液压挖掘机三维建模与作业过程动态模拟.pdf

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1、第16卷第5期计算机辅助设计与图形学学报Vol.16，No.52004年5月JOURNALOFCOMPUTER-AIDEDDESIGN&COMPUTERGRAPHICSMay，2004###############################################################!"!!!!!!!""!!应!用!荟!萃!!"!液压挖掘机三维建模与作业过程动态模拟储伟俊孙家根杨晓强王哲（解放军理工大学工程兵工程学院南京210007）摘要介绍利用3DSMAX软件建立液压挖掘机三维动态模拟图形的方法，实现了工作装置的三维动态显示，模拟了挖掘作业过程.该方法可用于

2、其他工程机械装备的三维动态模拟图形设计.关键词挖掘机；三维建模；模拟中图法分类号TP391Three-dimensionalModelinganddynamicsimulationofHydraulicexcavatorChuweijunSunJiagenYangXiaoCiangwangZhe（EngineeringInstituteofEngineeringCorPs，PLAunioersityofScience&Technology，NanJing210007）AbstractDynamicmodelingofhydraulicexcavatorwith3DSMAXisintro

3、duced.Theworkingattachmentisdisplayeddynamically.Themethodof3DmodelingcanbeusedforotherconstructioneCuipment.Keywordsexcavator；3Dmodeling；simulation模方式有型建模、基本几何体建模、复合物体建模、1引言次对象建模、网格对象建模和面片建模等.液压挖掘机零部件形状各异，建模方法各不相同，其选择方CAD技术包括二维工程绘图、三维图形设计、法不仅依赖于设计者本身的喜好，而且依赖于建模有限元分析、数控加工、仿真模拟、产品数据管理、网的对象.例如，轴类零

4、件和箱体类零件的建模就不络数据库以及上述技术的集成技术等.目前，三维一样，前者一般可采用放样造型或Lathe方法，后者实体造型、虚拟技术、实际工况仿真模拟等已成为可采用布尔操作.具体实施的途径有两种：一种是先对各零部件分别建模，然后再将它们装配在一起；CAD重要的发展方向，并在产品设计和制造等方面引起了重大变革.对于具有复杂相对运动的挖掘机另一种是根据零部件之间的联结关系，利用等机械产品，用二维平面图难以描述其数学模型的3DSMAX智能的交互性3D捕捉系统提供的20余准确性、装配过程的合理性、作业过程的动态性与运种捕捉方式，由里到外直接建立挖掘机三维实体总动轨迹的正确性，而建立三维虚拟

5、环境和三维动态装模型，这种途径较为快捷，适合于熟练的设计者.模型建好后，要对零部件对象创建材质和贴图，好的图形模拟则能很好地满足上述要求，并在产品设计材质和贴图可以弥补建模的不足或提高渲染的效果.与制造、广告展示、操作培训、售后服务等诸环节发［1］挖掘机大多数零部件可以利用以上建模方法得挥作用.所以，了解和掌握三维建模的基本方法到.例如，驾驶室、配重等曲面零件可以应用和动态模拟技术是十分必要的.NURBS造型方法，创建出平滑过渡逼真的模型；而动臂、斗杆、挖斗等零件形状较为特殊，可利用放样2挖掘机三维建模造型.其中挖斗的放样造型可以在放样路径的不同3DSMAX具有很强的三维实体建模能力，

6、其建位置交替设置几个不同的截面图形，如图1所示，这原稿收到日期：2003-06-09；修改稿收到日期：2003-09-15.储伟俊，男，1968年生，硕士，讲师，主要研究方向为军用机械设计与制造.孙家根，男，1965年生，硕士，工程师，主要研究方向为机械故障诊断.杨晓强，男，1967年生，博士后研究人员，副教授，主要研究方向为机械故障诊断.王哲，男，1975年生，博士研究生，讲师，主要研究方向为机械CAD.5期储伟俊等：液压挖掘机三维建模与作业过程动态模拟725种方法既快又简便.建立层次连接的对象，可以通过两种方式的运动实现各种模拟.一种是正向运动，即父对象的运动会带动子对象一同运动，

7、而子对象的运动不影响父对象的运动.例如，底盘作为其他零部件的父对象，可以带动其他零部件一起运动，同时其他零部件又可以有自己的动作.另一种是反向运动，即子对象的运动会依据与父对象已建立的连接关系来影响父对象的运动.3DSMAX是建立在新式、广阔的反图1挖斗放样截面与渲染图向动力学上的直觉特性动画的软件，借助反向运动系统，只要控制层次连接中的一个对象，就可以带动3地形三维建模整个层次对象运动起来.例如，当挖斗每转动到一个挖掘角度时，它就可以带动连杆