ZL50轮式装载机虚拟样机设计及典型工况仿真VIP

1 第一章 绪 论 论 装载机是一种作业效率高，用途广泛的工程机械，它可以用来铲装、搬运、卸载、平整散装物料；也可以对岩石、硬土等进行轻度的铲掘工作。 如果更换相应的工作装置，还可以进行推土、起重、装卸木料钢管等作业。因此，装载机被广泛应用于建筑、公路、铁路、水电、港口、矿山及国防等工程中，对加快工程建设速度、减轻劳动强度、提高工程质量、降低成本具有重要作用。在国内外，无论是种类上还是在产量方面装载机都得到迅速发展，成为工程机械的重要机种之一。 上世纪末，国际工程机械进入了一个全新的发展时期， 美、日、德等国的各主要制造企业在提高装载机的可靠性、舒适性、安全性及降低能耗、提高作业效率等基础上，大量应用机电一体化及微电子等新技术，不断涌现出新结构和新产品，相继研制出许多超强功能系统。产品规格向大型化及微型化两头延伸，多用途及全液压驱动机型得到了广泛发展。装载机技术发展的重点在于增加产品的电子信息技术含量，努力完善产品的标准化、系列化和通用化，改善驾驶人员的工作条件，向节能、环保方向发展。操纵实现了自动或半自动化、节能降耗和舒适高效，外观造型及外形制造达到了相当完美的程度。 在国内，随着 部大开发战略的实施，我国工程机械行业将面临更广、更佳的发展机遇和更严峻的挑战。作为工程机械之一的装载机行业，近年来发展迅猛，装载机不仅在产量、产值和品种方面大幅度增长，而且在企业数量和生产规模上也不断扩大，成为工程机械行业中发展最快、市场需求量最大的机种之一。 （一）、本次设计的题目 本次设计的题目是 式装载机虚拟样机设计及典型工况仿真。本次设计涉及到虚拟样机技术软 拟样机技术是一项新生的工程技术。比较工程机械传统的设计方法可在计算机上建立机械系统的虚拟模型，伴之以三维可视化处 理，模拟在现实环境下系统的运动和动力特性，并根据仿真结果精化和优化系统的设计过程。 本次设计为轮式装载机，其具有重量轻、行走速度快、机动灵活、效率高行走时不破坏路面、维修方便等优点。但其轮胎接地比压大、通过性差，而且对工作场地和物料的块度都有一定的要求，尤其是在矿山工作时，轮胎磨损快。但总的说来，优点还是比较突出，因此近年来，轮胎式装载机得到了很大的发展。 2 （二）、设计任务说明 装载机是由发动机、底盘和工作装置三大部分组成，但由于设计时间有限，本次设计在装载机结构及总体参数初步确定的基础上，主要进行以下工作 ： 1. 工作装置的虚拟样机模型的建立、仿真分析； 2. 建立简化的整机模型，进行工作过程的模拟仿真； 为了减少设计费用，缩短设计周期，本次设计严格遵循“三化”的原则，除考虑到制造工艺性及使用性外，还着重考虑了机器的经济性和维修的方便性。部分结构在参考国内外现有的机形的基础上作了一些改进。 （三）、根据不同的使用要求，装载机发展形成了不同的结构类型： 装载机通常按下列方法分类： 1、按时用场和不同，分为露天用装载机和地下用装载机； 2、按发动机功率分 ,可分为小型的：功率小于 74型的：功率为 74147型 的：功率为 147515大型的：功率大于 515 3、按动力传动系统的不同，分为液力传动装载机和液压传动装载机； 4、按卸料方式不同，装载机分为前卸式、回转式、侧卸式和后卸式装载机； 5、按照转向方式不同，分为整体式装载机和铰接式装载机； 6、按行走系统的不同，分为轮胎式装载机和履带式装载机。 （四）、整机的结构特点： 1. 目前应用最广泛的是液力机械传动、带有铰接式车架、大型轮胎行走的前卸式装载机。 2. 由于装载机使用条件较差，工作场地粉尘多、负荷大以及自身散热差的特点，目前轮式装载机动力最常采用是柴 油机，大型柴油机采用增压式。 3. 安装液力变矩器，可提高发动机工作平稳性，减少传动系统的冲击，并且具有随外界阻力增加而自动减速的能力使相应输出扭矩增大，从而提高了装载机的动力性能。 4. 采用行星式动力换档变速箱，具有结构紧凑、工作可靠的特点，使操作轻便，降低司机的劳动强度。 5. 四轮驱动可增加装载机附着能力。 6. 工作装置为液压操作，减少操作力，提高使用性能。 7. 铰接式车架和全液压转向转弯半径小，操作轻便。 8. 气顶油的钳盘式制动器。制动片具有自动补偿能力，不怕油污；安装宽基低压轮胎，增加附着力，提高越野性能。 3 （五）、整机结构 和性能 列装载机由车架、发动机、传动系统、行走装置、工作装置、转向系统、制动系统及液压系统等部件构成。动力从柴油发动机传递到液力变矩器，再经过万向联轴节，传递到变速箱，通过变速箱、动力分别传递到前、后桥，驱动车轮行走。 拟样机技术及其 介 拟样机技术 1、 虚拟样机技术综述 虚拟样机技术是一种崭新的产品开发方法，它是一种基于产品的计算机仿真模型的数字化设计方法，这些数字模型即虚拟样机（ 不同工程领域的开发模型结合在一起，它从外观功 能和行为上模拟真实产品支持并行工程方法学，虚拟样机技术涉及多体系统运动学与动力学建模理论及其技术实现，是基于先进的建模技术多领域仿真技术，信息管理技术，交互式用户界面技术和虚拟现实技术的综合应用技术。 虚拟样机技术是一门新兴的技术，它有着广阔的发展前景及市场，它面向系统的全生命周期和全系统，使研究开发研制和使用者之间的联系更为有效，加速了新技术向产品转化的开发，研制与使用过程，并通过全生命周期协同利用强健的仿真技术来降低技术险，提高产品质量、缩短研制周期、降低成本、增强企业竞争力，在我国，虚拟样机技术正在引 起重视，通过深入研究虚拟样机的关键技术，进一步探讨虚拟样机的有效开发模式，尤其是开发过程所涉及的各类活动的协调，管理和优化策略，必将促进这一先进制造技术的推广应用，增强我国企业的产品开发能力，提高我国企业在世界制造业中的地位。 虚拟样机技术是在 如 ） / ）技术基础上的发展。它进一步融合信息技术，先进制造技术和先进仿真技术，将这些技术应用于复杂系统全生命周期，全系统，并对它们进行综合管理，从系统的层面来分析复杂系统，支持由上至下的复杂系统开发模式 利用虚拟样机可代替物理样机对产品进行创新设计测试和评估，缩短开发周期、降低成本、改进产品设计质量提高面向客户与市场需求的能力。 2、虚拟样机技术的基本概念 虚拟样机技术是指在产品设计开发过程中 ,将分散的零部件设计和分析技术(指在某单一系统中零部件的 术 )糅合在一起 ,在计算机上创建出产 4 品的整体模型 ,并针对该产品在投入使用后的各种工况进行仿真分析 ,预测产品的整体性能 ,进而改进产品设计、提高产品性能的一种新技术。 虚拟样机技术是从分析解决产品整体性能及相关问题的角度出发 ,解决传统设计与制造过程弊端的 高新技术。在该技术中 ,工程设计人员可以直接利用 在计算机上定义零部件间的连接关系并对机械系统进行虚拟装配 ,从而获得机械系统的虚拟样机。使用系统仿真软件可以在各种虚拟环境中真实地模拟系统的运动 ,并对其在各种工况下的运动和受力情况进行仿真分析 ,观察并试验各组成部件的相互运动情况 ;还可以在计算机上方便地修改设计缺陷 ,仿真试验不同的设计方案 ,对整个系统进行不断地改进 ,直至获得最优设计方案后 ,再做出物理样机。用虚拟样机代替物理样机验证设计 ,不但可以缩短开发周期 ,而且设计 质量和效率都得到了提高。 3、虚拟样机技术常用软件 虚拟样机技术在工程中的应用是通过界面友好、功能强大、性能稳定的商业化虚拟样机软件实现的。国外虚拟样机相关技术软件的商业化过程已经完成。目前有二十多家公司在这个日益增长的市场上竞争 ,比较有影响的有美国机械动力学公司 (的 利时 及德国航天局的 中美国机械动力学公司的 据了市场的 50%以上。其它的软件还有 于机械系统仿真提供的分析技术能够满足真实系统并行工程设计要求 ,通过建立机械系统的模拟样机 ,使得在物理样机建造前便可分析出它们的工作性能 ,因而其日益受到国内外机械领域的重视。 4、虚拟样机技术的工程应用 虚拟样机技术已经广泛地应用在汽车制造业、工程机械制造业、航天航空业、国防工业及通用机械制造业等各个领域里 ,所涉及到的产品从庞大的卡车到照相机的快门 ,天上的火箭到轮船的锚机。在各个领域里 ,针对各种产品 ,虚拟样机技术都为用户节省了开支、时间并提供了满意的设计方 案。例如 ,1997 年 7 月 4日 ,美国航空航天局 (喷气推进实验室 (功地实现了火星探测器“探路号”在火星上的软着陆 ,成为轰动一时的新闻。但人们并不知道 ,如果不是采用了一项新技术 ,这个计划可能要失败。在探测器发射以前 ,探测器很可能在着陆时滚翻并最后六轮朝上。工程师们针对这个问题修改了技术方案 ,保证了火星登陆计划的成功。总之 ,虚拟样机技术是一门新兴的技术 ,它有着广阔的发展前景和市场空间。 件 5 1、简介 写。 集建模、求解、可视化技术于一体的虚拟样机软件 ,是目前世界上使用范围最广、最负盛名的机械系统仿真分析软件。使用这套软件可以产生复杂机械系统的虚拟样机 ,真实地仿真其运动过程 ,并且可以迅速地分析和比较多种参数方案 ,直至获得优化的工作性能 ,从而大大减少了昂贵的物理样机制造及试验次数 ,提高了产品设计质量 ,大幅度地缩短产品研制周期和费用。 件将强大的分析求解功能与使用方便的用户界面相 结合 ,使该软件使用起来既直观又方便用户还可进行专门化设计 ,来定制用户界面和设计应用程序。 件的特点如下 :利用交互式图形环境和零件库、约束库、力库建立机械系统三维参数化模型 ;分析类型包括运动学、静力学和准静力学分析以及线性和非线性动力学分析 ,包含刚体和柔性体分析 ;具有先进的数值分析技术和强有力的求解器 ,使求解快速、准确 ;具有组装、分析和动态显示不同模型或同一个模型在某一个过程变化的能力 ,提供多种“虚拟样机”方案 ;具有一个强大的函数库供用户自定义力和运动发生器 ;具有开放式结构 ,允许用户集成 自己的子程序 ;自动输出位移速度、加速度和反作用力曲线 ,仿真结果显示为动画和曲线图形 ;可预测机械系统性能、运动范围、碰撞、包装、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷 ;支持同大多数 件可以广泛应用于航空航天、汽车工程、铁路车辆及装备、工业机械、工程机械等领域。 2、 面模块 )是以用户为中心的交互式图形环境 ,它提供丰富的零件几何图 形库、约束库和力库 ,将便捷的图标操作、菜单操作、鼠标点取操作与交互式图形建模、仿真、动画显示、优化设计 果分析和数据打印等功能集成一体。 解器 )是 动机” ,它自动形成机械系统模型的动力学方程提供静力学、运动学和动力学的解算结果。 各种建模和求解选项 ,以便精确有效地解决各种工程问题。 处理模块 )是一个具有完整的绘图和动画模拟功能的工具模块 ,可以实现快速查看 果 ,使用户更容易 了解模型的运动。整个模型的设计周期中发挥着重要的辅助作用。 制模块 )可以通过简单的继电器、逻辑与非门、阻尼线圈等 6 建立简单的控制机构或利用在通用的控制系统软件 (如 建立的控制系统框图来建立包括控制系统、液压系统、气动系统和运动机械系统的仿真模型。 统模态分析模块 )可以在进行系统仿真时将系统非线性的运动学或动力学方程进行线性化处理 ,以便快速计算系统的固有频率 (特征值 )、特征向量和状 态空间矩阵 ,使用户更快更全面地了解系统的固有特征。 性分析模块 )提供 件与有限元分析软件之间的双向数据交换接口。利用它与 软件的接口 ,可以方便地考虑零件的弹性特征 ,建立多体动力学模型 ,以提高系统的仿真精度。 是连接 二者采用无缝连接。 此外还有 车模块 )、 驶员模块 )、 道模块 )。 或以二次开发的形式 ,或以插件的形式 ),如 等。 功能及使用 经历了一个由二维设计技术向三维设计技术发展的过程。早期的二维机械 只是起到了一个电子图板的作用，因为二维机械 复杂的投影线生成问题、尺寸漏标问题、漏画图线问题、机构几何关系和运动关系的分析讨论问题、设计的更新与修改问题、设计工程管理 问题等，所以二维机械 实，人在设计零件时的思维是三维的，是与颜色、材料、硬度、形状、尺寸、位置相关零件、制造工艺等概念相关联的，甚至带有相当复杂的运动关系，只是由于以前的手段有限，人们不得不共同约定了在第一象限平行正投影的二维视图表达规则，用有限个相关联的二维投影图表达自己的三维设想。通常，二维图的表达信息是极不完整的，而且绘图、读图要经过专门训练的人来完成，以便纠正人类头脑中原始的关于几何形体表达的“错误”，于是人们迫切渴望三维 入 80年代中期，是一种很好的设想，它的主要特点是：基于特征、全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动设计修改。由于各种原因， 是策划参数化技术的这些人集体离开了 立了参数化技术公司 开始研制命名为 7 美国参数技术公司推出的新一代 件，它具有给予特征、全参数、全相关、单一数据库等特点。自推 出以来，由于强大的功能，很宽得到业内人士的普遍欢迎，并迅速成为当今世界上最为流行的 进一步实现机械设计自动化， 系列产品。在 I 系类产品中， 入了新的建模技术 行为建模技术，此技术现已成为核心技术。另外由于其微机版本的推出和界面的完全是窗化，是初学者学习更为便利。目前 成为一学医用的应用软件，并风靡欧、美、日、中国香港特别行政区及中国台湾等地区。在中国大陆地区，自90 年代中期，许多大型企业开始选用 展至今，已拥有相当大的用户群。同时，国内许多大学也纷纷选用 为其研究开发的基础软件平台。 其 比较 功能 模功能 具备各种建模功能，功能强大 具备各种建模功能，功能强大 具备各种建模功能 功能一般，不适于复杂模型的建立 功能强大的有限元分析软件 机构分析 内置 块， 通过件格式与 合 内置 实现大部分机构分析功能 具备基本功能 最强 大的机构分析软件，可分析力和运动 动力学 分 析 含有限元分析模块，支持弹性动力学和热力学分析 功能较少 包含有限元功能 可进行机构的动力学分析，计算力和加速度等变量 可作动力学和热力学分析 运动过程仿 真 可模仿真实运动进行动态干涉检验，仿真中不能施加力。 可作干涉检查，仿真中不能施加力 可作机构运动仿真，与似 可作机构运动仿真，仿真中可以施加力，不能做干涉检验。 切削成型仿 真 内嵌 G 中，可完成切削仿真 有 置处理模块，不能完成 切削机理的分析 具备基本功能模块 无 与其它软件的接口 提供与其他软件的标准接口 有 块 不祥 支持 及与其他软件 有较好的接口 8 第二章 体设计方案 臂设计 动臂的设计要求 1、结构简单，容易制造； 2、受力合理，强度，刚度足 够； 表 2 铲 斗的结构形式 产斗通常用底碳，耐磨。高强度钢板焊接而成。由切削刃、侧壁切削刃、斗底、斗后壁、挡板、角板、耐磨版、护板或支角组成。 由于铲斗是直接与物料接触，特别是铲装坚硬的砂等物料，斗前缘与斗壁磨损比较快，因此，斗前缘采用耐磨的高锰钢等优质材料，或者是堆焊硬质合金。 项 目 0 准斗容量 （立方米） 2 3 5 额定斗容量 （吨） 9 动臂提升时间（满载）秒 斗前倾时间（空载）秒 速（公里 /小时） 前进 I 档 0 10 0 10 0 10 前进 0 35 0 35 0 32 倒档 0 14 0 14 0 13 最大牵引力（吨） 载） 15（满载） 载） 最大爬坡度 30 30 30 机 重 （吨） 12（含驾驶室） 驾驶室） 36（含驾驶室） 9 表 设计采用堆焊 度（ 5 以上），侧切削刃和加强板斗采用高强度耐磨板料制成，耐磨板和支角以亦斗用耐磨材料制成，可以更 换，用以增加铲斗的使用寿命。 参照以上各表的数据及其各个厂家的产品，将将要设计的装载机的基本参数定位如下： 序号 基本参数名称 单位 宣工 工 计 额定斗容量 额定载重量 0 50 50 3 最大卸载高度 950 2855 4 最小卸载距离 310 1960 1350 5 额定载荷工作 提升时间 S 卸载时间 S 下降时间 S 6 6 最大掘起力 17 70 项 目 0 全长（斗平放地面） （毫米） 6525 6770 9200 车 宽（车轮对侧） （毫米） 2380 2850 3450 斗 宽 （毫米） 2500 2940 3590 车 高（驾驶室顶） （毫米） 3168 3250 3900 轴 矩 （毫米） 2660 2760 3800 轮 距 （毫米） 1950 2250 2680 最小离地间隙 （毫米） 470 动臂油缸下支点 300 动臂油缸下支点 527 后车架 10 7 最大爬坡角 25 30 28 8 最小转弯半径 595 5670 6400 9 进 1档行驶速度 Km/h 0 进 2档行驶速度 Km/h 01 后退 1 档行驶速度 Km/h 2 最大牵引力 30 140 145 13 轴距 760 3300 14 轮距 350 2400 15 柴油机额定功率 10 162 16 柴油机额定转速 r/200 2200 2200 17 轮胎规格 8 工作重量（机重） t 2 19 铰接角度 30 30 35 20 外形尺寸 （长宽高） 3162950 3230 7310 2840 3210 8250 3000 3650 表 2 铲斗 的容量校核 铲斗的集合形状由斗的 圆弧半径 1R 、张开角0、后壁高度 h、底壁长和铲斗宽度 B 五个基 本参数确定。此外，铲斗的宽度侧大出 50 100保护轮胎的不受损伤，底壁相对地面应有一定倾角，以减少磨损阻力并保护底壁。 1、 回转半径0铲斗回转半径作为基本参考，其他参数作为 它的函数。其计算公式如下 2100020000 ) )180/1(s i n)( (/( c t gc o 平装斗容量； 11 0B铲斗净宽； g铲斗斗底系数g（ 1.5 斗底长度指切削刃至斗底与后斗壁延 线交点距离 z 后斗壁长度系数 取 z 1.2 k挡板高度系数 取k 挡板与后斗壁间夹角 取 1 05 010 0斗底与后壁间夹角 取0 00 5248 b圆弧半径系数b r/R 后斗壁上缘与斗底交点距离 z * 0R 挡板高度系数 取 V=3 3m 0B= g= 01 8 00 50 计算的 0 铲斗与动比铰销距斗底的高度 00*=铲斗容量的计算 铲斗的基本参数选定后，就可以计算铲斗的几何尺寸来核对斗容 斗容的计算公式 20* 2 * * / 3 B a b22 2 00 1 0 0 00* 0 . 5 ( c o s ) s i n / 2 0 . 5 * ( 1 / 1 8 0 ) g z k c t 铲 斗 横 断 面 （ ）铲 斗 内 壁 宽 度 (m ）a挡板高度，单位 m b斗刃口挡板最上部之间的距离，单位 m 斗 容单位 2m 取 S m 0B= a= b=12 计算的3 3m 动臂铰点位置的确定 动臂铰点位置的确定，应在总体参数已确定后，以及铲斗尺寸亦已确定后进行。动臂与铲斗连接点亦称下铰点，其下限位置应保证铲斗正常工作位置和下挖位置以及铲斗在运输工作时，仍与轮胎保有一定间隙为准，而且下铰点应于地面有 250400上限位置应保证铲斗有最大卸载高度，卸载角度与最小卸载距离， 图 2具体位置可用作图法来确定，根据铲斗的形状，几何尺寸以及铲 斗与地面应保有的角度 确定下铰点 (如图 2然后将铲斗转至运输位置并留有一定间隙，绘出轮胎位置，再根据卸载高 小卸载距离 以确定下铰点上限位置 臂与机架的连接点 1其他要求不变时， A 点的前后位置将影响动臂的长度，回转角，动臂伸出最大距离以及铲斗在起升时摆动的角度。 A， 动臂伸出距离减小，倾翻力矩减小，提高了装载机在铲斗最大伸出时的稳定性。因此，在 总体布置允许的条件下， 也会增加司机室布置的困难，一般动臂转动的角度在 8090 1、 =0 即 1=8 动臂处于最低位置时，铲斗斗底与地面成 3角，取 =5则下铰点 13 0 1+ ) = +5 )= 在 250400合理。 2、 下铰点 根据表 1=据图解法得 2+4. 0 1+ )+48 )+（在最大卸载高度时，其卸载高度不应小于 45， 故取 =50） 3、动臂与车架铰点 0=2+比可知，铰点 A 的高度选择合理，取 动臂长度 1、动 臂铰点位置确定后，亦可用计算法算出动臂长度 1+ )+0 1+ )21/2 式中 铲斗最小卸载高度，单位 m 铲斗回转半径，单位 m 1 铲斗回转半径与斗底夹角，单位度 铲斗最大卸载高度时的最大卸载角，单位度 动臂与车架连接铰点到装载机前面外廓部分（轮胎）的水平距离，单位 m 最大卸载高度，单位 m 动臂与车架连接铰点高度，单位 m 取 m ,m , 1=8 , =50 ,m , 算 、动臂转动的角度 =2 =在 8090的可选范围内，故合适。 3、验算最小距离 14 5= 可近似的看作 4、 动臂形状的选择： （ 1） 动臂的形状按其纵向中心线可以分为直线型和曲线型两种。曲线型动臂一般常用于反转式连杆工作装置，这种形式的动臂可使反转连杆工作装置布置的更为合理，本次设计选用了曲线动臂结构。直线型动臂结构简单，制造容易，而且受力情况较好，但通常用与正转工作装置。 （ 2） 动臂的断面结构形式有单板、双板和箱型，许多装载机采用单板，这种动臂制造简单，工艺性好，但抵抗扭矩的刚性较差。大中型装载机多采用双版型或箱型断面的动臂，可以改善单伴动臂受扭刚度不好的影响，我们所设计的装载机属于中小型，可以采用双板形断面结构。 连杆机构设计 (图 解法设计 ) 计要求 ： 1、动臂从最低位置到最大卸载高度的提升过程中，保证斗中的物料不洒落，铲斗后倾角的变化尽量小（一般不超过 15度） 2、在动臂提升高度范围内的任意位置，铲斗的卸载角不小于 45度，以保证铲斗卸载净物料。 3、作业时与其它构件无运动干涉。 4、使驾驶员工作方便，安全及视野宽阔。 5、最小传动角不小于 16度，以便提高传动效率和减小铰销的挤压。 杆结构类型选择 装载机的铲掘和装载物料作业是通过工作机构的运动来实现，铲斗通过连杆和摇臂与转斗油缸铰接，用以装卸物料，动臂与车架 及与动臂油缸铰接，用以升降铲斗，铲斗的反转和动臂的升降采用液压操纵。 本次设计采用无拖架的工作装置，无笨重的拖架，动臂后端与车架铰接，前端直接与铲斗铰接，转斗油缸铰接在车架上，活塞杆通过摇臂、连杆控制铲斗的翻转。按组成连杆的数目可分为六、连杆八连杆两类。本次设计采用转斗油缸后置式反转六连杆机构。 连杆机构设计 要求确定连杆摇臂的尺寸，铰点 , ,和的位置 15 构件尺寸选择 （ 如图 2常 铲斗回转半径 ： =100 125， a=( 取 =110 a=m 摇臂 的位置，是连杆机构受力情况及它们在空间布置的方便和可能性来确定的弯曲摇臂的夹角一般不大于 30，否则使构件受力不良。初步选定各尺寸 (图 2 （图 2 点 0.5) 取距 A 点距离为 1.4 m, 垂直距离 m=(m 选取 m 摇臂弯形两臂夹角 30，取 20。 摇臂长度 （ m 选取 F= 取其长度为 构件尺寸选择后，就可用作图法确定连杆 b，转斗油缸在车架上的 16 铰点 右图（图 2示。由以选定的连杆机构尺寸参数，画出动臂和铲斗在地面时铲抖后倾 45的位置及铰点 E。将动臂由最低到最高位置时的转角分成若干等分，举升动臂到不同角度并保持后倾铲抖的平移性，依绘出 1B 后绘出铲抖在最大卸载高度时的卸载位置，取卸载角 =45 50，得 假设铲抖在最卸载高度卸载时摇臂 连杆 铰 接点 C D b=i。再根据已选定的连杆 臂 出其相应的位置 1此得出该位置时摇臂与转斗油缸的铰点 于转斗油缸的行程可有点的外包络圆半径减去内包络圆半径近似求得 意：当转斗油缸闭锁情况下举升动臂，后倾角通常允许 15范围内变化；铲斗卸载角通常随着卸载高度的降低而略有减小，若铲斗的卸载角小于 45时，可适当的调整各点的位置来完成，用来满足对卸载角及平稳性要求。象铲斗的平稳性及卸载角我们可以在 去测量当某些性能参数超出允许范围时，我们可以利用参数及优化设计来改进 17 第三章 铲斗和车身的建模 1、点击桌面上的图表 ，启动 、在打开的程序中选择创建新对象图表 ，然后在弹出的对话匡中点击“确定” 查和设置建模基本环境 1、单位的设置， 默认单位为英寸，首先将英寸换为毫米。依次打开“编辑”“设置”“单位”，然后选择“毫米千克秒”，在点击“设置”，在弹出的对话匡中选择“解释尺寸”最后点击“确定”。这样完成单 位设置。 2、然后就根据自己已经计算好的数据开始建模。 作装置的几何建模 1、 铲斗的建模： 点拉伸图表 ，创建被拉伸的横截面（如图 3然后输入拉伸长度 2995后确定（即点击 ）。之后通过壳工具图标 、拉伸图表 、阵列图表等一系列功能成型（如图 3 图 3 图 3、动臂的创建： 首先用拉伸工具 创建中间横梁，然后用基准平面工具 创建一个 平面，再用拉伸工具 创建动臂。动臂横截面（如图 3然后输入拉伸长度为 6018 点击确定（即点击 ）。之后通过镜像工具 完成整个动臂的创建（如图 3 图 3 图 3、 首先点击拉伸工具创建摇臂的横截面（如图 3然后点击确定完成摇臂的创建（如图 3 摇臂的创建： 图 3 图 3、 连杆的创建： 首先通过拉伸工具 创建横截面（如图 3然后通过拉伸的剪切功能把多余的材料剪切掉。再用镜像工具 完成完剪切镜像。最后成整个工件的 19 创建（如图 3 图 3 3、 销的创建： 本此设计中共用到三种销，数据分别为： 销 1： D=60 L=150； 销 2： D=120 L=150； 销 3： D=140 L=150 他们通过旋转工具 完成。首先传见横截面 (如图 3，再点击确定（即点击 ）完成销的创建 (如图 3 图 3 图 320 7、油缸的创建： 1通过旋转工具 、拉伸工具 、拉伸工具的剪切功能 、镜像工具 、等完成油缸的创建工作。完成后如图 3 3 图 3 图 3配各部件 1、启动 、在打开的程序中选择创建新对象图表 ，然后在弹出的对话匡中选择“组件”，最后点击“确定” 3、点击组件图标 ，将要装配的元件添加到组件中，然后会出现元件放置对话框（如图 3然后根据自己的需要选择合适的约束方式，例如“匹配”、“对齐”、“插入”、“相切”等约束方式，或者选择“自动”，系统会根据你的选择自动选择合适的约束方式。以次类推，添加需要装配的各个部件。完成装配任务。最后的装配图。 21 图 3 3 、 在 中建模（用 2001版本） 建立与前后底盘上的要用的东西： 22 1、 前后车头及整车中所用的一些部件 的建立：根据实习时候测得的数据以及参考各个厂家相关产品的数据在 于时间有限，具体的建模步骤在这儿就省略掉。暂且把所做成的图罗列在下面： 前车头、后车头、座位、挡板 、扶手、车灯、镜子、梯子、圆桶、配重、 车蓬、车玻璃等依次如图所示：所用方法同上面的铲斗的制作方法。 这里就不详细介绍了。 前车头 后车头 23 后脸 转台 2、利用 将前后底盘和上图分别连接在一起。 24 3、将以上所建成的 并将它们连为一体。导入过程及修改方式与导入铲斗时一样。 注：在建立整车模型以及导入装配的过程中，务必要使整车几何对称，因为这样直接影响下一步的仿真模拟，假如几何对称不好即使你的 数没有问题仿真一样会出现不该出现的问题，这是我在设计过程中遇到过的问题，因此需要尤其注意！ 25 第 四 章、底盘的创建 1、先设置格柵试图，选择 击 ，参照动臂的位置，该过程和建立工作装置的步骤基本相同。双击结构点 点出三个点然后再修改。修改的点的模式 如下 : 表 4改完毕后用盘工具 做出前底盘，检查所拉伸前底盘的纵向位置。 2、创建前轴。单击圆柱创建工具 ，根据所选取的轮胎的半径、轮间距及前后尺寸进行创建。前轴长为 3000径为 40 3、将前轴和拉伸出的底盘用 连为一体。 建后底盘 . 1、根据设计的装载机的总体尺寸，如总高、总宽，以及参考现有装载机的外形建立一简单的后底盘。（其过程基本与创建前底盘一致） 2、创建后轴。根据设计的轴间距以及前轴的尺寸绘出后轴。建立此轴时可以复制前轴。 3、将后轴与后底盘用 工具进行合并。 4、在 后采用倒入铲斗的方法将其导入 A）、 创建转向铰接副及转向油缸。 1、加铰接副。 26 2、选择 约束，具体设置如图 4 . 图 4选择方向时应该注意选择的方法，首先设置工作格柵，使视图方向在 样不会出什么错误。这样得到图 4 图 4、加转向油缸及驱动力。 （ 1）、在前底盘和后底盘的合适位置分别建立与油缸和活塞相连的点，设为 E、 （ 2）、用工具 以 40建活塞，分别选 E、 用 E、 实就是先前底盘再后底盘。再以 50建油缸，选分别F、 （ 3）、根据设计修改刚创建的油缸和活塞的长度。这样做的目的是保证油缸和活塞同轴。 （ 4）、在油缸和活塞间加同轴约束副。使约束副的方向与油缸轴线方向一致。 （ 5）、加转向的驱动力。选取直线运动工具 ，然后单击上步加的同轴约束副，直线运动的位移待后边调试，暂任输入一值。进行仿真，检查模型是否有误转以及向油缸是否起了作用。 B）、 连接动臂与前底盘。 27 、选定转斗油缸与 击选择修改，弹出 对话框如图 （ 4 、将 改为刚建好的前底盘的名称。 、同理，将动臂与大地相连的两相铰接副改为与铲斗相连。 、暂使前底盘与地固定进行仿真，确保模型无误。（此固定副待创建完后底盘后解开。） 加轮胎与地面 建车轴 创建决定轮胎中心的位置与方向的 。创建轴时圆柱的起始位置有一 ，其 Z 轴的方向正好与轴的轴线一致，可以利用，