配的添加指令把前面所生成的零配件逐一添加到机构中。首先添底座并固定其位置，然后添加其它零件。其它零件在装配时需要根据不同的功能添加相应的连接约束。装配中提供了刚性、销钉、滑动杆、圆柱、平面、球、焊接、轴承和常规等约束。装配过程的所有设置都可以在以后的分析中反复修改并实时观看修改结果。在装配过程中可以进行干涉检查和模型分析。
3．进度安排
设计（论文）各阶段名称
起止日期
1
收集资料,撰写开题报告。学习掌握Pro/ENGINGEER三维建模方法。
～
2
建立挖掘机各组成零部件三维数字化虚拟模型，虚拟装配。
～
3
挖掘机装配体各零部件的干涉分析，运动学分析。
～
4
挖掘机各组成零部件及装配体的工程图设计。
～
5
撰写设计说明书，设计结果光盘的制作，准备毕业答辩。
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 components 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; modeling; assembly; Motion Analysis
第1章
挖掘机的定义
挖掘机，又称挖掘机械，是用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及经过预松后的土壤和岩石。从近几年工程机械的发展来看，挖掘机的发展相对较快，而挖掘机作为工程建设中最主要的工程机械机型之一，其正确的选型也就显得更为重要。
挖掘机的发展历史
挖掘机行业的发展历史久远，可以追溯到1840年。当时美国西部大开发，进行铁路建设，产生了模仿人体构造，有大臂、小臂和手腕，能行走和扭腰类似机械手的挖掘机，它采用蒸汽机作为动力在轨道上行走。但是很长时间挖掘机都没有得到很大的发展，应用范围也只局限于矿山作业中.
导致挖掘机发展发展缓慢的主要原因是：其作业装置动作复杂，运动范围大，需要采用多自由度机构，古老的机械传动对它不太合适。而且当时的工程建设主要是国土开发，大规模的筑路和整修场地等，大多是大面积的水平作业，因此对挖掘机的应用相对较少，在一定程度上也限制了挖掘机的发展。
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 real-time viewing. In the assembly process can be interference checking and model analysis.
由于液压技术的应用，二十世纪四十年代有了拖拉机上配装液压反铲的悬挂式挖掘机。随着液压传动技术迅速发展成为一种成熟的传动技术，挖掘机有了它合适的传动装置，为挖掘机的发展建立了强有力的技术支撑，是挖掘机技术上的飞跃。同时，工程建设和施工形式也发生了很大的变化。在进行大规模国土开发的同时，也开始进行城市型土木施工，这样，具有较长的臂和杆，能装上各种给样的工作装置，能行走，回转，实现多自由动作，可以切削高的垂直壁面，挖掘深的基坑和沟槽的挖掘机得到广泛应用。
毕业设计（论文）
挖掘机三维建模及运动仿真
学 生：
学 号：
专 业：机械设计制造及其自动化
班 级：
指导教师：
二O一一年六月
毕业设计（论文）任务书
设计（论文）题目：挖掘机三维建模及运动仿真
系：机械工程专业：机械设计制造及其自动化班级：机自078学号：070Hale Waihona Puke Baidu1030808
学生：李泓兵指导教师：王 东
接受任务时间
～
摘 要
Pro/E在挖掘机三维建模与运动仿真设计的主要步骤：参数化实体建模、结构件装配、机构分析及生成工程图。设计中，主要会应用到Pro/E的三大模块：一是参数化三维实体建模模块，二是组件装配模块，三是机构分析模块。
参数化三维实体建模阶段是用Pro/E软件零件图窗口绘制出挖掘机各零部件的三维实体图。绘制三维实体零件图时注意基准平面和基准轴的选择，合理的选择将在后续的装配连接工作及分析工作比较顺利。也可将不同的零件用不同颜色绘制。对于构件的连接部分不需要详细的连接设计，只需有确定的连接轴、连接位置及连接方式。
关键词：挖掘机；建模；装配；运动分析
ABSTRACT
Pro / E in excavator design of three-dimensional 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 three-dimensional solid modeling module, the second component assembly module and the third is institutional analysis module.
撰写设计说明书。将所有设计结果（包括组成挖掘机的各零部件及装配体三维数字化虚拟模型Pro/E源文件）刻录成光盘。
2．指定查阅的主要参考文献及说明
①数字化设计与制造,苏春主编,机械工业出版社,2006
②虚拟设计，陈定芳，罗亚波等著，机械工业出版社，2002
③Pro/ENGINGEER Wildfire ，金鑫等编著，机械工业出版社，2007
教研室主任（签名） 系主任（签名）
1．毕业设计（论文）的主要内容及基本要求
主要内容：运用Pro/E基于特征的参数化建模功能建立玉柴小型液压挖掘机各组成零部件的三维数字化虚拟模型，使用模型组装的方法创建机构连接，进行虚拟装配，通过驱动器给机构添加运动动力，完成挖掘机的运动仿真分析和动力学仿真分析。
基本要求：通过对挖掘机的结构分析掌握挖掘机的工作原理及运动规律。利用Pro/E软件创建挖掘机的三维数字化虚拟模型，对装配体进行运动仿真分析和动力学仿真分析，模拟机构在特定环境中的工作状况，分析其运动规律，并对其做动态的判断，以便尽早发现设计中的缺陷和潜在的不合理之处，及时修改设计方案。
④计算机辅助设计与制造，姚英学，蔡颖主编，高等教育出版社，2002
⑤Pro/ENGINGEER中文版机械设计实战训练，谭雪松，朱金波等编，人民邮电出版社，2004
Pro/ENGINGEER Wildfire中文版高级应用，谭雪松等编著，人民邮电出版社，2007
与本产品设计相关的市场信息资料，Pro/ENGINGEER三维造型及计算机辅助设计网站。