基于PRO/E的裝載機(jī)工作裝置機(jī)構(gòu)的仿真與優(yōu)化
利用 PRO/E 行為建模創(chuàng)建裝載機(jī)工作裝置的參數(shù)化三維模型，模型的創(chuàng)建參照運(yùn)動骨架，對裝載機(jī)工作裝置進(jìn)行運(yùn)動仿真。利用 PRO/E 分析功能確定目標(biāo)函數(shù)及各參數(shù)約束條件，對工作裝置進(jìn)行優(yōu)化分析，從而達(dá)到設(shè)計(jì)所需的要求，并對裝載機(jī)油缸進(jìn)行空載及負(fù)載的受力分析。PRO/E 的仿真及優(yōu)化分析功能具有控制簡單，可視化程度高，降低設(shè)計(jì)成本，提高生產(chǎn)效率等優(yōu)點(diǎn)。
隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，帶動了工程機(jī)械的發(fā)展，其中裝載機(jī)是工程機(jī)械中用途最為廣泛的一種，它主要用于土壤、砂石等散裝物的鏟裝，也可以用于對礦石、硬土的輕度挖掘作業(yè)，換裝不同的輔助工作裝置，還可以進(jìn)行推土、吊裝、木料裝卸等不同作業(yè)。由于裝載機(jī)的多用途性使的國內(nèi)裝載機(jī)產(chǎn)量逐年增加，但國內(nèi)技術(shù)水平參次不齊，導(dǎo)致整體水平不高，但隨著三維設(shè)計(jì)軟件的使用，如 PRO/E 設(shè)計(jì)軟件，使的產(chǎn)品開發(fā)在設(shè)計(jì)之初便可以避免錯(cuò)誤，同時(shí)還可以通過對其進(jìn)行運(yùn)動及力學(xué)分析來進(jìn)一步的優(yōu)化產(chǎn)品，達(dá)到我們的設(shè)計(jì)要求，這是二維軟件所不具備的。
裝載機(jī)工作裝置是裝載機(jī)的核心部件，它主要由動臂、鏟斗、連桿、動臂油缸、翻轉(zhuǎn)油缸組成，它是實(shí)現(xiàn)鏟挖及裝載物料的機(jī)構(gòu)，其設(shè)計(jì)水平的高低直接影響整體性能，如工作效率及作業(yè)質(zhì)量等，所以利用 PRO/E 軟件的優(yōu)化功能對工作裝置進(jìn)行優(yōu)化可以很好的提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，避免不必要的錯(cuò)誤。
優(yōu)化設(shè)計(jì)(optimal design)是根據(jù)最優(yōu)化原理及方法綜合各方面的因素，以人機(jī)配合方式或自動探索方式，把機(jī)械設(shè)計(jì)及數(shù)學(xué)規(guī)劃理論及方法相結(jié)合，借助計(jì)算機(jī)尋求最優(yōu)化的方案及最優(yōu)化的參數(shù)，來滿足設(shè)計(jì)要求。下面利用PRO/E 的優(yōu)化功能，對 50 裝載機(jī)的工作裝置進(jìn)行優(yōu)化分析設(shè)計(jì)。
1、工作裝置虛擬樣機(jī)模型的建立
1.1、運(yùn)動骨架的建立
要對裝載機(jī)的工作裝置進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)際上優(yōu)化的最終是各結(jié)構(gòu)件間的絞接點(diǎn)的位置尺寸，而各構(gòu)件的形狀尺寸則影響較小。因此在行為建模過程中，要保證各絞接點(diǎn)位置的正確性，各構(gòu)件的形狀尺寸可以簡化表示。利用 PRO/E 中 top-down 的設(shè)計(jì)方法，創(chuàng)建工作裝置的運(yùn)動骨架，通過運(yùn)動骨架可以獲取機(jī)械組件的概念設(shè)計(jì)。在創(chuàng)建實(shí)際的組件元件前，可以在運(yùn)動骨架中測試設(shè)計(jì)的基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)動。在運(yùn)動骨架中，根據(jù)各鉸接點(diǎn)的位置創(chuàng)建各構(gòu)件的主體骨架，以便為實(shí)體模型的創(chuàng)建作參考，并且在主體骨架中定義各骨架的連接關(guān)系。圖 1 為運(yùn)動骨架中裝載機(jī)工作機(jī)構(gòu)各鉸接點(diǎn)的位置尺寸及鏟鉸接點(diǎn)代號。
圖1 骨架模型中各絞接點(diǎn)的位置尺寸
1.2、結(jié)構(gòu)件模型的創(chuàng)建
利用 PRO/E 的行為建模功能來創(chuàng)建各構(gòu)件，構(gòu)件的創(chuàng)建都需要以主體骨架為參照。只要改變骨架模型的尺寸，則實(shí)體模型中的各構(gòu)件的尺寸自動改變，而且裝配關(guān)系不會發(fā)生改變，這就縮短了設(shè)計(jì)的周期。圖 2為參照骨架模型所創(chuàng)建的實(shí)體模型。
圖2 構(gòu)件裝配圖
5、結(jié)語
通過利用 PRO/E 的 top-down 設(shè)計(jì)，對裝載機(jī)工作裝置進(jìn)行了運(yùn)動仿真及優(yōu)化，比傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法有更快的速度和更快高的精確度，可以對現(xiàn)有的機(jī)構(gòu)的特征進(jìn)行分析、獲得重要數(shù)據(jù)，大大的縮短了產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，提高了生產(chǎn)效率。
