自卸车举升机构的优化设计
基于ADAMS的自卸车举升机构优化设计_张毅
2005 3 专用汽车 ZH U A N YO NG Q ICHE21 基于ADAMS 的自卸车举升机构优化设计张 毅 马 力 李鹏飞武汉理工大学汽车工程学院 湖北武汉 430070 摘 要:利用A DAM S 软件中参数化建模与分析功能,建立了自卸车举升机构的参数化模型,以举升过程中工作油缸最大推力最小为优化目标,对举升机构的各铰接点位置布置进行了优化设计。
关键词:自卸车 举升机构 A DA M S 软件 优化设计中图分类号:U 469.4.03 文献标识码:A 文章编号:1004-0226(2005)03-0021-03Based on ADAMS Dump Truck Lifting MechanismOptimization DesignZhang Yi et alAbstract A variable model fo r dump truck lifting M echa nism wa s established by using A DA M S.With the maximal drive force of hy draulic cy linder as the o bjective ,o ptimization desig n to all a rticulated fulcr um s in -itial position was achieved.Key words dump truck ;lifting mechanism ;A DA M S so ftwa re ;o ptimization de sign收稿日期:2005-03-29作者简介:张 毅,男,1978年生,硕士研究生,研究方向为CAD /CA E 。
1 前言举升机构是自卸汽车上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,因此对举升机构进行优化设计是十分必要的。
目前举升机构优化设计主要是通过编程方法来实现[1],这种方法必须首先推导相关的计算公式,编写目标函数和约束函数的计算机程序,甚至优化设计程序,因而要求设计人员不仅具备良好的专业知识,而且还必须懂得优化理论,具有较扎实的数学力学基础知识和很强的计算机程序编写能力。
基于杆组理论的自卸车举升机构分析与优化设计的开题报告
基于杆组理论的自卸车举升机构分析与优化设计的开题报告一、选题背景自卸车举升机构是指用于升起自卸车货箱的装置，其结构通常包括杆组、油缸、活塞、钩锁、升降臂等。
自卸车举升机构的设计和优化对提高自卸车的卸载效率和安全性具有重要作用。
目前，国内外已经涌现了很多基于杆组理论的自卸车举升机构研究成果，但是在设计中仍然存在一些问题。
例如，某些机构在重载状态下容易产生变形，甚至出现断杆等安全隐患；一些机构在使用过程中噪声过大，影响了使用效果。
因此，如何对自卸车举升机构进行分析和优化设计，提高其稳定性、安全性和使用效果，具有一定的现实意义和研究价值。
二、研究目的本课题旨在运用杆组理论对自卸车举升机构进行分析与优化设计。
通过对机构的力学特性和结构特点进行分析和研究，探究存在的问题和不足，并提出相应的改进和优化方案，以期提高自卸车举升机构的性能和安全性。
三、研究内容1. 自卸车举升机构的分析与建模：分析自卸车举升机构的结构特点和力学特性，建立相应的模型。
2. 自卸车举升机构的静态特性分析：通过杆组理论等方法，分析机构在静载荷情况下的受力情况和变形情况，探究机构的稳定性和安全性。
3. 自卸车举升机构的动态特性分析：对自卸车举升机构进行动力学分析，探究机构的运动规律和振动情况。
4. 自卸车举升机构的优化设计：基于分析结果和存在问题，提出相应的优化方案，以期提高机构的性能和安全性。
四、研究方法1. 理论分析法：采用杆组理论等力学理论方法，对自卸车举升机构的力学特性进行分析和计算。
2. 数值模拟法：基于ANSYS等软件，对自卸车举升机构进行有限元分析，探究机构的受力情况和变形情况。
3. 试验方法：采用试验验证的方式检验机构的设计方案和优化效果。
五、预期成果1. 自卸车举升机构的分析与建模，明确机构的结构特点和力学特性。
2. 自卸车举升机构的静态特性分析，探究机构的稳定性和安全性。
3. 自卸车举升机构的动态特性分析，揭示机构的运动规律和振动情况。
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。
液压自卸汽车举升机构铰支点位置优化设计
取 ８ ０ｒ （ 时 Ｏ Ｏ ， 罔 １中 斜 线 区域 为 Ａ 点 可 用 ０ ｔｍ 此 ｉ Ａ＝ Ｄ） 位 置 范 同 ． 点 位 置 只 知 道 在 Ｏ 直 线 上 （ 厢 底 中 轴 ．Ｂ Ｂ 货
矩 最 大 ． 以后 逐 渐 减 小 ， 同 时 在 举 升 过 程 中 如 果 逐 步 卸
序 号 ３是 采 用 不 同 的 油 缸 参 数 （ 缸 径 与 序 号 ｌ 但 、２ 相 同 ）计 算 来 的结 果 ．其 动力 臂 比 序号 ２更 长 ： （ ６ — ８ ９ ６ ４ ６ ４ １ ０ ３ ％ ，举 升 力 比 原 方 案 减 少 ３ ％ ，效 果 ４ ）／ ４ ｘ ０ ％＝ ５ ５ 更佳 。
货 ， 则 阻 力矩 减 小更 快 ，所 以 ，在 扁 动 油 缸 举 升 时 ，如 果
油 缸 举 升 力动 力 力臂 越 长 ， 则 所 需 的 举 升 力 越 小 ，油 缸 压
力 越 省 ，效 果 越 佳 。 延长 Ａ Ｂ．过 Ｏ 点 作 垂 线 与 Ａ Ｂ延 长 线 于 Ｃ ．Ｏ 即 为 Ｃ
参考 文 献 ：
求出Ｏ Ｃ的 最 大 值 （ 一。 具 体 就 是 将 前 述 所 求 一 系列 ） Ｃ 有 效 点 Ａ，Ｂ （ 点 所 对 应 的 Ｏ Ｂ） Ａ、 ０ 数 值 代 入 式
（） ３ ，用 计 算 机 算 出对 应 的 一 系 列 Ｏ Ｃ值 ，其 中 最 大 值 为本 例 所 优 化 的 结 果 （ ０ 一） 如 图 ２所 示 。 即 Ｃ 。
科 ，高 级 讲 师 。研 究 领 域 ： 内燃 机 构 造 、机 械 制 造 工 艺 学 。 已发 表论文 １ 篇。 １
自卸车举升机构设计
目录摘要............................................................. Abstract (Ⅱ)第1章绪论 (3)1.1 课题的提出 (3)1.2 专用汽车设计特点 (5)1.3课题的实际意义 (6)1.4 国内外自卸汽车的发展概况 (7)第2章轻型自卸车主要性能参数的选择 (13)2.1整车尺寸参数的确定 (13)2.2质量参数的确定 (14)2.3其它性能参数 (16)2.4本章小结 (16)第3章自卸车车厢的结构及设计 (17)3.1 自卸汽车车厢的结构形式 (17)3.1.1车厢的结构形式 (17)3.1.2车厢选材 (18)3.2车厢的设计规范及尺寸确定 (19)3.2.1车厢尺寸设计 (19)3.2.2车厢内框尺寸及车厢质量 (20)3.3车厢板的锁启机构 (17)3.4 本章小结 (17)第4章自卸举升机构的设计 (18)4.1自卸举升机构的选择 (18)4.1.1举升机构的类型 (18)4.1.2自卸汽车倾卸机构性能比较 (21)4.2举升机构运动及受力分析及参数选择 (23)4.2.1机构运动分析 (30)4.2.2举升机构受力分析及参数选择 (32)4.3本章小结 (26)第5章液压系统设计 (27)5.1液压系统工作原理及结构特点 (27)5.1.1工作原理 (27)5.1.2液压系统结构布置 (28)5.1.3 液压分配阀 (28)5.2油缸选型及计算 (29)5.3油箱容积及油管内径计算 (30)5.4取力器的设计 (31)5.5本章小结 (42)第6章副车架的设计 (43)6.1副车架的截面形状及尺寸 (43)6.2副车架前段形状及位置 (44)6.2.1 副车架的前端形状及安装位置 (44)6.2.2 纵梁及横梁的连接设计 (46)6.2.3 副车架及主车架的连接设计 (36)6.3副车架主要尺寸参数设计计算 (37)6.3.1副车架主要尺寸设计 (37)6.3.2副车架的强度刚度弯曲适应性校核 (37)6.4本章小结 (44)结论 (45)参考文献 (46)致谢 (47)第1章绪论1.1 课题的提出专用自卸车是装有液压举升机构，能将车厢卸下或使车厢倾斜一定角度，货物依靠自重能自行卸下或者水平推挤卸料的专用汽车。
自卸车D型举升机构优化设计
看 举 升机 构 各 个 构件 在举 升 过 程 中 有 无 运 动 干 涉 ． 力 受 是否合理 ；
２运 动 分 析 ）
示 的等效模 型。该模 型实 际上也就是 举升机 构 的原 理机构
模 型 ， 图 １所 示 ： 车 如 以
是否完成预期 的运动（ 即能否完成 白卸）在运动仿真过 ，
标， 以下 相 同 ）
—一 １５０ ａ 、 分 别 表 示 Ａ 点 的 纵 、 坐 ２． （ Ａ 横
Ｌ 一 １０ ４ １ Ｌ － ２ ０ ０ Ｌ 一７ ８ ２ １ ． － ７ ． ７ ，
， ２． 一１３ ７ ５
３ 对 虚拟样机 进行运 动仿真分 析
借 助 Ａ ＭＳ进行 运 动 仿 真分 析 的主 要包 括 ： ＤＡ １干 涉 分 析 ）
摘要 ： 利用 Ａ Ａ Ｄ ＭＳ软件 中参数化 建模 与分析 功能 ， 立 了 自卸车举升 机构 的参数化 模 型 ， 建 以举 升 过程 中工作 油缸 最大推 力 最小
为优 化 目标 ， 对举升机 构 的各铰接 点位 置布置进行 了优化 设计 。
关键 词 ： 卸 汽车 自
举升机 构
仿真
优化 设计
・
４ ・ ２
文章 编 号 ：０ ２ ６ ８ （ ０ ８ ０ —０ ４ —０ １０ — ８ ６ ２０ ）６ ０ ２ ３
自卸 车 Ｄ型 举升 机 构优 化 设计
李 宝 华 ， 志 勇 ， 国 华 ， 景 华 胡 侯 于
（ 内蒙古＿ 业 大学机械 学 院， ７ － 内蒙 古 ０ ０ ５ ） １０ ８
Ｋｅ￣ｏ ｄ ： ｕ ｒ ｃ ｌ ｔ ｇ ｍ ｅ ｈ ｎｓ ，ｉ ｕａｉｎ，ｏ ｔｍｉａｉｎ ｄ ｓｇ ）ｖ ｒ ｓ ｄ ｍｐ Ｉｕ ｋ，ｉ ｉ ｃ ａ ｉｍ ｓｍ ｌｔｏ ｆｎ ｐ ｉ ｚｔｏ ｅ ｉｎ
自卸车举升机构的优化设计
自卸车举升机构的优化设计摘要：自卸车举升机构在工业生产中起着重要的作用。
本文针对自卸车举升机构的不足之处进行了优化设计，通过对设计过程中的问题进行分析，提出了可以改进的措施，并对改进后的设计效果进行了验证。
结果表明，优化设计后的自卸车举升机构具有更高的可靠性和安全性，能够更好地满足工业生产的需求。
本文为自卸车举升机构的优化设计提供了有价值的参考和借鉴。
关键词：自卸车；举升机构；优化设计；可靠性；安全性正文：一、引言自卸车作为一种重要的物流运输工具，在现代工业生产中起着不可替代的作用。
而自卸车的举升机构作为核心部件，承担着车辆卸货的重要任务。
然而，由于自卸车举升机构的设计问题，会给车辆的使用过程带来不便和风险。
为了解决这些问题，本文将对自卸车举升机构进行优化设计，提高其可靠性和安全性，更好地适应工业生产的需求。
二、自卸车举升机构设计存在的问题在实际的自卸车举升机构设计中，存在着一些问题：1. 机构设计不合理。
一些举升机构的结构设计过于复杂，维修困难，从而增加了维护成本和时间。
2. 工作效率低下。
一些机构在卸货时需要进行多次调整，卸货效率低下，增加了卸货时间和成本。
3. 安全性低。
一些机构卸货时容易出现卡滞、拖沓等情况，给车辆的使用带来了风险。
三、优化设计方案针对以上问题，本文基于自卸车举升机构的实际使用需求，设计了以下优化方案：1. 优化机构结构。
减少机构的结构复杂度，将机构的所有部分都设计成具有可拆卸性和维护性，方便维修。
2. 直接控制机构。
引入直接控制机构，减少卸货需要多次调整的情况，提高卸货效率。
3. 采用防滞系统。
设计防滞系统，避免卡滞等情况的发生，提高卸货安全性。
四、设计效果验证为了验证以上优化设计方案的有效性，本文进行了实际应用，并进行了性能测试。
结果表明，优化后的自卸车举升机构具有以下优点：1. 结构简单，易于维护。
2. 卸货效率高。
3. 卸货过程安全可靠。
五、结论本文针对自卸车举升机构设计存在的问题进行了优化设计，并进行了实际应用和验证。
基于整车的自卸车举升机构优化设计平台开发的开题报告
基于整车的自卸车举升机构优化设计平台开发的开题报告一、选题背景自卸车是一种重要的运输工具，广泛应用于工程建设、城市环卫、矿山运输等领域。
举升机构是自卸车中重要的组成部分，起到卸载物料的关键作用。
但是，目前自卸车举升机构的设计存在一些问题，如使用寿命短、易损件多、操作不便等。
因此，研究和优化自卸车举升机构的设计成为当前的研究热点和难点。
二、选题意义优化自卸车举升机构的设计有助于提高自卸车的使用寿命、降低维修费用、提高运输效率和安全性。
此外，自卸车的应用范围广泛，优化举升机构的设计也可推动行业发展。
三、研究内容本研究将基于整车的自卸车举升机构的问题，开发一个优化设计平台。
具体研究内容包括以下几个方面：1. 研究目前自卸车举升机构的设计存在的问题，如易损件多、使用寿命短、操作不便等。
2. 选取常见的自卸车举升机构结构，建立相应的数学模型。
3. 运用现代CAD/CAE/CAM技术，设计优化举升机构的各个部分，如举升支架、卸料缸、油缸等。
4. 完成举升机构的三维建模和仿真分析，寻求最优解，提高举升机构的可靠性和耐久性。
5. 搭建基于Web的优化设计平台，实现自卸车举升机构的快速设计和优化。
四、研究方法本研究采用系统工程的方法，将整个自卸车举升机构的设计看作一个系统。
具体方法如下：1. 以需求为导向，采用数据库技术，搜集举升机构的使用情况和维修记录等数据，以此为依据对举升机构的设计提出优化建议。
2. 运用CAD软件，建立举升机构的三维模型，包括机构、驱动装置、执行机构等部件。
3. 利用有限元软件进行静力学和动力学分析，找出设计的问题和可能出现的故障，提出改进措施。
4. 制定基于Web的设计平台的框架和模块，并实现相应的功能。
五、预期成果本研究的预期成果包括：1. 发现和解决自卸车举升机构的设计问题，提高举升机构的可靠性、耐久性和安全性。
2. 建立三维模型，并进行仿真分析，提高举升机构的设计水平。
3. 制定基于Web的优化设计平台，实现自卸车举升机构的快速设计和优化。
[自卸车,机构]关于ADAMS重型自卸车举升机构的仿真优化研究
![[自卸车,机构]关于ADAMS重型自卸车举升机构的仿真优化研究](https://img.taocdn.com/s3/m/8c0545b60b1c59eef8c7b4fb.png)
关于ADAMS重型自卸车举升机构的仿真优化研究引言近年来,随着经济的发展,市场对重型自卸车的需求量大大增加,这类自卸车广泛应用于使用条件比较恶劣的矿山工地,举升机构是自卸车的核心机构,设计时既要考虑运动学问题,又要考虑机构的强度问题。
若举升机构设计不当,容易发生结构的早期断裂现象。
自卸车的举升机构可分为直推式和连杆组合式两大类。
直推式设计简单,易于计算,但油缸行程长,一般采用多级油缸,成本高。
连杆组合式油缸行程短,可采用单级油缸,制造工艺简单,机构经优化后可得到较小的油缸力曲线,但由于其结构复杂,设计计算比较困难。
传统的设计方法是采用作图法 ,效率低且精度差。
近来出现利用计算机编制优化程序进行设计的一些方法,计算精度得到了提高,但程序一般只针对一种类型的举升机构,程序通用性差而调试工作量大,如何保证程序的可靠性也是令人头疼的问题。
随着CAE技术的成熟,虚拟样机技术得到了广泛应用,工程技术人员可以利用CAD软件建立三维机构模型,在CAE软件中对其施加铰链及运动约束,模拟现实中的机构运动并进行仿真优化,得到所需的设计数据,精确度高并大大缩短开发周期,降低了成本。
采用世界一流的多体动力学仿真软件ADAM S的虚拟样机技术,对某汽车厂重型自卸车的浮动油缸式举升机构进行仿真优化研究,目的是对原有机构进行优化,在给定举升质量和满足最大举升角的前提下,改变机构尺寸,使油缸举升力最小,降低油缸的制造成本。
1 虚拟样机的建立1. 1 建立模型ADAMS软件的建模能力不强,虚拟样机的三维模型可利用Catia、UG等三维CAD软件建立,再导入ADAMS软件中。
本次设计为了简化模型、加快设计进度,在ADAM S直接建立图1所示的抽象模型,并不影响计算结果。
长方体为装载货物的车箱,总质量为40 t,假设在工作过程中总质量不发生变化; A 为后铰链点, BD为拉杆, CE为油缸, DEF为三角板。
A～ F 点均为圆柱副连接,油缸CE由两个连杆组成,相对运动为滑动副,施加平移驱动。
自卸车举升机构的设计与分析
自卸车举升机构的设计与分析摘要根据使用要求确定举升机构的结构及参数，通过计算机对该结构进行设计及分析，最终完成设计。
关键词自卸车举升机构设计分析中图分类号：u469 文献标识码：a自卸车举升机构是自卸车上的核心机构，设计时既要考虑机构运动，又要考虑机构强度。
现在开发一款主要针对装载细沙和石灰石的自卸车，整车轴距3500，货箱内部最大尺寸4000?？100?？00，整车最大装载质量10500kg。
为满足整车性能及使用要求，对车箱举升机构进行设计优化。
1举升机构结构的形式杆系倾卸式一般是由三角臂、副车架和车箱等构成的连杆机构与油缸组合而成以实现车箱的倾卸功能。
本车采用比较常用的油缸前推连杆组合形式，其布置灵活并能使油缸行程成倍放大，举升力系数小省力，油压特性好。
2举升机构整体参数的初步选取2.1车箱倾斜角的要求举升机构要保证车箱具有一定的倾斜角，只有当举升角大于货物的安息角时，货物才能倾泻干净。
针对细沙和石灰石的使用，我们选取货箱最大倾斜角为45?啊？2.2对油缸活塞行程的要求油缸活塞行程应尽可能小，以利于缩短倾卸时间，提高工效，降低油缸的制造成本，减轻机构的质量。
油缸行程580mm<h<630mm。
2.3对建造纵深的要求建造纵深是指连杆组合式举升机构在自卸车车箱下部空间中所要求的深度，要求尽可能小，机构紧凑，降低车箱高度，提高整车稳定性，也利于组合式连杆举升机构的总体布置。
设计车箱纵梁高度120mm，主车架纵梁高度240mm，副车架高度120mm，总高度和为480mm。
举升机构建造纵深l<480。
2.4对举升油缸的要求因车箱不断倾斜，装载货物随之卸出，所以车箱启动时的举升力最大，通常要求活塞以尽可能小的举升力来启动车箱，以利于减小举升机构的体积和重量。
暂定参数：油泵额定工作压力=20mp，需要油泵的最小理论流量=40l/min；活塞推力f=40t；油缸缸径=160mm；油缸行程=610mm。
自卸车举升机构与副车架的结构分析及优化
自卸车举升机构与副车架的结构分析及优化摘要：自从自卸车出现以来，给人们的生产带来了极大的方便。
自卸车最大的优点就是卸货方便，改变了传统的人工卸货，缩小了各种货物的时间周期，尤其是在工程建设方面，极大的提高了效率。
随着科技的不断发展，人们可是不断地对自卸车的举升系统进行优化，近些年计算机也逐渐运用到了自卸车举升系统的设计与优化。
本文将就自卸车举升机构与副车架的结构及其优化进行简要分析。
关键词：自卸车；举升系统；副车架；优化引言自卸汽车指通过液压或机械举升而自行卸载货物的车辆，车厢配有自动倾卸装置的汽车，又称为翻斗车、工程车。
自卸汽车之所以能够将其车厢举升一定的角度，并使其车厢内的货物自动滑落，是因为其将自身的动力传输的液压系统，为液压系统提供动力，并将车厢举起，当货物卸载完成之后，车厢又会自动复位。
由于自卸车在自卸过程中，货物是从车厢内自动滑落，这就需要货物不会因为滑落而损坏，所以自卸车主要运用与工程或者农业生产中。
在实际工作中，其极大的提高了工作效率，为人们带来了极大的方便。
1.自卸车的种类现在对于自卸车的需求越来越大，对其要求也越来越多了，所以自卸车的种类也就越来越多了，按自卸车的用途可将其分为两大类：第一类为重型和超重型自卸车，其装重量都在20t以上，一般不作为公路运输用。
一般运用与工程建设以及一些大型矿山等。
在这些地方，自卸车会与一些大型转载设备或者挖掘设备配套使用，以便装、运、卸生产线，以此来提高效率。
由于这些车的载重量极大，一般只会在工地等一些特定的环境下使用，所以其不受到公路法的限制。
另一类就是普通自卸汽车，其装在量一般都不超过20t，小型的只有几吨的载重量。
在实际生产中它主要承担一些抗摔的松散货物运输。
其主要运用些短途的公路运输，毋庸置疑它会受到公路法的限制。
比如一些小型的工程车和自装卸垃圾汽车等。
此外，为了适应各种各样的工作环境，现在的自卸式货车的卸载方向，也越来越多。
但是由于传统的后倾式比较方便，技术也比较成熟，所以一般的自卸式货车都采用后倾式。
自卸车举升机构的设计与分析
点布置在靠近车箱 的前部 ，但过于靠前会在一定的倾斜 角度 时导致 油缸行程 的增加。另外 ，Ｂ点位置靠前可以提高货箱
举 升机 构 要 保 证 车 箱 具 有 一 定 的 倾 斜 角 ，只 有 当举 升 角 举升时的横 向稳定性 ， 有 利于提高车箱强度 。 Ｃ点是油缸 的上支点 ， Ｃ点的位置布置偏上， 就会使 油缸 大于货物的安息角时 ，货物才能倾泻干净。针对细沙和石灰 石的使用， 我 们选 取 货箱 最 大倾 斜 角 为 ４ ５ 。 。 ２ ． ２对 油 缸 活 塞行 程 的要 求
Ｅ点是连杆系与副车架的铰接 点， Ｅ点的位置将影响举升 建造纵深是指连 杆组合式举升机构在 自卸车车箱下部空 时是 否 省 力 。 间中所要求 的深度， 要求尽可能小， 机构紧凑， 降低车箱高度 ， ０点是车箱 与车架 的铰接 点， 应将 Ｏ点的位置尽量靠近
提 高整 车稳 定 性 ， 也 利 于 组 合 式 连 杆举 升机 构 的 总 体 布置 。 设 车箱 中心， 因此在满足轴荷要 求情况下， 应将货箱尽可能靠后
自卸车举升机构的设计与分析
蒋 宏 宇
（ 沈 阳金 杯 车辆制 造有 限公 司重 型车设 计处
摘 要 关键词 自卸车 举升机构 中 图分 类 号 ： Ｕ ４ ６ ９ 设计 分析 文 献标 识 码 ： Ａ
３ ． ２调 整 并确 定 各 点 的 位 置 通过 草 图的 绘制 ， 各 点位置 已经 初 定但仍 需要进一 步调 整 。
载细沙和石灰石的 自卸车 ， 整车轴距 ３ ５ ０ ０ ， 货箱内部最大尺寸 性能及使用要求， 对车箱举升机构进行设 计优化 。
Ａ点是油缸 的下支点 ， 确 定 Ａ点的位置时， 通常要考虑油 活塞的行程 ， 尽可能的使 Ａ点的位置靠近车箱的尾部， 但是 Ａ
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。
基于仿真的工程自卸车举升机构有限元优化设计
基于仿真的工程自卸车举升机构有限元优化设计摘要：在SolidWorks环境下。
建立工程自卸车马勒里举升机构的仿真模型，并对此机构进行运动仿真分析。
将仿真技术、有限元分析和优化设计技术相结合，对举升机构中的关键零部件的结构进行优化和轻量化设计，对举升机构中的三角板进行形状尺寸优化后，在质量减轻5．48 kg的情况下，应力水平仅增加6．1 MPa，小于许用应力，完全能够满足举升工作要求。
（关键词：自卸车；举升机构；仿真；有限元；优化）组合连杆式举升机构在自卸汽车中应用广泛，早期主要采用复变函数理论或三角函数理论对这种机构的运动和动力学进行分析，然而这种方法比较繁杂，当机构进行修改后，要重复整个复杂的计算过程，效率较低，产品开发周期较长。
本文以某种自卸车为例，通过仿真技术、有限元分析和优化设计的联合运用，来实现对举升机构零部件的结构优化和轻量化设计，提高设计质量。
一.概述本文所述自卸车车厢尺寸为4000mm×2 000mm×600 mm(长×宽×高)，整车质量4000 kg，满载质量9500 kg，最大设计举升角560。
举升机构的三维模型如图1所示，主要由车厢、三角板、支撑杆联接法兰、液压缸和副车架等组成。
其中．三角板的运动和受力最为复杂，它既要将液压缸的推力传递给车厢，同时又要承受车厢的作用力，是自卸车举升机构中的关键零件。
本文将建立该举升机构的虚拟样机，然后采用COSMOSMotion进行运动仿真，并把运动过程中的零件的受力输出给COSMOSWorks进行分析，以得到三角板在任一时刻的最大应力点，进而得到整个举升过程中的最大应力和对应的举升瞬间角度，再进一步对该瞬间进行分析，结合有限元优化技术对三角板进行轻量化设计。
二.仿真模型的建立首先抽象出系统的力学结构，建立几何模型，然后根据系统各零部件的运动规律确定其约束关系，施加约束副，最后施加力驱动或运动驱动，进行仿真分析。
举升机构的设计说明书
2.6 举升机构的设计自卸汽车举升机构又称倾卸机构，包括车箱、车厢板锁紧机构、液压举升系统和举升连杆等组成。
其作用是将车厢倾斜一定的角度，使车厢中的货物自动倾卸下来，然后再使车厢降落到车架上。
2.6.1 自卸汽车举升机构的结构形式根据举升液压缸与车厢的连接形式的不同，分为直推式举升机构和连杆式举升机构两大类。
自卸汽车对举升机构的设计要求如下：（1）利用举升机构实现车厢的翻转，其安装空间不能超过车厢底部与主车架间的空间；（2）结构要紧凑，可靠，具有很好的动力传递性能；（3）完成倾卸后，要能够复位；（4）在最大举升角时，车厢后板下垂最低点与地面保持一定斜货高度。
1．油缸直推式直推式举升机构的举升液压缸直接作用在车厢底架上，示意图如图2.10所示。
图2.11 单杠直推式倾斜机构这种机构结构简单紧凑、举升效率高、工艺简单、成本较低。
采用单缸时，容易实现三面倾斜。
另外，若油缸垂直下置时，油缸的推力可以作为，车厢的举升力，因而所需的油缸功率较小。
但是采用单缸时机构横向强度差，而且油缸的推程较大；采用多节伸缩时密封性也稍差。
连杆式倾卸机构的举升液压缸通过连杆作用在车厢底架上。
常用的连杆式倾卸结构有：油缸前推连杆式（马勒力举升臂式）、油缸后推连杆式（加伍德举升臂式）、油缸前推连杆式、油缸后推连杆式、油缸浮动连杆式、油缸俯冲连杆式。
表2-11自卸汽车举升机构特性比较结构型式车型举例性能特征结构示意图油缸前推连杆组合式五十铃TD50ALCQD 、QD362举升力系数小，省力，油压特性好，但缸摆角大活塞行程稍大。
油缸后推连杆组合式五十铃TD50A-D 、QD352、HF352转轴反力小，举升力系数大，举升臂较大，活塞行程短。
油缸后推连杆组合式日产PTL81SD 举升力适中，杆系受力比较小，举升过程中油缸的摆动角度很小，油缸的行程也比较短，但因为机构集中在车后部，车厢底板受力大。
油缸浮动连杆式YZ-300油缸进出油管活动范围大，油管长，举升力系数较小。
自卸车举升机构的设计与分析
自卸车举升机构的设计与分析作者：蒋宏宇来源：《科教导刊·电子版》2013年第01期摘要根据使用要求确定举升机构的结构及参数，通过计算机对该结构进行设计及分析，最终完成设计。
关键词自卸车举升机构设计分析中图分类号：U469 文献标识码：A自卸车举升机构是自卸车上的核心机构，设计时既要考虑机构运动，又要考虑机构强度。
现在开发一款主要针对装载细沙和石灰石的自卸车，整车轴距3500，货箱内部最大尺寸4000€？100€？00，整车最大装载质量10500Kg。
为满足整车性能及使用要求，对车箱举升机构进行设计优化。
1举升机构结构的形式杆系倾卸式一般是由三角臂、副车架和车箱等构成的连杆机构与油缸组合而成以实现车箱的倾卸功能。
本车采用比较常用的油缸前推连杆组合形式，其布置灵活并能使油缸行程成倍放大，举升力系数小省力，油压特性好。
2举升机构整体参数的初步选取2.1车箱倾斜角的要求举升机构要保证车箱具有一定的倾斜角，只有当举升角大于货物的安息角时，货物才能倾泻干净。
针对细沙和石灰石的使用，我们选取货箱最大倾斜角为45€啊？2.2对油缸活塞行程的要求油缸活塞行程应尽可能小，以利于缩短倾卸时间，提高工效，降低油缸的制造成本，减轻机构的质量。
油缸行程580mm2.3对建造纵深的要求建造纵深是指连杆组合式举升机构在自卸车车箱下部空间中所要求的深度，要求尽可能小，机构紧凑，降低车箱高度，提高整车稳定性，也利于组合式连杆举升机构的总体布置。
设计车箱纵梁高度120mm，主车架纵梁高度240mm，副车架高度120mm，总高度和为480mm。
举升机构建造纵深L2.4对举升油缸的要求因车箱不断倾斜，装载货物随之卸出，所以车箱启动时的举升力最大，通常要求活塞以尽可能小的举升力来启动车箱，以利于减小举升机构的体积和重量。
暂定参数：油泵额定工作压力=20Mp，需要油泵的最小理论流量=40L/min；活塞推力F=40t；油缸缸径=160mm；油缸行程=610mm。
马勒里式举升机构优化设计
基于ADAMS的自卸车举升机构的仿真优化自卸车是装有由本车发动机驱动的液压举升机构，能将车厢卸下，或将车厢倾斜一定角度卸货，并靠自重使车厢自行回位的专用汽车。
随着生产力的发展，货物运输合理化和装卸机构机械化的要求，自卸车得到了很快的发展，并且日趋完善。
举升机构是自卸车的核心机构，它直接关系到自卸车的整车及举升性能。
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。
对于举升机构的设计，最早的方法是类比作图试凑法，但这种方法盲目性大，需多次作图试凑，工作量大，而且设计精度较差。
随着计算机技术的飞速发展，解析法和矩阵变换算法相继产生，但是它们都得进行繁琐的计算和编程。
近些年发展起来的虚拟样机技术，融合了现代信息技术、先进仿真技术和先进制造技术，利用虚拟样机代替物理样机对产品进行创新设计测试和评估，能大大缩短产品开发周期，降低产品开发成本，改进产品设计质量，全面提高面向客户与市场需求的能力。
以虚拟设计思想、复杂运动学和动力学基本理论方法以及拓扑技术为基础，计算机数字虚拟环境下进行的多体系统运动学和动力学的仿真分析，已经得到许多虚拟样机分析软件的强力支持。
目前在这一领域，使用最多的产品是美国MSC公司在多体系统领域的标志产品MSC.ADAMS。
本文利用ADAMS对马勒里举升臂式(油缸前推连杆组合式)机构进行了优化设计。
首先利用ADAMS/View模块建立了举升机构简化物理模型，然后对该物理模型进行了仿真，最后使用ADAMS/Insight模块以液压油缸最大推力最小为优化目标，对机构中部分铰接点位置进行了优化计算。
优化后液压缸的最大推力比优化前有了很大幅度的降低，这对提高举升机构的性能有着重要作用。
举升机构的建模与仿真1.物理模型的简化建立自卸车举升机构物理模型前，必须先对举升机构进行合理的简化。
从汽车动力学的角度出发，对所建模型做如下简化和假设：举升机构为一多刚体系统，每个刚体在各个方向的惯性力均为零；由于某些铰链在一些方向的力的约束真值比较小，对整车动力学的影响可以忽略不计，假设其为零；外形几何尺寸只需满足可视化效果，对仿真没有实质影响，因此建模时只需给定一固定值即可。
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２０１０．３． ＨＥＡＶＹ ＴＲＵＣＫ《重型汽车》
１５
□文／王臣涛（合肥工业大学）
引 言
自卸运输车的举升机构对其生产效率及性能有很大的影响。
因此，合理选择举升机构的结构参数，将极大提高自卸车的工作能力。
作为组合式举升机构的一种，前推连杆放大式（也称“T ”式或马勒里式）举升机构具有横向刚度好、举升转动圆滑平顺、举升力系数小等优点，特别适用于大吨位自卸汽车，被公认为是一种较好的举升机构。
本文以最大举升力系数和油压波动系数为优化目标函数，对某新开发自卸车“T ”式举升机构进行了优化分析，获得了较好的举升力系数曲线及油压特性曲线，对该车型的开发设计起了一定的指导作用。
１ 动力学模型的建立及仿真
１．１ 模型建立
模型中一些结构简单的构件直接在ADAMS 中建立，对于结构复杂的构件通过UG 建立，然后再导入到ADAMS 中，活塞缸与活塞之间通过移动副连接并加一驱动函数来模拟液压油对活塞的推力作用，建立的动力学模型的约束拓扑结构如图1。
１．２ 仿真分析
在仿真过程中，最大举升角度为50°，货物为整体结构，且不考虑货物的安息角，仿真结束后得到该车型以及
自卸车举升机构的
优化设计
标杆样车的举升力系数、油缸压力随货箱翻转角的变化曲线如图2、图3。
图３ 油缸油压随货箱翻转角的变化曲线工程实际中要求油压特性符合以下条件：
(1) 最大油压值不在初始时出现，而在举升角为5°～θ
max
时达到；
(2) 举升过程中的最大油压值P
max 不高于初始油压值P
的8%；
(3) 最大油压值在允许值范围内尽可能小；
(4) 油压波动较小。
从仿真结果可以看出：
(1) 该车型举升机构油压最大值出现在翻转角5～8°，符合理想的油压特性基本要求；
(2) 标杆样车在整个的自卸过程中所需的举升力较小，举升性能相对于该车型较好，但是其举升力最大值出现在初始位置，不符合理想的油压特性曲线；
(3) 该车型举升机构在整个的自卸过程中所需的举升力偏大，油缸油压的变化也较大，对油缸使用不利，需要对举升机构进行进一步的优化。
２ 模型参数化
２．１ 目标函数的建立
一般来说在自卸机构设计中，需要同时考虑所需油缸推力的大小和油缸压力的波动。
理论上来说，如果只是单纯的以一个性能参数为目标函数，无法得到既满足油缸推力最小又使得油缸压力波动最小的优化结果，为此，我们提出了一种通过加权系数综合考虑举升力系数以及油缸压力波动系数的优化方案。
(1) 以式（1）为目标函数，通过改变举升机构中各个关键铰点坐标，得出几组优化结果；
minF(x)＝wf・KF＋wp・KP （1）式中wf+wp=1（0≤wf≤1，0≤wp≤1）；
本文中取w f=0.7，w p=0.3。
wf——举升力系数加权系数；
wp——油压波动系数加权系数；
KF——举升力系数=油缸实际作用力／举升重量；
KP——油压波动系数＝（最大油压－平均油压）／平均油压。
(2) 考虑整车总布置的限制进行筛选，最终确定一组优化结果。
２．２ 设计变量及约束条件
本文选取A、B、C、D、E、O6个点的x,z坐标（即各安装点在整车上的前后和上下位置）对模型进行参数化（见图4），并且根据整车总布置的要求, 确定各个设计变量的变化范围，具体如表1。
图４ 关键点位置示意图
另外，由于整车总布置以及设计要求的限制，还需如下约束。
(1) 举升角θmax≥50.0度；
(2) 铰点C在举升过程中距货箱地板的距离d mi n≥70.0mm；
(3) 机构空间尺寸：举升机构长度Lmax≤1530.0mm，高度Hmax≤340.0mm；
货厢后铰支点Ｏ至其后挡板内壁最小距离：Lomin≥
表１ 设计变量取值范围Ｑｉｃｈｅｓｈｅｊｉ
《重型汽车》ＨＥＡＶＹ ＴＲＵＣＫ ２０１０．３．
１６
350.0mm。
３ 优化分析
首先对设计变量进行设计研究，研究各个设计变量对目标函数的敏感度，结果如图5。
从图中我们可以明显看出，D V_4、D V_6、D V_8、D V_10即铰点B、C、D、E的z坐标对目标函数的敏感度较大，因此，选取这四个设计变量对目标函数进行优化分析，优化前后设计变量对应点的坐标值如表2，主要性能参数的对比如表3，优化后举升机构的举升力系数曲线以及油压特性曲线分别如图6、图7。
表２ 优化前后设计变量取值（ｍｍ）
表３ 优化前后主要性能参数对比表
图５ 设计变量对目标函数的敏感度
由优化结果可以看出：
(1) 优化后，举升力系数与油缸油压特性曲线整个的向下偏移了一段，所需油缸推力最大值、举升力系数最大值以及油缸压力最大值都减小了9.6%，举升性能得到大大改善。
(2) 优化后，初始位置举升力系数为1.759，比优化前降低了12.8%，油压波动系数为0.236，比优化前降低了13.2%，显然，优化后的举升机构所需油压在初始位置较低，随着翻转角的增大逐步增加，在翻转角约为7度的时候达到最大，油压最大值高于初始值3.9%≤8%，并且在整个自卸过程中，油压特性曲线变化平缓，油压波动系数较小，符合油压特性曲线的要求。
(3) 优化后，初始位置举升力系数、最大举升力系数以及油压波动系数都优于标杆样车，即使是举升过程的后半段也已达到标杆样车的水平。
从以上的结果综合看来，该优化方案满足设计要求，且比原方案和样车方案举升性能都得到很大的提高。
参考文献略。
Ｑｉｃｈｅｓｈｅｊｉ
２０１０．３． ＨＥＡＶＹ ＴＲＵＣＫ《重型汽车》１７。