液压挖掘机的建模与运动仿真
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说明：
摘要：随着我国改革开放的进一步深入，国家对基础建设和基础设施投资的规模日益扩大，国内用户对高质量、高水平、高效率的液压挖掘机的需求愈来愈迫切。然而，国内液压挖掘机总的来说是机型和规格少，数量少、斗容小，技术性能较低，可靠性和质量总的来说不如国外，品种、规格上满足不了国内市场需要。因此，我们应该开发出可靠性高、质量好、价格适中、先进高效的液压挖掘机产品。
本论文以神钢SE系列履带式单斗液压挖掘机为对象，对其作简单的运动仿真。在本论文中，简单的介绍了几种我们常用建模软件和动画软件，如AutoCAD、Pro/ENGINEER、3D Studio MAX等，并对其各自的特点进行分析比较,而且给出了它们之间的接口形式。单斗液压挖掘机的建模和动画制作选用3D Studio MAX软件作为平台。建立三维实体模型：液压挖掘机的规格和尺寸已经给定，使用3DS MAX 软件中的标准几何物体、扩展几何物体和二维平面物体等进行组合，再通过一些变形命令进行修饰，从而创建出挖掘机的复杂实体造型。运动仿真：用3DS MAX动画软件，对上面创建的实体添加反向控制器（IK），再通过设置关键帧，从而实现挖掘机模型的运动仿真，最后以AVI动画的形式输出,用视频软件进行处理，也可以通过程序对其进行可视化仿真。
关键词：液压挖掘机，运动仿真，3D Studio MAX。
Abstract ：With the further deepening of reform and opening-up of our country, the country expands the scale of capital construction and infrastructure investment day by day, the domestic user is more and more urgent to high quality, high level, demand for the high-efficiency liquor pressure excavator. But domestic liquor pressure excavator model and specification little, small in quantity fighting and hold little generally speaking, technical feature is relatively low, the dependability and quality are generally speaking not so good as abroad, can not meet domestic market''s needs on the variety, specification . So we should develop dependability high, high in quality, moderate, advanced high-efficient liquor pressure excavator product.
This thesis regards Kobelco SE series track type single scoop hydraulic pressure excavator as the target, do movement emulation to it. Among this thesis, we use modeling software and cartoon software always for simple several kinds of introductions, for example AutoCAD, Pro/ENGINEER, 3D Studio MAX,etc. and analyse and compare to their own characteristic, and provide interface form of them for instance. Modeling and cartoon making of single scoop hydraulic pressure excavator select 3D Studio MAX software platform for use only. Set up three-dimensional entity''s model： Specification and size of hydraulic pressure excavator given and definitely, use standard geometry object, expanded geometry object and two-dimensional level object of 3DS MAX software, use a little more out of shape order go on and decorate, and establish and offer complicated entity''s modeling of excavator. Movement emulation：Using 3DS MAX cartoon software, add the reverse controller(IK) to the entity established above, set the key frame again, thus realize the movement emulation of the excavator model, then output in the form of AVI cartoon finally, go on and deal with with video software , or carry on visual emulation through procedure to them.
Keywords: Hydraulic pressure excavator，Movement emulation，3D Studio MAX
第一章 引言
1.1目前国内工程机械的状况
1.1.1 工程机械分类
所有建筑、筑路工程中所用的机械，均称为工程机械。因此，工程机械形式多样，品种繁多，用途各异。我们一般习惯将其分为以下九大类，列述于下。
1.挖掘机械
单斗挖掘机；多斗挖掘机；隧道掘进机；盾构机械。
2.铲土运输机械
推土机；装载机；铲运机；平地机。
3.压实机械
按压实原理，又有静压滚压压实法、振动滚压压实法、冲击压实法之不同，视用途不同而组合成各种不同的压实机械。
4.工程起重机械
臂式起重机；塔式起重机；缆式起重机；门式起重机与梁式起重机。
5.基础工程机械
振动沉桩机；冲击钻孔机；旋转钻孔机；柴油打桩机。
6.钢筋混凝土机械
钢筋加工机；混凝土（或水泥砂浆）拌合机；混凝土（或水泥砂浆）输送机。
7.凿岩机械与机械化工具
气动凿岩机；电动凿岩机；液压凿岩机；各种机械化工具。
8.公路路面机械
沥青路面摊铺机；混凝土路面摊铺机；路面破碎机；路面材料拌合机。
9.铁路线路机械
铺换钢轨机；铺换轨枕机；道碴捣固机与稳定机；道碴清筛机；道碴整形机；焊轨机；起拨道机等。
综上可见，工程机械在国民经济于国家建设事业中，占据重要地位。它广泛应用于铁路建设工程、公路工程、机场建设、水利枢纽、房屋建设、市政工程、港口建设、矿山工程、地下建筑、军事工程等各种工程项目中。我国建国五十多年社会主义建设的实践充分说明，如果没有大量优质高效的工程机械，是不可能高速高质的完成国家的建设项目的；至于人烟稀少，工作面狭窄，工作条件恶劣，高寒沙漠地带，工程质量要求严格的工程项目，没有工程机械更是绝对不可能完成任务的。
第一章 引言………………………………………………… （1）
1.1 目前国内工程机械的状况 ………………………… （1）
1.1.1 工程机械分类 …………………………………… （1）
1.1.2 工程机械组成 …………………………………… （2）
1.2液压挖掘机状况 ……………………………………… （5）
1.2.1 国外液压挖掘机现状、特点及国内现状 ……… （5）
1.2.2 国产液压挖掘机未来的发展趋势 ……………… （7）
1.3 其它相关技术 ……………………………………… （8）
1.3.1 CAD/CAM技术的应用 ………………………… （8）
1.3.2 人机工程与外观造型技术 ……………………… （8）
1.3.3 虚拟现实技术 …………………………………… （9）
第二章 单斗液压挖掘机…………………………………… （10）
2.1 概述 ………………………………………………… （10）
2.1.1 单斗液压挖掘机的组成及主要优点 ………… （10）
2.1.2 单斗液压挖掘机的分类………………………… （10）
2.2 工作装置 …………………………………………… （11）
2.3 单斗液压挖掘机的参数 …………………………… （12）
第三章 零件实体建模和动画制作基础 …………………… （16）
3.1 CAD技术发展历程概述……………………………… （16）
3.2 建模和动画软件的选择……………………………… （19）
3.2.1 AutoCAD软件平台简介………………………… （19）
3.2.2 Pro/ENGINEER简介 …………………………… （27）
3.2.3 3D Studio MAX…………………………………… （30）
3.3 AutoCAD、Pro/ENGINEER和3DS MAX之间的接口 （34）
3.3.1 AutoCAD和3DS MAX的接口………………… （34）
3.3.2 Pro/ENGINEER和3DS MAX的接口 ………… （35）
第四章 挖掘机动画的制作 ……………………………… （37）
4.1 计算机动画制作通用过程 ………………………… （37）
4.1.1 概述 …………………………………………… （37）
4.1.2 三维动画制作的通用过程……………………… （37）
4.2 建模过程 …………………………………………… （40）
4.2.1 建立挖掘机底座 ……………………………… （41）
4.2.2 建立挖掘机上车架 …………………………… （45）
4.2.3 建立挖掘机构 ………………………………… （47）
4.2.4 建立挖掘机上车体 ……………………………… （50）
4.3 动画过程制作………………………………………… （52）
4.3.1 放置反向控制器（IK） ………………………… （52）
4.3.2 设置反向控制器的关键帧 ……………………… （54）
4.4 材质编辑和动画渲染与输出………………………… （58）
4.4.1编辑材质 ………………………………………… （58）
4.4.2 输出动画 ………………………………………… （60）
结束语………………………………………………………… （62）
参考文献 …………………………………………………… （63）
附录一………………………………………………………… （64）
附录二………………………………………………………… （80）
参考文献：
龚正伟.《3D Studio MAX R4 技术精粹》.清华大学出版社. 2001年6月
唐经世、高国安.《工程机械》(上册).中国铁道出版社. 1996年11月
黄心渊.《3DS MAX R4 升级教程》.人民邮电出版社. 2001年5月
刘剑 等.《3D Studio Max 高级应用教程》.科学出版社. 2000年8月
肖世德、杜长龙.《液压支架计算机辅助分析与设计》.中国矿业大学出版社.1996年12月
戴向国、唐海燕、张桂香.《Pro/ENGINEER 2000i入门与提高》.人民邮电出版社.2001年7月
高湖海.《装载机械》.冶金工业出版社。1995年5月
燕国忠、李隆春.《AutoCAD 2000 三维技术精粹》.清华大学出版社.2001年5月
韩宝玲、罗庆生、金哲.《采用注视控制器实现复杂运动的仿真》.机械设计与研究.编号：1006-2343（2003）05-040-03
李仁旺、祁国宁.《沙带磨床仿真及其实现》.计算机仿真.编号：1006-9348（2003）11-0106-04
朱小平、巫少龙等.《3DS Max 在机械结构动画制作中的应用》.数字化设计
李军、付永领等.《一种新型棒材预成形机构的计算机辅助设计》.机械与电子.编号：1001-2257（2002）04-0011-04
朱志伟.《机械运动仿真中的反向运动设计》.长春大学学报.编号：1009-3907（2001）06-0007-02
王莹莹等.《AutoCAD 3DMAX OpenGL 在计算机辅助机械设计中的应用比较》.微型机及应用.2002年第8期
作者点评：
未来的液压挖掘机不仅需要各功能部件的自动控制，而且需要整个机器的自动控制，更进一步需要机器能够实现以智能控制为基础的总体综合控制，以期达到人—机的合理配置与交流。适应这种控制需求的技术已经出现，并引起了重视，其应用前景广泛，这便是虚拟现实技术。虚拟现实技术（VR-Virtual Reality）是一种探讨如何实现人与机器间理想交互方式的技术。根据VR所应用对象的不同，VR的具体作用可以表现为不同的形式。相对未来的液压挖掘机来说，实现逼真的现场效果与达到任意复杂环境下的可视控制与操作，将是一种重要的作用形式。
本论文中的液压挖掘机运动仿真，就是构成虚拟现实技术的基础。具体的制作过程就是首先选择软件平台，挖掘机的建模就选用建模方便的3DS MAX，并且它的材质编辑、渲染等效果是十分强大的。因为它是专用的动画软件，所以动画制作功能更是强大。在视图中添加必要的背景和灯光等，最后将动画以AVI电影的格式输出，这将更有利于问题的研究。本论文并不是完整意义的运动仿真，因为它不能通过参数的变化而改变运动。只能算是可视化仿真的前期工作，后面可以通过VC++、VB等程序进行控制运动。
经过这两个多月的时间，毕业论文即将完成，每一步都凝聚着老师和同学对我的关心和帮助，使我学到了很多以前在课堂上学不到的东西，而且很好地锻炼了我的自学能力。