機(jī)械電子工程畢業(yè)論文-基于三維造型的自卸車舉升裝置機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　基于三維造型的自卸車舉升裝置機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)</p><p><b>　　誠信聲明</b></p><p>　　本人鄭重聲明：本論文及其研究工作是本人在指導(dǎo)

2、教師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的，在完成論文時(shí)所利用的一切資料均已在參考文獻(xiàn)中列出。</p><p>　　本人簽名： 年 月 日</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 基于三維造型的自卸車機(jī)構(gòu)分析及設(shè)計(jì) </p&

3、gt;<p>　　1．設(shè)計(jì)的主要任務(wù)及目標(biāo)</p><p>　　自卸汽車又稱翻斗車，它是依靠自身動(dòng)力驅(qū)動(dòng)液壓舉升機(jī)構(gòu)，使貨箱具有自動(dòng)傾斜貨物功能與復(fù)位功能的一種重要專用汽車，自卸汽車都起著十分重要的作用。本課題主要是對自卸車的舉升裝置機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，并利用軟件進(jìn)行三維運(yùn)動(dòng)仿真，通過軟件進(jìn)行機(jī)構(gòu)部分零部件進(jìn)行受力分析。</p><p>　　2．設(shè)計(jì)的基本要求和內(nèi)容</p&g

4、t;<p>　　（1）通過廣泛調(diào)研、查閱文獻(xiàn)、參觀實(shí)習(xí)，了解并掌握自卸車的相關(guān)知識(shí)。（2）結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)的有關(guān)知識(shí)，確定自卸車舉升裝置機(jī)構(gòu)類型。（3）學(xué)習(xí)仿真軟件，建立自卸車三維模型并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。（4） 按時(shí)完成畢業(yè)論文。要求論文論述清楚、文理通順、圖表規(guī)范、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、內(nèi)容完備。（5）遵守紀(jì)律，以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，按時(shí)完成各項(xiàng)任務(wù)。</p><p><b>　　3．主要參考文獻(xiàn)</b&

5、gt;</p><p>　　[1] 徐達(dá)，蔣崇賢.專用汽車結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) [M]. 北京大學(xué)出版社.208～300.</p><p>　　[2] 趙智林.自裝卸式垃圾運(yùn)輸車舉升機(jī)構(gòu)的仿真與優(yōu)化設(shè)計(jì)[D].武漢：武漢理工大學(xué).2010</p><p><b>　　4．進(jìn)度安排</b></p><p>　　審核人：

6、 年 月 日</p><p>　　基于三維造型的自卸車舉升裝置機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：重型自卸車是礦產(chǎn)資源開采及各種基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目中最重要的運(yùn)輸設(shè)備之一，在礦山和水利工地的建設(shè)中發(fā)揮著巨大的作用。液壓舉升機(jī)構(gòu)是自卸車的重要組成部分，對其研究，為提高自卸車的作業(yè)效率和作業(yè)性能有著舉足輕重的作用。</

7、p><p>　　通過分析及比較中國重汽、中國一汽、福田汽車、陜汽重卡、上汽依維柯紅巖、江淮格爾發(fā)的重要型號(hào)自卸車的液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，了解自卸車的整體造型及舉升裝置設(shè)計(jì)方法。在獲得一定的數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)資料的基礎(chǔ)之上，進(jìn)行液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并運(yùn)用SolidWorks建立舉升機(jī)構(gòu)各元件的三維模型，并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真及受力分析，對SolidWorks設(shè)計(jì)技術(shù)在工程設(shè)計(jì)中有著積極的指導(dǎo)作用。</p><p>　　關(guān)鍵

8、詞：重型自卸車，舉升裝置設(shè)計(jì)，液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，運(yùn)動(dòng)仿真，受力分析</p><p>　　Analysis and Design of Lifting Mechanism Based on 3D Modeling of Dump Truck</p><p>　　Abstract: Heavy dump truck is one of the most important transport e

9、quipment in the exploitation of mineral resources and various infrastructure construction projects, and plays a huge role in the construction of mines and water conservancy construction site. The hydraulic lifting system

10、 is an important part of the dump truck, the research to it has a pivotal role in improving the operation efficiency and working performance of the dumper.</p><p>　　Tring to ana

11、lyze and com-pare the hydraulic system structures of important models of CNHTC, FAW, FOTON Automobile, SCQC, Saic-iveco Hongyan and JAC gallop to understand the integral

12、shape of dumper and the design approach of the lifting device.  After gaining some data and design information, designing the hydraulic cylinder construction, and using SolidWorks to construct the 3-D

13、 model of the whole vehicle and all components of the lifting device and carrying out the kinematics simulation analys</p><p>　　Keywords: Heavy dump truck, Design of lifting device, Hydra

14、ulic cylinder structure design, Motion simulation, Force analysis</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractI</p><p><b>　　

15、1 緒論1</b></p><p><b>　　1.1引言1</b></p><p>　　1.2自卸車的發(fā)展概況1</p><p>　　1.2.1國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r1</p><p>　　1.2.2國外研究狀況2</p><p>　　1.3本文研究內(nèi)容2</p>&

16、lt;p>　　2自卸車主要參數(shù)的確定和舉升機(jī)構(gòu)方案的比較選擇4</p><p>　　2.1自卸汽車類型選擇4</p><p>　　2.2自卸車主要參數(shù)確定4</p><p>　　2.3 自卸汽車舉升機(jī)構(gòu)方案確定6</p><p>　　2.3.1自卸車舉升機(jī)構(gòu)工作原理6</p><p>　　2.3.2舉升

17、機(jī)構(gòu)類型比較7</p><p><b>　　2.4本章小結(jié)8</b></p><p>　　3自卸車三維造型9</p><p>　　3.1 SolidWorks軟件介紹9</p><p>　　3.2自卸車車廂三維建模10</p><p>　　3.2.1車廂底板總成設(shè)計(jì)11</p&g

18、t;<p>　　3.2.2車廂邊板總成設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.2.3車廂前板總成設(shè)計(jì)17</p><p>　　3.2.4車廂后板總成設(shè)計(jì)19</p><p>　　3.3自卸車副車架三維建模21</p><p>　　3.3.1副車架縱梁設(shè)計(jì)21</p><p>　　3.3.2副車架橫梁及

19、后部對角線支撐的設(shè)計(jì)23</p><p>　　3.4自卸車液壓缸三維建模24</p><p>　　3.5自卸車整體三維造型裝配27</p><p>　　3.6本章小結(jié)28</p><p>　　4舉升機(jī)構(gòu)仿真和模擬分析29</p><p>　　4.1舉升機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真29</p><p>

20、;　　4.1.1基本運(yùn)動(dòng)的建立29</p><p>　　4.1.2 Motion模擬仿真30</p><p>　　4.2舉升機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析32</p><p>　　4.2.1部件材料屬性定義32</p><p>　　4.2.2載荷添加33</p><p>　　4.2.3動(dòng)力學(xué)仿真分析35</p>

21、<p>　　4.2.3.1部分零部件仿真的受力分析結(jié)果36</p><p>　　4.2.3.1液壓缸基于仿真的有限元分析39</p><p>　　4.3 本章小結(jié)41</p><p><b>　　5總結(jié)與展望42</b></p><p>　　5.1全文總結(jié)42</p><p&g

22、t;　　5.2工作展望42</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)44</b></p><p><b>　　致謝45</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1引言</b></p><p

23、>　　自卸車是指通過液壓或機(jī)械舉升而自行卸載貨物的車輛，又稱翻斗車；自卸車舉升機(jī)構(gòu)是由汽車車架、液壓舉升系統(tǒng)組成的液壓舉升機(jī)構(gòu)、車廂和取力設(shè)備等部件組成。自卸車各種工程項(xiàng)目建設(shè)中，和挖掘機(jī)、裝載機(jī)、帶式輸送機(jī)等其他重型工程機(jī)械聯(lián)合工作，組成裝、運(yùn)、卸生產(chǎn)線，進(jìn)行土方、砂石、散料等建筑材料的裝卸運(yùn)輸工作。因?yàn)檠b載車廂能自動(dòng)傾翻卸料，所以大大節(jié)省卸料時(shí)間和省去勞動(dòng)力，縮短運(yùn)輸周期，提高生產(chǎn)效率，降低運(yùn)輸成本，是常用的運(yùn)輸建筑材料的專用

24、車輛。</p><p>　　2015年重型卡車市場需求量明顯會(huì)增加， 由于當(dāng)前我國的一些基建項(xiàng)目動(dòng)工，自卸車的需求量也出現(xiàn)由負(fù)轉(zhuǎn)正的情況，同時(shí)出口量也表現(xiàn)出有所晉升。2014年我國入口原油已跨越60%，展望2020年將到達(dá)70%，中國能源危機(jī)再次拉響了警報(bào)，另外加上我國政績型的排放環(huán)保的壓力日益漸緊，重型卡車節(jié)能和替換性能源的任務(wù)已擺在面前；更嚴(yán)厲的淘汰黃標(biāo)車可能在2015年全面展開，此情況將會(huì)拉動(dòng)部分重型卡車的

25、開發(fā)及更新?lián)Q代[1]。為了進(jìn)步提高自卸汽車舉升液壓系統(tǒng)的綜合性能及工作效率，本論文提出了一種適合于某一噸位的自卸汽車的舉升機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)，并對其進(jìn)行了參數(shù)化建模和運(yùn)動(dòng)仿真的研究 [1]。</p><p>　　1.2自卸車的發(fā)展概況</p><p>　　1.2.1國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目的大力發(fā)展，各類市政工程、建筑工程和成市環(huán)境肥料

26、的運(yùn)輸量不竭增加，也增大了對自卸汽車產(chǎn)品的需求，以滿足工程運(yùn)輸?shù)母咝?、快捷、?jīng)濟(jì)和安全的請求。自卸車在重型卡車市場的有著舉足輕重的地位，任何重型卡車廠家都沒法輕視自卸車在滿足用戶體驗(yàn)需求、并確保實(shí)現(xiàn)年度產(chǎn)銷量方針政策的重要性。在自卸汽車生產(chǎn)設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，自卸車自卸的功效非常重要，在我國自卸汽車設(shè)計(jì)生產(chǎn)的早期，因?yàn)閷ψ孕盾嚨纳a(chǎn)設(shè)計(jì)理念不夠完善，使得車輛在使用過程當(dāng)中，常常會(huì)存在一些問題。自卸汽車在現(xiàn)實(shí)的使用中，自動(dòng)卸貨功能模塊的質(zhì)量和機(jī)

27、能獲得重視，為了到達(dá)這個(gè)目標(biāo)，必需從傳動(dòng)軸的材料及動(dòng)力系統(tǒng)等計(jì)劃方面動(dòng)身，最大程度上保證和設(shè)計(jì)自卸車功能模塊，同時(shí)又根據(jù)我國機(jī)械制造加工能力的現(xiàn)實(shí)情況，針對性的選擇加工工藝，生產(chǎn)出出合適我國現(xiàn)實(shí)情況的自卸車，在自卸車生產(chǎn)的早期，我國自卸車行業(yè)生產(chǎn)能力的程度有限，固然可以出產(chǎn)一些質(zhì)量很差的自卸車，可是無論是質(zhì)量上還是在機(jī)能上，與西方發(fā)達(dá)國家出產(chǎn)的車輛比擬，都存在相當(dāng)巨大的差距，而且我國使用的大多數(shù)自卸車，都是從外國引進(jìn)，由于這些車輛的生產(chǎn)

28、和設(shè)計(jì)都是采取外國的生產(chǎn)設(shè)計(jì)方法，在現(xiàn)實(shí)的使用過</p><p>　　1.2.2國外研究狀況</p><p>　　對于自卸車舉升機(jī)構(gòu)性能和整車穩(wěn)定安全性等方面的探究，外國發(fā)達(dá)國家的研究起步比較早，國外學(xué)者也做了大量的研究工作。外國研究方向以穩(wěn)定運(yùn)行為主要研究方向，尤其是液壓傳動(dòng)、液壓操縱和液壓控制的零部件占有很大的比重，而這些零件的制造需要的材料及制造技術(shù)都比較苛刻，在國內(nèi)產(chǎn)品大多說引自國

29、外早期產(chǎn)品。為了提高整車性能和工作可靠性，目前國內(nèi)外許多廠家已將大量先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和成熟的分析軟件應(yīng)用在汽車行業(yè)的設(shè)計(jì)中，尤其是利用虛擬樣機(jī)進(jìn)行車體外型的設(shè)計(jì)，SolidWorks軟件也在部分公司得到廣泛的應(yīng)用，許多工程師對該軟件的使用，使其在設(shè)計(jì)方面的作用顯得尤為突出。虛擬樣機(jī)技術(shù)在國外不僅許多汽車設(shè)計(jì)制造行業(yè)得到應(yīng)用，而且許多的機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)也正在應(yīng)用虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)。</p><p>　　隨著自卸汽車使用范圍

30、的不斷擴(kuò)大，用戶要求的不斷提高，國外自卸汽車正朝著大噸位、輕量化、多樣化、系列化等方向發(fā)展，更多地利用計(jì)算機(jī)研究手段開發(fā)新車型，以提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和縮短研制周期。</p><p><b>　　1.3本文研究內(nèi)容</b></p><p>　　本文以某公司開發(fā)的某一款型自卸車為參考，采用三維軟件的建模技術(shù)，虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，具體完成以下幾項(xiàng)任務(wù)：1、參考整車數(shù)據(jù)，了解

31、和確定自卸汽車的設(shè)計(jì)方案；2、通過SW的建模設(shè)計(jì)方法，完成舉升機(jī)構(gòu)的三維建模，建立仿真機(jī)構(gòu)；3、對舉升機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真和進(jìn)行部分零部件的受力分析，并對此內(nèi)容進(jìn)行分析；4、通過運(yùn)動(dòng)仿真獲得部分零部件的最大載荷，并將結(jié)果輸入到有限元模塊進(jìn)行簡單的分析；5、對SW在整個(gè)設(shè)計(jì)研究過程中的作用進(jìn)行總結(jié)。</p><p>　　2自卸車主要參數(shù)的確定和舉升機(jī)構(gòu)方案的比較選擇</p><p>　　2.1自

32、卸汽車類型選擇</p><p>　　根據(jù)市場調(diào)查情況分析，2014年我國入口原油已跨越60%，展望2020年將到達(dá)70%，中國能源危機(jī)再次拉響了警報(bào)，另外加上我國政績型的排放環(huán)保的壓力日益漸緊，重型卡車節(jié)能和替換性能源的任務(wù)已擺在面前；更嚴(yán)厲的黃標(biāo)車的淘汰政策可能在2015年全面展開，此情況將會(huì)拉動(dòng)部分重型卡車的開發(fā)及更新?lián)Q代。市場對自卸汽車的需求也越來越高，主要從以下幾個(gè)方面考慮：載荷噸位越來越大；整車重心盡可

33、能低；性能可靠、操作方便；價(jià)格低廉；乘座舒適；使用成本低，以圖2.1所示為例。</p><p>　　由于自卸車常年在工地、礦區(qū)作業(yè)，工況惡劣、路面情況復(fù)雜，并且液壓傾卸機(jī)構(gòu)是自卸車的核心，是判別自卸車優(yōu)劣的首要指標(biāo)，尤其是重型自卸車的設(shè)計(jì)顯得更為重要。</p><p>　　因此為了滿足使用要求，為了提高自卸車舉升液壓系統(tǒng)的綜合性能及工作效率，本論文以重型自卸車為研究對象，并進(jìn)行自卸車的整體

34、結(jié)構(gòu)分析，同時(shí)進(jìn)行液壓舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析。</p><p>　　圖2.1 重型自卸車?yán)龍D</p><p>　　2.2自卸車主要參數(shù)確定</p><p>　　隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)事業(yè)的大力發(fā)展，各種市政工程、建筑工程以及城市環(huán)衛(wèi)事業(yè)的物料運(yùn)輸量不斷增加，也增大了對自卸汽車產(chǎn)品的需求，以滿足工程運(yùn)輸?shù)母咝?、快捷、?jīng)濟(jì)和安全的要求。根據(jù)市場調(diào)查情況了解到解放J6P將是解

35、放2015的目標(biāo)，并且J6P大馬力，換油周期長，保養(yǎng)周期長等特點(diǎn)，深受群眾喜愛；中國重汽的曼·T/C系列產(chǎn)品一直是重點(diǎn)研發(fā)生產(chǎn)系列，并且曼型號(hào)的技術(shù)產(chǎn)品達(dá)到國際先進(jìn)生產(chǎn)水平；在綜合比較中國重汽、中國一汽、福田汽車、陜汽重卡、上汽依維柯紅巖、江淮格爾發(fā)的重要車型之后，決定以具有代表性的某牌牌某車型參數(shù)為研究參數(shù)，以下為該車型主要性能參數(shù)：</p><p>　　表2.1 自卸車主要結(jié)構(gòu)參數(shù)（解放 J6P重

36、卡 350馬力 6X4 自卸車）</p><p>　　2.3 自卸汽車舉升機(jī)構(gòu)方案確定</p><p>　　2.3.1自卸車舉升機(jī)構(gòu)工作原理</p><p><b>　　(1)直推式 </b></p><p>　　直推式舉升機(jī)構(gòu)是通過鉸鏈和車廂相連，并將車廂與副車架連在一起，液壓缸伸出將車廂舉起。直推式結(jié)構(gòu)，結(jié)

37、構(gòu)簡單，安裝方便，舉升效率高，但是直推式液壓缸的行程問題只能靠使用多級(jí)伸縮缸來解決行程長的問題。直推式液壓舉升機(jī)構(gòu)按照液壓油缸和車廂不同位置連接點(diǎn)連接也可分為前置式和后置式兩種，如圖2.1所示；依照舉升油缸的級(jí)數(shù)不同可分為單級(jí)式和多級(jí)式兩種 [3] ；</p><p>　　前置式液壓舉升機(jī)構(gòu)大多采用單缸形式，也有為了提升舉升力而是用雙缸結(jié)構(gòu)。在一樣的舉升載荷下，前置式舉升機(jī)構(gòu)在最開始時(shí)需要的舉升力最大，

38、車箱橫向剛度需求比中置式舉升機(jī)構(gòu)需求大，但需求的油缸活塞行程較長，后置也就是中置直推式舉升機(jī)構(gòu)雖然不具有前置式優(yōu)點(diǎn)，但是具有布置方法簡便、結(jié)構(gòu)緊湊、油缸活塞行程小、舉升效率高并且舉升穩(wěn)定性好、易于加工等眾多優(yōu)點(diǎn)，故應(yīng)用較為廣泛，但舉升時(shí)橫向剛度較差。采用多級(jí)伸縮式油缸制造成本較高、密封性要求也高[3]。</p><p>　　圖2.1 直推式機(jī)構(gòu)分布</p><p>　　連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)

39、和直推式一樣也有副車架和車廂構(gòu)成的，不同的是連桿式在車廂和液壓缸之間加了三角板，顧名思義組合式機(jī)構(gòu)。舉升平順，油缸活塞的工作行程短、鉸鏈行程卻可成倍增大，舉升剛度好，穩(wěn)定性強(qiáng)，油缸選擇短行程，密封效果好，所以廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代中、輕型自卸汽車。常用的連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)如圖2-2所示，其布置方法有兩種，即油缸前推式和油缸后推式，油缸前推式又稱為馬勒里式舉升機(jī)構(gòu)，也就是T式；油缸后推式又稱為加伍德式舉升機(jī)構(gòu)，常被稱為D式。以油缸前推式油缸后推式

40、連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)，還能演變?yōu)橛透浊巴聘軛U組合式、油缸后推杠桿組合式、油缸浮動(dòng)連桿組合式等。</p><p>　　圖2.2 連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)</p><p>　　2.3.2舉升機(jī)構(gòu)類型比較</p><p>　　舉升機(jī)構(gòu)在自卸車改裝中的有著舉足輕重的地位，關(guān)系著使用性能和整車的作業(yè)穩(wěn)定性，還有液壓缸的性能影響自卸車穩(wěn)定性、安全性的因素有很多，同樣影響液壓缸安

41、全問題的因素也影響著液壓舉升機(jī)構(gòu)，在舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，這些因素都是不可避免的需要考慮，液壓油缸的質(zhì)量的不斷提高同樣影響著自卸車自身機(jī)構(gòu)的不斷優(yōu)化對提升舉升機(jī)構(gòu)優(yōu)化起到了推動(dòng)作用。</p><p>　　目前國內(nèi)常見的自卸車舉升機(jī)構(gòu)分類方式來分主要有：有F式三角架放大舉升機(jī)構(gòu)、T式三角架放大舉升機(jī)構(gòu)、雙缸舉升、前頂舉升、雙面?zhèn)确扰e升機(jī)構(gòu)的型式，其中三角架放大式舉升機(jī)構(gòu)是目前國內(nèi)使用最多的也是最常見的一種舉升方式

42、之一，適用于載重量在8-40噸，車廂長度在4.4-6米之間的自卸車。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成熟、舉升平穩(wěn)、造價(jià)低；缺點(diǎn)為車廂底板與主車架上平面的閉合高度較大。雙缸舉升形式大多用在6X4自卸車上，是在第二橋前方兩側(cè)各安裝一支多級(jí)缸（一般為3-4級(jí)），液壓缸上支點(diǎn)直接作用在車廂底板上。雙缸舉升的缺點(diǎn)為車廂底板與主車架上平面的閉合高度較小并且容易發(fā)生力不平衡導(dǎo)致側(cè)翻等情況的發(fā)生。</p><p>　　前頂舉升方式結(jié)構(gòu)簡單、車廂

43、底板與主車架上平面的閉合高度可以很小，整車穩(wěn)定性好，液壓系統(tǒng)壓力較小，但前頂多級(jí)缸行程較大，造價(jià)很高。  </p><p>　　此中F式三角架放大舉升機(jī)構(gòu)、T式三角架放自卸車比擬，具備重心低、車輛行駛不變和液壓體系壓力低等特色，也就是所謂的中頂式機(jī)構(gòu)；在這些舉升機(jī)構(gòu)中前頂式自卸車與中頂式自卸車相比，具有重心低、車輛行駛穩(wěn)定以及液壓系統(tǒng)壓力低等特點(diǎn)，并且前頂式自卸車翻車與中頂式自卸車相比故障發(fā)生

44、率低，隨著車廂的市場需求量對長車廂要求不斷地提高，前頂式自卸車的優(yōu)勢愈加凸顯，市場所占比例也越來越大；前頂式油缸的利用，推動(dòng)力自卸車的研發(fā)，而且經(jīng)由過程布局優(yōu)化和質(zhì)料的改良，油缸的舉升力得到了很大的進(jìn)步，同時(shí)因?yàn)椴捎昧诵沦|(zhì)料和新工藝，縮小了各缸筒的級(jí)差，舉升進(jìn)程壓力顛簸安穩(wěn)，減小沖擊力，延長了液壓體系的使用壽命。</p><p>　　所以本文以前頂式自卸車車型為研究對象，以前頂舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化做研究。</

45、p><p><b>　　2.4本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要針對舉升機(jī)構(gòu)進(jìn)行了選型，分別針對幾種常見的舉升機(jī)構(gòu)類型進(jìn)行了比較分析，根據(jù)分析的結(jié)果，確定各種舉升機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，又根據(jù)市場調(diào)查情況及近兩年的自卸車市場發(fā)展情況的分析，發(fā)現(xiàn)重型自卸車在自卸車市場有著舉足輕重的地位，所以根據(jù)舉升機(jī)構(gòu)的選型情況和自卸車市場的分析情況，確定了車型以某公司的某一車型為參考，

46、獲得整車的詳細(xì)的數(shù)據(jù)參數(shù)，這些數(shù)據(jù)將會(huì)為舉升機(jī)構(gòu)的三維模型的建立提供強(qiáng)有力的支持與依據(jù)。</p><p><b>　　3自卸車三維造型</b></p><p>　　3.1 SolidWorks軟件介紹</p><p>　　SolidWorks 3D CAD制圖軟件提供了一套綜合的軟件工具，包含了3D設(shè)計(jì)、產(chǎn)品仿真、PDM產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、可持續(xù)化設(shè)

47、計(jì)等諸多功能。通過無縫、集成的工作流程 — 設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、可持續(xù)設(shè)計(jì)、交流和數(shù)據(jù)管理，SolidWorks 解決方案可滿足您產(chǎn)品開發(fā)過程的所有需求。設(shè)計(jì)師和工程師可以輕松跨越多個(gè)專業(yè)，從而縮短設(shè)計(jì)周期、提高生產(chǎn)效率并更快向市場推出創(chuàng)新產(chǎn)品[4]。</p><p>　　由于使用了Windows OLE技術(shù)、直觀式設(shè)計(jì)技術(shù)、先進(jìn)的ParaSolid內(nèi)核，以及良好的與第三方軟件的集成技術(shù)，SolidWorks成為全球裝機(jī)

48、量最大的軟件。據(jù)調(diào)查顯示，SW軟件的設(shè)計(jì)已經(jīng)涉及到航空航天、機(jī)車、食品、機(jī)械、國防、交通、模具、電子通信、醫(yī)療器械、娛樂工業(yè)、日用品/消費(fèi)品、離散制造等分布于全球100多個(gè)國家的約3萬1千家企業(yè)。</p><p>　　SW的內(nèi)容非常豐富，運(yùn)用領(lǐng)域特別廣泛，涉及的行業(yè)有汽車行業(yè)、航空航天、機(jī)械、國防、交通、模具等等。SolidWorks有功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新三大特點(diǎn)，能夠提供多套設(shè)計(jì)方案讓用戶可以比較選擇，

49、能夠讓設(shè)計(jì)的過程更加快速準(zhǔn)確，進(jìn)而提高設(shè)計(jì)的產(chǎn)品的質(zhì)量。SW設(shè)計(jì)使用的功能很強(qiáng)并且操作過程十分方便，使用SW的對產(chǎn)品進(jìn)行編輯十分便利。SW具有多個(gè)模塊，主要包括：</p><p><b>　　①零件建模</b></p><p>　　SW提供了很好的基于特征的建立實(shí)體模型的功能。通過拉伸、切除、旋轉(zhuǎn)、薄壁特征、抽殼、特征陣列等操作可以輕松實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品的設(shè)計(jì)；通過拖拽移動(dòng)的

50、方式可以實(shí)現(xiàn)對特征或者草圖的實(shí)時(shí)設(shè)計(jì)修改；三維草圖功能為掃描、放樣生成三維草圖路徑等提供了方便快捷的方法。</p><p><b>　?、谇娼?lt;/b></p><p>　　SW具有很好的曲面建模方法，首先建立控制線，再經(jīng)過掃描、放樣、填充以及拖動(dòng)等相關(guān)操作便可建立得到復(fù)雜的曲面，其次用簡單的方法對曲面進(jìn)行修飾、拉伸、倒角以及縫合等操作。</p>&l

51、t;p><b>　　③鈑金設(shè)計(jì)</b></p><p>　　SW的鈑金設(shè)計(jì)可以是相互關(guān)聯(lián)的，用戶還可以直接調(diào)用SW中不同類型的法蘭、薄片等。，對鈑金操作可以有以下幾種方式即正交切除、角處理以及邊線切口等。</p><p><b>　?、軘?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換</b></p><p>　　SW提供了大部分CAD軟件的各種輸入輸出格式

52、轉(zhuǎn)換器；有些格式，還提供了多種不同的轉(zhuǎn)換版本。</p><p><b>　?、莺讣?lt;/b></p><p>　　使用SolidWorks3D進(jìn)行焊件的設(shè)計(jì)，可以簡化焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（使用點(diǎn)線的方式進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）、框架和基體的設(shè)計(jì)及制造，只需要進(jìn)行基本框架的草圖繪制，使用一組草圖線段創(chuàng)建結(jié)構(gòu)構(gòu)件，并添加要素（如角撐板和頂端蓋）來完成該結(jié)構(gòu)。</p><p

53、>　?、匏芰吓c鑄造零件設(shè)計(jì)</p><p>　　SolidWorks3D設(shè)計(jì)軟件，可以快速開發(fā)能夠滿足產(chǎn)品性能和可制造性要求的塑料與鑄造零件設(shè)計(jì)。借助廣泛的設(shè)計(jì)工具，可以創(chuàng)建簡單或復(fù)雜的塑料和鑄造零件，利用模具設(shè)計(jì)零部件會(huì)得到更快速高效的設(shè)計(jì)結(jié)果。</p><p><b>　?、吣＞咴O(shè)計(jì)</b></p><p>　　借助SolidWork

54、s3DCAD，產(chǎn)品設(shè)計(jì)師和模具制作師能夠在整個(gè)開發(fā)過程中方便地合并設(shè)計(jì)更改，使更改立即在最終制造中生效。該軟件可用于塑料、鑄造、沖壓、成形和鍛造設(shè)計(jì)，與產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)和驗(yàn)證完全集成在一個(gè)軟件包中，可節(jié)省時(shí)間，降低成本，加快產(chǎn)品開發(fā)過程和提高生產(chǎn)效率。</p><p>　　3.2自卸車車廂三維建模</p><p>　　車廂由底板、邊板、前板、后板組成，因此以各個(gè)部件為單位，而各個(gè)單位部件

55、又是焊接而成，所以先做出各個(gè)單位部件的焊接零件，然后以焊接件的形式裝配，各單位部件焊接完成以后，再進(jìn)行車廂的整體總裝配。</p><p>　　車廂的各個(gè)重要組成部分都是梁結(jié)構(gòu)，因此首先做邊梁結(jié)構(gòu)或者縱梁結(jié)構(gòu)零件，然后做中間的梁或者橫梁結(jié)構(gòu)零件，待各個(gè)結(jié)構(gòu)零件做出來以后進(jìn)行焊件裝配。</p><p>　　SolidWorks的零件設(shè)計(jì)是以草圖的基礎(chǔ)，通過實(shí)體生成命令生成實(shí)體，然后在實(shí)體的基礎(chǔ)

56、之上進(jìn)行修改或者修飾，達(dá)到自己所需要的三維模型；也可以通生成曲面，然后在曲面的加厚等命令生成實(shí)體，然后再通過特征命令進(jìn)行修改以達(dá)到預(yù)期目的，后面的小結(jié)會(huì)對三維建模的過程進(jìn)行簡單的介紹。</p><p>　　根據(jù)所選自卸車的主要性能（結(jié)構(gòu)）參數(shù)，以解放J6P自卸車車廂主要的結(jié)構(gòu)為參考，車廂總成的三維模型的建立以該結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)為主要參考.詳細(xì)參數(shù)如表3.1所示。</p><p>　　表3.1

57、 車廂參數(shù)</p><p>　　因?yàn)樽孕镀囓噹陨碇亓恳彩桥e升機(jī)構(gòu)負(fù)荷的一部分，其質(zhì)量、質(zhì)心位置等對舉升機(jī)構(gòu)性能有著很重要的影響，所以車廂的三維實(shí)體模型應(yīng)盡量接近實(shí)際物理模型。因?yàn)橐簤焊准鞍踩Ъ艿陌惭b，在建模時(shí)車廂的底部會(huì)較復(fù)雜一些，模型難度也會(huì)相對較高。車廂總成模型主要包括車廂底板總成，側(cè)板總成，前板總成與后板總成四個(gè)部分，一下是建立車廂總成模型的步驟與過程。</p><p>　　3

58、.2.1車廂底板總成設(shè)計(jì)</p><p>　　車廂底板總成是由縱梁、內(nèi)橫梁、邊橫梁、翻轉(zhuǎn)梁、底部的后翻轉(zhuǎn)支座和底板焊接而成。車廂的底部需要兩根縱梁作為車廂的主要骨架，若干根橫梁作為增強(qiáng)廂體強(qiáng)度的加強(qiáng)筋與縱梁相連；車廂后部通過銷連接將副車架與其連接在一起，作為貨廂翻轉(zhuǎn)中心；利用SolidWorks建立的貨廂底板各組成單元三維實(shí)體模型及其底部具體結(jié)構(gòu)布置如圖3.1所示。</p><p>　　1

59、.車廂底板縱梁：其截面形狀及尺寸取決于自卸車整備質(zhì)量的大?。ㄒ话憧v梁取值范圍：高度為170-200mm，寬度為80-90mm，厚度為6-8mm）?？v梁的截面形狀須綜合考慮以下因素：縱梁的強(qiáng)度，縱梁與底板的受力分配。在滿足以上要求的前提下，縱梁高度越小，車廂底板總成高度越低，整車廂重心就低，安全系數(shù)就更高。通常在設(shè)計(jì)時(shí)要求重型自卸車縱梁具有足夠高的剛度和強(qiáng)度，因此采用的是矩形管結(jié)構(gòu)，材料選擇T52，厚度是6mm。下圖是二維圖及使用Soli

60、dWorks建模樹狀圖,通過樹狀圖可以看出建模方法。</p><p>　　圖3.1 車廂底板縱梁</p><p>　　2.車廂底板內(nèi)橫梁：車廂長度6.2m，設(shè)計(jì)使用9根，154×72×4綜合設(shè)計(jì)尺寸及參考J6P車型的數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)內(nèi)橫梁尺寸及建模樹狀圖如圖3.2。</p><p>　　圖3.2 車廂底板內(nèi)橫梁</p><p&g

61、t;　　3.車廂底板邊橫梁：厚度4mm，根據(jù)實(shí)際車型設(shè)計(jì)邊橫梁有一定的斜度，尺寸如圖3.3所示。</p><p>　　圖3.3 車廂底板邊橫梁</p><p>　　4．翻轉(zhuǎn)梁每邊兩根，并且還要不影響車廂的翻轉(zhuǎn)，強(qiáng)度也要足夠，支座安裝在車廂的翻轉(zhuǎn)梁上，所以厚度設(shè)計(jì)為6mm，設(shè)計(jì)結(jié)果如圖3.4。</p><p><b>　　圖3.4 翻轉(zhuǎn)梁</b&g

62、t;</p><p>　　5．拉煤時(shí)，車廂底板使用普板厚度為4mm，屈服度為235Mpa；拉沙石料時(shí)，底板為5mm厚屈服強(qiáng)度為235Mpa的普板。如采用屈服強(qiáng)度大于600Mpa的高強(qiáng)度鋼板，底板厚度大于或等于3mm。查閱資料，找到底板拼接技術(shù)要求，底板拼接處不允許有“十”字形的拼接焊縫，底板塊數(shù)不超過3塊。為方便建模底板不再分塊，選擇整塊底板，統(tǒng)一厚度，底板尺寸選取為2310×6080×5mm

63、。</p><p>　　SolidWorks零件的三維建模不需要以完整的草圖為基礎(chǔ)，可以在基本草圖的基礎(chǔ)之上進(jìn)行三維實(shí)體的生成，然后再在草坯實(shí)體的基礎(chǔ)之上進(jìn)行修改，或者進(jìn)行草繪生成整個(gè)零件的三維實(shí)體模型。SolidWorks提供了多種建模方法，例如直接拉伸、旋轉(zhuǎn)、放樣、掃描的特征命令直接生成三維實(shí)體，也可以使用曲面特征命令，再加厚的方法生成三維實(shí)體。在車廂底板的建模過程中主要使用的是曲面建模，曲面切除，曲面加厚等

64、命令，在各零件的樹狀中可以清楚到看到建模的步驟，以及建模所使用的命令。</p><p><b>　　6.車廂底板總裝配</b></p><p>　　SolidWorks的裝配設(shè)計(jì)可以模擬實(shí)際的裝配過程，將一個(gè)個(gè)的零件組裝成一個(gè)整體。在建立模型后可以在裝配環(huán)境直接裝配，生成裝配體；生成裝配體之后，使用裝配體干涉檢查命令直接進(jìn)行干涉檢查，若有干涉直接可以直接進(jìn)行零部件的編

65、輯，完成設(shè)計(jì)。SolidWorks的參數(shù)化功能，可以根據(jù)情況隨時(shí)改變零件的尺寸，并且其零件、裝配體和工程圖之間是相互關(guān)聯(lián)的，可以改變其中的任意模塊進(jìn)行尺寸的修改，所有的模塊的尺寸都會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變，這樣可以大大減少設(shè)計(jì)工作量。</p><p>　　車廂底板總裝配過程中在內(nèi)橫梁和邊橫梁的裝配過程中使用了局部線性陣列的命令，簡化了裝配過程，并且零件的裝配都是通過配合命令，是剛性連接，相當(dāng)于焊接連接。底板的裝配將鉸支座

66、也一起裝配，鉸支座在實(shí)際焊接過程還需要進(jìn)行同軸度的校正，但是在SolidWorks的裝配過程中，只需要使用同軸度的約束配合即可實(shí)現(xiàn)，在副車架的設(shè)計(jì)過程當(dāng)中具有重要的作用，車架車廂的整體高度也將受到一定的影響。</p><p>　　車廂底板各部件的屬性定義也很重要，例如材料的選用，對整體質(zhì)量的影響，以及進(jìn)行簡單的受力分析，都受到影響，這里為了簡便統(tǒng)一使用合金鋼代替車廂各部件材料。</p><p&

67、gt;　　3.2.2車廂邊板總成設(shè)計(jì)</p><p>　　車廂邊板由豎筋、橫筋、邊板立柱（分左右但基本尺寸一樣）、后門板連接鉸支座。</p><p><b>　　邊板設(shè)計(jì)技術(shù)要求:</b></p><p>　　1.豎筋為通長，考慮到邊板的承載能力，以及車廂的長度對邊板強(qiáng)度的影響，參考實(shí)際數(shù)據(jù)及車輛的實(shí)際設(shè)計(jì)方案，豎筋的數(shù)量為10根；豎筋截面尺寸

68、為160×70×3mm。設(shè)計(jì)結(jié)果如圖3.7。 </p><p>　　圖3.7 車廂側(cè)板豎筋</p><p>　　2．邊板的上邊梁和下邊梁是不同的結(jié)構(gòu)，上邊梁基本型截面尺寸為160×80×4mm；上邊梁設(shè)計(jì)結(jié)果如圖3.8，下邊梁截面尺寸為：160×80×4mm帶135度斜面，下邊梁結(jié)果如圖3.9。 </p>

69、<p><b>　　圖3.8 上邊梁</b></p><p><b>　　圖3.9 下邊梁</b></p><p>　　3.前、后立柱截面尺寸為：500×80×10mm。因?yàn)榱⒅枰@孔，所以需要做副本，在裝配圖中裝配方便，及尺寸修改。</p><p>　　4.拉煤時(shí)，邊板為3mm厚屈服

70、強(qiáng)度為235Mpa的普板；拉沙石料時(shí)，邊板為4mm厚屈服強(qiáng)度為235Mpa的普板。如采用屈服強(qiáng)度600Mpa的高強(qiáng)度鋼板，邊板厚度22mm。為了建模方便邊板設(shè)計(jì)實(shí)用整塊，厚度取為4mm。</p><p>　　5.后邊板門需向上開啟，采用鉸鏈與邊板連接。</p><p>　　6.邊板總裝配示意圖如圖3.10和3.11。</p><p>　　圖3.10 邊板框架<

71、;/p><p>　　圖3.11 邊板完整裝配</p><p>　　3.2.3車廂前板總成設(shè)計(jì)</p><p><b>　　前板設(shè)計(jì)技術(shù)要求:</b></p><p>　　1．前板豎筋是通長，截面尺寸為:150×55×4mm，2根。設(shè)計(jì)結(jié)果如圖3.12。</p><p>　　圖3.

72、12 前板豎筋</p><p>　　2．前板的橫筋不是通根筋，所以需要數(shù)根，截面尺寸統(tǒng)一為:140×50×4mm，2根，設(shè)計(jì)結(jié)果如圖3.13。 </p><p>　　圖3.13 前板橫筋</p><p>　　3．前板和前板立柱焊接在一起，前板立柱最終設(shè)計(jì)尺寸：556×70mm。</p><p>　　4．

73、前板上邊梁截面尺寸150×60×10mm，下邊梁是V型鋼。</p><p>　　5．前板拼接處不允許有“十”字形的拼接焊縫，前板拼接塊數(shù)不超過2塊，只能在前板的寬度方向上拼接，且拼接位置必須在加強(qiáng)筋內(nèi)。</p><p><b>　　6．前板總成裝配</b></p><p>　　裝配過程中立柱和橫筋以及上下梁焊接在一起的，側(cè)板

74、和前板是一塊焊接在車底板上的，內(nèi)部是密封的，卸貨時(shí)，沙土或者煤炭從后門傾斜，如圖3.14和圖3.15。</p><p>　　圖3.14 前板總裝配</p><p>　　3.2.4車廂后板總成設(shè)計(jì)</p><p>　　車廂后板是和側(cè)板鉸鏈接，并且后門的封閉是靠側(cè)板的鎖扣裝置，有三種形式分別為手動(dòng)、鏈條、自動(dòng)裝置，鉸鏈采用雙掛架結(jié)構(gòu)。</p><p

75、><b>　　后板設(shè)計(jì)技術(shù)要求：</b></p><p>　　1．上下梁同規(guī)格槽鋼，截面尺寸200×80×4mm，2根。設(shè)計(jì)結(jié)果如圖3.15。 </p><p>　　圖3.15 上下梁結(jié)構(gòu)</p><p>　　2．后板的料厚及材料與邊板相同。</p><p>　　3．豎筋截面尺寸為：210

76、×80×4mm，設(shè)計(jì)結(jié)果如圖3.17</p><p><b>　　圖3.16 豎筋</b></p><p>　　5．后板鉸鏈采用雙掛架結(jié)構(gòu)，后板鎖鉤采用：手動(dòng)+鏈條+自動(dòng)的方式。</p><p>　　7．后板總成裝配設(shè)計(jì)：</p><p>　　后板拼接處不允許有“十”，字形的拼接焊縫，后板使用整塊板

77、，鋼板厚度為4mm。</p><p>　　在裝配時(shí)，后板采用雙掛架結(jié)構(gòu)，為了裝配方便，在總裝配后在掛架上開孔，使用螺栓固定，在運(yùn)動(dòng)仿真時(shí)可以使用同心約束進(jìn)行約束，方便仿真的設(shè)計(jì)算例計(jì)算。</p><p>　　后板總裝配圖如圖3.18所示：</p><p>　　圖3.17 后板總成裝配圖</p><p>　　3.3自卸車副車架三維建模<

78、/p><p>　　副車架的設(shè)計(jì)是根據(jù)車廂尺寸及舉升液壓缸安裝位置進(jìn)行設(shè)計(jì)，前期按照預(yù)定車廂的尺寸設(shè)計(jì)縱梁的基本尺寸，后期在總裝配中根據(jù)干涉分析進(jìn)行尺寸修改；副車架使用的橫梁數(shù)量先根據(jù)實(shí)際車型的安排，設(shè)計(jì)橫梁數(shù)量，在進(jìn)行車架受力分析時(shí)，修改橫梁數(shù)量，以滿足預(yù)期的車廂裝備質(zhì)量，及滿足舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求。 </p><p>　　3.3.1副車架縱梁設(shè)計(jì)</p><p>　　前

79、頂式自卸車的副車架縱梁主要選用普通碳結(jié)構(gòu)鋼、普通低合金結(jié)構(gòu)鋼、低合金高強(qiáng)度鋼等材料制作，設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮自卸車的工作環(huán)境、最大滿載質(zhì)量、副車架縱梁的截面模量、制造成本、自身質(zhì)量等因素，為了設(shè)計(jì)的方便選擇使用力學(xué)性能最近進(jìn)的合金鋼。</p><p>　　在自卸車重載行駛時(shí)，副車架與主車架共同承擔(dān)車架的扭轉(zhuǎn)與彎曲。在副車架中起承載作用的主要部件是自卸車副梁，因此，副車架縱梁的截面形狀及尺寸的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。副車架縱梁的截

80、面形狀一般為槽鋼加封板、翻邊梁和矩形管結(jié)構(gòu)，自卸車副車架縱梁承受載荷的大小取決于縱梁截面形狀及尺寸。副車架縱梁的截面形狀須要綜合考慮以下因素：副車架縱梁的強(qiáng)度，縱梁與底板總成的閉合高度。在滿足以上要求的前提下，副梁高度越小，自質(zhì)量越輕越好。通常在設(shè)計(jì)時(shí)要求重型自卸車副車架縱梁具有足夠高的剛度和強(qiáng)度。</p><p>　　綜合以上分析，設(shè)計(jì)副車架縱梁截面形狀使用翻遍梁結(jié)構(gòu)，尺寸如圖3.19所示。</p>

81、<p>　　圖3.18 縱梁結(jié)構(gòu)</p><p>　　翻邊梁左右縱梁使用的裝配體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)不同，所以需要分別建立模型，在裝配體中，修改模型尺寸時(shí)不會(huì)相互干涉影響。</p><p>　　圖3.19 右縱梁</p><p>　　3.3.2副車架橫梁及后部對角線支撐的設(shè)計(jì)</p><p>　　副車架橫梁的主要作用是聯(lián)接左右兩根橫梁

82、，構(gòu)成一個(gè)完整的框架，以保證自卸車在重載時(shí)副車架的扭轉(zhuǎn)剛度和承受縱向載荷。設(shè)計(jì)時(shí)要求橫梁具有足夠的尺寸150×100×10mm，以保證其強(qiáng)度，橫梁的形狀同樣是矩形管結(jié)構(gòu)。如圖3.20所示。</p><p>　　圖3.20 副車架橫梁</p><p>　　在副車架內(nèi)側(cè)，橫梁與副車架縱梁的聯(lián)接主要有3種聯(lián)接方式：三角形聯(lián)接板連接、梯形聯(lián)接板連接、槽形斜支撐連接。本文設(shè)計(jì)是

83、三角形連接板連接，設(shè)計(jì)結(jié)果如圖3.21和3.22所示：</p><p>　　圖3.21 橫梁與縱梁連接方式</p><p>　　圖3.22 縱梁連接方式</p><p>　　由于前頂自卸車卸貨時(shí)載荷量集中在尾端，副車架的后端設(shè)計(jì)應(yīng)采用對角線支撐，這樣可以提高車架的抗扭剛度，增加卸貨時(shí)底盤的穩(wěn)定性。</p><p><b>　　安

84、全支撐：</b></p><p>　　為方便生產(chǎn)制作及后期維護(hù)保養(yǎng)，副車架上需設(shè)計(jì)布置安全支撐裝置。安全支撐分為內(nèi)置式及外置式，設(shè)計(jì)時(shí)一定要保證安全支撐的強(qiáng)度好、安全系數(shù)高。因本文研究的是仿真分析，所以建模時(shí)沒有對安全支撐建模，此處提示一下。</p><p>　　3.4自卸車液壓缸三維建模</p><p>　　舉升機(jī)構(gòu)是自卸車改裝結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，關(guān)

85、系著自卸車使用性能和整車的作業(yè)穩(wěn)定性，液壓油缸是整個(gè)自卸車的核心工作元件之一，與控制閥、液壓閥、液壓油箱、液壓泵、液壓管路等共同構(gòu)成工作系統(tǒng)。影響自卸車穩(wěn)定性、安全性的因素有很多，這些因素同樣也影響著液壓舉升機(jī)構(gòu)，在舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，這些因素都是不可避免的需要考慮，液壓油缸的質(zhì)量的不斷提高同樣影響著自卸車自身機(jī)構(gòu)的不斷優(yōu)化對提升舉升機(jī)構(gòu)優(yōu)化起到了推動(dòng)作用。</p><p>　　1．舉升液壓缸行程確定</

86、p><p>　　通過分析自卸車車廂翻轉(zhuǎn)的角度要求以及舉升液壓缸和自卸車鉸接點(diǎn)的位置與車廂最大舉升角度之間的關(guān)系,得出舉升液壓缸的行程。根據(jù)所選自卸車車型的舉升角度及液壓缸安裝位置和鉸接點(diǎn)位置，確定液壓缸級(jí)數(shù)，及各節(jié)行程。初步設(shè)計(jì)各節(jié)行程如下表3.2所示：</p><p>　　表3.2 液壓缸各節(jié)行程</p><p>　　2．舉升液壓缸缸筒及活塞桿尺寸確定</p&

87、gt;<p>　　本文著重研究舉升機(jī)構(gòu)分析，舉升液壓缸的建模尺寸和車廂建模尺寸都是某公司開發(fā)的一款車型，所以液壓缸的各節(jié)的詳細(xì)建模尺寸如下表所示：</p><p>　　表3.3 液壓缸各節(jié)活塞尺寸</p><p><b>　　3．液壓缸材料</b></p><p>　　舉升液壓缸的材料45號(hào)鋼，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊可知材料的抗拉強(qiáng)度

88、大于等于600MPa，屈服強(qiáng)度大于等于355MPa，密度7.85g/cm3，彈性模量210GPa，泊松比0.269。</p><p><b>　　4．液壓缸實(shí)體模型</b></p><p>　　考慮到液壓缸要進(jìn)行仿真及受力分析，所以在建模時(shí)省略了密封裝置、防塵圈、擋塊等小零件，建模使用簡化法建立模型，液壓缸的各節(jié)模型如下各圖，：</p><p>

89、;　　圖3.23 零級(jí)缸</p><p>　　圖3.24 一級(jí)缸</p><p>　　圖3.25 二級(jí)缸</p><p>　　圖3.26 三級(jí)缸</p><p>　　圖3.27 油缸裝配圖</p><p>　　3.5自卸車整體三維造型裝配</p><p>　　自卸車整體裝配車廂和副車架

90、分別以自裝配體的形式裝配，同時(shí)將翻轉(zhuǎn)座的上支座和下支座使用轉(zhuǎn)軸同心度配合，翻轉(zhuǎn)座的上支座和下支座分別與支撐梁和車廂底板相連接，所以車廂和副車架的裝配也基本上裝配完成。車廂和副車架裝配結(jié)束需要將液壓缸舉升支座和底座分別裝配到副車架和車廂前板上，并且使用約束固定舉升支座和底座。車廂后板在仿真過程中是活動(dòng)零部件，所以車廂后板通過鉸接在側(cè)板上，并通過鉸接零部件的鉸接孔同心度命令配合進(jìn)行約束，同時(shí)方便后板在仿真運(yùn)動(dòng)中的約束的添加。</p&g

91、t;<p>　　干涉檢查及消除干涉：</p><p>　　裝配過程會(huì)出現(xiàn)模型和裝配體干涉，使用干涉檢查命令解決，需要修改的尺寸的可以直接編輯零件尺寸或者對特征進(jìn)行修改，消除干涉。</p><p>　　舉升機(jī)構(gòu)整體裝配情況如圖3.28所示：</p><p>　　圖3.28 舉升前裝配圖</p><p><b>　　3.

92、6本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要是根據(jù)上一章節(jié)準(zhǔn)備自卸車詳細(xì)參數(shù)，進(jìn)行車廂三維建模，并根據(jù)后邊整理的液壓缸的詳細(xì)參數(shù)進(jìn)行了液壓缸的三維建模，并通過干涉檢查插件對整個(gè)裝配體的裝配情況進(jìn)行了簡單的檢查，對零件的尺寸進(jìn)行了修改，完善了零部件的結(jié)構(gòu)，這些都為下一章節(jié)的仿真分析做了一定的準(zhǔn)備工作。通過本節(jié)的建模過程，掌握了使用SW應(yīng)如何更好的進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法和流程，即從上而下的設(shè)計(jì)方法，由整體到部

93、分的設(shè)計(jì)方法。</p><p>　　4舉升機(jī)構(gòu)仿真和模擬分析</p><p>　　SolidWorks運(yùn)動(dòng)仿真模塊功能很強(qiáng)大，其中“動(dòng)畫”功能是“運(yùn)動(dòng)算例”的一個(gè)基礎(chǔ)功能模塊，主要用于實(shí)現(xiàn)“動(dòng)畫”的創(chuàng)建，即為了“動(dòng)畫”而創(chuàng)建動(dòng)畫，不考慮模型本身可能具有的任何物理因素，這點(diǎn)與3ds max等動(dòng)畫軟件是相同的。</p><p>　　“運(yùn)動(dòng)算例”還提供了其余兩種功能模塊，

94、“基本運(yùn)動(dòng)”和“Motion”,這兩個(gè)功能都考慮了對象本身應(yīng)該具有的一些物理因素，更加貼近實(shí)際?！盎具\(yùn)動(dòng)”功能模塊除了“馬達(dá)”外，還提供“彈簧”“接觸”和“引力”3種動(dòng)力學(xué)對象，計(jì)算時(shí)會(huì)考慮產(chǎn)品質(zhì)量?！盎具\(yùn)動(dòng)”可以理解為在“動(dòng)畫”的基礎(chǔ)上，添加了一些物理因素，但不是完全模擬物理環(huán)境。</p><p>　　Motion是對運(yùn)動(dòng)環(huán)境的完全模擬，除了“基本運(yùn)動(dòng)”中的增加的3個(gè)動(dòng)力學(xué)對象，也增加了“阻尼”和“力”兩個(gè)

95、動(dòng)力學(xué)對象，并且可以采用圖解的方式查看運(yùn)動(dòng)分析結(jié)果，以及進(jìn)行運(yùn)動(dòng)中的有限元分析等，可用于查看各元件運(yùn)動(dòng)過程中的受力狀況等，將考慮物體慣性等因素，此時(shí)將物理因素設(shè)置的越全面，考慮越周到，則更容易實(shí)現(xiàn)需要的動(dòng)畫效果。</p><p>　　在實(shí)際操作時(shí)，有時(shí)并不僅僅為了實(shí)現(xiàn)某些動(dòng)畫效果，而是對當(dāng)前的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，獲得必要的分析數(shù)據(jù)，驗(yàn)證合理性等。</p><p>　　4.1舉升機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真&

96、lt;/p><p>　　舉升機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真分兩部分，基本運(yùn)動(dòng)的建立和模擬分析，基本運(yùn)動(dòng)提供“馬達(dá)”、“彈簧”、“接觸”、“引力”4種動(dòng)力學(xué)對象，考慮產(chǎn)品質(zhì)量 。運(yùn)動(dòng)仿真可以直接在Motion環(huán)境下直接進(jìn)行仿真操作，也可以現(xiàn)在“基本運(yùn)動(dòng)”的環(huán)境下進(jìn)行簡單的基本運(yùn)動(dòng)仿真，然后在Motion模式下實(shí)現(xiàn)“重力”等動(dòng)力學(xué)對象的模擬。</p><p>　　4.1.1基本運(yùn)動(dòng)的建立</p>&l

97、t;p>　　首先打開之前建立的三維模型，將“運(yùn)動(dòng)算例”設(shè)置為“基本運(yùn)動(dòng)”，然后用“馬達(dá)”作為液壓缸的驅(qū)動(dòng)力，通過添加“馬達(dá)”驅(qū)動(dòng)的約束條件等，使三級(jí)液壓缸逐級(jí)伸出零級(jí)缸，并將車廂從原始狀態(tài)舉升到指定位置。</p><p>　　“基本運(yùn)動(dòng)”運(yùn)算雖然較快，不好把握，容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，例如上圖所示，所以在模型不是很復(fù)雜時(shí)，使用Motion進(jìn)行模擬。</p><p>　　圖4.1 基本運(yùn)動(dòng)仿真

98、錯(cuò)誤例子</p><p>　　4.1.2 Motion模擬仿真</p><p>　　Motion功能不僅僅只是為了仿真動(dòng)畫和模擬，還具有模擬分析的作用，本章內(nèi)容主要是進(jìn)行機(jī)構(gòu)的模擬仿真，獲得想要的較為逼真的動(dòng)畫效果。首先打開所要模擬的裝配體，新建運(yùn)動(dòng)算例，算例類型選擇為“Motion分析”，如圖4.2所示。</p><p>　　圖4.2 motion功能選擇<

99、;/p><p>　　添加“馬達(dá)”作為液壓缸的驅(qū)動(dòng)力，分別對三個(gè)液壓缸進(jìn)行驅(qū)動(dòng)設(shè)置，驅(qū)動(dòng)函數(shù)選擇使用“線段”設(shè)置，可以對液壓缸的路徑更好的控制，三級(jí)液壓缸設(shè)置如圖4.3所示。</p><p>　　圖4.3 三級(jí)液壓缸驅(qū)動(dòng)力設(shè)置</p><p>　　依次對一二級(jí)液壓缸進(jìn)行驅(qū)動(dòng)力的設(shè)置，液壓缸舉升高度在液壓缸的建模時(shí)已經(jīng)做了初步的設(shè)計(jì)，所以舉升高度以設(shè)計(jì)的液壓缸的各行程為依

100、據(jù)。</p><p>　　模型的仿真時(shí)間，在對各級(jí)液壓缸設(shè)置驅(qū)動(dòng)力的時(shí)候已經(jīng)做了初步設(shè)計(jì)，所以模擬時(shí)間應(yīng)稍微大于液壓缸運(yùn)動(dòng)時(shí)間。仿真時(shí)間設(shè)計(jì)如圖4.4所示。</p><p>　　圖4.4 模擬仿真時(shí)間設(shè)置</p><p>　　各級(jí)液壓缸行程確定及運(yùn)動(dòng)時(shí)間確定，SolidWorks根據(jù)所選用位移及函數(shù)生成加速度、速度、猝動(dòng)效果圖，一級(jí)液壓缸設(shè)置如圖4.5，其他各級(jí)類

101、似設(shè)置。</p><p>　　圖4.5 一級(jí)液壓缸模擬行程及時(shí)間圖</p><p>　　4.2舉升機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析</p><p>　　模型運(yùn)動(dòng)仿真建立之后進(jìn)行模擬仿真，也就是要進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，進(jìn)行模擬仿真之后，會(huì)得到自己想要分析的零件的受力情況。為了提高工作效率，再根據(jù)SolidWorks軟件自身的特點(diǎn)進(jìn)行SolidWorks Simulation分析。</

102、p><p>　　4.2.1部件材料屬性定義</p><p>　　舉升機(jī)構(gòu)要進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，必須有各個(gè)活動(dòng)的零部件的物理屬性例如質(zhì)量信息等。系統(tǒng)在創(chuàng)建零部件時(shí)雖然已經(jīng)給定零部件材料的屬性定義，所以需要對各個(gè)活動(dòng)零部件材料屬性修改，根據(jù)實(shí)際情況改為所使用的材料的密度或者自定義質(zhì)量。零部件的材料類型定義好后，裝配體零部件的質(zhì)量屬性也就相應(yīng)的做出了規(guī)定。SolidWorks軟件自帶了強(qiáng)大的材料庫，可以

103、在材料庫中選擇需要的材料，并賦予零件材料屬性，強(qiáng)度、密度、等屬性，也可以通過自定義材料的屬性，再賦予零件材料屬性。例如給液壓缸底座定義材料，如圖4.6所示。</p><p>　　圖4.6 定義零部件材料</p><p><b>　　4.2.2載荷添加</b></p><p>　　舉升機(jī)構(gòu)的舉升載荷是包括車廂和自卸車所裝載的貨物總質(zhì)量，車廂的材

104、料屬性已經(jīng)做了定義，所以車廂的空載質(zhì)量可以通過軟件直接計(jì)算得出是4620 千克。</p><p>　　車廂的容積載荷可以先通過測量得到車廂容積尺寸，制作實(shí)體零件然后再自定義載荷的材料屬性，只為了獲得材料的質(zhì)量，所以只需要進(jìn)行材料的密度屬性定義。在進(jìn)行零件的評(píng)估之后，通過“質(zhì)量屬性”命令測算出載荷的體積及重量，本文選擇裝載密度較小的煤、砂、土、礦渣等貨物，單位容積裝載質(zhì)量約為 1600-1850kg/m3，定義裝載

105、零件材料屬性密度為1600 kg/m3。</p><p>　　圖4.7 載荷模型</p><p>　　根據(jù)所選擇的載荷條件，創(chuàng)建的舉升機(jī)構(gòu)載荷模型如圖4.7所示；通過軟件的質(zhì)量屬性命令測得載荷的屬性如圖4.8，測得結(jié)果載荷質(zhì)量23168.672 千克，舉升載荷根據(jù)測量結(jié)果初步定為23000千克。</p><p>　　圖4.8 載荷測量結(jié)果</p>

106、<p>　　4.2.3動(dòng)力學(xué)仿真分析</p><p>　　利用SolidWorks motion做動(dòng)力學(xué)分析,主要包括以下內(nèi)容：</p><p>　　干涉分析，看舉升機(jī)構(gòu)是否出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)干涉，受力是否合理。顯然干涉分析在裝配過程，已經(jīng)做了初步的檢查，并且通過局部修改零部件的參數(shù)，將干涉基本解決，但是還要進(jìn)行檢查，防止出現(xiàn)仿真過程受力不合理，影響仿真結(jié)果。</p><

107、;p>　　運(yùn)動(dòng)學(xué)有分析，在上一小節(jié)中已經(jīng)做了，可以達(dá)到預(yù)期的自卸效果，本節(jié)著重進(jìn)行力的分析。</p><p><b>　　設(shè)置仿真輸出，</b></p><p>　　⑴對自卸車三維模型的重要運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行的速度、加速度、位移進(jìn)行仿真，并以圖解的方式顯示。</p><p>　?、茖θS模型的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行受力分析，檢查受力分析結(jié)果是否有異常，若有

108、異常，則需要檢查模型是否有冗余的約束或者不合理的結(jié)構(gòu)，增加輔助分析工具，例如自由度檢查等工具，在檢查的結(jié)果上進(jìn)一步完善模型，直到可以完成運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。</p><p>　　具體仿真分析步驟如下：</p><p><b>　?、艅?chuàng)建約束副</b></p><p>　　在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析之前，需要用各種運(yùn)動(dòng)副，如移動(dòng)副、旋轉(zhuǎn)副等，將各零部件連接起，在建

109、立裝配體時(shí)添加了各種配合，在motion分析時(shí)，這些配合會(huì)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為運(yùn)動(dòng)學(xué)分析時(shí)的約束。</p><p>　　由于各構(gòu)件受力情況中，摩擦力所占比例較小，對結(jié)果影響不大，并且考慮摩擦力會(huì)使分析結(jié)果出現(xiàn)不確定因素，所以不考慮摩擦力的影響。</p><p><b>　?、苿?chuàng)建驅(qū)動(dòng)</b></p><p>　　在運(yùn)動(dòng)仿真中已經(jīng)建立了液壓缸驅(qū)動(dòng)，液壓缸

110、為三級(jí)伸縮缸，使用直線驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)的詳細(xì)情況已經(jīng)在上一節(jié)做了介紹。</p><p><b>　　⑶運(yùn)動(dòng)干涉檢查</b></p><p>　　利用COSMOS Motion的運(yùn)動(dòng)干涉檢查功能，在上一節(jié)已經(jīng)做了初步的檢查，檢測結(jié)果顯示沒有干涉，并且實(shí)現(xiàn)了簡單的運(yùn)動(dòng)仿真結(jié)果，這樣就可以進(jìn)行仿真，輸出仿真結(jié)果，對個(gè)別零部件的有限元受力分析提供參考。</p><

111、;p>　　4.2.3.1部分零部件仿真的受力分析結(jié)果</p><p>　　圖4.9 仿真結(jié)束時(shí)刻車廂車架位置</p><p>　　圖4.10 三級(jí)油缸車廂滿載時(shí)舉升過程受力圖解</p><p>　　圖4.11 三級(jí)液壓缸車廂空載時(shí)舉升過程受力圖解</p><p>　　圖4.12 車廂滿載時(shí)角位移隨時(shí)間變化情況</p>

112、<p>　　圖4.13 車廂滿載時(shí)角加速度隨時(shí)間變化情況</p><p>　　圖4.14 載荷（貨物）質(zhì)心沿Z軸位移情況圖解</p><p>　　經(jīng)仿真分析圖解結(jié)果來看，在開始時(shí)液壓缸受力最大，滿載時(shí)最大推力約為117106N，因?yàn)槭嵌嗉?jí)缸，并且隨著舉升高度的提高，貨物及車廂的質(zhì)心不斷地后移，舉升推力也逐漸減小。</p><p>　　在整個(gè)仿真過程