基于PRO/E的装载机工作装置机构的仿真与优化

　　利用 PRO/E 行为建模创建装载机工作装置的参数化三维模型，模型的创建参照运动骨架，对装载机工作装置进行运动仿真。利用 PRO/E 分析功能确定目标函数及各参数约束条件，对工作装置进行优化分析，从而达到设计所需的要求，并对装载机油缸进行空载及负载的受力分析。PRO/E 的仿真及优化分析功能具有控制简单，可视化程度高，降低设计成本，提高生产效率等优点。

　　随着我国经济的飞速发展，带动了工程机械的发展，其中装载机是工程机械中用途最为广泛的一种，它主要用于土壤、砂石等散装物的铲装，也可以用于对矿石、硬土的轻度挖掘作业，换装不同的辅助工作装置，还可以进行推土、吊装、木料装卸等不同作业。由于装载机的多用途性使的国内装载机产量逐年增加，但国内技术水平参次不齐，导致整体水平不高，但随着三维设计软件的使用，如 PRO/E 设计软件，使的产品开发在设计之初便可以避免错误，同时还可以通过对其进行运动及力学分析来进一步的优化产品，达到我们的设计要求，这是二维软件所不具备的。

　　装载机工作装置是装载机的核心部件，它主要由动臂、铲斗、连杆、动臂油缸、翻转油缸组成，它是实现铲挖及装载物料的机构，其设计水平的高低直接影响整体性能，如工作效率及作业质量等，所以利用 PRO/E 软件的优化功能对工作装置进行优化可以很好的提高设计的准确性，避免不必要的错误。

　　优化设计(optimal design)是根据最优化原理及方法综合各方面的因素，以人机配合方式或自动探索方式，把机械设计及数学规划理论及方法相结合，借助计算机寻求最优化的方案及最优化的参数，来满足设计要求。下面利用PRO/E 的优化功能，对 50 装载机的工作装置进行优化分析设计。

1、工作装置虚拟样机模型的建立

　　1.1、运动骨架的建立

　　要对装载机的工作装置进行优化，实际上优化的最终是各结构件间的绞接点的位置尺寸，而各构件的形状尺寸则影响较小。因此在行为建模过程中，要保证各绞接点位置的正确性，各构件的形状尺寸可以简化表示。利用 PRO/E 中 top-down 的设计方法，创建工作装置的运动骨架，通过运动骨架可以获取机械组件的概念设计。在创建实际的组件元件前，可以在运动骨架中测试设计的基本结构和运动。在运动骨架中，根据各铰接点的位置创建各构件的主体骨架，以便为实体模型的创建作参考，并且在主体骨架中定义各骨架的连接关系。图 1 为运动骨架中装载机工作机构各铰接点的位置尺寸及铲铰接点代号。

图1 骨架模型中各绞接点的位置尺寸

　　1.2、结构件模型的创建

　　利用 PRO/E 的行为建模功能来创建各构件，构件的创建都需要以主体骨架为参照。只要改变骨架模型的尺寸，则实体模型中的各构件的尺寸自动改变，而且装配关系不会发生改变，这就缩短了设计的周期。图 2为参照骨架模型所创建的实体模型。

图2 构件装配图

5、结语

　　通过利用 PRO/E 的 top-down 设计，对装载机工作装置进行了运动仿真及优化，比传统的设计方法有更快的速度和更快高的精确度，可以对现有的机构的特征进行分析、获得重要数据，大大的缩短了产品设计周期，提高了生产效率。