机械专业毕业设计论文

1、毕业设计（论文）装载机工作装置运动设计与仿真 学科、 专业： 学 号： 作 者 姓 名： 指 导 教 师： 摘 要装载机是一个通常用于建筑的重型设备，主要用于将材料（等asasphalt，拆除杂物，灰尘，雪，饲料，砾石，原木，矿物原料，再生材料，岩石，沙，木屑）装入另一种类型的机械（如自卸车，输送带，进料斗，或车厢）。它对于减轻劳动强度，加快工程建设速度，提高工程质量起着重要的作用。随着我国制造业的发展，对于装载机的设计和制造的要求也越来越高，而传统的设计方法存在很多不足，如设计周期长，设计质量差，设计费用高，不能反映整个结构的应力分布，很难满足客户需求。本文首先主要介绍了课题的研究背景，装载

2、机的发展趋势及设计方法，分析了装载机的总体构造，对装载机工作装置作了简要介绍；然后利用三维设计软件SolidWorks完成了对装载机工作装置的三维设计，建立整机结构模型并进行运动仿真，了解实际工作情况。最后利用SolidWorks自带插件SolidWorks Simulation对装载机主要承受载荷的部件进行静力分析，分析其变形与受力情况，以便能对其进行更好的优化设计。关键字：装载机；三维设计；有限元分析AbstractLoader is a heavy equipment normally used in construction, Mainly for the material (like

3、 removal of debris, dirt, snow, feed, gravel, wood, mineral materials, recycled materials, rock, sand, sawdust) into another type of machine (truck, conveyor, into hopper, or car). It is to reduce labor intensity, speed up the construction speed, improve project quality plays an important role. With

4、 the development of China's manufacturing industry, the requirements for the design and manufacture loaders are also increasing, while the traditional design method has many deficiencies, such as long design cycles, poor design quality, high design costs, does not reflect the whole structure str

5、ess distribution, it is difficult to meet customer needs.This paper first introduces the research background, trends and design issues loaders, analyzes the overall structure of the loader, loader working device for a brief introduction; Then use the three-dimensional design software SolidWorks comp

6、leted the loader working device 3D design, build the whole structure and motion simulation model, to understand the actual work; Finally, the use of static analysis plug-ins SolidWorks Simulation SolidWorks comes to bear on the loader loads the main component analysis of the deformation and stress c

7、onditions in order to be better optimized.Key Words：Loader；Three-dimensional design；Finite Element Analysis目 录摘 要IAbstractII1 绪论11.1 课题背景11.2 装载机的发展趋势11.3 装载机的总体构造和分类21.3.1 装载机的总体构造21.3.2 装载机的分类31.3.3 装载机的型号标记31.4 本课题研究内容和方法41.4.1 研究内容41.4.2 研究方法41.5 软件介绍42 装载机工作装置建模52.1 动臂52.2 铲斗82.3 摇臂112.4 连杆122.

8、5 液压系统142.5.1 动臂液压系统152.5.2 转斗液压系统183 装载机工作装置装配与仿真223.1 装载机工作装置的装配223.2 装载机工作装置运动仿真233.2.1 运动算例介绍233.2.2 装载机工作装置的运动仿真234 装载机动臂的有限元分析274.1 SolidWorks Simulation插件274.2 动臂结构和动臂机构分析274.3 装载机工况分析与动臂主要参数284.3.1 装载机工况分析284.3.2 装载机动臂主要参数284.4 装载机动臂有限元分析284.4.1 水平切入堆料工况分析284.4.2 举升到最高处工况分析31结论35致谢36参考文献371

9、绪论1.1 课题背景装载机是一种作业效率高，广泛用于各种工程的土石方施工机械，它要对散装物料进行装、运、卸作业。还可以对岩石、硬土进行轻度铲掘工作，并能用来清理、刮平场地及牵引作业。在更换相应的辅助工作装置后，还可以完成推土、松土、起重、装卸木料及钢管等作业。因此，他被广泛用于建筑、道路、矿山、水电和国防建设等各部门，由于装载机具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点，因此它成为工程建设中土石方施工的主要机种之一，对加速工程进度，保证工程质量，减轻劳动强度，降低工程成本等起着重要作用。装载机的铲掘和装卸物料作业是通过其工作装置的运动来实现的。装载机工作装置由铲斗、动臂、连杆、摇臂和转斗

10、油缸、动臂油缸等组成。整个工作装置通过铰链销钉铰接在车架上。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、动臂油缸铰接，用以升降铲斗。铲斗的翻转和动臂的升降采用液压操纵。虚拟设计(Vitual Design，简称VD)是一种新兴的多学科交叉技术，它是以计算机辅助设计为基础，将产品从概念设计直到最终产品投入使用等全过程在计算机上构造的虚拟环境中实现，它代表了一种全新的制造模式和理念 随着计算机辅助设计(CAD)技术的发展，三维设计软件逐步取代了原来的二维设计软件，目前流行的三维建模软件主要有：SolidWorksUG (Unigraphics)Pro/EngineerNX和CATI

11、A等这些三维设计软件不仅具有强大的三维参数化建模功能，而且均是集设计运动校核及有限元分析于一体的多用途应用软件，其建模速度快直观，并且能充分显示出各部件运动中相互之间的协调关系，是交互式CAD/CAM/CAE系统；同时，这些三维设计软件还提供了良好的二次开发环境，通过编程，建立面向对象的产品开发模式，实现产品的概念设计三维结构设计工程图生成等过程的自动化。1.2 装载机的发展趋势 中国装载机行业已经经过近50年的发展，特别是近10来年的高速发展，产品技术质量已经有了很大的提高，与世界先进水平的差距已越来越小，已得到世界市场、包括最苛刻的欧美市场的广泛认可。我国装载机正在从低水平、低质量、低价位

12、、满足功能型向高水平、高质量、中价位、经济实用型过渡。从国外产品中仿制仿造向自己研发过渡，各主要厂家不断进行技术投入，采用不同的技术路线，在关键部件及系统上技术创新，摆脱产品设计雷同，无自己特色和优势的现状，从低水平的无序竞争的怪圈中脱颖而出，成为装载机行业的领先者。中国装载机机械在发展的同时，也出现了许多问题。特别是行业进入门槛低，价格恶性竞争导致企业盈利能力低下，营销理念缺失，市场难以拓展，产品质量及可靠性差，此外，产品及组织结构老化以及服务升级增加的成本难以消化等因素严重等制约了行业的进一步发展和品质的提高。因此，中国装载机企业必须抓住新的发展形势，在产品研发上体现差异化战略和成本领先战

13、略，继续加强行业以企业国家级技术中心和高校及科研院所为主体的科研开发体系建设，打造价值链营销，加强品牌建设，提升品牌价值，只有这样才能在新形势下立于不败之地。1.3 装载机的总体构造和分类 装载机的总体构造装载机一般由发动机、车架、动力传动系统、行走装置、转向制动系统、工作装置、液压系统和操纵系统等组成，如图1.1所示。图1.1 装载机 1发动机 2传动系统 3保护装置 4操纵系统 5空调系统 6转向系统 7液压系统 8车架 9工作装置 10制动系统 11仪表系统 12覆盖件发动机的动力经液力变矩器传给变速箱，再由变速箱通过前、后传动轴分别传到前、后驱动桥，用以驱动车轮转动；工作装置由动臂、铲

14、斗、连杆机构、动臂油缸、和转斗油缸等组成；动臂一端铰接在车架上，另一端安装铲斗，动臂的升降由动臂油缸来带动铲斗的翻转则由转斗油缸通过连杆机构来实现；车架由两部分组成，中间用前后车架铰链销连接，依靠转向油缸可使前后车架绕铰链销钉相对转动，以实现转向。 装载机的分类（1）按行走装置分：轮胎式、履带式轮胎式装载机是以轮胎式专用底盘为基础车，配置工作装置及操纵系统构成。具有速度快、重量轻、机动灵活等优点，因而它的品种与产量发展较快。履带式装载机是以工业履带式拖拉机或专用底盘为基础车，装上操纵系统和工作装置构成。具有通过性好、重心低、稳定性好、等优点。因此，在轮式装载机不宜工作的场合，更显出它的优越性。

15、（2）按卸料方式分：前卸式、回转式、后卸式前卸式装载机的工作装置不回转，装料与卸料都是整机走动进行，作业时调车比较费时，但具有结构简单，工作可靠，视野良好等优点，应用很广泛。回转式装载机的动臂装在转台上，铲斗在前端装料后，回转至侧面卸掉，作业时不需调车，效率高，适宜于场地狭窄的地区工作。后卸式装载机是在前端装料，卸料时铲斗越过驾驶室向后端卸料，作业时不用调车，可直接向停在其后面的运输车辆卸载，具有作业效率高的优点。但卸载时铲斗越过驾驶室不安全，故只用于矿井下狭窄场地。（3）按转向方式分：整体式、铰接式整体式装载机的车架是一个整体，利用偏转后轮同时偏转进行转向。铰接式装载机的车架由前后两部分组成

16、，中间用垂直铰链销钉连接，它通过连接前后车架的油缸推动前后车架绕垂直铰链销钉相对转动折腰转向。由于前后车架折腰度大（可达35°45°），所以转弯半径小，可在比较狭小的场地作业。（4）按铲斗的额定重量分:小型<0.5t；中型0.6t2t；大型>10t。 装载机的型号标记按JB1603-75规定，国产装载机型号标记的第一个字母Z,代表装载机。Z之后的数字代表额定载重量（t）*10。为了区别轮胎式和履带式装载机，轮胎式装载机型号标记要在字母Z和数字之间加字母L。例如ZL50型装载机，则代表轮胎式装载机，其额定载重量为5t。欧美及日本等国生产的装载机，一般以公司命名。如

17、“卡特彼勒”98B型装载机，代表“卡特彼勒”公司生产的，型号为988D型的装载机。1.4 本课题研究内容和方法1.4.1 研究内容以某种型号装载机为例，该装载机所采用的反转六连杆机构工作装置主要由动臂、连杆、铲斗、摇臂、动臂液压缸及转斗液压缸组成，其结构如图1.2所示。图1.2 工作装置1动臂 2转斗液压缸 3动臂液压缸 4摇臂 5连杆 6铲斗本文首先利用三维设计软件SolidWorks进行装载机工作装置的总体设计，之后利用SolidWorks进行装载机工作装置的实体建模，仿真其运动过程。可以真实地反映装载机工作装置的几何形状，还能反映各部件的空间位置，有效地检测工作装置各部件之间是否发生干涉

18、与碰撞，利用SolidWorks软件自带的静力学分析插件可以对装载机的动臂进行静载分析，并对分析结果进行评估。1.4.2 研究方法首先利用三维设计软件SolidWorks对装载机工作装置各部件进行实体建模，并进行整体装配，对其运动过程进行虚拟仿真，了解去运动过程。利用该软件自带插件SolidWorks Simulation对承受主要载荷的动臂模拟实际情况进行载荷和约束的处理。然后进行铲土和举升工况的静力学分析，对动臂工作过程中应力和变形较大部位进行评估和分析。1.5 软件介绍SolidWorks公司是专业从事三维机械设计、工程分析和产品数据管理软件开发和营销的跨国公司。其软件产品SolidWo

19、rks自1995年问世以来，以其优异的性能、易用性和创造性，极大的提高了机械设计工程师的设计效率。在与同类软件的竞争中确立了它的市场地位，成为三维机械设计软件的标准。SolidWorks在全球拥有30多万用户，现在已经发展到最新的SolidWorks2014版。自1996年以来，SolidWorks 公司已经为数万家制造企业的产品开发提供完整的信息化解决方案和服务。并在CAD/CAE/CAM/ CAPP/ PDM/ERP等领域为企业的信息化提供了完整的、实用的解决方案，在航天、铁道、电子、机械等领域拥有广泛的用户。SolidWorks软件包括零件建模、装配设计、工程图与钣金等模块，还与高级图像

20、渲染软件PhooWorks，高级有限元分析软件Simulation，机构运动学分析软件Motionworks，产品数据管理（PDM）软件SmarTeam，以及数控加工等软件无缝集成。Solidworks系统还自带了很多的标准件库，其包含螺栓、螺母、螺钉、螺柱、键、齿轮、销、垫圈、挡圈、密封圈、弹簧、型材、法兰等常用零部件，模型数据可被直接调用。2 装载机工作装置建模2.1 动臂动臂是装载机工作装置最重要的构件,其强度状况对工作装置的性能和寿命有直接的影响。主要有直线形和曲线形两种。直线形动臂结构简单，制造容易，且受力情况较好，通常正转连杆工作装置较多采用。曲线形动臂可使工作装置的布置较合理，在

21、反转连杆机构中较多用。本文主要介绍反转六连杆机构的装载机工作装置，所以采用曲线形动臂结构。(1) 新建文件单击标准工具栏上的“新建”按钮，弹出“新建文件”对话框。单击“零件”按钮，然后，单击“确定”按钮，弹出新零件窗口。单击菜单命令“文件”“保存”，输入文件名称“动臂”，单击“保存”。(2) 选择草图平面在设计树管理器中选择三个基准面中的“前视基准面”，单击“草图绘制”按钮，建立新的草图。(3) 绘制动臂侧板在Command Manager的草图工具栏中单击“直线”按钮，草绘动臂侧板的草图形状,单击“退出草图”按钮，完成草图绘制。在Command Manager的特征工具栏中单击“拉伸凸台/基

22、体”按钮，在拉伸特征设置对话框中设置终止条件为给定深度100mm，单击“确定”按钮建立拉伸特征。完成如图2.1所示动臂侧板的拉伸实体。图2.1 侧板(4) 绘制动臂横梁选择建立的动臂侧板的一个面，单击“草图绘制”按钮，建立草图，利用草图工具栏中的“矩形”按钮，草绘一个550*390的矩形草图形状。单击“退出草图”按钮，完成草图绘制。单击特征工具栏中的“拉伸凸台/基体”按钮，在拉伸特征设置对话框中设置终止条件为给定深度1000mm，单击“确定”按钮建立动臂横梁的实体特征。(5) 绘制动臂耳,选择横梁端面 ，单击“草图绘制”按钮，建立草图。绘制动臂耳的草图形状。单击“退出草图”按钮，完成动臂耳草图

23、绘制。单击特征工具栏中的“拉伸凸台/基体”按钮，在拉伸特征设置对话框中设置从草图基准面等距100mm开始，终止条件为给定深度100mm，单击“确定”按钮建立拉伸特征，完成如图2.2的动臂耳的实体特征。图2.2 动臂耳(6) 镜像实体单击特征工具栏中的“镜像”按钮，选择动臂横梁端面为基准面，选择所有绘制的实体为镜像实体，单击“确定”按钮，完成如图2.3所示的镜像实体。(7) 添加销钉孔和圆角特征选择动臂侧板的一个面，单击“草图绘制”按钮，建立草图。利用草图工具栏中的“圆”按钮，绘制半径为120mm的销钉孔草图。单击“退出草图”按钮，完成销钉孔的草图绘制。单击特征工具栏中的“拉伸切除”按钮，选择已

24、建立的销钉孔草图为切除特征，在拉伸切除设置对话框中设置终止条件为完全贯穿，单击“确定”按钮，完成销钉孔特征的建模。单击特征工具栏中的“圆角”按钮，选择动臂横梁的四条边线为圆角项目，在圆角设置对话框中将半径设置为20mm，单击“确定”按钮建立圆角特征。动臂完成图如图2.4所示。图2.3 镜像实体图2.4 动臂2.2 铲斗铲斗是装载机最基本的作业装置，主要用来铲掘、装载、运输和倾卸物料。铲斗按用途不同可分为：标准铲斗、岩石铲斗、侧卸式铲斗等。本文采用标准形式的铲斗装置。(1) 新建文件单击标准工具栏上的“新建”按钮，弹出“新建文件”对话框。单击“零件”按钮，然后，单击“确定”按钮，弹出新零件窗口。

25、单击菜单命令“文件”“保存”，输入文件名称“铲斗”，单击“保存”。(2) 选择草图平面在设计树管理器中选择三个基准面中的“前视基准面”，单击“草图绘制”按钮，建立新的草图。(3) 绘制铲斗箱体选择新建的草图，利用工具栏里的“直线”和“圆”按钮绘制铲斗箱体草图，单击“退出草图”按钮，完成草图绘制。在Command Manager的特征工具栏中单击“拉伸凸台/基体”按钮，选择已绘制的铲斗箱体为拉伸草图，在拉伸特征设置对话框中设置拉伸条件为给定深度1500mm，单击“确定”按钮，完成铲斗箱体的实体特征。如图2.5所示。图2.5 箱体(4) 绘制铲斗侧板选择已建立的铲斗箱体的一个侧面，点击“草图绘制”

26、 按钮，在建立的草图上分别利用工具栏中的“直线”和“圆”工具绘制铲斗侧板草图，单击“退出草图”按钮，完成草图绘制。在特征工具栏中单击“拉伸凸台/基体”按钮，选择已绘制的铲斗侧板草图为拉伸草图，在拉伸特征对话框中设置拉伸深度10mm，单击“确定”按钮。选择已建立的侧板面，单击“草图绘制”按钮，绘制铲斗侧板边，单击“退出草图” 在特征工具栏中单击“拉伸凸台/基体”按钮，选择已绘制的铲斗侧板边草图为拉伸草图，在拉伸特征对话框中设置拉伸深度20mm，单击“确定”按钮。然后在特征工具栏中单击“镜像”按钮，选择“前视基准面”为镜像面，选择已绘制的铲斗侧板为镜像实体，单击“确定”按钮，完成如图2.6所示的铲

27、斗侧板的实体建模。图2.6 侧板(5) 绘制铲斗齿选择已建立的侧板的一个面，点击“草图绘制” 按钮，建立草图。利用工具栏中的“直线”工具，绘制铲斗齿的草图，单击“退出草图”按钮，完成草图绘制。选择特征工具栏中的 “拉伸凸台/基体”工具，以已绘制的铲斗齿草图为拉伸草图，在拉伸特征对话框中设置拉伸深度100mm，单击“确定”按钮，然后选择特征工具栏中的“阵列”工具，选择铲斗齿为阵列实体，阵列距离为326mm，阵列数为10，单击“确定”按钮，完成铲斗齿的实体建模。(6) 绘制铲斗耳选择“前视基准面”为草图平面，建立草图。使用工具栏中的“直线”工具，绘制铲斗耳的草图，单击“退出草图”按钮，完成草图绘制

28、。选择特征工具栏中的“拉伸凸台/基体”工具，以已绘制的铲斗耳草图为拉伸草图，在拉伸特征设置对话框中设置拉伸深度50mm，单击“确定” 按钮。选择特征工具栏中的“镜像”工具，选择“前视基准面”为镜像面，选择铲斗已绘制的铲斗耳为镜像实体，单击“确定”按钮，完成铲斗耳的实体建模。(7) 绘制销钉孔和圆角特征选择铲斗耳的一个侧面为草图平面，建立草图。使用使用工具栏中的“圆”工具，绘制半径为120mm销钉孔草图，单击“退出草图”按钮，完成草图绘制。选择特征工具栏中的“拉伸切除”工具，选择销钉孔为切除草图，方向为完全贯穿，单击“确定”按钮。单击特征工具栏中的“圆角”按钮，选择铲斗耳的边线为圆角项目，在圆角

29、设置对话框中将半径设置为100mm，单击“确定”按钮建立圆角特征。铲斗完成图如图2.7所示。图2.7 铲斗2.3 摇臂摇臂与动臂通过铰链销钉连接在动臂上，一段与动臂液压杆连接，另一端与两岸连接起来，用以传递动臂液压系统动力，来控制铲斗的转动。(1) 新建文件单击标准工具栏上的“新建”按钮，弹出“新建文件”对话框。单击“零件”按钮，然后，单击“确定”按钮，弹出新零件窗口。单击菜单命令“文件”“保存”，输入文件名称“摇臂”，单击“保存”。(2) 选择草图平面在设计树管理器中选择三个基准面中的“前视基准面”，单击“草图绘制”按钮，建立新的草图。(3) 绘制摇臂选择新建的草图，利用工具栏里的“样条曲线

30、”和“圆”工具绘制摇臂草图，单击“退出草图”按钮，完成草图绘制。在Command Manager的特征工具栏中单击“拉伸凸台/基体”按钮，选择已绘制的摇臂草图为拉伸草图，在拉伸特征设置对话框中设置拉伸条件为给定深度180mm，单击“确定”按钮，完成摇臂的实体特征。如图2.8所示。图2.8 摇臂拉伸(4) 绘制摇臂槽选择“右视基准面”，单击 “草图绘制”建立新草图，利用工具栏中的“矩形”工具，以摇臂宽度中线为矩形中线，绘制100*700的矩形，单击“退出草图”按钮，完成草图绘制。在特征工具栏中单击“拉伸切除”按钮，选择已建立的右视基准面为切除草图，在切除特征对话框中设置切除深度300mm，单击“

31、确定”按钮。完成后的摇臂实体如图2.9所示。图2.9 摇臂2.4 连杆连杆应具有当动臂油缸作用于上升或下降过程中（此时转斗油缸封闭），连杆应保证铲斗提升中保持平移运动。通常要求卸料角不小于45°，以保证卸料干净。连杆应具有良好的传递动力的性能，运动中不与其他机件发生干涉，视野良好，具有足够的强度与刚度。(1) 新建文件单击标准工具栏上的“新建”按钮，弹出“新建文件”对话框。单击“零件”按钮，然后，单击“确定”按钮，弹出新零件窗口。单击菜单命令“文件”“保存”，输入文件名称“连杆”，单击“保存”。(2) 选择草图平面在设计树管理器中选择三个基准面中的“前视基准面”，单击“草图绘制”按钮

32、，建立新的草图。(3) 绘制连杆板在新建的草图中，单击工具栏中的“圆”工具，绘制两个圆，利用”智能尺寸”将两个圆的半径设置为200mm，圆心距设置为1300mm，单击“确定”按钮。单击工具栏中的“直线”工具，绘制两个的圆的外公切线，单击“剪切实体”工具，剪掉两个圆的内半圆。单击“退出草图”按钮，完成草图绘制。在Command Manager的特征工具栏中单击“拉伸凸台/基体”按钮，选择已绘制的连杆板草图为拉伸草图，在拉伸特征设置对话框中设置拉伸条件为给定深度50mm，单击“确定”按钮。(4) 绘制凸台选择已绘制的连杆平面，单击“草图绘制”，建立新的草图。单击工具栏中的“圆”按钮，以已经建立的两

33、个圆实体的圆心为圆心，半径为200mm绘制两个圆。单击“退出草图”按钮，完成草图绘制。在Command Manager的特征工具栏中单击“拉伸凸台/基体”按钮，选择已绘制的两个圆草图为拉伸草图，在拉伸特征设置对话框中设置拉伸条件为给定深度25mm，单击“确定”按钮。(5) 建立基准面单击特征工具栏中的“参考几何体”按钮，在下拉菜单中选择“基准面”，建立如2.10所示的基准面1。(6) 镜像凸台在特征工具栏中单击“镜像”按钮，镜像面选择基准面1，镜像实体选择为 (3)中已建立的两个凸台，单击“确定”按钮。(7) 绘制销钉孔选择已建立的凸台的一个面，单击“草图绘制”按钮，建立销钉孔草图。在草图工具

34、栏中单击“圆”按钮，以圆柱凸台中心为圆心，半径为120mm绘制两个圆，单击“退出草图”按钮。在特征工具栏中选择“拉伸切除”工具，在切除特征对话框中设置销钉孔草图为切除草图，切除深度设置为完全贯穿，单击“确定” 按钮。完成后的拉杆实体如图2.11所示。图2.10 基准面图2.11 拉杆2.5 液压系统装载机工作装置液压系统用来驱动动臂、铲斗连杆机构，以实现装卸作业循环动作。目前，多数大多数中型轮式装载机的工作装置液压系统与转向液压系统组合在一起，构成组合油路，以便充分利用发动机效率。装载机液压系统分为动臂液压系统和转斗液压系统。 动臂液压系统1.动臂液压杆(1) 新建文件单击标准工具栏上的“新建

35、”按钮，弹出“新建文件”对话框。单击“零件”按钮，然后，单击“确定”按钮，弹出新零件窗口。单击菜单命令“文件”“保存”，输入文件名称“动臂液压杆”，单击“保存”。(2) 选择草图平面在设计树管理器中选择三个基准面中的“前视基准面”，单击“草图绘制”按钮，建立新的草图。(3) 绘制动臂液压杆连接装置选择已建立的新草图，单击草图工具栏中的“矩形” 按钮，绘制一个200*200mm的矩形，单击“圆” 按钮，绘制一个以矩形框的一个边的中点为圆心，半径设置为100mm的圆，单击“剪切实体”按钮，剪除有圆心的那个矩形边和在矩形里面的那部分圆，单击“退出草图”按钮。在特征工具栏中单击“拉伸凸台/基体”按钮，

36、在拉伸特征对话框中设置已建立的草图为拉伸草图，拉伸深度设置为200mm，单击“确定”按钮。选择“右视基准面”，单击“草图绘制”按钮，绘制一个100*315mm的矩形，单击“退出草图”按钮。单击特征工具栏中的“拉伸切除”按钮，在拉伸特征对话框中设置矩形为切除草图，切除深度设置为完全贯穿，单击“确定”按钮。选择“前视基准面”，建立草图，以已建立的100mm的圆的圆心为圆心，半径为80mm绘制一个圆，单击“退出草图”按钮。单击特征工具栏中的“拉伸切除”按钮，在拉伸特征对话框中设置圆为切除草图，切除深度设置为完全贯穿，单击“确定”按钮。(4) 绘制动臂液压杆选择在（3）建立的与圆弧面所对的平面，单击“

37、草图绘制”按钮，单击草图工具栏中的“圆”按钮，以矩形的中心为圆心，半径为70mm绘制一个圆，单击“退出草图”按钮。单击特征工具栏中的“拉伸凸台/基体”， 在拉伸特征对话框中设置已建立的圆为拉伸草图，拉伸深度设置为1600mm，单击“确定”按钮。选择已建立的圆柱端面，单击“草图绘制”按钮，单击草图工具栏中的“圆”按钮，以圆柱的圆心为圆心，半径为80mm绘制一个圆，单击“退出草图”按钮。单击特征工具栏中的“拉伸凸台/基体”， 在拉伸特征对话框中设置已建立的圆为拉伸草图，拉伸深度设置为100mm，单击“确定”按钮。完成后的动臂液压杆实体如图2.12所示。图2.12 动臂液压杆2.动臂液压缸(1) 新

38、建文件单击标准工具栏上的“新建”按钮，弹出“新建文件”对话框。单击“零件”按钮，然后，单击“确定”按钮，弹出新零件窗口。单击菜单命令“文件”“保存”，输入文件名称“转斗液压缸”，单击“保存”。(2) 选择草图平面在设计树管理器中选择三个基准面中的“前视基准面”，单击“草图绘制”按钮，建立新的草图。(3) 绘制动臂液压缸连接装置选择已建立的新草图，单击草图工具栏中的“矩形” 按钮，绘制一个200*300mm的矩形，单击“圆” 按钮，绘制一个以矩形框的一个边的中点为圆心，半径设置为100mm的圆，单击“剪切实体”按钮，剪除有圆心的那个矩形边和在矩形里面的那部分圆，单击“退出草图”按钮。在特征工具栏

39、中单击“拉伸凸台/基体”按钮，在拉伸特征对话框中设置已建立的草图为拉伸草图，拉伸深度设置为200mm，单击“确定”按钮。选择“前视基准面”，建立草图，以已建立的100mm的圆的圆心为圆心，半径为80mm绘制一个圆，单击“退出草图”按钮。单击特征工具栏中的“拉伸切除”按钮，在拉伸特征对话框中设置圆为切除草图，切除深度设置为完全贯穿，单击“确定”按钮。(4) 绘制动臂液压缸选择在（3）建立的与圆弧面所对的平面，单击“草图绘制”按钮，单击草图工具栏中的“圆”按钮，以矩形的中心为圆心，绘制半径分别为100和80的两个同心圆，单击“退出草图”按钮。单击特征工具栏中的“拉伸凸台/基体”， 在拉伸特征对话框

40、中设置已建立的圆环为拉伸草图，拉伸深度设置为1900mm，单击“确定”按钮。完成后的动臂液压缸如图2.13所示。图2.13 动臂液压缸3.动臂液压缸盖(1) 新建文件单击标准工具栏上的“新建”按钮，弹出“新建文件”对话框。单击“零件”按钮，然后，单击“确定”按钮，弹出新零件窗口。单击菜单命令“文件”“保存”，输入文件名称“动臂液压缸盖”，单击“保存”。(2) 选择草图平面在设计树管理器中选择三个基准面中的“前视基准面”，单击“草图绘制”按钮，建立新的草图。(3) 绘制端盖选择已建立的草图，单击草图工具栏中的“圆”按钮，绘制两个半径分别为100mm和70mm的圆，单击“退出草图”按钮。在特征工具

41、栏中单击“拉伸凸台/基体”按钮，在拉伸特征对话框中设置已建立的圆环为拉伸草图，拉伸深度设置为50mm，单击“确定”按钮。选择已建立的圆筒端面，单击“草图绘制”按钮。单击草图工具栏中的“圆”按钮，绘制两个半径分别为100mm和80mm的圆，单击“退出草图”按钮。在特征工具栏中单击“拉伸凸台/基体”按钮，在拉伸特征对话框中设置已建立的圆环为拉伸草图，拉伸深度设置为50mm，单击“确定”按钮。(4) 绘制圆角特征单击特征工具栏中的“圆角”按钮，在圆角特征对话框中选择端盖的上表面外圆线为圆角对象，将半径设置为10mm，单击“确定” 按钮。完成后的端盖如图2.14所示。图2.14 动臂端盖 转斗液压系统

42、1.转斗液压杆(1) 新建文件单击标准工具栏上的“新建”按钮，弹出“新建文件”对话框。单击“零件”按钮，然后，单击“确定”按钮，弹出新零件窗口。单击菜单命令“文件”“保存”，输入文件名称“转斗液压杆”，单击“保存”。(2) 选择草图平面在设计树管理器中选择三个基准面中的“前视基准面”，单击“草图绘制”按钮，建立新的草图。(3) 绘制转斗液压杆连接装置选择已建立的新草图，单击草图工具栏中的“矩形” 按钮，绘制一个300*450mm的矩形，单击“圆” 按钮，绘制一个以矩形框的一个边的中点为圆心，半径设置为150mm的圆，单击“剪切实体”按钮，剪除有圆心的那个矩形边和在矩形里面的那部分圆，单击“退出

43、草图”按钮。在特征工具栏中单击“拉伸凸台/基体”按钮，在拉伸特征对话框中设置已建立的草图为拉伸草图，拉伸深度设置为300mm，单击“确定”按钮。选择“右视基准面”，单击“草图绘制”按钮，绘制一个300*450mm的矩形，单击“退出草图”按钮。单击特征工具栏中的“拉伸切除”按钮，在拉伸特征对话框中设置矩形为切除草图，切除深度设置为完全贯穿，单击“确定”按钮。选择“前视基准面”，建立草图，以已建立的100mm的圆的圆心为圆心，半径为120mm绘制一个圆，单击“退出草图”按钮。单击特征工具栏中的“拉伸切除”按钮，在拉伸特征对话框中设置圆为切除草图，切除深度设置为完全贯穿，单击“确定”按钮。(4) 绘

44、制转斗液压杆选择在（3）建立的与圆弧面所对的平面，单击“草图绘制”按钮，单击草图工具栏中的“圆”按钮，以矩形的中心为圆心，半径为120mm绘制一个圆，单击“退出草图”按钮。单击特征工具栏中的“拉伸凸台/基体”， 在拉伸特征对话框中设置已建立的圆为拉伸草图，拉伸深度设置为1100mm，单击“确定”按钮。选择已建立的圆柱端面，单击“草图绘制”按钮，单击草图工具栏中的“圆”按钮，以圆柱的圆心为圆心，半径为150mm绘制一个圆，单击“退出草图”按钮。单击特征工具栏中的“拉伸凸台/基体”， 在拉伸特征对话框中设置已建立的圆为拉伸草图，拉伸深度设置为100mm，单击“确定”按钮。完成后的转斗液压杆实体如图

45、2.15所示。图2.15 转斗液压杆2. 转斗液压缸(1) 新建文件单击标准工具栏上的“新建”按钮，弹出“新建文件”对话框。单击“零件”按钮，然后，单击“确定”按钮，弹出新零件窗口。单击菜单命令“文件”“保存”，输入文件名称“转斗液压缸”，单击“保存”。(2) 选择草图平面在设计树管理器中选择三个基准面中的“前视基准面”，单击“草图绘制”按钮，建立新的草图。(3) 绘制转斗液压缸连接装置选择已建立的新草图，单击草图工具栏中的“矩形” 按钮，绘制一个350*275mm的矩形，单击“圆” 按钮，绘制一个以350mm矩形边的中点为圆心，半径设置为175mm的圆，单击“剪切实体”按钮，剪除有圆心的那个

46、矩形边和在矩形里面的那部分圆，单击“退出草图”按钮。在特征工具栏中单击“拉伸凸台/基体”按钮，在拉伸特征对话框中设置已建立的草图为拉伸草图，拉伸深度设置为350mm，单击“确定”按钮。选择“前视基准面”，建立草图，以已建立的175mm的圆的圆心为圆心，半径为120mm绘制一个圆，单击“退出草图”按钮。单击特征工具栏中的“拉伸切除”按钮，在拉伸特征对话框中设置圆为切除草图，切除深度设置为完全贯穿，单击“确定”按钮。以“上视基准面”为草图，绘制两个以已建立的凸台对称的50*400mm的矩形框，单击“退出草图”按钮。单击特征工具栏中的“拉伸切除”按钮，在拉伸特征对话框中设置两个矩形框为切除草图，切除

47、深度设置为完全贯穿，单击“确定”按钮。图2.16 转斗液压缸(4) 绘制转斗液压缸选择在（3）建立的与圆弧面所对的平面，单击“草图绘制”按钮，单击草图工具栏中的“圆”按钮，以矩形的中心为圆心，绘制半径分别为170mm和150mm的两个同心圆，单击“退出草图”按钮。单击特征工具栏中的“拉伸凸台/基体”， 在拉伸特征对话框中设置已建立的圆环为拉伸草图，拉伸深度设置为1200mm，单击“确定”按钮。完成后的动臂液压缸如图2.16所示。3. 转斗液压缸盖(1) 新建文件单击标准工具栏上的“新建”按钮，弹出“新建文件”对话框。单击“零件”按钮，然后，单击“确定”按钮，弹出新零件窗口。单击菜单命令“文件”

48、“保存”，输入文件名称“转斗液压缸盖”，单击“保存”。(2) 选择草图平面在设计树管理器中选择三个基准面中的“前视基准面”，单击“草图绘制”按钮，建立新的草图。(3) 绘制端盖选择已建立的草图，单击草图工具栏中的“圆”按钮，绘制两个半径分别为170mm和120mm的圆，单击“退出草图”按钮。在特征工具栏中单击“拉伸凸台/基体”按钮，在拉伸特征对话框中设置已建立的圆环为拉伸草图，拉伸深度设置为50mm，单击“确定”按钮。选择已建立的圆筒端面，单击“草图绘制”按钮。单击草图工具栏中的“圆”按钮，绘制两个半径分别为170mm和150mm的圆，单击“退出草图”按钮。在特征工具栏中单击“拉伸凸台/基体”

49、按钮，在拉伸特征对话框中设置已建立的圆环为拉伸草图，拉伸深度设置为50mm，单击“确定”按钮。(4) 绘制圆角特征单击特征工具栏中的“圆角”按钮，在圆角特征对话框中选择端盖的上表面外圆线为圆角对象，将半径设置为10mm，单击“确定” 按钮。完成后的端盖如图2.17所示。图2.17 端盖3 装载机工作装置装配与仿真3.1 装载机工作装置的装配SolidWorks不仅可以对机械零件进行实体建模，还可以将每个零件通过一定的几何关系和配合状态组装起来，形成一个完整的装配体。装载机工作装置在装配过程中可将装配过程概括为：插地基、定位置、添零件、设配合等。(1) 插地基建立一个新的装配体，向装配体中插入已

50、经建好的“底座”零部件。(2) 定位置设定已插入的“底座”零件的底面与右视基准面重合。将“底座”零件设定为固定状态。(3) 添零件向装配体中加入装载机工作装置的其他零件，其设定方法与（1）中的方法相同，但零件状态为浮动。(4) 设配合添加插入的零件与其他零件的添配合关系。通过装配体将装载机工作装置装配完成后的图如3.1所示。图3.1 装配体3.2 装载机工作装置运动仿真 运动算例介绍当把产品被装配起来后，我们需要全面的了解的功能或者模拟产品的运动过程。通过SolidWorks中的“运动算例”插件能够使我们制作出产品的运动演示效果，以演示产品的外观和性能，增加我们对设计产品的全面了解。运动算例可

51、以将相机透视图和光源之类的视觉属性融合到运动算例中，模拟动画给产品模型规定其运动规律。使用SolidWorks的配合在建模运动时约束零部件在装配体中的运动。运动算例的Motion Manage是基于时间轴的界面，包括以下运动算例工具：(1) 基本运动可使用基本运动在装配体中模仿马达、弹簧、碰撞和引力。基本运动在计算运动时考虑质量。基本运动计算速度快，可用之生成基于物理模拟的演示型动画。(2) 动画可对装配体的运动使用动画，添加马达来驱动装配体一个和多个零件运动。使用设定键码点在不同的时间规定装配体零部件的位置。动画使用插值来定义键码点之间装配体零部件的运动。(3) 运动分析可使用运动分析装配体

52、上精确模拟和分析运动单元的效果。运动分析使用的是计算能力强大的动力求解器，在计算中会考虑到材料属性和质量及惯性。 装载机工作装置的运动仿真利用SolidWorks对装载机工作装置进行实体设计，并进行装配起来，可以帮助我们了解它的组成和各零部件的空间位置。但是，这样我们还是不知道它的工作情况，也不能判断工作装置在作业过程中的合理性和正确性。而利用Solid- Works中的运动算例插件可以仿真装载机在工作时的情况，判断各零部件之间是否有干涉存在。装载机的运动是通过控制液压系统的液压力提供动力，通过改变液压缸的压力和方向，从而驱动装载机的其他零部件运动，完成装载机的各种工作，装载机工作装置运动仿真

53、过程如下：(1) 建立基本运动打开在3.1中已建立的装载机工作装置的装配体文件，在窗口右下角单击“运动算例”，并在运动管理器中选中“动画”，如图3.2所示。图3.2 基本运动(2) 铲取过程装载机在铲取物料时，是通过转斗液压系统的液压力让铲斗绕着动臂头铰链销钉旋转，从而铲取物料，通过给转斗液压系统给一个沿着液压杆方向的力，就可以对铲取过程进行模拟仿真。了解装载机在这一过程中的运动情况。当装载机在如3.2所示的位置时，在运动管理器中单击“旋转马达”按钮，将其加载在装载机转斗液压杆上，在马达对话框中选择“线性马达”，运动方向为液压缸吸油状态，运动参数设置为“等速”，“70mm/s”，单击“确定”按

54、钮，在时间轴上在3s处放置一个键码，将工作时间设定为03s，装载机运动至如图3.3所示。图3.3 铲取过程(3) 举升过程装载机在铲取了物料后，为了使移动物料的方便，需要将铲斗举升到某个位置，而这一过程是通过转斗液压系统和动臂液压系统同时作用的结果。转斗液压系统的作用是防止将铲斗中的物料倒出来，动臂液压系统的作用的让铲斗到达某个规定的位置。通过在这两个液压系统上给一个沿着液压杆方向的动力，就可以对举升过程进行模拟仿真。当装载机完成铲取过程，处于图3.3所示的位置时，在运动管理器中单击“旋转马达”按钮，在转斗液压杆上加载一个运动方向为液压缸吸油状态的线性马达，运动参数设置为“等速”，“30mm/

55、s”。在动臂液压杆上加载一个运动方向为液压缸吸油状态的线性马达。运动参数设置为“等速”，“150 mm/s”。在时间轴上的3s处和8s处分别为两个马达放置键码，将工作时间设定为38s，装载机运动至如图3.4所示。图3.4 举升过程(4) 卸料过程装载机把装在铲斗中的物料移动到指定的位置时，还要把铲斗中的物料给卸下来，而卸载物料是通过转斗液压系统的动力让铲斗旋转而完成卸料过程。给转斗液压系统的液压杆给一个沿着液压杆的动力，就可以完成对卸料过程进行模拟仿真。当装载机完成举升过程，处于图3.4所示的位置时。在运动管理器中单击“旋转马达”按钮，在转斗液压杆上加载一个运动方向为液压缸排油状态的线性马达，

56、运动参数设置为“等速”，“150mm/s”。在时间轴上的8s处和11s处分别为马达放置键码，将工作时间设定为811s，装载机运动至如图3.5所示。(5) 下降过程完成卸料过程后，装载机的铲斗还要恢复到原来的位置，这样就需要转斗液压系统和动臂液压系统给一个与举升过程相反也液压力，才能使动臂下降，铲斗放平，整个装置恢复到原始位置，从而为下一个铲取过程做准备。跟举升过程一样给转斗液压系统和动臂液压系统给一个动力，就可以模拟其下降过程。图3.5 卸料过程当装载机完成卸料过程，处于图3.5所示的位置时。在运动管理器中单击“旋转马达”按钮，在转斗液压杆上加载一个运动方向为液压缸吸油状态的线性马达，运动参数设置为“等速”，“40mm/s”。在动臂液压杆上加载一个运动方向为液压缸排油状态的线性马达。运动参数设置为“等速”，“150 mm/s”。在时间轴上的11s处和16s处分别为两个马达放置键码，将工作时间设定为1116s，装载机运动至如图3.6所示。图3.6 下降过程至此， SolidWorks仿真出了装载机在工作过程的运动情况。