基于proe的液压挖掘机三维建模与运动仿真

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毕业设计说明书

设计题目：基于Pro/E的液压挖掘机三维建模与运动仿真

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专业：******

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摘要

工作装置是液压挖掘机的重要组成部分，为研究工作装置在挖掘机整个作业循环时间里的运动情况，运用Pro/E软件的运动仿真模块对挖掘机工作装置进行运动仿真。采用传统的运动分析方法存在工作量大、不精确和不直观等缺点。利用Pro/E对液压挖掘机反铲工作装置进行建模和装配,首先分析了挖掘机的运动过程和各工况位置,然后用Pro/ E中的Mechanism模块进行了机构运动学仿真,通过对挖掘机各连接轴的设置,找到挖掘机动臂、斗杆和铲斗的各极限位置，以及确定各部件的运动关系和时间安排。结果表明该方法简单、可靠、为挖掘机整机设计及性能评估提供一定的理论依据。

关键字：液压挖掘机；Pro/E；运动仿真

ABSTRACT

The work device is an important part of a hydraulic excavator.To start the motion process of hydraulic excavator work device in the whole operation cycle time, Pro/E sofortware is used to simulat. The traditional design methods to draw the envelope diagram have many shortcomings, such as the heavy workload,imprecision and less intuition. Pro/ E software was used to model and assemble for backhoe working equipment of the hydraulic excavator. Above all , the excavator movement process and work conditions were analyzed. Then mechanism kinematics simulation was carried on by Mechanism module in the Pro/ E software. The limit positionsof movable arm, bucket arm and bucket were found through setting joint shafts of the excavator.

Keywords：excavator；Pro/E；dynamic simulation

目录

摘要 (Ⅰ)

第1章绪论 (1)

1.1液压挖掘机在工程应用中的重要性 (1)

1.2液压挖掘机的简介 (1)

1.2.1 液压挖掘机的组成 (2)

1.2.2 液压挖掘机的工作循环过程 (3)

1.3 Pro/E软件的介绍 (3)

第2章基于Pro/E的挖掘机参数化建模 (5)

2.1动臂的建模 (5)

2.2 斗杆的建模 (7)

2.3 挖斗的建模 (8)

2.4 驾驶舱的建模 (10)

2.5动臂液压元件 (12)

2.6挖斗液压元件 (13)

2.7连接片的建模 (14)

第3章液压挖掘机的装配设计 (16)

3.1 装配概述 (16)

3.2 机座的装配 (17)

3.3 机身的装配 (18)

3.4 动臂液压元件的装配 (19)

3.5 斗杆液压元件的装配 (20)

3.6挖斗液压元件的装配 (21)

3.7挖掘机的总体装配 (21)

第4章液压挖掘机的运动仿真模拟 (23)

总结 (27)

致谢 (28)

参考文献 (29)

第1章绪论

1.1液压挖掘机在工程应用中的重要性

液压挖掘机作为一种重要的工程机械使用在土石方施工和矿山采掘工业中，它有别于其他机械设备，它的工作环境恶劣，常工作在地质情况复杂、载荷情况多变、大气条件差的条件下。因此，其可靠性备受关注，特别是它的工作装置部分，由于要承受巨大载荷以及频繁的载荷变化，其结构安全性更要进行严格验证。近年来，随着电子计算机的快速发展，有限元分析技术和虚拟样机技术在挖掘机的设计和开发过程中得到了广泛使用，国内外的研究人员对此也做了大量的研究工作与探索。

挖掘机是一种常用的、重要的工程机械，在国民经济建设的许多行业被广泛地采用，如工业与民用建筑、交通运输、水利水电工程、农田改造、矿山采掘以及现代化军事工程等行业的机械化施工中，对减轻繁重的体力劳动，保证工程质量，加快建设速度，按时完成工期，提高劳动生产率都起着非常重要的作用。据统计，一般工程施工中约有65%—70%的土方量、露天矿山中80%的剥离量和采掘量都是用挖掘机完成的。

液压挖掘机作为工程机械的产品代表，它具有重量轻、结构紧凑、挖掘力大、传动平稳、操纵简便、易实现无级变速和自动控制等系列有点，被广泛用于水利水电工程、建筑工程、市政工程、矿山采掘以及国防等工程的施工中。它具有很高的生产效率和可靠的安全稳定性，对于保证工程质量、加快建设速度有着重要作用。据建设部门统

计，一台斗容为1.0m³的液压挖掘机挖掘Ⅰ—Ⅳ级土壤时，每班生产率大约相当于300—400个工人一天的作业量。因此使得挖掘机在现代“挖土改水”的建设中发挥着越来越重要的作用。

随着计算机辅助设计技术的日益推广，机械设计及制造技术发生了革命性的变化，而作为一个重要分支的液压挖掘机行业，应用现代计算机辅助设计技术势在必行。

1.2液压挖掘机工作简介

液压挖掘机实在机械系统传统挖掘机的基础上发展起来的一种周期作业的土方机械，液压挖掘机由于在动力装置和工作装置之间采用容积式液压传动，靠液体的压力能进行工作。如图1—1为挖掘机实际图片。

图1—1 挖掘机

1.2.1液压挖掘机的组成

液压挖掘机的总体结构包括动力装置、工作装置、回转机构、操纵机构、传动系统、行走机构和辅助设备等，液压挖掘机结构简图如