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WY20系列控挖掘机三维实体造型的实践

WY20系列控挖掘机三维实体造型的实践 2011年12月09日 来源： 2 三维实体造型 WY20系列挖掘机是一种重要的土石方机械，由工作装置，回转机构，动力装置，传动操纵机构，行走装置和辅助设备等上千个零、部件构成。工作装置部分为多级连杆机构，其运动通过液压缸的伸缩来实现，从而完志挖掘动作；回转机构主要由回转平台，回转支承，回转减速机及配重等组成；发动机系统为整车的动力源，包括发动机，燃油箱，水箱，消声器，空滤器等几个部分，主要功能是固定在飞轮上的弹性结盘向液压油泵提供动力；行走装置由车架，履带，驱动桥，张紧装置，支重及托链轮，行走减速机等构成，使挖掘机进行作业和行驶。 我们在SCI工作站上利用I-DEAS软件，完成了WY20整机、WY20A工作装置的三维实体造型。其工作流程图见图1。 2.1 零件的生产 首先利用以下方法完成了所有零件的三维实体造型。①产生标准几何体（方形、圆柱、圆管、圆锥和球体）；②由二维几何图形经拉伸、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，生成曲面型实体；④利用三维实体间的布尔运算（交、并、补）生成新的实体等等，且生成和实体模型均采用参数化特征造型，便于零件的修改。所以生成的零件模型不仅包含了零件的几何信息，同时包含了材料，名称，精度等非几何信息。 2.2 部件的生成 完成了所有零件的三维实体造型之后，将零件进行了空间定位，生成 了各级部件，进而生成产品总成。在装配方法上，我们以采用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置从属关系，同时也记录所属下级零部件之间的装配定位关系。且零件一经修改，在部件中也随之得到更新。装配原理图见图2。 2.3 干涉检查 在进行部件和产品总成建模的过程中发现了许多设计上的错误和疏忽，诸如零件本身尺寸 的不协调（尺寸欠约束、尺寸过约束），零件的尺寸与装配图上的总体尺寸不相符；零件的尺寸与装配图上的总体尺寸不相符；零件生成部件，部件生成产品总成时发生了静干涉。均作了修正和整改。 3 三维实体模型的用途 3.1 有关物理几何量计算 有了零、部件的三维几何模型，我们可方便获得零、部件的重心位置，表面积，体积，重量，转动惯量等几何，物理参数，用于毛坯计算，整车稳定性计算等方面。 3.2 运动学和动力学仿真 通过运动学，机构动力学仿真，可进行运动干涉的检查和消除，并得到各个构件和瞬时位侈，速度和加速度等运动参数，也可得到各个构件间的相互作用力，为进行有限元分析提供了边界条件。 3.3 有限元分析 直接应用三维实体模型进行有限元网络划分，避免了重复建模工作，体现了CAD/CAE一体化的优越性。利用动力学分析得到的边界条件，我们对WY20A挖掘机的工作装置部分进行了有限元分析，取午了满总的效果。 3.4 三维零、部件图册的建立 产品的说明书和维修手册就好比企业的名片，名片质量的优劣则直接么映了一个企业的科研水平和生产技术水准。产品的宣传、推销、售后服务更是离不开这张名片。由零件的三维实体经装配而生成的产品总居及零、部件轴测图册，无论在其实程度，比例关系，美观程度都是传统的手工绘图无法比拟的。 3.5 便于产品的人机工程设计 三维实体模型在计算机上完成渲染后和实物没有什么区别，因此非常适宜进行产品的外形设计将人机工程学理论和美观要求体现在我们的产品中。 4 结语 通过本文所做的一些工作，我们可以看出三维CAD技术无疑人会给我们提供一种新的设计思路一种新的设计观念。在新产品的开发中充分利用三维CAD技术可真正做到缩短开发周期，降低开发成本，提高产品性能和可靠性，如果在设计方案阶段就直接从三维入手，就会更加有利于信息的交换，可让用户了解设计情况和产品外形，并及时提出改进意见。在并行工程中，采用三维实本造型，有利于工程师同供应、销售、管理人员进行信息交流，共同对方案时行评价和修改。另外，有了三维实体模型，可以直接应用于有限元分析，动力学仿真以及加工制造等方面，避免了进行CAE/CAM时重复建模工作，从而实现CAD

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