基于proe的挖掘机的三维实体造型及装配设计

基于Pro/E的液压挖掘机设计集成与轻量化分析2009-11-19 20:18:37 作者：•本文分析了Pro/ENGINEER三维参数化设计流程，结合液压挖掘机的模型和组成特点，对其在参数化设计、装配与运动仿真、有限元分析与结构优化、轻量化设计等方面进行了深入剖析。

通过此流程，可以提高液压挖掘机的设计效率，降低设计时间。

文中完全摒弃了偏重参数化设计的思想，而是以液压挖掘机的实际问题为核心，该方案也适用于其他类似工程机械设备的研发。

一、前言液压挖掘机是土石方工程的主要施工机械，如图1所示。

全世界各种施工作业场约有65%～70%的土石方工程都是由挖掘机完成的。

近年来，国内外液压挖掘机产量急剧上升，结构逐步完善，在工程建设和施工行业中占有很重要的位置。

液压挖掘机迅速发展的根本原因在于机械本身的优越性、通用性好和操纵轻便，也在于重视试验研究工作和计算机技术的引用。

在Bauma2008展会上展出的液压挖掘机中，传统型和通用型产品样机较少，多是一些有特殊构造、有特色的和多功能产品，这既体现了各厂家市场差异化的产品发展战略，又体现了各自的技术水平和实力。

这些变化大大扩展了液压挖掘机的功用，提高了产品的施工适用性，同时对设计手段和设计效率也提出了更高的要求。

液压挖掘机行业作为工程机械行业的重要分支，其设计方式正经历着革命性变化，计算机辅助设计技术的推广应用势在必行。

采用新结构和新材料，利用现代设计技术和先进制造技术，是保证和提高液压挖掘机性能的重要途径。

以前通过大量的样机和试验方式来验证产品可靠性和稳定性的方法，正在逐渐为虚拟样机和虚拟试验方式所取代。

这些技术既能缩短产品的设计和制造周期，同时又能提高产品的质量。

国外许多有实力的生产厂商、科研机构都已经针对挖掘机设计开发出一些专业软件，如美国卡特匹勒(C a t e r p i l l a r)、德国利勃海尔(L i e b he r r)、英国J B C和日本神钢(C K O B E L C O)等公司都进行了专业化的设计软件开发，但目前市场上可供选用的商品化应用软件却很少。

湖北文理学院毕业设计(论文)正文题目基于Pro/E的挖掘机的设计与运动仿真专业机械设计制造及其自动化班级机制0812班姓名倪宗道学号08116225指导教师张俊教授2012年 5月 16日基于Pro/E的挖掘机的设计与运动仿真摘要：挖掘机广泛应用于工程机械中，随着科学技术和制造业的发展,计算机辅助设计技术越来越广泛地应用在各个设计领域，为了缩短产品的设计周期、提高设计质量、降低设计成本，满足投资者和产品更新换代的需要。

根据挖掘机的工作原理和结构特点，利用三维建模软件Pro/Engineer建立了挖掘机各零件的三维模型，并在此基础上进行零件的装配、干涉检查、运动仿真分析等高级计算机辅助设计工作，将复杂的挖掘机形象地展现在用户面前，使设计者在设计阶段就能清楚地见到产品的最终结果，及时发现设计问题，既减轻了工作量又节省了资金，为新产品的开发奠定了基础，有助于增强企业的产品开发能力。

关键词：挖掘机；虚拟装配；三维建模； Pro/E；运动仿真Structural Design and Motion Simulation of the Excavator Based onPro / EAbstract:With the development of science and technology and manufacturing excavators are widely used in construction machinery, computer-aided design technology becomes more widely used in various design fields, in order to shorten the design cycle, improve design quality, reduce design costs, meet the needs of investors and product replacement. According to the excavator working principle and structure characteristics, the use of three-dimensional modeling software Pro / Engineer part to establish a three-dimensional model of the excavator, and on this basis part of the assembly, interference detection, motion simulation and other advanced computer-aided design , the complexity of the image to show the excavator to the user, so that designers in the design phase can clearly see the results of the final product, to detect design problems. Not only reduces the workload but also saves money for the new foundation for the development of products to help enhance product development capabilities.Key word:Excavator; Virtual assembly; 3D Model; Pro / E; Motion Simulation目录1 绪论 (1)1.1本课题研究的背景 (1)1.2本课题研究的目的及意义 (3)1.3调研分析 (4)1. 4本章小结 (5)2 挖掘机的总体分析 (6)2.1目前挖掘机设计中存在的优缺点 (6)2.2颜色的拟定 (7)2.3挖掘机运动部件的分析 (8)2.4本章小结 (9)3 挖掘机零件的三维设计 (10)3.1 Pro/E设计概述 (10)3.2 挖掘机主要零件的三维设计 (12)3.3 挖掘机其他零件的三维设计 (16)3.4本章小结 (20)4挖掘机的装配设计 (21)4.1装配概述 (21)4.2挖掘机总体装配过程 (23)4.3本章小结 (33)5 挖掘机的运动仿真 (34)5.1运动仿真概述 (34)5.2挖掘机的运动分析及干涉检验 (35)5.3伺服电机的设定 (37)5.3.1车体（旋转台）轴的电动机设计 (37)5.3.2主臂油缸的电动机设计 (38)5.3.3前臂油缸的电动机设计 (38)5.3.4挖斗油缸的电动机设计 (39)5.3.5整车直线轨迹电动机设计 (40)5.3.6整车弧线轨迹电动机设计 (40)5.4挖掘机的运动仿真 (41)5.5本章小结 (44)6本文总结 (45)1 绪论1.1本课题研究的背景早在1954年我国就已开始生产机械式挖掘机,当时的抚顺重型机器厂(抚顺挖掘机厂前身)引进前苏联的机械式挖掘机W10012和W5012等国际20世纪30－40年代的产品。

CONSTRUCTION MACHINERY 2016.739在装载机整机设计中，总体骨架是整机设计的纲领性文件，包含了在后续设计过程中所有重要的基准面、轴、点和坐标等内容，是整个设计过程中的总体设计规划。

近年来，三维制图软件因其空间感更强，立体感更好，且智能化程度更高，已越来越多的替代传统二维制图在设计过程中的应用。

本文以PROE三维设计在某型装载机总体骨架中的设计过程进行展示和探讨。

1 整机初始基准的建立文中坐标系统一定义为：X 轴朝前（整机前方），Z 轴向上（整机上方），右手坐标系。

(1) 首先打开PROE软件，并新建骨架文件99CXXXX 。

打开该文件，根据整机坐标方向要求，将系统默认的3个基准面和重命名为“整机中面”、“传动水平面”和“铰接中面”。

(2) 将系统默认坐标系调整到我们希望的方向后，重命名为“整机坐标”。

(3) 新建铰接中心轴。

以“整机中面”和“铰接中面”为参考，新建一条同时穿过两个基准面的轴，并重新命名为“铰接中心轴”。

(4) 新建传动水平轴。

以“整机中面”和“传动水平面”为参考，新建一条同时穿过两个基准面的轴，并重新命名为“传动水平轴”。

(5) 新建地面基准面。

以传动水平面为参考，向下平移XX距离（XX=轮胎半径），并重命名为“水平地面”。

(6) 新建整机限高面。

以“水平地面”为参考，向上平移XX （XX为项目限定，根据不同机型和运输方式的不同而变化），并重新命名为“整机限高面”。

如此，我们就有了一个整机大致的布置范围（见图1）。

2 整机关键部件基准的建立前车架转向控制面，建立穿过“铰接中心轴”并与整机中面偏转XX角度的平面（XX=整机的转向角度范围），并重命名为“前车架转向控制面”。

前车架坐标：首先新建一穿过铰接中心轴并垂直于前车架转向控制面的新平面，重命名为“前车架铰接面”。

然后以前车架转向控制面、传动水平面、前车架铰接面为参考，新建坐标系并调整方向后，重命名为“前车架坐标”。

摘要基于Pro/E的装载机工作装置的实体建模及运动仿真摘要：装载机是一种应用广泛的工程机械。

有其广泛的空间，但由于装载机传统开发模式存在的开发周期长、过程繁杂、开发成本高、性能测试困难等问题，本文将仿真技术引入装载机开发领域，完成以下工作：1．介绍了装载机的发展历史及前景，装载机的种类，介绍了仿真技术产生的背景、在国内的发展状况以及仿真技术的实际意义。

2．对液压缸作出了合理的选择。

3．简述了Pro/E软件在工程设计中的应用，利用Pro/E构建装载机的三维实体模型，并对其进行装配，在Pro/E 环境下进行了装配干涉检验。

4．在Pro/ENIEER MECHANISM环境下进行运动仿真,得出装载机工作的性能曲线。

关键字：装载机工作装置液压缸仿真技术三维建模Abstract：Loader is a kind of engineer machine that is widely applied in engineer project, which has wildely space, Aim to the problems that exist in traditional research way of loader, for example the research cycle is long, the cost is long, the cost is high and the performance test is complex etc, this paper leads virtual prototype technology into research of loader. The following research works are completed:1.The development foreground, the category and loader’s history is introduced, also the background of simulationtechnology come into being, developing status in local and the significance of virtual prototype technology is introduced.2.To brief introduce the Pro/E software which application in the field of engineering, the 3D modeling is used byPro/E software, which is built and interferential test of assembly in Pro/E environment is completed.3.The simulated motion in Pro/E environment is completed, and the capability curve is reached.4. A rational choice for the hydraulic actuating cylinder.Keywords: Loader, Working mechanism, hydraulic actuating, Simulation technology, 3D modeling目录摘要 (I)1 前言 (1)1.1 装载机的简介 (1)1.1.1 装载机的发展历史及前景 (1)1.1.2 装载机的种类 (1)1.1.3 本章小结 (3)1.2 运动仿真技术简介 (4)1.2.1 运动仿真技术产生的背景 (4)1.2.2 运动仿真技术 (4)1.2.3运动仿真技术在国内外的发展概况 (4)1.2.4 发展运动仿真技术的重要意义 (4)1.2.5 总结 (5)1.3 Pro/ENGINEER软件在工程设计中的应用 (5)1.3.1 Pro/ENGINEER软件介绍 (5)1.3.2 运动仿真技术对装载机设计理念的影响 (6)1.4 本章小结 (7)2 液压缸的选择 (8)2.1 本章小结 (8)3 装载机工作装置三维实体建模 (9)3.1 工作装置零件建模 (9)3.1.1 动臂的生成 (9)3.1.2 铲斗的生成 (10)3.1.3 底座的生成 (11)3.1.4 连杆的生成 (11)3.1.5 摇臂的生成 (12)3.1.6 液压缸筒的生成 (12)3.1.7 液压缸盖的生成 (13)3.1.8 液压缸活塞的生成 (13)3.1.9 连接销轴的生成 (13)3.2 工作装置装配模型建模 (14)3.2.1 底座模型装配 (15)3.2.2 动臂模型装配 (15)3.2.3 铲斗模型装配 (16)3.2.4 液压缸体模型装配 (16)3.2.5 摇杆模型的装配连接 (17)3.2.6 连杆模型与铲斗模型和摇杆模型的装配连接 (17)3.2.7 销钉模型的连接 (17)3.2.8 本章小结 (20)4 装载机工作装置运动仿真 (21)4.1 概述 (21)4.2 创建装载机工作装置的机械运动仿真 (21)4.2.1 连接轴设置 (21)4.2.2 创建快照 (22)4.2.3 定义伺服电动机................................................................................. 错误！未定义书签。

基于ProE挖掘机三维造型设及仿真设计4982822科技学院毕业设计〔论文〕题目基于Pro/E挖掘机三维造型设及仿真学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。

对本文的研究做出重要奉献的个人和集体均已在文中以明确方式标明，本人完全意识到本声明的法律后果由本人承当。

作者签名：日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保存并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或局部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

本学位论文属于1、保密□，在_________年解密后适用本授权书。

2、不保密√。

作者签名： 2021 年月日导师签名： 2021 年月日目录摘要 (1)前言 (2)1．挖掘机简介 (3) (3) (3) (3) (4)2．挖掘机的开展概况及运动原理 (5) (5) (6) (7)3．挖掘机各部件的造型设计 (8)支架的造型设计 (8)履带轮的造型设计 (11)上部回转体的造型设计 (12)挖掘机的前臂连接架的造型设计 (22)...............................................................2 4 (28) (29)………………………………………………………3 2 …………………………………………………3 4 ………………………………………………………3 4 ………………………………………………………3 5 4．挖掘机运动仿真…………………………………………………………………3 5的装配 (35)挖掘机下部行走体的装配 (36)挖掘机上部回转体的装配 (37)挖掘机前臂的的装配 (37)挖掘机铲斗的装配 (40)创立伺服电机 (42) (44)及动画 (45)5．生成挖掘机工程图 (46)...............................................................4 6 (47)总结……………………………………………………………………………………48 参考文献……………………………………………………………………………49 致谢 (50)基于Pro/E的挖掘机三维造型设计及运动仿真学生：朱文武指导老师：史永芳三峡大学科技学院摘要:挖掘机是目前广泛使用的工程机械之一，传统方法是设计-样机制造-试验，不但设计周期长、本钱搞，且试验破坏性较大，利用三维实体建模与动态仿真技术相结合，预先建立实体仿真模型，模拟其动态特性，设计者能及早发现问题并及时修改和优化，这样既能缩短产品的设计周期，提高产品的可靠性，又能实现产品的优化设计。

课程设计说明书基于PRO|E的铲车模型的三维设计课题名称：基于PROE的铲车模型三维设计学生生学号：21106071023专业班级：11机械班学生姓名：学生成绩：指导教师：课题工作时间：2012年12月23 至2013年1月14日目录第一章铲车设计背景及总体介绍 (3)第二章零件的设计2.1 后座主体的设计 (4)2.2轮胎的设计 (4)2.3 栏杆的设计2.4 尾气排放装置 (5)2.5 车头的制作 (6)2.6 铲车下方滑动伸缩轴的造型。

(7)2.7 前后连接装置的造型 (8)2.8螺帽的造型 (9)2.9前支撑架的的造型 (10)2.10底端支撑架的造型 (10)2.11 铲车其他滑动伸缩轴的造型 (11)2.12 铲车两边支架的造型 (11)2.13支架连接装置的造型 (12)2.14转向曲杆的造型 (13)2.15 连接杆的造型 (13)2.16铲斗的造型 (14)2.17 车轮支撑轴的造型 (14)2.18各种固定销钉的造型 (15)第三章零件的组装3.1整体效果图 (16)3.2 后半部分的装配 (17)3.3前半部分的装配 (18)3.4 整体的装配 (19)第四章总结 (20)附录参考资料 (20)第一章铲车的设计背景及介绍本学期学习了PRO|E三维造型这门课，对计算机辅助绘图及三维设计有了更深的理解，增加了对机械设计的学习乐趣。

这次的课程设计我的课题是：《对升辉800B型铲车模型的三维造型》，我有一个铲车模型玩具并且观察发现可以可以利用所学对其完整造型。

在造型个零件图时，先用毫米刻度尺测量关键参数并记录下来，设计好尺寸，利用所学的知识再用PRO|E造型出来。

最后再将所有造型好的零件组装起来。

如下图，所示为所有零件的截图。

将所有造型好的零件组装起来，便完成了本次课程设计，整体效果图如下图。

第二章零件的设计2.1 后座主体的设计铲车后座主体设计，本来打算将后座主体拆成三部分来造型，但是考虑到尺寸、及装配等因素，所以造型成一个整体，这样尺寸容易控制并且组装方便。

Pro/E三维实体造型与装配机电工程学院2012年06月绪论一、CAD技术的发展历程CAD技术发源于美国，经历了从二维设计到三维设计的发展过程。

早期的二维CAD技术实际是计算机辅助绘图，只起到电子图板的作用。

二维CAD不能解决复杂的投影线生成、尺寸漏标、漏画图线等问题，更解决不了机构几何关系及运动关系的分析、设计更新及修改和设计工程管理，更不能实现有效的CAM等问题。

二维CAD不符合人们的直观感觉。

二、系统选型1、计算机辅助绘图软件美国Autodesk公司的旗舰产品AutoCAD。

该软件在全球应用最广、用户最多。

此外Intergraph，Sigraph，Microstation，TurboCAD等也有一定的知名度。

计算机辅助绘图软件是一些专用计算机辅助设计软件的开发平台。

如AutoCAD在全球已有几千家基于其上的应用开发商。

国内自主版权支撑平台软件主要有华中理工大学的开目CAD/CAPP、中科院凯思集团的PICAD（凯思博宏）、北京高华计算机有限公司的GHMDS、北京大凯集团凯达研究所的BCAD、深圳乔纳森公司的中国CAD、华中理工大学图形软件中心的凯图（CADTool）、华中理工大学华中软件集团的InteCAD、西安正直软件公司的正直CAD、浙江大学电子信息系统工程公司的GS-ZDDS 和北京北海海尔软件有限公司的CAXA电子图板等。

它们的价格从近万元到几百元不等，开发商多为CAD软件联盟成员。

计算机辅助绘图软件主要是基于二维平面的，运行在Windows平台上的软件居多。

有些软件扩充了一点三维造型和参数华设计功能，但功能有限。

2、CAD支撑软件CAD支撑软件以三维实体造型为基础，具有先进的参数化和特征造型功能，是CAD技术的精品。

主要品牌有PTC公司的Pro/Engineer、SDRC公司的I-DEAS Master Series、EDS/UG公司的UGII、法国MDTV公司的EUCLID Quantum等上百种。

1 绪论21世纪，节约型、可持续型的产品成为了当代主流，那么制造业必然要成为改造的对象，产品从研发到制造成型都需要探究最科学的试验与生产方法。

三维软件的诞生就符合了现代化社会的高效率、低碳生产方式。

三维软件帮助研发人员更快地体现他们的研究成果，使得有些产品可以通过计算机绘制出来，进行一些简单的仿真与分析，极大的节约了开发成本。

Pro/E是现代化产品设计的主流软件，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，以它为设计工具不仅因为其强大的功能，更是由于它符合大众、适应市场需求。

利用Pro/E建模、装配仿真和优化设计等这些特有的功能可以找到最优的设计方法。

现在不管是在生产厂商、学校、研究院等都有它的应用，所以设计一个玩具利用Pro/E 再合适不过。

这次毕业设计课题不但跟上了时代的发展方向，又锻炼了自己的实战能力。

中国的人口达到了全球的五分之一，儿童市场的需求必然广泛。

生产出符合中国儿童的玩具必不可少，Pro/E软件给出了一个很好的平台，它可以使我们构思出来的模型表现出来，这不但很有趣也很有意义。

2 基于Pro/E的设计研究方案2．1 Pro/E软件的简介Pro/E是基于单一数据库、参数化、特征、全相关及工程数据再利用等概念的基础上开发出的一个功能强大的CAD/CAE/CAM软件。

它可以将产品从设计到生产加工的过程集成在一起，节约了生产时间，及时优化产品、增加创新力度并提高质量，从而满足设计制造需求。

单一数据库 Pro/E是建立在统一基层上的数据库上，不像一些传统CAD/CAM系统建立在多个数据库上。

所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。

换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。

下面就Pro/E的几个重要特点做简单介绍。

2.1.1 全相关性Pro/E的所有模块都是全相关的。

这就意味着在产品开发过程中某一处进行修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配体、设计图纸，以及制造数据。

proe挖掘机课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解挖掘机的基本结构及其工作原理，掌握挖掘机主要部件的名称及功能。

2. 学生能运用ProE软件进行挖掘机三维模型的构建，并了解其在工程设计和制造中的应用。

3. 学生了解挖掘机设计中的关键参数和设计原则，能够运用所学知识进行简单的设计计算。

技能目标：1. 学生能熟练操作ProE软件，完成挖掘机部件的建模、装配及运动仿真。

2. 学生具备运用ProE软件进行挖掘机结构分析和优化设计的能力。

3. 学生能够运用团队协作和沟通技巧，完成挖掘机课程设计项目。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对机械工程和设计制造的热爱，提高对工程技术的兴趣。

2. 学生通过课程学习，增强创新意识，培养解决实际问题的能力。

3. 学生在团队协作中，学会尊重他人、沟通交流，培养合作精神和责任感。

课程性质：本课程为实践性较强的课程设计，结合ProE软件和挖掘机设计实例，培养学生具备实际操作和解决问题的能力。

学生特点：学生具备一定的ProE软件操作基础，对挖掘机有一定的了解，具有较强的学习兴趣和动手能力。

教学要求：教师需引导学生运用所学知识进行挖掘机设计，注重培养学生的实际操作能力和团队协作精神，提高学生的创新意识和解决实际问题的能力。

通过课程目标分解，确保学生在课程学习过程中达到预期学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。

二、教学内容1. 挖掘机基本结构及工作原理：包括挖掘机各主要部件的功能和相互关系，结合教材相关章节，让学生深入理解挖掘机的工作过程。

- 教材章节：第二章 挖掘机概述2. ProE软件操作与建模：教授ProE软件的基本操作，重点掌握三维建模、装配及运动仿真功能。

- 教材章节：第三章 ProE软件操作基础；第四章 三维建模与装配3. 挖掘机三维模型构建：指导学生运用ProE软件，完成挖掘机主要部件的建模、装配及运动仿真。

- 教材章节：第五章 挖掘机三维建模与装配4. 挖掘机结构分析与优化设计：结合教材内容，让学生了解挖掘机设计中的关键参数和设计原则，学会进行结构分析及优化。

第6期(总第163期)2010年12月机械工程与自动化M ECHA N ICAL EN GI NEER IN G &　AU T O M A T IO N N o.6Dec.文章编号:1672-6413(2010)06-0072-02液压挖掘机的三维实体造型以及运动学仿真李　琴(攀枝花学院先进制造技术研究所,四川　攀枝花　617000)摘要:通过P ro /E 建立了液压挖掘机工作装置的三维实体模型,并用专用接口M echpro 2005将模型导入A DA M S 中进行运动学仿真,得到了挖掘机空载时关键位置点的位移、速度和加速度,为挖掘机的优化设计以及性能分析提供了参考。

关键词:虚拟样机;液压挖掘机;运动仿真中图分类号:T U 621∶T P391.9 文献标识码:A收稿日期:2010-05-10;修回日期:2010-07-23作者简介:李琴(1977-),女,四川成都人,讲师,硕士。

0　引言液压挖掘机作为工程机械的主要机种之一,广泛应用于工业与民用建筑、交通运输、水利电力工程、矿山采掘等机械化施工中。

而对液压挖掘机的设计,传统方法是设计-样机制造-试验,不但设计周期长、成本高,且试验破坏性较大,有时甚至可能会造成重大事故。

利用三维实体建模与动态仿真技术相结合,预先建立起实体仿真模型,模拟其动态特性,让设计者尽早发现问题并及时修改和优化,这样既能缩短产品的设计周期、提高产品的可靠性,又能实现产品的优化设计。

1　挖掘机三维实体模型的建立本文以某单斗反铲液压挖掘机为例,建立实体模型。

在建立液压挖掘机虚拟样机时,根据研究对象、研究目的的不同可对系统的仿真模型进行简化处理,但机械系统和液压系统的仿真模型必不可少[1]。

按照是否存在相对运动(暂不考虑行走运动)将挖掘机划分为上部转台、下车、动臂、斗杆、铲斗、铲斗摇杆、铲斗连杆、动臂液压缸、动臂液压活塞杆、斗杆液压缸、斗杆液压活塞杆、铲斗液压缸、铲斗液压活塞杆共13个大运动部件。

摘要以挖掘机的造型设计来培养自己对Pro/E软件的更深层次的了解和应用，将自己以前学到的知识结合起来，把理论和实际相结合，从中学到更多的知识，在遇到难题时又能培养自己的个人能力，包括怎样看待问题，分析问题，最终把问题处理好。

反过来又可以从中吸取教训，避免在以后的工作，学习当中遇到类似问题而少走弯路。

在对挖掘机造型设计前要通过通过查阅资料、实地研究、整理资料、综合运用对比分析等一系列研究方法进行整合，结合实际情况制定切合实际的设计方案。

然后通过所学知识综合应用PRO\E的各项功能创建挖掘机三维模型，最后进入组件，把所创建的挖掘机各部分装配起来，再进行运动仿真，做出简单的挖土、倒土动作。

经过一系列的造型设计和运动仿真后，挖掘机能够实现自己当初所希望能实现的动作，这样整个挖掘机的造型和运动仿真就完成了。

挖掘机先在正前方做挖土动作，然后转至左侧，再做倒土动作，这样仿真就完成了。

关键字：造型；装配；仿真目录导言.............................................................................................................. - 1 -第一章概述....................................................................................................... - 4 -1.1挖掘机的发展特点...................................................................................... - 4 -1.1.1挖掘机的定义.................................................................................... - 4 -1.1.2挖掘机的简史.................................................................................... - 4 -1.1.3挖掘机的构成.................................................................................... - 4 -1.1.4发展历史............................................................................................ - 5 -1.2挖掘机的类型.............................................................................................. - 5 -1.3挖掘机的基本组成和工作原理.................................................................. - 6 - 第二章设计方案................................................................................................ - 8 -2.1挖掘机铲斗的设计...................................................................................... - 8 -2.2挖掘机斗杆及动臂的设计.......................................................................... - 9 -2.2.1挖掘机斗杆设计................................................................................ - 9 -2.2.2挖掘机动臂设计.............................................................................. - 10 -2.3挖掘机机身及驾驶舱的设计.................................................................... - 10 -2.4底盘的设计................................................................................................ - 11 -2.5车轮的设计................................................................................................ - 12 -2.6液压油缸的设计........................................................................................ - 13 -2.6.1液压缸的设计.................................................................................. - 13 -2.6.2推动杆的设计.................................................................................. - 13 - 第三章装配..................................................................................................... - 14 -3.1挖掘机机身的装配.................................................................................... - 14 -3.2车轮装配.................................................................................................... - 14 -3.3挖掘机斗杆及动臂装配............................................................................ - 15 -3.4挖掘机铲斗的装配.................................................................................... - 15 -3.5液压油缸装配............................................................................................ - 15 - 第四章运动仿真及部分工程图.................................................................. - 17 -4.1运动仿真.................................................................................................... - 17 -4.2工程图........................................................................................................ - 19 - 第五章总结....................................................................................................... - 21 -参考文献.............................................................................................................. - 23 -。

4. 挖掘机零部件实体造型4.1 挖掘机旋转架实体造型1．绘制草图1单击菜单“文件”→“新建”→“零件”,然后点击“确定”按钮,弹出新零件窗口,在设计树中选择“前视基准面”为草图绘制平面,单击“插入”→“草图绘制”,绘制如图4.1草图.图4.1 绘制草图1 图4.2 旋转草图１2．生成旋转1单击“插入”→“凸台/基体”→“旋转”,在旋转对话框中,旋转轴选择直线6,然后单击“确定”按钮,如图4.2.3．生成凸台拉伸1在设计树中选择“右视基准面”为草图绘制平面,单击草图工具栏中地草图绘制按钮,绘制如图4.3草图,然后退出草图绘制,单击特征工具栏中地“拉伸凸台/基体”,弹出拉伸-凸台对话框,设置方向为“两侧对称”,深度为750mm,然后单击“确定”按钮.图4.3 绘制草图2 图4.4 拉伸草图24．生成凸台-拉伸2图4.5 绘制草图3以面1为草图绘制平面,单击草图绘制,绘制如图4.5所示草图,单击退出草图.单击特征工具栏“拉伸凸台/基体”按钮,如图4.6,深度设置为100mm.图4.6 拉伸草图35．生成镜像1单击“插入”→“阵列/镜像”→“镜像”,基准面选择“右视基准面”.如图4.7.图4.7 镜像操纵6．绘制圆角单击“插入”→“特征”→“圆角”,半径设置为20mm,特征选择面1和面2,如图4.8.单击“插入”→“特征”→“圆角”,半径设置为20mm,如图4.9.单击“插入”→“特征”→“圆角”,半径设置为20mm,特征选择边线1,如图4.10,完成旋转架造型.图4.8 圆角1 图4.9 圆角2 图4.10 圆34.2 履带造型1．生成拉伸-薄壁1单击菜单“文件”→“新建”→“零件”,然后点击“确定”按钮,弹出新零件窗口,在设计树中选择“前视基准面”为草图绘制平面,单击“插入”→“草图绘制”,绘制如图4.11草图.退出草图绘制,单击特征工具栏“拉伸凸台/基体”按钮,方向选择两侧对称,深度设置为750mm,单击薄壁特征,深度设置为25mm,如图４.12,然后单击“确定”按钮.图4.11 绘制草图1 图4.12 拉伸草图12．绘制圆角1单击圆角特征,半径设置为5mm,如图4.13,单击“确定”按钮.图4.13 圆角1 图4.14 草图23．生成凸台-拉伸1以面1为草图绘制平面,绘制如图 4.14草图,退出草图,单击“拉伸凸台/基体”按钮,深度设置为20mm.单击“确定”按钮.4．绘制草图3以“前视基准面”为草图绘制平面,选择实体转换按钮,依次选择履带边界线段为转换地实体,单击“确定”按钮,绘制如图4.15草图3,单击退出草图.5．生成曲线阵列1单击“插入”→“阵列/镜像”→“曲线驱动地阵列”,在曲线阵列对话框中方向选择草图3,间距设置为200mm,实例数为36,以凸台-拉伸1为阵列地特征,如图4.15,单击“确定”按钮,完成履带地实体造型.4.3 轮子1实体造型1．生成旋转1单击菜单“文件”→“新建”→“零件”,然后点击“确定”按钮,弹出新零件窗口,在设计树中选择“前视基准面”为草图绘制平面,单击“插入”→“草图绘制”,绘制如图4.17草图.退出草图绘制,单击特征工具栏“旋转凸台/基体”,生成图4.18所示旋转特征.图 4.17 草图1 图4.18 旋转草图42．生成凸台-拉伸1以面1为草图绘制平面,绘制图4.19所示草图,单击退出草图绘制,进入“拉伸凸台/基体”,深度设置为600mm,单击“确定”按钮.图4.19 草图2 图4.20 圆周阵列3．插入基准轴1单击“插入”→“参考几何体”→“基准轴”,一次选择原点和面1,单击“确定”按钮.4．生成圆周阵列1单击圆周阵列,以基准轴1为阵列周,以“凸台-拉伸1”为阵列特征,实例数选择11,如图4.20,单击“确定”按钮.5．绘制圆角单击“插入”→“特征“→“圆角”,半径设置为25mm,依次选择边线1和边线2,单击“确定”按钮,如图4.21.继续插入圆角,半径设置为10mm,如图4.22,完成轮子1实体造型.图4.21 圆角操作图 4.22 圆角操作4.4 轮子2实体造型1．生成旋转1单击菜单“文件”→“新建”→“零件”,然后点击“确定”按钮,弹出新零件窗口,在设计树中选择“前视基准面”为草图绘制平面,单击“插入”→“草图绘制”,绘制如图4.17草图.退出草图绘制,单击特征工具栏“旋转凸台/基体”,生成图4.18所示旋转特征.图4.23 草图1 图 4.24 旋转草图14.4.2 插入比例缩放1单击“插入”→“特征”→“缩放比例”,统一比例缩放,比例为0.666666667.3．生成凸台-拉伸1以面1为草图绘制平面,绘制图4.19所示草图,单击退出草图绘制,进入“拉伸凸台/基体”,深度设置为400mm,单击“确定”按钮.4.25 草图2 4.26 圆周阵列4．插入基准轴1单击“插入”→“参考几何体”→“基准轴”,一次选择原点和面1,单击“确定”按钮.5．生成圆周阵列1单击圆周阵列,以基准轴1为阵列周,以“凸台-拉伸1”为阵列特征,实例数选择11,如图4.20,单击“确定”按钮.6．绘制圆角单击“插入”→“特征“→“圆角”,半径设置为25mm,依次选择边线1和边线2,单击“确定”按钮,如图4.21.继续插入圆角,半径设置为10mm,如图4.22,完成轮子2实体造型.图4.2 圆角操作图4.28 圆角操作4.5 挡板实体造型1．生成凸台-拉伸1以“前视基准面”为草图绘制平面,绘制如图所示草图,然后退出草图绘制,单击“拉伸凸台/基体”,方向为给定深度,深度设置为50mm.图4.29 草图1 图 4.30 拉伸草图12．生成切除-拉伸1以面1为草图绘制平面,绘制如图所示草图,然后退出草图绘制,单击“拉伸切除”,深度设置为20mm.图4.31 草图2 图4.32 拉伸切除3．绘制圆角单击特征工具栏中地“圆角”绘制按钮,选择面1,半径设置为10mm.完成挡板实体造型.图4.33 绘制圆角4.6 驾驶室实体造型1．生成凸台-拉伸1以“前视基准面”为草图绘制平面,绘制如图所示草图,然后拉伸,深度设置为200mm,图4.34 草图1 图4.35 拉伸草图12．生成凸台-拉伸2以“右视基准面”为草图绘制平面,绘制如图所示草图,然后退出草图绘制,单击“拉伸凸台/基体”,深度为1500mm.图4.36 草图2 图 4.37 拉伸草图2以面1为草图绘制平面,绘制如图所示草图,然后退出草图绘制,单击“拉伸切除”,方向设置为“成型到下一面”.图4.38 草图3 图 4.39 拉伸切除4．生成圆角1、圆角2单击“插入”→“特征”→“圆角”,半径设置为200mm,如图4.40.单击“插入”→“特征”→“圆角”,半径设置为100mm,如图4.41.图4.40 圆角1 图 4.41 圆角25．生成切除-拉伸2单击草图绘制,绘制如图示草图,然后退出草图绘制,单击“拉伸切除”,方向为“成型到一面”,如图.图4.42 草图4 图 4.43 拉伸切除图 4.44 圆角36．插入圆角3单击圆角特征,半径设置为100mm,依次选择如图 4.44所示线条,然后单击“确定”按钮.7．插入基准面1选择“插入”→“参考几何体”→“基准面”,在弹出地基准面对话框中参考面为面1,关系设置为平行关系,距离为30mm,然后单击“确定”按钮,如图4.45,生成基准面1.图4.45 基准面1 图 4.46 草图5单击“拉伸凸台/基体”,选择“草图3”为特征横断面,在“从<F）”中选择“曲面/面/基准面”,然后选择基准面1,方向设置为“给定深度”,深度为20mm.如图4.46所示.8．生成凸台-拉伸4单击草图绘制,选择如图示平面,然后单击“实体转换引用”按钮,依次选择各线条,绘制如图4.47所示草图,然后退出草图绘制,点击“拉伸凸台/基体”,“从<F）”中设置为“等距”,距离为30mm,方向为给定深度,深度设置为20mm.图4.47 草图6 图4.48 拉伸草图610．生成凸台-拉伸5单击草图绘制,选择如图示平面,然后单击“实体转换引用”按钮,依次选择各线条,绘制如图4.49所示草图,然后退出草图绘制,点击“拉伸凸台/基体”,“从<F）”中设置为“等距”,距离为30mm,方向为给定深度,深度设置为20mm.11．生成拉伸-薄壁1单击草图绘制,选择如图示面,绘制图示草图<图4.50）,然后单击“拉伸凸台/基体”,方向设置为成型到一面,选择合并结果,选择薄壁特征,厚度设置为20mm.图4.49 草图7 图 4.50 草图8 图4.51 薄壁拉伸12．生成凸台-拉伸6图4.52 草图9 图4.53 拉伸草图9 图4.54 圆角以“右视基准面”为草图绘制平面,绘制如图示草图,然后点击“拉伸凸台/基体”,方向为“成型”到一面.然后单击“确定”按钮.13．生成圆角6单击特征工具栏中地“圆角”绘制按钮,选择如图示线条,半径设置为200mm,然后点击确定按钮.图4.55 圆角图4.56 草图1014．生成切除-拉伸-薄壁1、切除-拉伸-薄壁2以“上视基准面”为草图绘制平面,单击“实体转换引用”按钮,绘制如图4.56所示草图,然后点击“拉伸切除”按钮,“从<F）”设置为“等距”,距离为550mm,方向设为给定深度,深度设置为50mm,然后点击确定按钮.单击“拉伸切除”按钮,“从<F）”设置为“等距”,距离为900mm,方向设为给定深度,深度设置为50mm,然后点击确定按钮.图4.57 切除-拉伸-薄壁1 图4.58 切除-拉伸-薄壁2 15．生成切除-拉伸3以图 4.59所示平面为草图绘制平面,绘制图示草图,然后点击“拉伸切除”按钮,深度设置为50mm.图4.59 草图11 图4.60 切除拉伸草图1116．生成圆角6继续插入圆角特征,在弹出地圆角特征对话框中选择图 4.63所示线条,半径设置为10mm,然后单击“确定”按钮,完成驾驶室实体造型.图4.63 圆角64.7 固定块实体造型1．生成凸台-拉伸1以“前视基准面”为草图绘制平面,单击草图绘制,绘制如图4.64所示草图,然后退出草图绘制,单击“拉伸凸台/基体”,方向为两侧对称,深度设置为500mm.2．生成切除-拉伸1以“前视基准面”为草图绘制平面,单击草图绘制,绘制如图 4.65所示草图,然后退出草图绘制,单击“拉伸切除”,方向为两侧对称,深度设置为500mm.图4.64 草图1 图4.65 草图23．生成切除-拉伸2以“前视基准面”为草图绘制平面,单击草图绘制,绘制如图 4.66所示草图,然后退出草图绘制,单击“拉伸切除”,方向为两侧对称,深度设置为500mm.完成固定块实体造型.图4.66 草图3 图4.67 拉伸切除4.8 大臂实体造型1．生成凸台-拉伸1以“前视基准面”为草图绘制平面,然后插入草图绘制,绘制如图 4.68所示草图,然后退出草图绘制,单击特征工具栏中地“拉伸凸台/基体”按钮,在弹出地对话框中设置方向为两侧对称,深度设置为500mm.图4.68 草图1 图4.69 拉伸切除2．生成切除-拉伸1在特征树中点击刚才所绘草图,然后单击特征工具栏中地“拉伸切除”按钮,选择如图4.49所示部分草图进行切除,深度设置为160mm.3．生成凸台-拉伸2以“前视基准面”为草图绘制平面,然后插入草图绘制,绘制如图 4.70所示草图,然后退出草图绘制,单击特征工具栏中地“拉伸凸台/基体”按钮,在弹出地对话框中设置方向为两侧对称,深度设置为200mm.图4.70 草图2 图4.71 切除拉伸草图24．生成切除-拉伸2在特征树中点击刚才所绘草图,然后单击特征工具栏中地“拉伸切除”按钮,进行切除,深度设置为120mm.如图4.71所示.5．生成切除-拉伸3图4.72 草图3 图4.73 切除拉伸草图3以“前视基准面”为草图绘制平面,然后插入草图绘制,绘制如图 4.72所示草图,然后退出草图绘制,单击特征工具栏中地“拉伸切除”按钮,在弹出地对话框中设置方向为两侧对称,深度设置为100mm.完成大臂实体造型.4.9 小臂实体造型1．生成凸台-拉伸1以“前视基准面”为草图绘制平面,然后插入草图绘制,绘制如图 4.74所示草图,然后退出草图绘制,单击特征工具栏中地“拉伸切除”按钮,在弹出地对话框中设置方向为两侧对称,深度设置为160mm.图4.74 草图12．生成切除-拉伸1以“前视基准面”为草图绘制平面,然后插入草图绘制,单击转换实体引用按钮,一次选择图 4.75所示实体边线为转换地实体,生成图示草图,单击“拉伸切除”按钮,方向设置为两侧对称,深度为100mm,完成小臂实体造型.图4.75 草图2 图4.76 小臂4.10 铲斗实体造型1．生成曲面-基准面1以“前视基准面”为草图绘制平面,然后插入草图绘制,绘制如图 4.77所示草图,然后退出草图绘制,单击菜单“插入”→“曲面”→“平面区域”,生成平面,2．生成曲面-等距1、曲面-等距2图4.77 草图1 图4.78 等距曲面单击菜单“插入”→“曲面”→“等距曲面”,选择刚才生成地曲面,距离设置为300mm,然后单击“确定”按钮；继续上述步骤,距离设置为300mm,选择反方向,单击“确定”按钮.3．插入基准面1单击菜单“插入”→“参考几何体”→“基准面”,第一参考设为“右视基准面”,第二参考设为“顶点1”,如图4.79所示,然后单击“确定”按钮.图4.79 基准面1 图4.80 草图24．绘制草图2以“基准面1”为草图绘制平面,单击草图绘制按钮,绘制如图4.80所示草图.5．绘制草图3以“前视基准面”为草图绘制平面,单击草图绘制按钮,然后单击“实体转换引用”按钮,绘制如图4.81所示草图,然后退出草图绘制.图4.81 草图3 图4.82 扫描曲面6．生成曲面-扫描1单击菜单“插入”→“曲面”→“扫描曲面”,一次选择如图示草图,生成曲面,然后单击“确定”按钮.如图4.82所示.7．生成曲面-缝合1图4.83 缝合曲面图4.84 草图4 图4.85 草图5单击菜单“插入”→“曲面”→“缝合曲面”,一次选择图示曲面,如图4.83所示,然后单击“确定”按钮.8．生成凸台-拉伸1以“前视基准面”为草图绘制平面,单击草图绘制按钮,绘制图 4.84所示草图,然后单击特征工具栏中地“拉伸凸台/基体”按钮,方向设为两侧对称,深度设置为80mm,单击“确定”按钮.9．生成凸台-拉伸2以“前视基准面”为草图绘制平面,单击草图绘制按钮,绘制图 4.85所示草图,然后单击特征工具栏中地“拉伸凸台/基体”按钮,方向设为两侧对称,深度设置为300mm,单击“确定”按钮.10．生成切除-拉伸1单击特征工具栏中地“拉伸切除”按钮,草图选为前面所绘草图,方向设为两侧对称,深度设置为300mm,如图4.86所示,然后单击“确定”按钮.11．生成加厚1单击菜单“插入”→“凸台/基体”→“加厚”,选择缝合曲面,厚度设置为20mm,然后隐藏草图、基准面及曲面1,完成挖掘机铲斗实体造型,如图4.87所示.图4.86 切除拉伸图4.87 铲斗4.11 液压油缸1实体造型.1．生成凸台-拉伸1以“前视基准面”为草图绘制平面,绘制图 4.88示草图,然后单击特征工具栏中地“拉伸凸台/基体”,深度设置为120mm,单击“确定”按钮.以图 4.89所示平面为草图绘制平面,绘制图示草图,然后单击特征工具栏中地“拉伸凸台/基体”,深度设置为1000mm,单击“确定”按钮.图4.88 草图1 图4.89 草图23．生成切除-拉伸1以图 4.90所示平面为草图绘制平面,绘制图示草图,然后单击特征工具栏中地“拉伸切除”按钮,方向设为为完全贯穿,单击“确定”按钮.完成液压油缸1实体造型.图4.90 草图3 图4.91 液压油缸14.12液压油缸2实体造型.1．生成凸台-拉伸1以“前视基准面”为草图绘制平面,绘制图 4.92示草图,然后单击特征工具栏中地“拉伸凸台/基体”,深度设置为100mm,单击“确定”按钮.2．生成凸台-拉伸2以图 4.93所示平面为草图绘制平面,绘制图示草图,然后单击特征工具栏中地“拉伸凸台/基体”,深度设置为1000mm,单击“确定”按钮.图4.92 草图1 图4.93 草图2以图 4.94所示平面为草图绘制平面,绘制图示草图,然后单击特征工具栏中地“拉伸切除”按钮,方向设为为完全贯穿,单击“确定”按钮.完成液压油缸1实体造型.图4.94 草图3 图4.95 液压油缸24.13 斗杆1实体造型1．生成凸台-拉伸1以“前视基准面”为草图绘制平面,绘制图 4.96示草图,然后单击特征工具栏中地“拉伸凸台/基体”,深度设置为120mm,单击“确定”按钮.2．生成凸台-拉伸2以图 4.97所示平面为草图绘制平面,绘制图示草图,然后单击特征工具栏中地“拉伸凸台/基体”,深度设置为1000mm,单击“确定”按钮.图4.96 草图1 图4.97 草图23．生成切除-拉伸1以图 4.98所示平面为草图绘制平面,绘制图示草图,然后单击特征工具栏中地“拉伸切除”按钮,方向设为为完全贯穿,单击“确定”按钮.完成液压油缸1实体造型.图4.98 草图3 图4.99 斗杆14.14 斗杆2实体造型1．生成凸台-拉伸1以“前视基准面”为草图绘制平面,绘制图4.100示草图,然后单击特征工具栏中地“拉伸凸台/基体”,深度设置为120mm,单击“确定”按钮.2．生成凸台-拉伸2以图4.101所示平面为草图绘制平面,绘制图示草图,然后单击特征工具栏中地“拉伸凸台/基体”,深度设置为1000mm,单击“确定”按钮.图4.100 草图1 图4.101 草图23．生成切除-拉伸1以图4.102所示平面为草图绘制平面,绘制图示草图,然后单击特征工具栏中地“拉伸切除”按钮,方向设为为完全贯穿,单击“确定”按钮.完成液压油缸1实体造型.图4.102 草图3 图4.103 斗杆24.15 连杆1实体造型1．生成凸台-拉伸1以“前视基准面为草图绘制平面,绘制如图4.104所示草图,然后单击特征工具栏中地“拉伸凸台/基体”按钮,深度设置为40mm,然后单击“确定”按钮,完成连杆1实体造型.4.16连杆2实体造型1．生成凸台-拉伸1以“前视基准面为草图绘制平面,绘制如图4.105所示草图,然后单击特征工具栏中地“拉伸凸台/基体”按钮,深度设置为20mm,然后单击“确定”按钮.图4.104 草图1 图4.105 草图1 图4.106 连杆。