TZ3253自卸车举升机构参数化设计系统的开发
毕业论文(设计)基于三维造型的自卸车举升装置机构分析与设计
诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。
本人签名：年月日毕业设计任务书设计题目：基于三维造型的自卸车机构分析及设计系部：机械工程系专业：机械电子工程学号：112012312学生：指导教师（含职称）：（教授）、（助教）专业负责人：1．设计的主要任务及目标自卸汽车又称翻斗车，它是依靠自身动力驱动液压举升机构，使货箱具有自动倾斜货物功能与复位功能的一种重要专用汽车，自卸汽车都起着十分重要的作用。
本课题主要是对自卸车的举升装置机构进行分析，并利用软件进行三维运动仿真，通过软件进行机构部分零部件进行受力分析。
2．设计的基本要求和内容（1）通过广泛调研、查阅文献、参观实习，了解并掌握自卸车的相关知识。
（2）结合机械设计的有关知识，确定自卸车举升装置机构类型。
（3）学习仿真软件，建立自卸车三维模型并进行运动仿真。
（4）按时完成毕业论文。
要求论文论述清楚、文理通顺、图表规范、数据准确、内容完备。
（5）遵守纪律，以严谨的科学作风，按时完成各项任务。
3．主要参考文献[1]徐达，蒋崇贤.专用汽车结构与设计 [M]. 北京大学出版社.208～300.[2] 赵智林.自装卸式垃圾运输车举升机构的仿真与优化设计[D].武汉：武汉理工大学.2010审核人：年月日基于三维造型的自卸车举升装置机构分析与设计摘要：重型自卸车是矿产资源开采及各种基础设施建设项目中最重要的运输设备之一，在矿山和水利工地的建设中发挥着巨大的作用。
液压举升机构是自卸车的重要组成部分，对其研究，为提高自卸车的作业效率和作业性能有着举足轻重的作用。
通过分析及比较中国重汽、中国一汽、福田汽车、陕汽重卡、上汽依维柯红岩、江淮格尔发的重要型号自卸车的液压系统结构，了解自卸车的整体造型及举升装置设计方法。
在获得一定的数据及设计资料的基础之上，进行液压缸结构设计，并运用SolidWorks建立举升机构各元件的三维模型，并进行运动仿真及受力分析，对SolidWorks设计技术在工程设计中有着积极的指导作用。
专用车举升机构的仿真与优化设计
自卸车举升机构的仿真与优化设计王树凤,李华师(山东理工大学交通与车辆工程学院,山东淄博 255049)摘要:采用虚拟样机技术,以某一具体前推连杆式自卸车为例,在ADA M S 中建立了该车辆的举升机构虚拟样机模型,对其进行了仿真,并对举升力、干涉角等参数进行了分析。
为获得更好的举升性能,在举升机构参数化变量的基础上进行了优化仿真。
仿真结果表明,在举起相同质量的货物和满足各种约束条件的情况下,液压缸的举升力比优化前降低了16%左右,另外还开发了自卸车举升机构的图形用户化界面,实现了可视化设计,以方便用户使用。
关键词:自卸车;举升机构;优化设计;界面设计中图分类号:U 463.92 文献标识码:A 文章编号:1006-0006(2009)04-0066-03S m i ul a tion and Optm i izati o n of L ifti n g M echanis m o f A Du mp TruckWANG Shu feng,LI H ua s hi(Shandong U niversity of T echnology ,Z i bo 255049,Chi na)Abstr ac:t U sing v irt ua l pro totypi ng techno l ogy ,the v irt ua l pro totype mode l of t he forwa rd push lifti ng m echan is m o f adump truck is estab lished and si m ulated i n ADAM S .T he para m eters s uch as lifti ng force ,i n terference ang l e a re analyzed .In o rder to obta i n better lifti ng perfor m ance ,the design var iab l es are se lected ,and the op ti m ization si m u l a ti on i s done .T he opti m i zati on result show s t hat the lifti ng force o f hydrau lic cy li nder reduces by abou t 16%compared w ith the o ri g ina l va l ue in t he sa m e condition(ca rgo we i ght ,constra i nts).In order t o fac ili ty consu m er use ,the graphic user interface of desi gn and opti m i zati on of lifti ng mechan i s m i s deve l oped ,w hich realizes the v isua liza ti on des i gn .T he appli ca tion of v irt ua l pro t o typ i ng in produc t deve l op m ent can i m prove product qua lity ,sho rten deve l op m ent cycle ,and reduce costs .Key wor ds :Dump truck ;L ifti ng m echanis m ;O pti m iza tion desi gn ;Interface desi gn举升机构作为自卸车的核心机构,其设计质量直接影响自卸汽车的使用性能,如果设计不当,会使油缸压力或铰链支反力过大,造成局部强度失效,进而引起车辆结构发生早期断裂。
某型自卸车举升机构强度分析及优化设计
某型自卸车举升机构强度分析及优化设计张敏苏新涛北汽福田汽车股份有限公司长沙汽车厂技术中心CAE分析室长沙410129摘要：本文针对市场反馈某型自卸车举升机构的三角臂结构经常失效问题，建立举升机构的多体动力学模型并进行刚柔耦合分析，发现三角臂结构强度性能不足，且与实际破坏形式一致；运用Nastran对三角臂进行尺寸优化设计，结果表明当料厚40mm时，三角臂结构性能最优；最后，通过超载举升试验进一步验证仿真结果，从而完全解决了三角臂结构失效问题。
关键字：三角臂尺寸优化MSC.Nastran0、前言专用汽车举升机构有很多种，常见的中重型卡车一般采用单顶放大机构，这种机构在整车上容易布置，举升压力小，成本低。
该机构由2根拉杆、2个三角臂及一个油缸组成（如图1所示），其中，三角臂结构性能至关重要，如果设计的较厚重，虽能保证强度及刚度性能，但材料成本增加；如果设计的较薄，可能造成屈服变形或断裂现象，进而引发举升死点、侧翻等问题，严重影响举升机构的可靠性、安全性。
图1 单顶放大举升机构根据市场反馈，某型自卸车三角臂结构经常发生屈服变形或根部断裂造成车辆侧翻事故，表明该三角臂结构存在设计缺陷，应重新进行设计。
由于三角臂结构随举升过程而发生空间位置变化，三角臂受载情况较为复杂，因此，建立举升机构动力学仿真模型、刚柔耦合分析，是三角臂结构强度分析的非常有效、实用、方便的一种方法。
本文首先运用MSC.Nastran计算并输出三角臂的约束模态应力、应变等信息的mnf 文件，再导入MSC. Adams软件中，建立刚柔耦合结构的举升机构仿真模型，计算三角臂结构动态应力；然后再次运用MSC.Nastran针对三角臂进行尺寸优化并确定三角臂厚度；最后通过举升试验验证仿真结果的准确性，以此解决三角臂结构失效问题。
1、运用有限元法建立三角臂模态中性文件三角臂为厚度30mm的Q345A（材料特性，如表1所示）板材，其有限元模型采用六面体单元（CQUAD6）单元进行网格划分（如图2所示），该模型共有个11848节点，14549个单元。
自卸汽车几种举升方式的对比分析
ｆ、由于以前国内的生产加工工艺落后，这种液压缸容易出现漏 油、不密封等现象。近几年，国内的生产加ｔ设备和工艺基本上实现了 与国际同步．所以现在这种多级缸的技术是很成熟的，国产液压油缸 也逐渐成为一螋用户的首选。
３１运输货物类型前举升自卸车尤其适用于公路重载下的运输， 特别适合运输矿砂．煤及相关的一些散易卸的货物。
2.学位论文 马锐 自卸汽车举升机构的设计 2007
自卸汽车是利用发动机动力驱动液压举升机构，将货箱倾斜一定角度从而达到自动卸货的目的，并依靠货箱自重使其复位。因此，举升机构是自卸
汽车的重要工作系统之一，其设计质量直接影响自卸汽车的使用性能。
本论文首先综述了自卸汽车的研究现状，对自卸汽车举升机构以及其液压
系统进行了说明，对影响举升机构性能的主要参数进行分析。同时根据研究需要对机械系统动力学仿真分析软件ADAMS进行了简要的阐述，并对举升机构
设计、参数化设计和二次开发以及其在ADAMS软件中的应用进行了详细的介绍。
本论文以SGA3723自卸汽车为研究对象，对该车举升机构以及其液
压系统的计算进行了详细的说明。采用ADAMS软件，建立了对举升机构的关键参数进行参
１）结构组成前举升自卸汽车主要是由二类底盘、上装副车架、 车厢及多级油缸等组成，结构非常简单。
２）结构性能优点 ａ、整车重心低．行车稳定性好，只要后挡不干涉．副车架纵梁可以 做得很低，最小可以与载货车相同。其结构简单、车厢底板与主车架上 平面的闭合高度可以很小，整车稳定性好，液压系统压力较小。 ｂ、在机构式自卸汽车设计中经常会发生机构与底盘横粱干涉．从 而需对底盘横梁改制。很麻烦。而前举升方式则不必考虑上装与底盘 干涉的『玎ｊ题，因而设计者不必再费劲地做很多的校核图了。大大地提 高了产品的开发速度。 ｃ、现在的用户对车厢的要求越来越大，自卸车的轴距也较原来大， 传统的机构式举升无法将较长车厢举升到能卸货的角度．除非将副车 架纵梁和车厢底盘纵梁的高度做得很大，才能布置卜．加人加强的机 构。但这样整车的重心必然提高了，重心越高，行车尤其是在调整或转 弯时很不稳定，存在安全隐患。 ｄ、传统的Ｔ式机构一般应用在载重８ｔ或以下的自卸汽车中．Ｆ式 机构应用在１５ｔ左右的自卸汽车中。这种机构的自卸汽车在超载时由 于液压系统的压力过大．经常发生烧油泵、密封件损坏和根本不举升 等问题，而前举升自卸汽车不需将油缸的推力放大到举升架和拉杆上 便可以将车厢举升起来。因而前举升的油压特性非常好。液压元件不 会因压力过高而损坏．液压系统的使用寿命更长。液压系统的故障比 很低。 ｅ、结构简单，安装维护较方便。机构式举升由三角架、拉杆、举升 油缸及其安装联接的座和轴组成．结构非常复杂。前举升是一种用多 级油缸直推车厢前部从而达到卸货的一种方式只有油缸而无其它零 部件。这种结构非常简单，制造成本低，工艺性好。
毕业设计(论文)-重型自卸车货箱与举升装置设计(含全套cad图纸)[管理资料]
![毕业设计(论文)-重型自卸车货箱与举升装置设计(含全套cad图纸)[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/e1824fe2a2161479161128a9.png)
重型自卸车货箱与举升装置设计摘要自卸汽车是利用发动机动力驱动液压举升机构，将货箱倾斜一定角度从而达到自动卸货的目的，并依靠货箱自重使其复位的。
自卸机构负责货物的举升倾卸，卸货时驾驶员操纵液压阀的控制手柄，动力由发动机输出经变速器再到取力器，取力器驱动液压泵给液压缸提供动力，液压缸推动货箱实现货物的倾卸。
液压举升机构是自卸汽车的重要工作系统之一，其结构形式、性能好坏直接影响自卸汽车的使用性能和安全性能。
本次毕业设计的主要内容集中于自卸汽车液压缸及液压系统的设计，介绍了液压设计的前期准备工作：设计的依据、设计的一般原则和设计步骤。
通过对自卸汽车举升机构几种方案的比较,确定该车的举升机构的方案, 并对该方案进行了力学分析计算和液压系统设计。
设计采用直推式举升机构, 具有结构简单,行程长,兼具经济性的特点。
然后对液压缸的刚度、强度、系统压力、升降时间进行了验算和校核，最终确定了该方案的合理性和安全性。
另外，本说明书对取力器和货箱也进行了设计和计算。
关键词：自卸汽车，液压系统，举升机构，取力器HEA VY DUMP TRUCK PACKING CASE AND THE DE SIGN OF LIFT ING DEVICEABSTRACTThe dump truck uses the engine power actuation hydr aulic pr ess ure lif ting organization,packing container incline certain angle,thus serves the pur pos ewhich unloads cargo automatically,and depends upon the packing container dead weight to cause its replacement.The auto-dumping mechanism is mainly responsible for the lif ting and dumping of the the goods ar e neededto be unloaded,the oper ator will control the handle of the hydraulic valve,andthen the goods are dumped by the series of engines fr om the engine to thegear box,and then to the power-out device driving the liquid pump to give thepower to liquid tank,which pushes the compartment to tilt the goods.Thehydraulic pressure lifting or ganization is one of dump truck's impor tant wor k systems,its str uctur al style,perf or mance quality immediate influence dumptr uck's oper ational perf or mance and safety perf or mance.The content of this graduation design has focused on the design of the dumptr uck hydr aulic cylinder and hydr aulic systems,intr oducing the design ofhydraulic des ign pr eparation wor k,and the design basis,general principles and par ed with the several plans of lifting mechanis m,we have chosen oneplan finally,f or we have designed the calculation of the mechanical analysis andthe hydr aulic design put to use to keep the push type liftingmechanism,which has simple str uctur e,long route of tr avel,and economic.What’s more,we alse have checked its stiff ness,strength,systematicpressure,lif ting up and down time,f inally we decided the reasonableness and addition,we alse made the design and calculation of thePower-Take-Off and the goods’compartment.Keyword s:dump truck,hydraulic pr ess ure urn design,hydraulic pr essuresystem,Lif ting mechanis m,Pow er-Take-Of f目 录第一章 前言 .................................................................................................................................................. 1 第二章 总体方案分析及确定3 § 自卸汽车的分类...............................................................3 ............................................................. §§ 总设计内容分析 车厢设计.......................................................................... ...................................................... 4 5§§车厢结构设计 车厢选择材料 ...................................................... 5 6 § 举升机构分析 .............................................................................................. 6 §§ 液压系统的组成部分及作用 自卸汽车举升机构现存方案及其优缺点 ...... 6 7第三章 液压举升系统的设计 ......................................................................................... 10 § 举升机构设计中应考虑的问题 (10)§ 爬行现象 10§车厢在最大举升位置时，车厢后地板离地面的高度。
自卸车前推连杆组合式举升机构设计
自卸车前推连杆组合式举升机构设计作者：石存秀危淼周瑞来源：《湖北工业职业技术学院学报》2016年第03期摘要：文章通过建立举升机构的力学模型，介绍了自卸车前推连杆组合式举升机构关键几何尺寸的设计原则和计算方法，以及液压系统主要元件性能参数计算。
关键词：自卸汽车；举升机构；设计计算中图分类号： U469.4 文献标识码：文章编号： 2095-8153（2016）03-0111-02举升机构是自卸汽车改装结构中的核心机构，它直接关系到自卸车的性能和整车布置。
根据用户的特殊要求，举升机构有不同的结构形式和性能指标。
文章主要针对国内外普遍采用的前推连杆组合式举升机构进行力学分析，提出其关键几何尺寸的设计原则和计算方法，同时也介绍了液压系统主要元件性能参数的计算。
1 举升机构特点及工作原理前推连杆组合式举升机构具有举升平顺，液压缸活塞的工作行程短、机构布置灵活等优点，同时该机构举升力系数小、省力、液压特性好，适用于10t～20t的重型自卸汽车。
前推连杆组合式举升机构工作原理如图1所示。
该机构主要由举升液压缸EB、拉杆AD 和三角臂ABC构成。
点O是车厢与车架副梁的铰接点。
工作时液压缸进油，使活塞杆伸出，三角臂ABC和拉杆AD随之转动并升高，举升车厢，使其绕点O倾翻。
货物卸完后，车厢靠自重复位。
举升机构在初始位置所占据的空间越小越好，以保证机构紧凑，各构件不发生运动干涉，可协调运转。
2 前推连杆组合式举升机构关键几何尺寸设计原则及计算方法2.1 举升角的选取确定车厢最大举升角的依据是倾斜货物的安息角。
常见货物的安息角在27°～50°之间[1]，为了保证把车厢内的货物卸干净，设计车厢最大举升角>安息角，选取？兹max=51°。
2.2 车厢与车架副梁铰支座O的确定车厢后支座铰接点O的位置应尽量靠近车厢副梁和车架副梁的尾部，根据实际空间和结构确定O点作为举升机构连杆运动的坐标原点[2]。
T型自卸车举升机构的设计和计算软件开发
T型自卸车举升机构的设计和计算软件开发1 前言举升机构是自卸汽车的关键装置，它直接关系到自卸汽车的性能及整车布置。
举升机构设计计算十分重要，其机构各点布置是否合理，直接影响自卸车使用性能。
传统自卸机构设计多采用利用CAD制图软件绘制自卸机构从零度到最大举升角各角度下机构的运动状态，再测量机构尺寸手工计算各点受力，这种方法不仅要花费大量时间，而且要调整任何一各(各字是否该删去？)参数都需要重新绘图计算，极不方便容易出错效率低（不太通顺）。
随着计算机的发展，如果利用程序语言开发出专业软件，将大大提高工作效率，降低设计成本和三包费用。
市场有同类软件售价9800元，但其不能输出数据表和打印机构各点受力曲线。
（这部分内容也不合适放在文章中）本软件能够计算出了（出了是否该删去？)举升机构各点在不同的举升角度下的坐标、受力等基本数据和举升机构的总体参数、液压缸的特性等等。
调用EXCEL软件，利用其图表和光滑曲线等形式输出数据，更便于对机构运动的理解和相零（邻）部件选型设计。
2 举升机构设计[1]（此处[1]是否改为上标？）2.1 方案的选择自卸汽车举升机构分为两大类，即：直推式举升机构和连杆组合式举升机构。
它们均采用液体压力作为举升动力。
2.1.1 直推式举升机构利用液压油缸直接举升车厢倾卸。
该机构布置简单、结构紧凑、举升效率高，但液压油缸工作行程长，因此，一般要求采用单作用的2级或多级伸缩式套筒油缸。
另外单缸系统其横向刚度不足，系统倾卸稳定性差，还存在工作寿命短（这句话是否该改一下？我觉得前顶自卸车不存在寿命短的问题）、成本高等缺点。
2.1.2 连杆组合式举升机构具有举升平顺、油缸活塞的工作行程短、机构布置灵活等优点。
该机构又分油缸后推式和油缸前推式两种：油缸后推式机构举升力系数适中，结构紧凑，但各部件布置集中在后部，车厢底板受力大，适用于中型自卸汽车；油缸前推式又称“T”式举升机构，其举升力系数小、省力、油压特性好，适用于重型自卸汽车。
矿用自卸车举升机构的优化设计
油缸上 货厢
货物
支点
重心 总重心 重心
k1 k k2
车厢铰接点
货厢 e c
E
车架
a 举升油缸
C
油缸下
支点
f
E
图 1 SGR100C 矿用自卸车举升机构示意图
124
先导供油阀 P1（接 转 向 T
泵来油）
《装备制造技术》2019 年第 02 期
P3
T
P2 P
B
A
先导阀
举升油缸 B2
D （接散热系统）
《装备制造技术》2019 年第 02 期
矿用自卸车举升机构的优化设计
唐云娟，张斐朗
（广西柳工机械股份有限公司，广西 柳州 545007）
摘 要：本文结合某矿用自卸车举升机构优化实例介绍了一种简单的矿用自卸车举升机构优化设计方法，解决了原来 举升机构设计需要重复调整油缸支点位置测量油缸力臂进行力矩计算，工作量较大的问题，可以作为模板指导设计人员 在设计矿用自卸车举升机构或验算矿用自卸车举升机构的设计合理性时迅速地得出最优的结果，缩短了举升机构的优 化时间并且使优化结果能最大程度地满足设计要求。 关键词：举升机构；优化；设计
举升机构的最大卸料角是指液压举升机构能使 货厢倾翻的最大角度。它是决定能否把货厢内货物 倾卸干净的参数。松散物料当在水平面上堆积时，一 般会自然堆成一个圆锥体，这个锥体角就称为松散 物的安息角，一般为 35毅 耀 55毅。安息角的大小是评价 松散物流动特性的一个重要指标，它与松散物的尘 粒形状、含水率、粒径、松散物粘附性、尘粒表面的光 滑程度等因素都有关[1]。因此在设计的时候应该保持 液压举升机构最大的卸料角大于货物的安息角，这 样才能够保证将货厢内的货物卸载完全。
基于虚拟样机的自卸汽车T式举升机构优化设计
Keywords： dump truck； lifting mechanism； virtual prototype； optimized design； generalized gradient algorithm
变量 优化前 优化后
表3第二次优化数据结果 单位:mm
DV_3
DV_5
DV_7
DV_8
DV_9
-I00
266
-128 4 742
165
-95
260
-140 4 670
240
3.3 T式举升机构优化前、后结果对比
通过ADAMS/View软件的优化设计模块完成对自卸 汽车T式举升机构的优化设计，优化设计得到的结果值确 定了优化后T式举升机构各较接点位置坐标,优化前、后 举升机构中油缸驱动力的输出曲线如图4所示。
T式举升机构在自卸汽车中应用广泛，对于举升机构 的设计，早期主要采用作图法进行分析。这种方法工作量 大，在产品的设计优化过程中需要多次进行复杂的作图分 析计算，而且精度较差。近年来，随着计算机技术的不断 进步，一些学者和企业开始利用虚拟样机技术来开展产品 的性能研究、优化设计等研究工作［2-I0］。通过虚拟样机模 型在设计阶段就能完成预测、评价产品的各项性能，不仅 缩短了产品开发周期，而且能够大幅减少研发成本。基于 此，本文利用多体动力学软件ADAMS对T式自卸汽车举 升机构进行参数化设计，获得举升机构主要较接点的最佳 位置，为自卸汽车的优化设计提供了新途径，同时也为提 高举升机构的工作性能提供了依据。
0引言
1 T式举升机构的建模与仿真
自卸汽车是通过发动机驱动液压机构从而驱动举升 机构倾斜到一定角度实现自动卸货，并靠自重回位的工程 车辆，广泛应用于各种复杂路况的运输工作。举升机构作 为自卸汽车的核心机构,其设计的好坏，直接影响到自卸 车的使用性能。因此举升机构的分析、优化对于自卸汽车 的设计研发具有重要意义［|］。
25吨前顶自卸车车厢与举升机机构设计
25吨前顶自卸车车厢与举升机机构设计目录摘要................................................... 错误！未定义书签。
Abstract ............................................... 错误！未定义书签。
1 绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2 国内外专用汽车的发展概况 (2)1.2.1 国外专用汽车产品的现状 (2)1.2.2 国外专用汽车生产企业的特点 (3)1.2.3 国外专用汽车的发展趋势 (3)1.3 我国专用汽车的现状及发展趋势 (4)1.3.1 我国专用汽车的现状 (4)1.3.2 我国专用汽车发展存在的问题 (4)1.3.3 我国专用汽车的发展趋势 (5)1.4 研究本课题的目的和意义 (5)2 自卸汽车设计方案确定 (7)2.1 自卸汽车设计的特点和要求 (7)2.2 整车主要参数的确定 (7)2.2.1 整车外廓尺寸 (7)2.2.2 轴数 (8)2.2.3 驱动形式 (8)2.3 方案论证 (8)2.3.1 自卸汽车底盘选择 (8)2.3.2 举升机构的选择 (8)2.3.3 副车架选择 (10)2.3.4 车厢的设计 (10)3 举升机构的设计 (12)3.1 举升设计的方案 (12)3.2 确定车厢重心位置和车厢后悬 (12)3.3 最大举升角度的确定 (13)3.4 算出自卸汽车车厢的质量 (13)3.5 确定油缸最大行程 (13)3.6 计算最大举升力，选取油缸类型 (14)3.7 校核所选取的油缸是否合理 (15)3.7.1 油缸销校核 (15)3.7.2 翻转支座的销校核 (16)3.7.3 油缸的选取和校核 (18)4 车厢设计 (20)4.1 车厢的结构设计 (20)4.2 车厢的选材 (22)4.3 车厢各部件尺寸 (22)4.4 车厢的质量 (23)4.5 车厢板的锁启机构 (23)5 副车架的设计 (24)5.1 选用汽车底盘 (24)5.2 副车架的结构设计 (25)5.2.1 副车架的外形设计 (25)5.2.2 副车架的选材 (26)5.2.3 副车架的截面形状 (26)5.3.4 副车架的前端形状及安装位置 (27)5.3.5 副车架纵梁与横梁的连接方式 (28)5.3.6 副车架横梁的设计 (28)5.3.7 副车架与主车架的连接设计 (28)5.3.8 副车架的尺寸确定 (31)6 结束语 (32)7 致谢 (33)8 参考文献 (34)9 附录 (35)1 绪论1.1 概述专用汽车也被人民称为特种车。
自卸车举升机构的参数化分析
１ 前言 油缸 前后推 连杆 组合式 马勒里举 升机 构在 自卸 汽车 中是一 种常 用 的举 升 机 构 ， 实 际上是 一种 演 它
并给感 兴趣 的尺 寸设 置 尺 寸 名 ， 以便 一 次可 以改 变 多个 尺 寸 ， 让计算机 决定 各个 部件 的精 确坐标 。 ２ ３ 参数化 分析 ．
改 变其 中的一个 或 数 个参 数 值 ， 可得 到 满 足 便 此参 数值 的图形 。通 过 对 机 构进 行 迭代 分 析 ， 直 可
观 看到 机构的运 动情况 。将 机构 的受 力用作 圉法 参 数化 到机 构中 ． 过 改 变机 构 的某 一 个 或 数个 参 数 通 的值 ， 可直接观察 并 测绘 到 机构 中部 件受 力 的变 化 和大小 。 ３ 马勒里举升 机构 的设 计原则 在 自卸 汽车 中设 计马 勒 里举 升 机 构 ， 首先 是 机 构不 能发 生干 涉 ， 次是 机 构 受力 应 合 理 。受 力 再 其 小， 若机 构发 生干涉 ， 然 不能在 产 品 中使 用 。比如 仍 在举 升重 量不变 的情 况 下 ， 过 摇 臂 拉 杆 等尺 寸的 通 改变 ， 当增 大拉杆 的拉力 而相 应减 小油 缸 的推力 ， 适 从 而使 整个液 压系统 的工 作压 力得 以降低 ， 当然 ， 各
维普资讯
２０ ・ 专 月 车 ０２ １
Ｓｅ ｉ Ｐ ｒ ｓ Ｖ ｈ ｅ ｐｅ ！ ｕｐ ｅ ｅ［ ａ ｏ ｄ
・１
自卸 车举 升机 构 的参数 化 分 析
陶 红 伟
（ 樊 内燃 机 车 厂 专 用 车 分 厂 湖 北 襄 樊 襄
摘
４ １０ ） ４ １５
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
要 ： 用参数化设计 ， 适 分析 自卸汽车的油缸 前后 推连杆 蛆台 式举升机构 （ 马勒 里举升机构 ） 的干涉受
自卸车举升机构分析计算程序的研制
图 ２ 四 杆 机 构 Ｃ ＡＯ２ 几 伺 削 肜 的
则判 断 。 是 局部 坐 标 系与 全局 坐 标 系 对 于 ｚ轴正 方 向 的转 角 ，可 以根 据 线性 变换 原 理得 到 在全 局 坐标 系 中 Ａ点 的坐
标表 示是 ：
㈩
其 中 ， 是在 局部 坐 标 系 ｚ ＇ Ｏ
中 Ａ点 的坐标 ，可 以表 示为 ：
＝
图 １ 前推 连 杆 组 合 式 自卸 车
｝
为 ｚ轴 的 ”
１ 前推 连 杆 组 合 式 举 升机 构 的数 学 建模
１１ 前推连杆组合式举升机构的几何方程 ． 将 前推 连 杆组 合 式举 升 机 构 简化 为 如 图 ２所 示 的 四 杆 机 构 ０ ｃ ２ 以拉 杆 Ｄ ， 的 旋 转 中心 ０ 为 坐 标原 点 ，向量 —— ０ Ｃ为 ｚ轴 的正方 向建 立如 ２ ’
务１
其中 ｛ ）是 Ｂ在此局部坐标系中的坐标 艺， ．
（ 常数 ） 为 ，可 由下式 得到 ：
訇 似
其 中 ｛ｏ０，ｉ ３ ，｛ｏＯ，ｉ ４ 是 ｃｓ３ｓ０＞ ｃｓ４ｓ０＞ ｎ Ｔ ｎ Ｔ
在 全局 坐标 系 ｚ 。 Ｏ 中的方 向余 弦 。
和
【 ｔ： Ｘ Ｌｏ｝ ：Ｊ ｓ Ｊ ｓ ｍ，
Ｄｏｉ １ ． ９ ９ Ｊ ｉｓ ． ０ －０ ４． ０ ． （Ｉ）．０ ： ３ ６ ／ ． ｎ １ ９ １ ０ ｓ ０ ３ ２ １ ６ － ４ ２
０ 引言
自卸 汽 车 是 一种 由举 升 机 构 操 作 能 自动倾 斜
物 料 的运 输 车 辆 ，在 多种 领 域 中广 泛 应 用 。举
基于SolidWorks的自卸车举升机构设计
58|Agriculture Mechanization Research》农机化研究|（2020年10月上）基于SolidWorks的自卸车举升机构设计岳庆超，郑义（青岛黄海学院智能制造学院，山东青岛266427）摘要：随着国民经济的大力发展,自卸车近几年的需求量急剧上升，在运输以及装卸货物的过程中发挥着巨大的作用,经常在恶劣的环境中工作，所以举升机构的工作寿命可能有所限制。
本文以自卸车举升机构为研究对象,通过了解自卸车的整体结构参数以及举升结构的类型选择，在获得一定的设数，对自卸车举升机构。
然后以SolidWorks为本文关键的建模软件，建立举升机构各零部件的三模型，体装配。
设用、定的举升机构，自卸车顺利的装卸货物。
关键词：自卸车；举升机构；三建模；有限中图分类号:U469.4文献标志码:A文章编号：1672-3872（2020）19-0058-03自卸车是经过液压系统或机械举升而自行装卸货物的车辆，通常和挖掘机、装载机等机械一起工作,形成一条完整的生产线，进行各种货物或材料的装卸运输工作叫通过利用汽车发动机驱动液压装置和举升机构，可以使车厢在一定角度装卸货物，并通过自身重力和液压装置进行复位。
可以实现机械化装卸,减少劳动力的使用,减少人工成本,提高装卸效率[2-34。
因为自卸车经常工作在路况非常不好的现实，经常现路况车辆运行的情况，以工作性能有严格地要求。
$举升机构总体方案设计在自卸车常见的举升机构就是液压举升机构，根车厢不：和$用液压力作为举升动力I。
举升机构用液压举升车厢倾卸。
该机构布置、构、举升效率高。
液压工作行，以一要求用2或3。
置的位置不同，举升机构分成了前置和置种。
置式一用，置为双。
在举升载，置要的举升力，举升时车厢横向刚度大，行程长；后置式的好相图1直推式举升机构连杆组合式举升机构用厢和连杆机构相连接来实现倾卸27-94。
机构有举升、的工作行，举升机构置等，因在生产生作者简介:岳庆超（1981—）,男，山东临沂人，本科，副教授，研究:机械设制，制。
320吨矿用电动轮自卸车货厢与举升机构参数化和轻量化设计研究的开题报告
320吨矿用电动轮自卸车货厢与举升机构参数化和轻
量化设计研究的开题报告
一、研究目的
随着矿山行业的发展，矿用车辆在矿区运输中扮演着非常重要的角色。
然而，传统的矿用车重量庞大，成本高昂，运行费用高，对矿场的运营效率和经济效益都会带来一定的影响。
因此，本次研究旨在对320吨矿用电动轮自卸车的货厢和举升机构进行参数化和轻量化设计，以提高其经济效益和运营效率。
二、研究内容
1. 研究320吨矿用电动轮自卸车的结构特点和工作原理，分析车辆运行中的主要受力情况和破坏机理。
2. 对车辆货厢和举升机构进行参数化建模，并评估不同参数对车辆的不同性能指标的影响。
3. 在参数化建模的基础上，进行轻量化设计优化，考虑车辆强度、刚度、稳定性等关键性能指标。
4. 在轻量化设计优化的基础上，制定具体的实施方案，并进行方案评估和优化。
五、研究意义
1. 提高320吨矿用电动轮自卸车的运营效率和经济效益。
2. 推广和应用参数化和轻量化技术在车辆设计中的应用，促进车辆设计和制造技术的创新发展。
3. 对矿用车辆的绿色制造、节能减排、可持续发展等方面具有重要的意义和价值。
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TZ3253自卸车举升机构参数化设计系统的开发田海英1,张雪雁2,蔡玉强2,孟宪举2(1.煤炭科学研究总院唐山研究院,河北唐山063012; 2.河北理工大学机械工程学院,河北唐山063009)摘要:针对某专用汽车有限公司的TZ3253型自卸车液压举升机构,开发了该机构的参数化设计系统,并建立了基于ANSY S 的有限元分析参数化设计分析模型,为自卸车举升机构系统的快速及优化设计提供了平台。
关键词:自卸车;举升机构;参数化设计;ANSY S 中图分类号:TH24 文献标志码:A 文章编号:100320794(2007)1120030203Study on P arameter Design System of Lifting Mechanism of TZ3253Dump T ruckTIAN H ai -ying 1,ZH ANG Xue -yan 2,CAI Yu -qiang 2,MENG Xian -ju2(1.China C oal Research Institute T angshan Ltd.,T angshan 063012,China ;2.C ollege of Mechanical Engineering ,Hebei P olytechnic University ,T angshan 063009,China)Abstract :Developed the parameter design system of lifting mechanism of the TZ3253dum p truck produced byspecial truck ltd.and build the m odel of parameter design of finite element analysis based on ANSY S.A con 2venience for the rapidly and optimum design of the lifting mechanism of the dum p truck is provided.K ey w ords :dum p truck ;lifting mechanism ;parameter design ;ANSY S0 前言目前,国内对自卸车关键部件—举升机构的设计分析尤其是车厢底板的设计分析还没有参数化的设计分析软件,直接制约着自卸车设计的可靠性及开发效率。
特别是一些企业,关键部件车厢底板的设计在设备改型时常出现车厢底板铰链焊缝处发生断裂等强度问题。
基于上述问题,针对唐山专用汽车有限公司TZ3253型自卸车液压举升机构,开发出了举升机构的参数化设计系统,该软件能根据设计参数自动完成机构的运动及动力分析,并使用有限元分析软件ANSY S 进行了强度及刚度分析程序设计,自动完成对关键部件车厢底板的强度和刚度分析。
1 TZ3253型工程自卸车液压举升机构简介TZ3253型自卸车液压举升机构的机构如图1所示。
该机构具有便于底盘安装、横向刚度好、机械效率高、举升角度较大、举升平稳、经济性好等特点。
图1 TZ 3253型自卸车液压举升机构示意图11液压油缸 21三角臂 31拉杆2 TZ3253型自卸车举升机构运动分析及动力分析模块图2为车厢在初始状态的示意图,图中a 、b 、c 为三角臂的3个铰点,O 1b 为拉杆,O 2a 为油缸,O 3点为车厢的质心。
建立以车厢转轴O 为原点的直角坐标系。
图2 自卸车举升机构初始状态机构简图2.1 运动学分析该软件的运动模块,能够根据举升角度的变化,完成机构各个位置的运动参数的计算,为动力分析提供数据。
具体分析如下:确定初始位置时,各初始角度为α、θ、γ和φ。
O 点到O 1、O 2、O 3三点的距离L OO 1=(H -h 1-h 0)2+L 21;L OO 3=(H 0Π2+H -h 0)2+(L Π2-L 0)2;L OO 2=(H -h 2-h 0)2+L 22(1)c 点的坐标X c =L c ,Y c =h c -h 0。
设车厢在任一位置的举升角为β,则车厢底板第28卷第11期2007年 11月 煤 矿 机 械C oal Mine Machinery V ol 128N o 111N ov.2007上铰点O 1、O 2点的坐标分别为Y O 1=L OO 1sin (θ+β)X O 1=L OO 1cos (θ+β);Y O 2=L OO 1sin (γ+β)X O 2=L OO 1cos (γ+β)(2)以四杆机构OO 1bc 为研究对象,使用解析法计算b 点的坐标,根据bc 杆的长度和三角臂bc 与ac 的夹角φ,以及ac 的边长,确定a 点的坐标,完成位置分析。
2.2 动力学分析动力分析模块的功能是完成机构在不同位置时举升机构各关键构件的受力分析。
本课题研究最大承载能力为50t 的自卸车。
(1)车厢的受力分析车厢受4个力,即重力G ,拉杆力T ,油缸举升力P ,回转轴支反力R ,小连杆和液压缸都为二力构件,力T 、P 的方向沿着杆的方向,如图3所示。
图3 举升机构任意位置受力分析根据力的平衡原理有∑F =0即T +P +R +G =0(3)∑M O =0即P ・cF +T ・cH =0(4)(2)三角臂的受力分析根据∑M c =0,有G ・OO 3-P ・OD -T ・OE =0(5)通过几何关系确定各个力臂大小,联立式(3)、式(4)、式(5),解出车厢举升至任一角度β时,车厢底板上铰点O 1、O 2处的合力T 和P 。
本课题采用VB 编程语言对运动分析和力分析进行了程序设计与实现,该模块自动实现已知杆长的举升机构运动分析和力分析。
动力分析子程序运行的部分结果为序号举升角油缸推力ΠN拉杆拉力ΠN00849562.39907371010776606.57772121.62020698252.41636186.63030619188.87549410.244040550843.925482201.074848532368.644490915.573 TZ3253型自卸车液压举升机构的有限元建模与分析建立车厢底板的有限元模型如图4所示。
采用S olid186单元对车厢底板的实体进行自由网格划分,所用材料为16Mn ,其屈服极限为345MPa 。
对车厢底板铰链处施加约束,加载荷进行线性有限元分析,结果表明,该车厢底板破坏处与实际破坏处完全一致,其等效应力值达1330MPa ,远远超过许用应力值,有限元分析v omisesstress 等效应力云图(局部)如图5所示。
所以重新对其进行大变形,非线性分析求解,最大等效应力为646MPa ,也超过了材料的许用应力值。
应对其结构进行改进。
图4 车厢底板有限元分析几何模型图5 车厢底板线性分析等效应力云图4 TZ3253自卸车举升机构改进方案及有限元分析对其支座破坏处结构进行分析设计,最后确定出2种可行的改进方案:方案1 针对失效部位,在车厢纵梁和铰支座间加三角肋板。
其非线性有限元分析的等效应力云图如图6所示。
最大等效应力为538MPa 。
图6 改进方案1等效应力云图方案2 在车厢纵梁和铰支座间加梯形肋板,同时在支座内部加矩形肋板和槽钢。
其部分结构的有限元非线性分析等效应力云图如图7所示。
最大等效应力为443MPa。
图7 改进方案2等效应力云图进一步对改进方案2进行分析,同时考虑局部分析的影响,对自卸车整体结构进行有限元分析,破坏处等效应力可降到312MPa 。
该方案能够符合工程应用的需要。
5 有限元分析程序的开发本课题采用ANY SY S9.0的APD L 语言对自卸车举升机构的有限元分析过程进行了二次开发程序的设计,参数化的程序简化了自卸车举升机构设计分析的过程,缩短了设计周期。
其非线性分析及求解过程的部分有限元分析程序如下:ΠPREP7!定义单元属性!创建前侧横梁,给参数赋初值WPSTY LE ,,,,,,,,1CSY S ,4wpoff ,position x3,position y3,position z3RECT NG,0,x3,0,y3RECT NG,0,x3-thick3,thick3,y3-thick3AS BA ,21,22;ADE LE ,23LFI LLT,53,54,radius3,,;LFI LLT ,54,55,radius3,,;LFI LLT ,49,50,radius3+thick3,,LFI LLT,50,51,radius3+thick3,,;A ,40,52,51,50,49,37,41,45,46,47,48,44VEXT ,21,,,0,0,z1,,,,DA ,6,A LL ,DA ,7,A LL ,DA ,8,A LL ,DA ,17,A LL ,DA ,48,SY M M DA ,193,SY M M ,DA ,221,SY M Mpressure1=(95.12Π2)31000.039.8Π(0.0930.06)SFA ,167,1,PRES ,pressure1;SFA ,177,1,PRES ,pres 2sure1pressure2=(84.96Π2)31000.039.8Π(0.07530.025)SFA ,180,1,PRES ,pressure2;SFA ,194,1,PRES ,pres 2sure2SFA ,255,1,PRES ,pressure2;pressrur3=25.031000.039.8Π(x13z1)SFA ,5,1,PRES ,pressrur3!划分网格ESIZE ,0.01,0,;vmesh ,all !求解设置ΠS O LU ANTY PE ,0NS UBST ,20,60,20S O LVE6 结语(1)通过该软件系统对举升机构进行了运动学分析,结果表明举升机构铰链受力最大的发生位置与实际情况相符合。
通过对原车厢底板进行的有限元分析表明,破坏部位与实际情况相符。
(2)利用本软件的参数化设计功能改进了车厢底板的结构,进行了强度和刚度分析。
(3)该软件系统解决了自卸车关键结构件的参数化设计问题,特别是通过ANSY S 建模和求解过程的参数化编程设计,为自卸车的设计提供了高效、可靠的设计方法,具有很高的实用价值。
(4)改进后的自卸车,经厂家1a 的使用检验,没有出现强度问题。
参考文献:[1]高宏伟,冉胜利.F 式自卸车车厢举升支架强度分析[J ].汽车设计,2005(2).[2]张朝晖.ANSY S8.0结构分析及实例解析[M].北京:机械工业出版,2004.[3]陶红伟.自卸车举升机构的参数化分析[J ].专用汽车,2002(1).作者简介:田海英(1972-),内蒙古通辽人,工程师,现在煤炭科学研究总院唐山研究院采掘装备中心工作,毕业于辽宁工程技术大学机械设计及制造专业。