挖掘机三维建模及运动仿真(毕业设计论文)(编辑修改稿)

挖掘机三维建模及运动仿真(毕业设计论文)(编辑修改稿)内容摘要：

65 ....................................................................................................................... 67 目 录 ....................................................................................................................... 69 ............................................................................................................ 70 1 的装配 ............................................................................................... 70 2 ............................................................................................... 71 ................................................................................... 73 ........................................................................................... 76 ......................................................................................................... 77 第 5 章 挖掘机的运动仿真 .................................................................................................. 78 进入“机构”（ Mechanism）环境 ................................................................................... 78 创建伺服电机 ............................................................................................................... 78 ................................................................................... 78 ................................................................................... 80 ................................................................................... 82 ................................................................................... 84 运动分析 ...................................................................................................................... 86 回放并保存分析结果 ..................................................................................................... 88 运动轨迹曲线的建立 ..................................................................................................... 93 第六章 总 结 .......................................................................................................................... 99 参考文献 .................................................................................................................................100 致 谢 .......................................................................................................................................101 四川理工学院毕业设计（论文） 1 第 1 章 绪 论 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。 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。 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第一章 绪 论 2 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。 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。 目前商品化的液压挖掘机工作装置设计软件还没有，都采用各自开发的软件。 随着科学技术的发展和建筑施工现代化生产的需要，液压挖掘机需要大幅度的技术进步，技术创新是液压挖掘机行业所面临的新挑战。 通过开发通用性及专业的液压挖掘机工作装置设计软件，能够实现工作装置设计的自动化，提高挖掘机设计水平。 因此，进行挖掘机工作装置设计的自主研究非常必要。 挖掘机的发展主要以液压技术的应用为基础，其液压系统已成为工程机械液压系统的主流形式。 随着科学技术的发展和建筑施工现代化生产的需要，液压挖掘机需要大幅度的技术进步，技术创新是液压挖掘机行业所面临的新挑战。 在技术方面，挖掘机产品的核心技术就是液压系统设计，所以对其液压系统的分析研究具有十分重要的现实意义。 中国挖掘机发展状况 早在 1958 年国内便开始了液压挖掘机的研制开发工作，随后开发出一系列比较成熟的产品。 当时出于受配件如发动机、液压件及企业自身条件的影响，其质四川理工学院毕业设计（论文） 3 量和产量远未达到应有的水平， 与国外同类产品相比也存在较大差距。 到了 80 年代末和 90 年代初，世界各工业发达国家液压挖掘机技术水平得到了迅速的提高，突出表现在追求高效率 (同一机重的挖掘机功率普遍提高，液压系统流量增大，作业循环时间减小，作业效率大大提高 )；高可靠性和追求司机操作的舒适性。 国内原有的数家挖掘机专业生产厂为了生存和发展，利用自身的实力和丰富的挖掘机生产经验，纷纷在工厂的技术改造、试验研究、新产品开发方面下大功夫。 有的新开发的产品 (也包括某些已生产多年的老产品 )为了提高作业的可靠性，干脆采用了进口的液压件和发动机，甚至于 整个传动系统都按照采用国外元件来设计，这种经过改型或新设计开发的液压挖掘机其工作可靠性和作业效率得到很大的提高。 这样，引进和消化国外的不少技术，在技术方面都有了长足的进步。 国内液压挖掘机行业近年来虽有很大发展，但与国外挖掘机行业发达国家相比仍存在许多不足，其原因除了国内挖掘机加工水平落后之外，挖掘机设计水平与发达国家相比也有较大的差距，尤其是一些先进设计技术的掌握和应用。 国内众多的研究人员和单位对液压挖掘机工作装置设计进行了不少研究，开发了其设计软件，他们的研究基本上局限于解决某些问题，即工作装置 的几何参数、运动参数和力参数等的解决。 关于工作装置设计参数分析和在 CAD 上其自动设计的综合研究文献还没有。 因此，开发出的软件缺少通用性，不能使用于挖掘机工作装莺的一些通用问题的解决，对工程机械这个行业不具有通用性。 特别是国内， CAD在许多企业还停留在辅助制图的程度上，当然也有部分企业用 CAD 进行空间布置设计。 虽然部分软件也有一定的分析计算能力，但是远远不能达到设计需要，对液压挖掘机进行分析的大型通用软件目前市场上还很少。 经过近十年的研究，获得了一些成果，但是研究还不够深入，有些研究结果已进入实际应用过程中。 目前研究液压挖掘机工作装置设计的重点在于，为了使挖掘机设计人员从繁忙的计算中解脱出来，现有工作装置机构的计算机辅助计算和优化设计，即大多数的液压挖掘机工作装置设计研究在现有机构的基础上局限地进行的。 在这样一种情况下，开发一个专业化的工作装置的设计工具和软件显得非常必要。 第一章 绪 论 4 挖掘机 在中国 发展 情况 近年来，在中国固定资产投资和房地产开发较快增长的背景下，挖掘机行业呈现高速增长态势，其产量从 2020 年的 34722 台增至 2020 年的 192811 台，相应地销量从 28812 台增至 165804 台。 近 6 年，中国挖掘机产销量增长的主要驱动因素来自于三个方面：一是全社会固定资产投资的增加带动了挖掘机下游需求的增长；二是消费者对挖掘机性能的认识，以及挖掘机租赁市场的升温促使挖掘机销量激增；三是挖掘机对装载机的替代效应逐渐显现（挖掘机和装载机保有量配比从 2020年的 :1 提升至 2020年的 :1）。 中国挖掘机市场主要被外资品牌垄断。 2020 年市场份额为 %，其中日系品牌和韩系品牌共占到 %的份额。 以三一重工、玉柴重工为代表的内资品牌 2020 年以来以小型 挖掘机为突破口，逐渐扩大市场份额，至 2020 年其市场份额已经提升至 %，比 2020 年增长了 个百分点。 2020 年，销量超过万台的企业共有 7 家，分别为小松、斗山、现代、日立、神钢、三一、卡特彼勒，其中，三一重工排名第六，是唯一入围的内资品牌，全年销量达到 1415台。 玉柴重工、柳工、福田雷沃年销量均超过 5000 台。 2020 年是重工“十二五”的开局之年，中国政府将继续加大公路、铁路、市政、保障性住房等项目的建设力度，预计全年挖掘机销量将同比增长 15%，达到 19 万台左右。 与此同时，日本地震对。