徐州徐工挖掘机械有限公司 江苏徐州 221004
摘要：目前液压挖掘机反铲工作装置运动包络图主要采用传统的手动绘图法，工作量较大且精度不高；利用Creo中的Mechanism模块进行机构运动学仿真，则需要进行复杂的建模、仿真设置，工作量较大及仿真时间较长；以上两种方法均不是最佳方法。本文采用Creo的多目标设计研究模块，快速进行包络图的精确绘制。
关键词：液压挖掘机；Creo；包络图；多目标设计研究
前言
液压挖掘机在矿山和土石方工程，包括露天煤矿的开采、市政工程建设、路面修复、及河沟清淤等方面广泛使用，其工作装置的优良设计关乎到其作业的可靠性。了解工作装置的运动轨迹、范围对合理设计其结构起到关键作用。
目前单斗液压挖掘机工作装置是由动臂、斗杆、连杆、摇臂、铲斗、油缸组成的具有3个自由度的机构，采用绘图法及Creo的Mechanism仿真进行包络图的绘制工作量较大。
Creo为美国PTC公司推出的新一代三维设计软件（本文中使用Creo 2.0版本），用来代替旧版的Pro/E，采用多目标设计研究模块，可快速进行包络图的精确绘制。
1模型草图绘制
首先新建零件模型，在此，不需要进行精确地模型建立，只需要简单的绘制动臂、斗杆、铲斗、连杆、摇臂、油缸的草图即可。
以某公司47吨液压挖掘机为例，其工作装置基本草图如下所示（图1）：
图2草图详解
点击『测量』命令，测量D点横坐标X值，然后点击『保存』命令，将名称改为X。
因长度皆为正值，致使D点在X轴下方的纵坐标尺寸为正值，故绘制模型草图时，可设坐标原点位于履带板（地面）下方一定距离L，计算出结果后，D点纵坐标再减去这段距离即可，本文中此距离设置为10000mm。点击『分析』命令，名称改为Y，类型选择为『关系』，点击『下一页』输入关系式：Y=YD-10000，点击『确定』，完成目标值确定（图3）。
图3 建立设计目标值
2多目标设计研究分析
下面详细说明下使用多目标设计研究的具体方法。
首先，点击『分析』菜单下的『多目标设计研究』命令。在弹出的菜单中，依次点击『新建』、『设置主表』、『添加尺寸变量』命令，依次添加A油缸、B油缸、C油缸长度作为输入变量，并设置油缸的最小值、最大值；然后点击『选择目标』按钮，将DISTANCE X、RFEWRY选中，最后点击『确认』（图4）。
图4 多目标设计研究建立
然后点击『计算主表』（红色感叹号符号），设置实验数（为获得更高精确度，可设置较大的数值，本文设置为10000），确定后开始计算（图5）。
图6多目标设计研究分析结果
最后在图形界面，点击『文件』菜单，导出到Excel（图7）。
图7反铲工作装置运动包络图
本文以液压挖掘机反铲工作装置为例，用Creo的多目标设计研究工具探讨一种相比绘图法及Creo的Mechanism仿真更加高效的绘制液压挖掘机反铲工作装置运动包络图的方法。从结果上来看，与上述两种方法得到的包络图吻合（图8）。
结束语：从运动包络图可以清晰地观察反铲工作装置作业范围，比如最大挖掘高度、最大挖掘深度、最大挖掘半径等重要参数，为判断整机参数是否满足设计要求等提供理论依据。
Creo的多目标设计研究工具操作简便，分析速度较快，有效地节省了设计时间，并极大的提高了工作效率和工作质量。
参考文献
[1]陈国俊.液压挖掘机[M].武汉：华中科技大学出版社，2011.
[2]徐智跃.Creo 2.0基础与实例教程[M].北京：机械工业出版社，2015.
作者介绍：汪允显，男，1985年出生，籍贯江苏徐州，工程师，主要研究大型液压挖掘机总体设计。
图8 多目标设计研究与Mechanism仿真结果比较
论文作者:汪允显,刘永杰
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/31
标签：包络论文; 挖掘机论文; 目标论文; 液压论文; 装置论文; 工作论文; 草图论文; 《建筑学研究前沿》2017年第26期论文;