工程机械(装载机)系统仿真过程

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工程机械的虚拟仿真实验教学设计【论文】

工程机械的虚拟仿真实验教学设计摘要：设计了一种基于计算机网络和大数据的工程机械虚拟仿真实验教学平台。

该平台可以实现用户操作、场景虚拟及场景选择等多种实验教学功能，并且采用了功能性更强的UGNX虚拟仿真技术，以提高虚拟教学平台的功能性和数据共享性。

该平台的功能性表现优于传统实验教学平台，数据处理的响应值变动更小、效率更高。

关键词：工程机械；虚拟仿真；实验教学平台；UGNX互联网与计算机虚拟仿真技术的发展，为工程机械类专业的教育教学提供了一个全新的途径，也使基于网络的虚拟实验教学和远程教育得以实现[1-4]。

为满足工程机械类专业的教育教学与科技创新的需要，实现教育资源平台化共享，本文设计了一种基于互联网的虚拟仿真实验教学平台，利用网络实验设备的联通性，建立计算机网络与工程机械实验设备之间的关联，基于互联网实现教学平台与实验设备的资源共享，提高工程机械实验教学平台的可拓展性和可维护性[5-7]。

1工程机械虚拟仿真实验教学平台的总体架构本文设计的基于互联网和计算机虚拟仿真技术的实验教学平台，将理论分析与实验教学融合于一身，能够从理论和实践的双重视角分析工程机械运动的原理，利用虚拟仿真实验平台实现工程机械理论与实践的统一，为工程机械专业教学活动提供了一个动态化、智能化、交互性的教学与实验环境[8-9]。

该虚拟仿真实验教学平台能够通过视频、图像等方式将机械设备的工作过程进行动态化展现，产生更加直观和生动的教学效果，使学生更容易掌握工程机械运动的原理。

依托于互联网和大数据的计算机仿真平台的突出特点是智能化，可以提供更多种类的教学模式和实验模式；在交互性的表现方面具有强大的AI性能[10-11]，易于教师与学生的互动和交流，学生在选择性学习方面有了更大的自主性。

由于虚拟仿真实验教学平台的教学资源由网络和大数据平台提供，一方面可以保证所提供的工程机械模型的科学性、时效性和多样化，能够应对不同方向的教育教学任务；另一方面也提高了教学资源网络的共享性和开放性，节约了教育教学成本。

装载机工作装置运动学仿真

社．１９８７．
善，但是也可能由于后期转速递减过多，卸载结束时限位块的碰撞力度不足引起部分物料黏积铲斗。
为了减少物料的黏积。要求机构既具有弧状的卸载
特性，又能产生一定的碰撞力度。
［２】刘良臣．国内外装载机新技术展望卟建筑机械化，２００１（５）：
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｕｓｉｎｇＰｒｏ／Ｍｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｗｏｒｋｉｎｇｄｅｖｉｃｅｏｆｌｏａｄｅｒｉｎｔｈｅｍｏｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｕｌｅ．Ａｆｔｅｒｄｅｓｉｇｎ，ａｓ —
避免限位块的剧烈碰撞，卸载的速度性会得到改
文章在ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ理论的指导下．基于
Ｐｒｏ／Ｅ软件建立的装载机工作装置的参数化特征模
型，应用ＰＲＯ／ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＭＯＴＩＯＮ模块完成了对其运动学仿真分析。通过在运动学仿真中获得的装
油缸处活塞杆上一点的位置、速度、加速度变
［７】祝凌云，李斌．ＰＲＯ／ＥＮＧＩＮＥＥＲ运动仿真和有限元分
析【Ｍ】．北京：Ａ－Ｒ）Ｉ￣电出版社，２００４．
（责任编辑高远）
化。可以通过该点的位移变化曲线看到在整个工作循环过程中，动臂的变化都是直线型，在铲斗翻斗

装载机工作装置的建模与仿真分析_段楠

70
第 28 卷第 5 期
装载机工作装置的建模与仿真分析段楠, 等
Vol 28No 5
进行 3 s, 步长为 0. 01 s 的动态仿真分析, 此阶段运行后的模型如图 3 所示。
step( time, 0, 0, 3, 2. 5) + step( time, 3, 0, 7, 0) + step( time, 7. 1, 0, 10, - 4. 5) ;
进行运行时间为 15 s, 步长为 0. 01 s 的仿真分析, 在第 4 阶段运行后动臂、摇臂、铲斗都回到初始位置, 其状态如图 6 所示。
图 4 举升状态
( 3) 转斗缸收缩, 动臂缸闭锁, 铲斗翻转, 实现物料的卸载
为转斗缸添加运动, 使转斗缸伸长, 实现在转斗的翻转。添加的运动方程为
( 1) 转斗缸伸长, 动臂缸闭锁, 铲斗收斗, 实现物料的铲装
为转斗缸添加运动, 实现转斗缸伸长, 铲斗收斗;
在转斗油缸上选择 Jiont c1 圆柱副, 右击选择弹出菜单中的Modify 命令显示运动副修改对话框;
点选 Impose Motion( s) . . . 按钮, 显示添加运动对话框;
缸自锁。添加的运动方程为 step ( t ime, 0, 0, 3, 2.
5) + step ( t ime, 3, 0, 7, 0 ) ; 进行运行时间为 7 s, 步长为 0. 01 s 的仿真分
析, 在第 2 阶段运行后动臂、摇臂、铲斗所处的位置如图 4 所示。
图 5 卸载状态
( 4) 转斗缸收缩, 动臂缸收缩, 动臂下降, 铲斗自动放平, 自动进入下一次铲掘状态
紧钢丝绳而使输送带拉紧; 拉力传感器将张紧力的变化传给压力控制器; 压力控制器将压力信号转换为电信

ADAMS软件在工程机械系统仿真中的应用案例

无弹簧时
分析模型
座位上下运动曲线
理论计算简介对于座位体，质量为M，整体力平衡式可写为：
MX CX KX MG F 0
解上述方程即可得到座位的运动，并加以绘制曲线。
ADAMS软件分析过程简介
建立模型样机
第一步：可简化建立样机，座位为一长方体，底盘也简化为一长方体。注意：简化时要保证质心位置不变、质量不变。
第四步：修改个零部件的物理特性。视图在由 CAD软件调入ADAMS软件后，其各部件的物理特性丢失，只保留了几何特性，所以，为进行系统仿真，需要对每一个零部件添加材料特性，步骤如下：
将鼠标放在要修改的零部件上，点击右键，依次选择：浮动菜单的第一项part—modify，打开修改对话框；
此处选择质量特征
第五讲 ADAMS软件在工程机械系统仿真中的应用
一、ADAMS应用总述二、综合实例
刚体运动方程
rT
mr''
F
'T
J'
.
'
~
'
J''
n'
0
Hale Waihona Puke 点在参考坐标系中位置表示及位移、速度、加速度表示
r r0 As
r' r0' As
r''
r0''
''
As
利用adams仿真软件对机械系统进行仿真过程：
建模
*利用Adams软件建模工具
系统几何建模
直接建立样机模型 *利用其它软件建立模型
后输入Adams软件
施加约束和运动施加载荷
测量调试

装载机工作装置的实体建模和运动仿真

置
5. 生成特殊连接
分析运动机构
设置运动环境
1. 应用伺服电动机 2. 应用弹簧 3. 应用阻尼器 4. 应用执行电动机 5. 定义力/力矩负荷
1. 运行运动学分析 2. 运行动态分析 3. 运行静态分析 4. 运行力平衡分析
5. 运行重复组件分析
获取分析结果
1. 回放结果 2. 检查干涉 3. 查看定义的测
几方面的分析：
1 铲斗斗尖位置分析
2 工作装置铰点处运动分析
3 铲斗运动分析
4.5 工作装置干涉检测
在回放中进行碰撞干涉检测，如果杆件在运动中出现干涉，“Proe/E” 就会提示，并将干涉区加亮显示，以便设计者检查修改。通过“ Proe/E” 环境中的全局干涉检查判断ZL50 装载机工作装置干涉问题，经过检查，ZL50 装载机工作装置在铲斗收斗时由于收斗角过大造成后挡板与摇臂产生轻微的干涉，通过调整翻斗油缸的伸长长度后，工作装置不存在干涉情况。最后可以通过扑捉动态模拟过程，制作成一个动画影片。
在机构上定义重力、力和力矩、弹簧、阻尼等特征。可以对机构设置材料、
密度等基本属性特征，使其更加接近现实中的机构，达到真实模拟现实的
目的。
做完一个机构动态分析后就可以进行结果回放，检测干涉，捕捉
机构运动仿真动画，所需数据的测量对机构的合理性进行检验，是否满足
设计要求。根据设计任务书的要求，
需要对工作装置做如下
Pro/E提供了十种连接定义。主要有刚性连接，销钉连接，滑动杆连接，圆柱连接，平面连接，球连接焊接，轴承，一般， 6DOF（自由度）。
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4.3用Pro/E做机械动态分析的一般流程

直推式装载机运动性能仿真与优化

直推式装载机运动性能仿真与优化近年来，装载机行业得到了广泛的关注和发展，其中直推式装载机作为一种主要的装载机产品，不仅具有较高的生产效率和安全性，而且也具备了较高的市场需求。

强大的生产力、先进的技术和优秀的运动性能使得直推式装载机成为市场上的热门商品。

因此，直推式装载机的运动性能仿真与优化也显得尤为重要。

直推式装载机的运动性能直接决定了其工作效率和安全性能。

其中，仿真技术是一种有效的测试手段，可以准确地把握装载机的运动状态和性能。

通过装载机的运动模型建立和仿真分析，可以评估装载机的工作性能，为优化设计提供有效的数据支持。

运动性能仿真的基础是装载机的运动学模型，只有确立了运动学模型，才能进行仿真工作。

运动学模型通常采用三维CAD技术建模，并以刚体动力学为基础建立物理模型。

此外，采用三维建模技术，可以将装载机的各个部件进行精细化、细致化的建模，准确地描述装载机的运动特性和性能。

而优化设计的过程是在装载机的基础运动学模型的基础上，通过对各种机械参数的修改，来优化装载机的性能。

其中，EMA与PSO算法是优化设计的主要方法。

EMA算法的基本做法是针对目标函数的形式和特征进行分析，利用约束条件映射算法推导出相关的递推式，通过迭代优化，使得目标函数达到最优值，从而实现优化设计。

而PSO算法则是一种自适应粒子群优化算法，该算法兼具局部搜索和全局搜索能力，除了不同个体之间的交流，还能模拟个体之间的协作。

通过不断地迭代和优化，可以得到最优化结果。

但是，在进行仿真和优化设计的过程中，也遇到了一些难点和问题。

例如，装载机工作状态的不确定性，误差的积累现象，以及复杂的计算模型等等。

如何减小误差，提高仿真和优化的准确性，是当前需要解决的问题。

因此，未来优化设计的工作应该引入更多的现代化技术和方法，如人工智能、虚拟现实等，进一步完善直推式装载机的运动性能仿真和优化。

同时，也需要在建模、仿真和优化设计的各个环节上加强协作，加快互联网化和产业化的进程，为装载机行业的发展提供更为可靠和科学的支撑。

基于AMESim的装载机工作液压系统仿真分析

基于AMESim的装载机工作液压系统仿真分析作者：王峰来源：《科技资讯》2018年第21期摘要：AMESim软件作为液压仿真分析件之一，凭借其自身的优势特点，在机械工程液压行业广泛应用。

结合实际装载机工作液压系统和机械动作结构，介绍了AMESim软件在液压系统设计中的应用。

对装载机铲斗及其相关液压系统进行了建模仿真计算，说明了若液压泵选择不当可能造成的后果，为液压泵的选择提供了借鉴数据。

同时针对负载敏感液压系统进行了仿真分析，验证了其可行性。

并且进行了机液联合仿真计算，为机械耦合设计提供了新思路。

关键词：液压系统仿真装载机 AMESim中图分类号：TH243 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）07（c）-0074-02由于机电液耦合运动操控方式的不断改进，在全球化趋势越来越明显的今天，各个行业的竞争也来越激烈，机制行业则有过之而无不及。

面对这样的局面，如何迅速、精准地设计机械液压系统，是提高企业竞争力的关键所在[1]。

1 AMESim仿真分析软件AMESim是一款多学科领域复杂系统建模仿真平台。

该软件拥有超过27个不同方向的工具包，每个工具包由该学科的基础结构单位组成，且这些不同学科方向的工具包中的基础结构单元都是实际应用中验证过的，是可行的。

该软件拥有与多种软件通讯的接口，可以与Simulink、Adams、Simpack、Flux2D、RTLab、SPACE软件联合仿真。

2 装载机工作液压系统的建模与仿真2.1 装载机工作系统建模结合模拟项目，在软件的液压部件包和机构包中挑选合适的结构，然后设立动作系统的液压部分和动作结构，调整各方面数据，通过操作信号使用液压结构。

在模拟的操作时，液压部件对动作结构作用一个力，令动作结构能够执行到位，动作机构的速度、位移量和加速度等数据传输给液压部分，液压部分根据需要再进行调整，以完成模拟。

2.2 装载机负载分析以装载细河沙为例，装载机铲斗在插入细沙和从沙堆掘出时的阻力为最大。

基于ProE的装载机工作装置的实体建模及运动仿真

摘要基于Pro/E的装载机工作装置的实体建模及运动仿真专业：机械设计制造及自动化作者：李书知指导教师：陈丰峰摘要：装载机是一种应用广泛的工程机械。

有其广泛的空间，但由于装载机传统开发模式存在的开发周期长、过程繁杂、开发成本高、性能测试困难等问题，本文将仿真技术引入装载机开发领域，完成以下工作：1．介绍了装载机的发展历史及前景，装载机的种类，介绍了仿真技术产生的背景、在国内的发展状况以及仿真技术的实际意义。

2．对液压缸作出了合理的选择。

3．简述了Pro/E软件在工程设计中的应用，利用Pro/E构建装载机的三维实体模型，并对其进行装配，在Pro/E 环境下进行了装配干涉检验。

4．在Pro/ENIEER MECHANISM环境下进行运动仿真,得出装载机工作的性能曲线。

关键字：装载机工作装置液压缸仿真技术三维建模Abstract：Loader is a kind of engineer machine that is widely applied in engineer project,which has wildely space,Aim to the problems that exist in traditional research way of loader,for example the research cycle is long,the cost is long,the cost is high and the performance test is complex etc,this paper leads virtual prototype technology into research of loader.The following research works are completed:1.The development foreground,the category and loader’s history is introduced,also the background of simulationtechnology come into being,developing status in local and the significance of virtual prototype technology is introduced.2.To brief introduce the Pro/E software which application in the field of engineering,the3D modeling is used byPro/E software,which is built and interferential test of assembly in Pro/E environment is completed.3.The simulated motion in Pro/E environment is completed,and the capability curve is reached.4.A rational choice for the hydraulic actuating cylinder.Keywords:Loader,Working mechanism,hydraulic actuating,Simulation technology,3D modeling目录摘要 (I)1前言 (1)1.1装载机的简介 (1)1.1.1装载机的发展历史及前景 (1)1.1.2装载机的种类 (1)1.1.3本章小结 (3)1.2运动仿真技术简介 (4)1.2.1运动仿真技术产生的背景 (4)1.2.2运动仿真技术 (4)1.2.3运动仿真技术在国内外的发展概况 (4)1.2.4发展运动仿真技术的重要意义 (4)1.2.5总结 (5)1.3Pro/ENGINEER软件在工程设计中的应用 (5)1.3.1Pro/ENGINEER软件介绍 (5)1.3.2运动仿真技术对装载机设计理念的影响 (6)1.4本章小结 (7)2液压缸的选择 (8)2.1本章小结 (8)3装载机工作装置三维实体建模 (9)3.1工作装置零件建模 (9)3.1.1动臂的生成 (9)3.1.2铲斗的生成 (10)3.1.3底座的生成 (11)3.1.4连杆的生成 (11)3.1.5摇臂的生成 (12)3.1.6液压缸筒的生成 (12)3.1.7液压缸盖的生成 (13)3.1.8液压缸活塞的生成 (13)3.1.9连接销轴的生成 (13)3.2工作装置装配模型建模 (14)3.2.1底座模型装配 (15)3.2.2动臂模型装配 (15)3.2.3铲斗模型装配 (16)3.2.4液压缸体模型装配 (16)3.2.5摇杆模型的装配连接 (17)3.2.6连杆模型与铲斗模型和摇杆模型的装配连接 (17)3.2.7销钉模型的连接 (17)3.2.8本章小结...............................................................................................错误！未定义书签。

某工程机械设计与仿真分析

某工程机械设计与仿真分析随着现代工业的发展，工程机械在各个领域中得到了广泛的应用。

这些机械设备成为了现代建筑施工现场上不可或缺的重要工具。

而这些设备的设计与仿真分析则是保证其可靠性和优良性能的必要工作。

本篇文章将介绍某工程机械的设计与仿真分析流程。

一、需求分析在进行任何工程的设计与仿真之前，首先要进行的便是需求分析。

对于工程机械的设计与仿真来说，需求分析的关键任务是明确该设备的使用目标和技术要求。

这些目标和要求包括但不限于设备的工作负载、机械结构的性能要求、机械部件的精度要求、机械部件的耐久性和安全性等等。

同时，需求分析还需要明确设计和仿真的范围和目标，以及采用的开发工具和流程。

二、机械设计机械设计是指将上述需求分析的结果转化为具体的产品设计。

从整体上看，机械设计分为两个方面。

一是机型设计，也就是设备的整体结构设计；二是部件设计，也就是具体部件的设计，如驱动装置、传动装置、液压系统等等。

具体的机型设计由工程师使用CAD等软件进行绘制，同时在绘制过程中，需要注意机器件的尺寸、传动装置的安装位置、电气附件的安装位置等细节问题。

机械部件的设计需要参考上述需求分析的结果，根据具体零部件的尺寸和功能要求，绘制相关图纸并进行3D建模。

需要特别注意的是机械部件的精度要求以及机械部件的优化设计。

优化设计旨在提高设备的性能和降低能耗。

三、有限元仿真有限元仿真是机械设计的重要步骤。

有限元仿真软件可以通过模拟机械件的运动模拟来评估设备性能的好坏，并确定关键部件的强度。

具体来说，有限元仿真将机械部件抽象成一系列简单的有限元，并通过计算机程序来模拟机械的多种运动模式。

仿真过程中可以测量和分析机械部件的力学特性；进而通过分析模拟数据，评估部件的强度、振动等情况，从而确定是否满足设计要求。

在需要改进的情况下，设计师可以对CAD模型进行一些细小的修改，并重新进行有限元仿真。

四、系统组装和试验在机械部件的设计和仿真工作完成后，需要进行实际的系统组装和试验。

机械系统仿真操作步骤

机械系统仿真操作步骤1.确定仿真需求：在进行机械系统仿真之前，需要明确仿真的目的和需求。

这可能包括系统的性能评估、优化设计、分析故障等。

对于不同的需求，仿真模型和方法可能会有所不同。

2.系统建模：建立机械系统的仿真模型是进行仿真的关键步骤。

模型应该准确地反映出系统的结构、组成部分和工作原理。

可以使用CAD软件设计模型，并将其导入到机械仿真软件中。

3.设定边界条件：在进行仿真之前，需要设定系统的边界条件。

这可能包括仿真的时间范围、系统的初始状态、外部环境的影响等。

通过设定合适的边界条件，可以更准确地模拟系统的实际运行情况。

4.设定仿真参数：在进行仿真之前，需要对系统的参数进行设定。

这包括系统的几何尺寸、材料属性、运动控制参数等。

通过设定合适的参数，可以模拟系统在不同条件下的运行情况。

5.运行仿真：设置好边界条件和参数后，可以运行机械系统仿真。

仿真软件会根据设定的模型和参数，模拟机械系统在给定时间范围内的运行过程。

可以观察系统的状态变化、性能指标等，并进行分析。

6.评估结果：仿真完成后，需要对仿真结果进行评估和分析。

可以比较不同参数和设计方案的效果，评估系统的性能和可靠性。

可以使用图表、动画等方式展示仿真结果，以便更直观地理解系统的行为。

7.优化设计：根据仿真结果，可以对机械系统的设计进行调整和优化。

可以尝试不同的参数设定、组件配置等，以改善系统的性能和效果。

通过反复的仿真和优化，可以找到最佳的设计方案。

8.验证和验证：在仿真结果满足需求后，需要对仿真结果进行验证和验证。

可以通过与实际系统的对比测试，验证仿真结果的准确性和可靠性。

如果需要，还可以进行进一步的仿真和优化。

轮式装载机的工作装置设计及动态仿真

第1章ZL50轮式装载机的工作装置设计1.1 ZL50轮式装载机的工作装置设计要求1.1.1 概述装载机工作装置主要由铲斗和支持铲斗进行装在作业的连杆系统组成，依靠这套装置装载机可以对汽车，火车进行散料装载作业，也可以对散料进行短途运输作业，还可以进行平地修路等作业。

把铲斗更换成专门的装置，还可以进行其他装载作业。

装载机工作装置的结构和性能直接影响整机的工作尺寸和参数，因此，工作装置的合理性直接影响装载机的生产效率、工作负荷、动力与运动特性，不同工况下的作业效果、工作循环时间、外形尺寸和发动机功率等。

轮式装载机工作装置有多种形式，根据杆数和运动特征可分为正转四杆、正转五杆、正转六杆、反转六杆、正转八杆等。

本次设计研究的是反转六连杆机构，这种机构形式简单、尺寸紧凑。

当铲斗铲掘物料时由于是反转机构，转斗油缸大腔进油工作，可以获得较大的铲掘力。

也就是说，铲起同样重量的物料，转斗油缸的尺寸可以设计得较小。

而且转斗油缸后置，使司机有较好的视野。

反转六连杆机构尤其多用于中小型装载机工作装置,我国生产的ZL系列轮式装载机工作装置多采用这种形式。

图1-1 反转六连杆机构轮式装载机的工作装置由铲斗、连杆（或托架）、摇臂、动臂、转斗油缸、动臂油缸组成。

这个机构实质是两个四杆机构。

图1-2 轮式装载机的工作装置1.1.2 轮式装载机工作过程轮式装载机是一种铲、装、运、卸一体化的自行式设备，它的工作过程由六种工况组成。

○1插入工况动臂下放，铲斗放置于地面，斗尖触地，斗底板与地面呈3°~5°倾角，开动装载机，铲斗借助机器的牵引力插入料堆。

○2铲装工况铲斗插入料堆后，转动铲斗铲取物料，待铲斗翻至近似水平为止。

○3重载运输工况铲斗铲装满物料后举升动臂，将铲斗举升至运输位置(即铲斗斗底离地高度不小于机器的最小允许离地间隙)，然后驱动机器驶向卸载点。

○4举升工况保持转斗缸长度不变，操作举升油缸，将动臂升至上限位置，准备卸载。

基于 Fluid SIM的装载机液压系统建模与仿真

基于 Fluid SIM的装载机液压系统建模与仿真李明;王雷;蔡劲草;刘银丁【摘要】The ZL50 wheel loader is our research object in thispaper.Firstly,the hydraulic system of wheel loader was analyzed and designed,and the schematic diagram of hydraulic system was given. Then,the simulation analysis was carried out by using Fluid SIM software to realize the display and control circuit in order to test the validity of the design.%以 ZL50轮式装载机为研究对象，首先对轮式装载机液压系统进行分析与改进设计，完成液压系统原理图的拟定，最后在 Fluid SIM仿真软件中实现液压动作的仿真和回路控制，验证了设计的正确性。

【期刊名称】《重庆理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(030)008【总页数】9页(P36-44)【关键词】轮式装载机;液压系统设计;Fluid SIM仿真【作者】李明;王雷;蔡劲草;刘银丁【作者单位】安徽工程大学机械与汽车工程学院，安徽芜湖 241000;安徽工程大学机械与汽车工程学院，安徽芜湖 241000;安徽工程大学机械与汽车工程学院，安徽芜湖 241000;安徽工程大学机械与汽车工程学院，安徽芜湖 241000【正文语种】中文【中图分类】TH137装载机是一种广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建设工程的土石方施工机械。

由于装载机具有效率高、作业速度快、机动性好、操作轻便等优点，因此对装载机液压系统等方面的研究[1-7]具有重要的现实意义。

装载机工作装置的运动仿真

装载机工作装置的运动仿真张兰娣;王少雷;余太安;石树正;马轶群;任玉灿【摘要】装载机是一种应用广泛的工程机械.本文将仿真技术引入装载机开发领域,利用pro/E构建装载机工作装置零件的三维实体模型,并对其进行装配,而后,在pro/E环境下进行了装配干涉检验,在mechanism环境下进行运动仿真得出装载机工作性能曲线.【期刊名称】《河北建筑工程学院学报》【年(卷),期】2011(029)002【总页数】3页(P91-93)【关键词】装载机;工作装置;仿真技术;三维建模【作者】张兰娣;王少雷;余太安;石树正;马轶群;任玉灿【作者单位】河北建筑工程学院,河北,张家口,075000;河北建筑工程学院,河北,张家口,075000;张家口市三北拉法克锅炉有限公司,河北,张家口,075000;河北建筑工程学院,河北,张家口,075000;河北建筑工程学院,河北,张家口,075000;河北建筑工程学院,河北,张家口,075000【正文语种】中文【中图分类】TH131 引言装载机的工作装置是直接实现铲、运、卸等作业的机构,其性能好坏对装载机的使用和工作性能有着直接影响.开展装载机工作装置运动仿真的研究,对推广现代设计理论与方法,提高我国装载机的设计水平与产品质量,都具有十分重要的理论意义与现实意义.2 建立工作装置的三维模型根据工作装置的尺寸参数,利用软件Pro/Engineer中的三维造型模块(Part模块)建立装载机工作装置的零件模型,所建立模型的流程如图1所示.在建立模型的过程中,首先要注意单位制的选择,Pro/E默认单位制是英制单位,而非国际标准单位制.其次要注意命令的选择.由于Pro/E的建模功能十分强大,同一个特征可能有很多种生成的方法,例如,生成一个中空的圆柱,既可以利用拉伸命令先拉伸出一个圆柱体,而后,利用拉伸切削命令从生成的圆柱体中挖出一个圆柱体来生成,也可以通过旋转命令一次生成,当然还有其它一些办法来生成该特征.因此,命令的选择和组合对于建立模型是很重要的.如果命令选择的合适,那么模型的建立就可以节省很多时间,相反则要耗费很多时间,并且模型也不一定完美.建立的摇臂、液压缸、动臂和铲斗的三维模型如图2所示.3 模型装配图1 模型建立流程三维造型设计(part模块)仅仅是完成了一个个单独的零件模型,而一个产品往往是由多个零件组装在一起形成的.Pro/Engineer中的装配模块(即assembly模块)就是将分别建立的零件模型组装在一起构成一个完整的产品.零件装配是通过定义零件模型之间的装配约束来实现的,也就是在各零件之间建立一定的连接关系,并对其进行约束,从而确定各零件在空间的具体位置关系.可以这样说,零件之间的装配约束就是实际环境中零件之间设计关系在虚拟环境中的映射.本文所用到的装配约束方式主要是定义零件之间的运动约束.装配后的完整模型如图3所示.图2 工作装置组件的三维模型图3 工作装置的三维装配模型4 添加运动要素对模型添加运动副、驱动器使其运动起来,实现机构的运动仿真.完成机构运动仿真后,运用机构中的后处理功能可以查看当前机构的运动,并可以对机构进行位移、速度和运动干涉情况的分析,以便研究机构模型的合理性.实际工作中油缸活塞相对于缸壁的运动速度函数约为一次函数,在转斗油缸和动臂油缸上分别布置伺服马达,首先定义伺服马达函数,其次设定各个工况的运动时间,然后点击运行按钮进行运动仿真分析.下面是四个工况工作装置的位置截图,如图4—图7所示.图4 铲掘工况图5 运输工况图6 举升工况图7 卸载工况5 输出运动函数及获取分析结果在运动仿真运行完后,便可以获取分析结果.分析结果有多种类型,主要有机构上某点处的速度、加速度及位移等量,这些分析结果会以图表的形式给出.在获取分析结果前,需要定义测量,也就是定义要获取机构上哪一点或哪一零件处的参数之间的关系量.本文定义获取第三工况时铲斗齿尖处的位移及速度随时间变化的图表,如图8和图9所示.图8 铲斗尖运动位移与时间函数图图9 铲斗尖运动速度与时间函数图6 结论通过对工作装置的运动仿真计算,可以精确得出工作装置运动速度和位移随时间变化的函数图,这些函数图形给分析工作装置的工作特性提供了重要而准确的数据,对于工作装置的举升平移性、卸载和自动放平性的设计和实现有重要意义,而且对于一种新机构的设计,也可以利用这些函数来分析判断机构是否存在干涉和是否满足工作要求.参考文献【相关文献】[1]葛正浩,杨芙莲.Pro/E运动仿真实例教程编著,化学工业出版社,2007.6[2]林清安.精通Pro/ENGINEER野火4.0中文版综合教程,机械工业出版社,2005.3[3]冯忠绪,工程机械理论,人民交通出版社,2004.2。

工程机械液压系统讲解(精品资料)PPT

3. 自动限位装置
在工作装置和分流阀上装有自动复位装置，以实现工作中铲斗自动放平，动臂提升自动限位动作。在动臂后铰点和转斗液压缸处装有自动复位行程开关，当行程开关脱开触点，电磁阀断电而复位，关闭进气通道，阀体内的压缩空气从放气孔排出。
4. 转向液压缸工作回路
装载机要求具有稳定的转向速度，也现以国产QY－8型汽车式起重机来对汽车起重机液压系统作一个介绍。
p＝ p’＋ p〞＝p1-p3。液动分流阀
左端控制油路接p1，右端接p2。设两端油
积均为F，阀芯即处在油压p1与p2的推力和弹簧力P弹之和相平衡的位置。当转向泵流量Q1正常，p到达规定值而p1p3+P弹/F时，分流阀被推至A工位，于是Q2＝0，辅助泵
排油全部输入工作装油路。当发动机转速降低，使Q1减小到p1 p3+P弹/F时，分流阀便逐渐被推向B工位，于是辅助泵开始向转向油路输油。由于增加乐流量Q2，使p2 上升，同时p1值也随之上升，直到p1 p3+P 弹/F时，分流阀便停留在新的平衡位置。
图示是ZL50铰接式轮胎装载机的外观图，
它的举重量为5吨。装载机的根本动作是：将
铲斗插入物料，向后翻转铲斗，保持载荷，
提升物料到一定高度，将物料运输到卸荷地
点、卸料，
然后回到装料处，如源自循环作业。图中为ZL50装载机的液压系统图。它以国产WY250型正铲液压挖掘机采用双泵分功率变量系统。
上下
部的油路通
辅助泵现该以液国压产系Q统Y的－回8型油汽路车中式装起有重板机式来强对制汽风车冷起散重热机器液，压保系持统作作业单一时向个油节介温流阀绍在。80。分配阀
积均为F，阀芯即处在油压p1与p2的推力和弹簧力P弹之和相转平向衡阀的位置。

装载机工作装置运动学仿真

装载机工作装置运动学仿真作者：臧坤来源：《科技创新与生产力》 2015年第4期臧坤（太原轨道交通装备有限责任公司，山西太原 030009）摘要：文中使用Pro/M模块模拟装载机工作装置的运动仿真。

在零件设计完成后将各种零件进行装配，模拟机构运动，分析各运动副与构件在某一时刻的位置、运动量以及各运动副之间的相互运动关系，从而检查机械的运动是否达到设计要求。

关键词：装载机工作装置；运动学仿真；运动关系中图分类号：TH243 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2015.04.047收稿日期：２０14－12－12；修回日期：２０15－03－12作者简介：臧坤（1983-），男，山东青岛人，工程师，主要从事工程作业车开发设计研究，E-mail：23674883@。

1 运动副的定义运动副就是各构件间组成的可动连接[1-2]。

在PRO/MECHANSM MOTION模块中对于运动副的定义是通过点来实现的[3-4]。

用来定义运动副的2个点是位于不同组件的点，但是用来定义运动副的2个点必须重合在同一平面上。

例如铲斗和连杆连接处的运动形式除了转动之外还有轻微的沿连接轴的滑移，所以在此处定义的运动副的类型为圆柱连接。

在装载机工作装置的运动中，需要定义2个驱动，一个驱动用来实现铲斗的运动，另一个驱动用来实现动臂的举升和下降。

因装载机工作装置的仿真是实现机构的连续运动，所以对驱动的设置应以图表的方式来描述其运动过程。

2 工作循环铲斗（即工作装置）循环过程是按照铲斗掘铲（平铲和向下铲掘）→铲斗收斗（下限）→运输→铲斗举升→铲斗卸料（上限）→铲斗下降→铲斗掘铲（平铲和向下铲掘）来不断循环运动。

3 数据分析在PRO/E MOTION模块中通过对一点的测量反映出该点在某一时刻的位移、速度、加速度变化[5]。

1）摇臂处铰接点的位移、速度、加速度变化，见图1。

摇臂在举升和下降时其位移曲线是直线型。

轮式装载机工作装置的虚拟设计和三维仿真毕业设计论文

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XXXX大学本科毕业设计(论文)学院专业机械设计制造及其自动化学生姓名班级学号指导教师二零年月XXXX大学本科毕业论文ZL50G式轮式装载机工作装置的虚拟设计和三维仿真The type of ZL50G wheel loader working device virtual design and three-dimensional simulation完整的毕业设计过程ProE 三维建模，包括零件，装配图以及运动仿真这里贴上转载机CAD图该毕业设计成果经过严格而完整的毕业答辩过程，并取得优秀。

如有需要可以联系球球3（理工类）：X X X X大学毕业论文（设计）任务书学院：专业：机械设计制造及其自动化学号：姓名：指导教师：职称：20 年月日注：1、如页面不够可加附页2、以上一～五项由指导教师填写摘要装载机是铲土运输机械类中的一种，常见的装载机有自行式履带装载机和轮胎式装载机，装载机主要由工作装置、动力系统、传动系统、制动系统、行走系统、液压系统、电气系统等组成。

本篇论文主要讨论装载机工作装置系统的三维设计和运动仿真。

装载机工作装置主要包括铲斗、工作装置连杆系统、机架等部分，其中铲斗的设计与参数计算、工作装置连杆系统的设计与参数计算是本次设计与计算的重点，工作装置连杆系统的三维建模与运动仿真主要在Pro/E软件中设计完成。

装载机是工程机械中的重要机种，主要用于公路建设、铁路修建、建筑工程、港口与矿山建设等工程建设中，而轮式装载机是目前应用最为广泛的机种，轮式装载机具有作业速度快、效率高、维修方便、机动性好、操作轻便等优点，因此其应用广泛。

在轮式装载机工作装置的设计中，目前应用最为广泛的工程设计软件是美国参数技术公司推出的Pro/E软件，在本次设计中也将应用Pro/E软件来进行工作装置的三维建模和运动仿真。

关键字：轮式装载机工作装置三维建模运动仿真AbstractLoaders belong to shovel transport machinery, is a front-mounted bucket supporting structure and linkage, loading or excavating when it goes forward, as well as upgrading, transportting and unloading machinery self-propelled crawler or tire .It is widely used in highway, railway, construction, electrical and mechanical, port and mining and other projects.Loader has many advantages such as fast operating speed, high efficiency, good mobility, easy operation, etc. so it becomes the main machinery in the engineering construction of earthwork construction.Loaders plays an important role in the construction of speeding up construction speed, reducing labor intensity, improving project quality, reducing project costs and also become a indispensable modern machinery.Loader is widely used construction machinery.But the traditional development model exists lots of problems such as longer development cycle ,complex process, high development costs,difficult performance testing.This article will introduce the simulation technology in the loaders development field,complete the following tasks.Keywords: Loader; Working device; Three-dimensional modeling; Motion Simulation目录第一章绪论----------------------------------------------------------11.1 装载机总体概况------------------------------------------------------11.2 装载机的简介--------------------------------------------------------11.2.1 我国装载机发展历史--------------------------------------------11.3 Pro/ENGINEER软件在工程设计中的应用----------------------------------4第二章轮式装载机工作装置的设计--------------------------------62.1 工作装置的组成------------------------------------------------------62.2 铲斗设计------------------------------------------------------------62.2.1 铲斗斗型的结构分析--------------------------------------------72.2.2 铲斗基本参数的确定--------------------------------------------82.2.3 斗容的计量---------------------------------------------------102.3 工作装置的设计和图解法的应用---------------------------------------122.3．1 动臂与铲斗、摇臂、机架的三个铰接点B、E、A的确定---------------132.3．2 连杆与铲斗和摇臂的两个铰接点C、D的确定----------------------152.3．3 举升油缸与动臂和机架的铰接点H及M点的确定--------------152. 4 确定动臂油缸的铰接位置及动臂油缸的行程--------------------------162. 4．1 动臂油缸的铰接位置-----------------------------------------16l 的确定--------------------------------------172. 4．2 动臂油缸行程H第三章装载机工作装置三维实体建模----------------------------183.1 工作装置零件建模-----------------------------------------------183.1．1 动臂的生成------------------------------------------------223.1．2 铲斗的生成--------------------------------------------------233.1．3 机架的生成 -------------------------------------------------233.1．4 连杆的生成--------------------------------------------------233.1．5 摇臂的生成---------------------------------------------------243.1．6 液压缸筒和活塞的生成-----------------------------------------243.1．7 连接销轴的生成-----------------------------------------------25 3.2工作装置的装配模型-------------------------------------------------27 第四章装载机工作装置运动仿真--————-----------------324.1 概述---------------------------------------------------------------32 4.2 创建机械运动仿真环境-----------------------------------------------324.2.1 创建快照-----------------------------------------------------32 4.2.2 定义伺服电机-------------------------------------------------32 4.2.3 运动运动-----------------------------------------------------35 4.2.4 测量---------------------------------------------------------39 致谢------------------------------------------------------------------43 参考文献-------------------------------------------------------------44第一章绪论1.1 装载机总体概况装载机是现代工程机械的重要机种之一，它在公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建设中发挥极其重要的作用，常用在铲装土壤、砂石、石灰、煤炭等散状物料的施工中，同时能对矿石、硬土等进行轻度铲挖工作。