2022年三维CAD技术在液压挖掘机设计方案中应用.docx

精品学习资源三维 CAD技术在液压挖掘机设计中的应用发布日期： 2007-6-137:48:03 作者： ug 出处： CAD世界网随着 CAD 应用软件和技术的不断进展，很多工程机械制造企业已不再满意于借助 CAD 系统来 “甩掉图版 ”，期望向三维的实体设计方向进展；由于三维 C AD 系统具有可视化好、形象直观、设计效率高和支持并行工程等优点；因此，三维实体造型在液压挖掘机设计开发中开头得到的应用，在三维设计环境中可以进行挖掘机产品的模拟装配以获得整机或部件的三维实体，建立充分而完整的设计数据库，在此基础上进行产品质量特性分析、零部件间的干涉检查、自动创建二维工程图、机构运动仿真、产品结构的 有 限 元 分 析 、 计 算 机 辅 助 制 造 、 商 业 广 告 造 型 与 动 画 生 成 等 ；1 挖 掘 机 零 部 件 的 三 维 造 型挖掘机三维实体造型包括全部零件的三维实体造型，总成和整机装配仿真；挖掘机是由金属结构、回转机构、动力装置、传动操纵机构、液压系统和帮助设备等组成；零、部件共计一千多个；尽管挖掘机零、部件结构形式各不相同，但在运算机上进行三维实体造型有一些规律可循，一般过程如下：创建草图 → 依据零件的基本特点和附加特点生成零件的三维 模 型 → 依 照 装 配 关 系 装 配 零 部 件 → 形 成 整 机 装 配 仿 真 ；欢迎下载精品学习资源1 . 1 三 维 造 型 应 用 软 件 和 基 本 方 法世界上闻名的几家公司的三维 CAD 软件产品，如 Pro/Engineer 、UG 、I-DEAS 、Solidwor ks 、MDT 等，在主要工程机械企业中都已采纳；无论采纳那家的三维 CAD 软件，都可以较 好 地 完 成 挖 掘 机 零 部 件 的 三 维 造 型 ， 三 维 造 型 时 常 用 以 下 方 法 ：（ 1 ）对外形比较规章的简洁零件，利用三维软件自带的标准几何体（方形、圆柱、圆管、圆 锥 和 球 、 沟 槽 ） 库 ， 直 接 生 成 零 件 实 体 ， 如 方 板 、 光 轴 、 轴 套 等 ；（ 2 ） 绘 制 最 能 反 映 零 件 基 本 特 征 的 几 何 草 图 ， 经 拉 伸 、 旋 转 生 成 三 维 实 体 ；（ 3 ） 沿 路 径 配 置 的 二 维 几 何 图 形 经 扫 描 ， 蒙 皮 生 成 曲 面 形 实 体 ；（ 4 ）从草图入手建模 设计者依据设计的要求用手勾画出抱负的结构外形，然后给予每一条曲线以尺寸约束或几何约束，使曲线依据设计者的意图去更新交换，生成参数化特点的 实体建模；从草图入手建模很简洁实现参数化、标准化、系列化设计，是挖掘机最抱负的 建 模 方 式 ；（ 5 ）利用三维实体间的布尔运算（交、并、补），将多个简洁零件组合成一体，生成新的实 体 等 等 ， 且 生 成 的 实 体 模 型 均 采 用 参 数 化 特 征 造 型 ；1 . 2 挖 掘 机 金 属 结 构 的 三 维 造 型一台液压挖掘机的零部件有一千多个，全部采纳三维造型设计工作量很大；实际设计挖掘 机时，也可以只制作与整机外形仿真、运动分析有关和影响主要性能的金属结构件、标准 件 、 司 机 室 和 机 罩 等 ；挖掘机三维造型设计的关键是金属结构件的三维造型，如动臂、斗杆、铲斗、回转平台、回转支承、行走机构和行走架等，这些金属结构件都是由多个零件焊接成形，结构较为复杂；如动臂本体由上板、下板、侧板、加强筋板、连接耳板和轴套等十多个零件焊接而 成，这些单个零件结构一般比较简洁；设计者依据零件的详细结构画出反映零件特点的二维草图，草图一般由直线、多边形、圆弧线和圆等构成封闭的图形；将二维截面草图进行拉伸、旋转、放样、倒角，生成三维图形；最终将这些零件组装并通过布尔运算等操作，形成动臂的三维实体模型；其它结构件制作方法类同，图 1 、图 2 和图 3 为挖掘机动臂、平台和行走架本体的三维实体造型；欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源三维造型最好采纳参数化的草图建模方法，这样可以便利地实行零件的修改及变形设计，只要发觉某一尺寸和结构不合理，可以简洁地修改；而且可以通过尺寸等修改形成其它挖掘机的建模，无须重新建模，为以后其它挖掘机的设计建模打下基础；零件模型不仅包含零件的几何信息，仍包含材料、名称、精度等物理信息；就可被后续的质量特性运算、动静干涉检查、有限元分析、结构优化、系统动力学、图面绘制及制造等工作所共用；挖掘机外观造型设计特别重要，是吸引用户特别重要的一个方面；驾驶室、配重、柴油箱、液压油箱和机罩等都采纳曲面流线型设计，驾驶室宽阔、视野良好，造型新奇；整个外形设计应给人一种赏心悦目的感觉；图 4 为驾驶室的三维造型；1.3 挖掘机配套件的三维造型挖掘机的配套件主要有：柴油机、液压缸、马达、阀组、减速器和回转支承等，都由专业配套厂制造，一般只供应安装与连接尺寸图纸和外轮廓简图；精确的配套件三维造型无法构造；一般把配套件作为一个整体，只对连接与安装位置的精确建模，其他部分只作外轮廓造型；挖掘机采纳的液压元件外形轮廓比较规欢迎下载精品学习资源就，三维建模比较简洁；但柴油机外形复杂，可以实行简化外形结构建模，对可能涉及与其它零部件交叉安装的空间干涉部分进行处理；也可以从配套件厂家索取配套件的三维造型，直接用于装配；1.4 挖掘机部件与整机的三维造型完成了全部零件的三维实体造型之后，就可以进行部件与整机的装配仿真；整个流程先从零件到部件，再从一级部件到总成，再往上直到整机；即采纳自下而上的倒树状层次结构法，各级部件通过引用一系列下级零部件模型组装而成，它不仅描述一个部件与下级零部件之间的装配从属关系，同时也记录所属下级零部件之间的装配定位关系；整车装配尽量与车间实际装配过程一样，第一将行走架本体定位，在行走架上安装四轮一带、行走减速器和行走马达等，形成行走装置总成；然后再安装平台本体，在平台本体上安装回转机构、柴油机、液压油箱、柴油箱、司机室、阀组、和工作装置等；生成挖掘机整机三维造型，如图 5 所示；三维实体模型通过高级渲染就可以绘出具有真实感的挖掘机产品和部件成效图，可以用于制作挖掘机产品样本、对外宣扬推广产品，防止了过去等样机制造出来后才能推广的弊端，加快了新产品的市场拓宽时间，提高产品的市场竞争才能；2 干涉检查和运动仿真在挖掘机新产品开发过程中，在投料加工之前利用运算机进行装配仿真，可以发觉零、部件设计上的尺寸干涉和结构不合理，准时订正设计中的不足，防止实际制造中显现问题，造成铺张和缺失；挖掘机设计不仅需要产品设计尺寸正确无误，仍需要设计合理、结构性能好，以保证挖掘机在运动过程中不发生干涉，使用安全牢靠；利用已完成的挖掘机三维模型，给出液压缸运动的约束条件，并施加作用 力，进行二维或三维运动分析，可以分析机构最小距离、每个挖掘位置的挖掘力、位移、速度、加速度和和功率等参数；绘制运动轨迹包络图，从而分析工作范畴的大小和挖掘性能的好坏；装配仿真技术可以从静态角度保证设计尺寸的正确性，机构运动仿真就从运动角度保证设计的合理性和牢靠性；在设计阶段把很多原本要在样机试验时才能发觉的问题一一加以解决，从而为企业带来实实在在的技术经济效益；欢迎下载。