基于UG的挖掘机造型及运动仿真【优秀含UG三维装配若干张+机械工程挖掘机毕业设计】

基于UG的挖掘机造型及运动仿真【优秀含UG三维装配若干张+机械工程挖掘机毕业设计】

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建模挖掘机ug

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基于UG的挖掘机造型及运动仿真

中国地质大学长城学院毕业设计（论文）任务书

学生姓名吴宝生学号05211615班   级机制六班

指导教师王胜曼职称讲师单    位中国地质大学长城学院

毕业设计（论文）题目基于UG的挖掘机造型及运动仿真

毕业设计（论文）主要内容和要求：

   完成挖掘机的三维设计，并仿真挖掘过程，分别作出挖斗的速度、位移与时间的关系曲线 。

毕业设计（论文）主要参考资料：

《机械设计》、《液压传动》、《机械制图》、《材料力学》、《机械设计手册》、《互换性与测量技术基础》

毕业设计（论文）应完成的主要工作：

   完成挖掘机的三维设计，并仿真挖掘过程，分别作出挖斗的速度、位移与时间的关系曲线 。

毕业设计（论文）进度安排：

序号毕业设计（论文）各阶段内容时间安排备注

1针对设计课题，搜集相关资料，仔细分析课题内容，初步拟定研究方案。2014年12月到2015年1月

2根据课题要求，对挖掘机构进行总体结构方案的设计。2015年1月到2015年2月

3完成三维建模和运动仿真，完成毕业设计初稿2015年2月到2015年4月

4修改润色，完成设计终稿，送交指导老师评审，进行答辩。2015年4月到2015年 5月

摘  要

挖掘机是一种最为常见的挖掘机械，在矿山、建筑、道路、各种施工等领域都发挥着不可替代的作用，是各种施工中屡见不鲜的一种至关重要的机械设备。本文主要阐述了运用UG软件对某型挖掘机进行三维造型和运动仿真的过程。运用UG软件对挖掘机进行三维建模和对所建立的模型进行运动仿真，这样可以清晰直观的得出挖掘机机械臂和挖斗的运动学以及动力学方案，这就可以尽可能改进挖掘机在轨迹规划和动力学等方面的性能，这样更有利于对挖掘机进一步改进和创新。

关键词：UG； 挖掘机； 三维造型； 运动仿真

ABSTRACT

Excavator is a kind of cycle operation conditions of construction machinery, in industrial and civil construction, transportation, water conservancy construction, open-pit mining and so on are widely used in engineering, and is indispensable to all kinds of conditions of construction is an important mechanical equipment. The article discusses the use of UG software for a certain type of excavator 3-d model and process of the motion simulation. Using UG software for excavator 3-d modeling and motion simulation can be concluded that the model solution of kinematics and dynamics of excavator working device, this will greatly improve the excavator in trajectory planning and dynamics performance, so more conducive to the excavator further improvement and innovation.

Key words：UG; Excvavtor; 3d Modelling; Motion Simulation

目  录

1 绪论1

   1.1液压挖掘机简介1

   1.2 UG软件简介2

2 挖掘机的建模2

   2.1动臂的建模2

   2.2斗杆的建模4

   2.3挖斗的建模5

   2.4液压缸的建模7

   2.5活塞的建模8

   2.6连杆的建模9

   2.7车身和底盘的建模10

3 挖掘机的装配设计11

   3.1装配的概念11

   3.2装配术语12

   3.3底盘的装配13

   3.4车身的装配14

   3.5动臂液压元件的装配15

   3.6动臂的装配16

4 挖掘机的运动仿真模拟18

   4.1运动仿真模块简介18

   4.2 UG NX运动仿真阶段18

   4.3挖掘机运动仿真步骤19

5 挖斗的速度位移曲线的绘制23

参考文献25

致谢26

1绪论

1.1 液压挖掘机的简介

挖掘机是一种最为常见的挖掘机械，在矿山、建筑、道路、各种施工等领域都发挥着不可替代的作用，是各种施工中屡见不鲜的一种至关重要的机械设备。挖掘机液压传动紧密地联系在一起，其发展主要以液压技术的应用为基础。其结构主要是由发动机、液压系统、工作装置、行走装置和电气控制等部分组成，由于挖掘机的工作条件恶劣，要求实现的动作很复杂，于是它对液压系统的设计提出了很高的要求，其液压系统也是工程机械液压系统中最为复杂的。

液压挖掘机与其他机械设备有着显著的不同，它的工作环境比较特殊，比较艰苦，常用在地理环境复杂、载荷受力复杂多变、大气条件差的情形下。因此，他的可靠性、稳定性使研究者们及其关注，最为重要的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，其结构安全性与稳定性必须要进行反复试验，确保万无一失。近年来，随着科技的发展，电子计算机技术得到了广泛的应用，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倍受青睐，国内外的研究人员对此也做了大量的研究工作与探索。

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，被广泛用在矿山、建筑、道路、各种施工等领域中。它的生产效率是其他机械不能比的，还有它的安全性和稳定性也是各种机械中比较可靠的，对于工程质量和提高建设速度也发挥着不可或缺的作用。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”的建设中扮演着不可替代的角色。

液压挖掘机的工作循环过程的仿真是进行液压挖掘机虚拟样机研究必不可少的一个过程。液压挖掘机的工作装置动作以及机身的回转和行走都有液压传动系统实现，原动机驱动双联液压泵，把压力油分别送到两组多路换向阀，通过司机的操作，将压力油单独或同时送往液压执行元件（液压马达和液压油缸）驱动执行机构（工作装置）工作。

单斗液压挖掘机机是一种周期作业的机械设备，工作装置包括动有动臂、斗杆以及根据工作需要可更换的各种换装设备，如正铲、反铲、装载斗和抓斗等，其典型工作循环如下：

(1)挖掘机在坚硬土坡中挖掘时一般以斗杆动作为主，用铲斗缸调整切削角度，配合挖掘；在松软土坡中挖翻时，则以铲斗缸动作为主；在由特殊要求的挖掘动作中，则使铲斗缸、斗杆缸和动臂缸三者复合动作，以保证铲斗按特定轨迹运动。

(2)满斗提升及回转挖掘结束，铲斗缸推出，动臂缸升起，满斗提升；同时回转马达启动，转台向卸土方向回转。

(3)卸载转台转到卸载地点，转台制动斗杆缸调整卸料半径，铲斗缸收回，转斗卸载。当对卸载位置及高度有严格要求时，还需动臂缸配合动作。

(4)卸载结束后，转台向反向回转，同时动臂缸与斗杆缸配合动作，使空斗下放到新的挖掘位里。

参考文献

[1] 金钟振.挖掘机---原理、测试与维修.上海：上海交通大学出版社,2011.2-4.

[2] 王晓伟，张青.液压挖掘机构造与维修手册.北京：化学工业出版社,2010.1-3.

[3] 林慕义，史青录.单斗液压挖掘机构造与设计.北京：冶金工业出版社,2011.11-21.

[4] 刘杰. 现代液压机使用与检测.北京：人民交通出版社,1999.

[5] 黄志坚，袁周.液压设备故障诊断与监测实用技术.北京：机械工业出版社,2005.

[6] 焦福全，刘红兵.工程机械故障剖析与处理.北京：人民交通出版社,2001.

[7] 成大先.机械设计手册机械传动[M] .北京：化学工业出版社,2004.

[8] 天津工程机械研究所主编. 单斗液压挖掘机.中国建筑工业出版社,1996.

[9] 张洪 贾志绚 主编.工程机械概论.冶金工业出版社,2006.

[10] 鲍俊瑶,王爽, 李志远. 挖掘机虚拟样机设计技术研究[J]. 机械设计与制造,2006, (4): 28-31.

[11] 何清华, 张大庆. 液压挖掘机工作装置仿真研究[J]. 系统仿真学报,2006,12(6):23-28.