图2履带式装载机
1-行走机构；2-发动机；3-动臂；4-铲斗；5-转斗油缸；6-动臂油缸；7-驾驶室；8-燃油箱
2、发动机功率：
①功率小于74kw为小型装载机。 ②功率在74～147kw为中型装载机 ③功率在147～515kw为大型装载机 ④功率大于515kw为特大型装载机 3、传动形式：
①液力—机械传动，冲击振动小，传动件寿命长，操纵方便，车速与外载间可自动调节，一般在中大型装载机多采用；
②液力传动：可无级调速、操纵间便，但启动性较差，一般仅在小型装载机上采用； ③电力传动：无级调速、工作可靠、维修简单、费用较高，一般在大型装载机上采用。 4、行走结构：
①轮胎式：质量轻、速度快、机动灵活、效率高、不易损坏路面、接地比压大、通过性差、但被广泛应用；
②履带式：接地比压小，通过性好、重心低、稳定性好、附着力强、牵引力大、比切入力大、速度低、灵活性相对差、成本高、行走时易损坏路面。 5、装卸方式：
①前卸式：结构简单、工作可靠、视野好，适合于各种作业场地，应用较广；
②回转式：工作装置安装在可回转360O的转台上，侧面卸载不需要调头、作业效率高、但结构复杂、质量大、成本高、侧面稳性较差，适用于较侠小的场地。 ③后卸式：前端装、后端卸、作业效率高、作业的安全性欠好。
1.1.3 本章小结
本章主要讨论了装载机的发展状况及发展趋势，介绍了装载机的种类，为课题研究的实际意义提供了依据。
1.2 运动仿真技术简介 1.2.1 运动仿真技术产生的背景
进入21世纪，科学技术突飞猛进，社会发展日新月异。人们对个性化产品的需求越来越迫切，对产品性能的要求也越来越高，全球化经济已明显地呈现出买方市场的特点。由于这一变化，导致市场竞争日趋激烈，而竞争的核心则主要体现在产品创新上，体现在对客户的响应速度和响应品质上。传统的物理样机在产品的创新开发中，在开发周期、开发成本、产品品质等方面已越来越不能满足市场需求，运动仿真技术正是在这一市场需求的驱动下产生的。
1.2.2 运动仿真技术
运动仿真技术是一种崭新的产品开发方法，是多个相关学科领域交叉、集成的产物，是一种基于产品的计算机仿真模型的数字化设计方法。其涉及机械、电子、计算机图形学、仿真建模、虚拟现实等多个领域、多项技术，以计算机仿真和产品生命周期建模为基础，以机械系统运动学、动力学和控制理论为核心，借助成熟的三维计算机图形技术、图形用户界面技术、信息技术、集成技术、多媒体技术、并行处理技术等，将分散的产品设计开发和分析过程集成在一起，使得与产品相关的所有人员能在产品研制的早期直观形象地对虚拟的产品原型进行设计优化、性能测试、制造仿真以及使用仿真等。
换句话说“运动仿真”设计方法就是在建造第一台（件）物理样机之前，利用软件技术建立产品系统计算机模型，通过基于实体可视化的仿真分析，模拟系统在真实工作环境条件下的运动和动力特性，以便反复修改设计方案，最终得到最优设计方案。
1.2.3运动仿真技术在国内外的发展概况
国外已在各个领域广泛地应用仿真设计。所涉及到的产品从庞大的卡车到微小的照相机的快门，从火箭到轮船的锚机。在工程矿山机械行业，如约翰·迪尔公司利用仿真技术成功地解决了工程机械在高速行驶时出现蛇行现象的问题及在重载下的自激振动这个一直困扰着设计师及用户的难题，大大提高了工程矿山机械高速行驶性能与重载作业性能。卡特彼勒公司利用虚拟样机在切削任何一片金属之前就可快速试验数千种设计方案，不但降低了产品设计成本，缩短了开发周期，而且还制造出性能更为优异的产品。
运动仿真技术在国外已有很多应用实例，我国也正极急投身于该项技术的研究中。在传统上，我国引进物理样机，开发人员往往停留在零件照抄的水平上，对于样机缺乏系统水平上的理解和研究，结果虽然投入了大量的人力物力，却收效甚微。但如果采用虚拟样机技术，技术人员便可对引进样机进行深入的研究，可以追踪样机的设计思想，从而真正提高设计人员的水平，开发出能满足市场需求的产品来。
1.2.4 发展运动仿真技术的重要意义
运动仿真设计方法将分散的零部件设计和分析技术集成在一起，提供一种更全面地了解设备性能的方法。它利用虚拟环境在可视化方面的优势以及可交互式地探索虚拟物体的功能，对设备进行几何、功能及制造等方面交互的建模与分析。在概念设计和方案论证中，便于设计师将自己的经验与想象融于计算机的虚拟样机设计中，充分发挥想象力和创造力，并替代物理样机进行性能模拟试验。设计师可在计算机上方便地确定、修改设计进程，逐步优化设计方案。通过运动仿真机试验，还可节省建立试验台、安装测试设备和测试仪表等有关的费用，更快地确定影响设计方案性能的敏感参数，达到最优化设计目的。这样，可大大缩短设备研发周期，降低研制成本，提高设计质量和
效率，为产品赢得了竞争优势。
1.2.5 总结
基于运动仿真的设计方法将成为21世纪工矿设备开发、研究的主流。对成本高、系统复杂、工况恶劣，而又不可能制造多台物理样机的设备其应用前景更加广阔，如大型露天矿用设备、煤矿井下综采设备和深海开采设备等。以及那些事关国际名声的骨干行业，如汽车工业、军事工业等，仿真技术在这些行业的应用在带来可观经济效益的同时，亦可提高其产品的设计水平和市场竞争力，有着广阔的发展前景。因此，仿真技术的各项关键技术必将为经济发展、国防建设、科技发展及社会进步做出重大贡献。
1.3 ProENGINEER软件在工程设计中的应用 1.3.1 ProENGINEER软件介绍
ProENGINEER和ProMECHANICA是由美国参数技术公司推出的一套博大精深的三维CADCAM参数化软件系统, 被广泛应用于工程技术领域。ProENGINEER和ProMECHANICA不仅能够实现机械二维和三维动态造型仿真设计、机械设计、模具设计、加工制造设计、而且还能够实现机构仿真、结构分析、优化设计、电路设计以及数据库管理等多种技术目的。应用领域包括航空航天、汽车、机械、NC加工，电工等诸多行业。
由于其强大而完美的功能 ProENGINEER几乎成为三维CADCAM领域的一面旗帜和标准。 它在国外大学院校里以成为学生工程必修的专业课程，也成为工程技术人员必备的技术，是目前国际上专业设计人员使用最为广泛的、先进的、具有多种功能的动态设计仿真软件。随着我国加入WTO ，一场新的工业设计领域的技术革命正在兴起。作为提高生产率和竞争力的有效手段 ProENGINEER也在国内形成一个广泛应用的热潮。
ProENGINEER WILDFIRE 是美国PTC公司于2003年新推出的ProENGINEER系列产品中的旗舰产品 该软件在原有的2001版本基础上新增了重多功能 ，特别强调了设计过程的易用性以及设计人员之间的互联性。 原有的ProENGINEER产品的升级周期为半年一次 ，而本次升级却花了两年的时间 ，其产品性能有了本质性的改善。
PTC的系列软件不但包括了在工业设计和机械设计等方面的多项功能，还包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、产品数据管理等等。ProENGINEER提供了目前所能达到的最全面、集成最紧密的产品开发环境。它的技术特点在于以下两个方面。
1 ProE参数化设计特征和功能
ProENGINEER是采用参数化设计的、基于特征的实体的建模工具，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如Hole（孔）、Shell（壳）、Chamfer（倒角）及Round（倒圆角）。用户可以方便的修改模型，给工程设计者提供了设计上从未有过的简易和灵活。
2 ProE单一数据库
ProENGINEER建立在统一基层上的数据库上，而传统的CADCAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，是指工程中的资料全部来自一个库，每一个独立用户都能同时为同一件产品造型而工作。换言之，在整个设计过程任何一处发生改动，在整个设计过程的相关环节上都有响应。例如，一旦工程详图有改变，NC（数控）工具路径就会自动更新；组装工程图如有变动，也完全反映在整个三维模型上。这种独特的数据结构与工程设计的完美组合，把一件产品的设计工作紧密结合起来，使得设计效率更高，成品质量更好，产品能更好地推向市场，价格也更便宜，市场竞争力大
大增强。
本次对矿用小型装载机的设计应用ProENGINEER WILDFIRE软件,现就本次设计所接触到的几个主要模块做简要概述。
1
机械设计CAD模块
机械设计模块是一个高效的三维机械设计工具，它可绘制形状相当复杂的零件。在实际中存在大量形状不规则的物体表面，如摩托车轮毂，这些称为自由曲面。随着人们生活水平的提高，对曲面产品的需求将会大大增加。用ProE生成曲面非常方便，方法有：拉伸 旋转 放样 扫掠 网格 点阵等。由于生成曲面的方法较多，因此ProE可以迅速建立复杂曲面。
2
运动分析模块（Scenario For Motion）
运动分析模块（CAE）是CAE（Computer Aided Engineer）应用软件，用于建立运动机构模型，分析其运动规律。运动分析模块自动复制主模块的装配文件,并建立一系列不同的运动分析方案。ProENGINEER 运动分析模块可以进行机构的干涉分析，跟踪零件的运动轨迹，分析零件的速度、加速度、作用力、反作用力和力距。
ProENGINEER MOTION模块为Pro ENGINEER的集成运动模块，是设计机构运动强有力的工具。该模块可以让机构设计师设定装配件在特定的环境中的机构动作并给予评估，能够判断出改变哪些参数能满足工程及性能超群上的要求，使产品设计达最佳状态，ProENGINEER MOTION有如下功能：
1) 校验机构运动的正确性，对运动进行仿真，计算机构任意时刻的位置、速度、加速度。 2) 可以通过运动分析，得出装配的最佳配置。 3) 根据给出的力决定运动状态及反作用力。 4) 根据运动反求所需要的力。 5) 求出铰接点所受的力及轴承力。 6) 通过尺寸变量对机构进行优化。 7) 干涉检查。
1.3.2 运动仿真技术对装载机设计理念的影响
装载机是一种作业效率高，用途广泛的工程机械，它不仅对松散的堆积物料可进行装运、卸作业，还可对岩石、硬土进行轻度铲掘工作，并能用来清理刮平场地及牵引作业。经过80多年的发展，到今天装载机已经成为一种必不可少的工程用具。目前，世界上已经出现了许多能够满足不同要求的规格种类繁多的装载机产品。随着科技的发展，和设计理念的不断更新，还将出现更多功能和性能优良的装载机产品。本次改装设计的小型装载机主要用于中小型矿井下代替人工，铲装粒度不大的散装物料，对提高中小型矿井的机械化水平有重要意义。
通常在对轮式装载机的工作装置进行机构分析时一般采用图解法或解析法，采用图解法精度较低，使用解析法计算又很复杂，因此一般只对几个作业位置进行分析计算，难以了解全部工况的作业性能及负荷变化。为解决这一问题，我们使用机械系统运动学与动力学分析仿真软件对其进行分析。这就要求先进行装载机工作装置的运动仿真设计。
装载机工作机构的运动仿真的设计主要是用大型参数化建模工具ProENINEER对工作装置先进行三维实体建模，然后实现动态模拟。为能够方便的解决在产品设计阶段中运动构件在运动过程中的运动协调关系、运动范围设计、可能的运动干涉检查等问题找到一个切实可行的新方法。装载机
虚拟样机的设计步骤和传统设计步骤基本相同如图1.2.1所示。
图1.2.1 装载机工作装置运动仿真设计步骤
1.4 本章小结
本章主要讨论了运动仿真技术产生的背景、状况及发展趋势，介绍了运动仿真应用的领域和实现的过程，指出了课题研究的背景和实际意义，确定了论文所要完成的主要任务和预期目的。介绍了ProENGINEE软件在工程设计中的应用