基于PRO/E的挖掘裝載機設計與分析

摘要：文章基于PRO/E三維設計軟件對挖掘裝載機進行了設計與有限元分析。

關鍵詞：PRO/E；挖掘裝載機；有限元分析

中圖分類號：TH213.7文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2011）20-0095-01

20世紀60年代前后，世界各國競相掀起開發挖掘裝載機的熱潮。目前，挖掘裝載機正朝著體積小、功率大、輕巧靈活和多功能化的方向發展。

1挖掘裝載機組成及功能概述

挖掘裝載機，俗稱“兩頭忙”，實際由一臺拖拉機、一臺挖掘機和一臺裝載機合裝而成。一般來說，它的前端是裝載裝置，后端為挖掘裝置。裝載機可以完成多種不同的任務，主要用于拾取和搬運大量的松散材料。挖掘機是挖掘裝載機的主要工具。

2挖掘裝載機三維模型建立、裝配及仿真

①PRO/E三維設計軟件簡介。PROE/ENGINEER自1988年問世起來，十余年間已成為全世界及中國地區最普及的三維CAD/CAM系統。PRO/E由于其自身的優越性，廣泛用于汽車電子、機械、模具、航天等各行業。PRO/E是一個參數化、基于特征的實體造型系統，并且具有單一的數據庫功能。

②挖掘裝載機三維模型建立、裝配及仿真。PROE/ENGINEER的三維建模功能十分強大，幾乎可以建任意形狀的模型，裝配是在完成各個零件的三維建模之后，通過指定零件與零件之間的相互配合關系，從而將各個零件裝配為一個整體。利用PROE/E建立挖掘裝載機的各個零件并裝配成組件，結果如圖1所示。

PROE/ENGINEER的仿真包括運動仿真和動力學仿真。前者不考慮模型系統的受力情況，直接可以分析機構運動并測量主體位置、速度和加速度的改變，還可以檢查零件之間的關系，輸出運動軌跡和包絡圖；后者考慮受力的影響，不僅可以完成所有的機構運動分析功能，還可以進行動態、靜態和力平衡分析。

3基于PROE/MECHANICA的挖掘動臂的有限

元分析

①PROE/MECHANICA有限元分析概述。有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）是利用數學近似的方法對真實物理系統（幾何和載荷工況）進行模擬的一種方法。目前CAD軟件也集成了很多可以用于有限元分析的功能模塊，Pro/ENGINEER Mechanica就是其中的一種。利用Pro/ENGINEER Mechanica進行有限元分析一般的流程為:創建幾何模型，選擇模型的類型，仿真參數的設置（如材料、約束、載荷），建立分析并運行，獲取分析結果并分析。

②基于PROE/MECHANICA的挖掘動臂的有限元分析。這里我們選挖掘裝載機的挖掘動臂來進行有限元分析，其他的零件的分析均類似。Pro/ENGINEER Mechanica可以對材料進行結構分析、熱分析和振動分析，其中各個分析領域有包含若干個分析類型，如結構分析包含應力應變分析、模態分析和疲勞分析等。圖2為挖掘動臂處在挖掘工況時的位移圖。

4結語

本文先簡單介紹了挖掘裝載機的組成及功能，然后基于PRO/E三維設計軟件對挖掘裝載機進行了設計，并建立了三位模型，最后裝配成組件并進行仿真分析和有限元分析。

參考文獻：

[1] 林清安.完全精通PROE/ENGINEER野火4.0中文版綜合 教程[M].電子工業出版社，2009.