自卸汽车卧式液压举升机构设计

自卸汽车卧式液压举升机构设计

郝世强

在工程自卸车领域，由于使用环境差异，加上个性化需求极大，导致车箱、液压系统出现通用性差、结构差异大，一般的设计软件只考虑了通用性，不能满足个性化需求，本人在工作中经过实践，总结出一套适合本企业产品批量少、专用性强的软件，能满足设计人员的需要。

下图为一自卸汽车液压举升机构的一般受力模型，忽略构件重力、摩擦力，货物及车箱重力均布，已知各构件尺寸，油缸举升力：T（吨），求各运动副的反力、车箱及货物的重量G（吨）。

本软件分两部分，第一部分为机构位置分析，主要目的是分析机构中关键点的位置，以及车箱最大设计倾角，为下一步进行力分析提供数据，采用解析法。第二部分为机构力分析，采用矩阵法。

机构位置分析

已知：各杆长度，LAB：失量AB。

列出失量方程：

L AB+ L BC= L AD+ L DC

运用失量代数知识可求出，E、C、B点坐标，HE与X轴夹角。

矩阵法

1) 基本情况分析：

机构组成：构件1：车箱，构件2：三角臂，构件3：拉臂； 对整个机构：活动构件为1、2、3，可以列出3×3=9个方程，未知量的数目：共 9 个。

A R （R 14x , R 14y ）

、B R （R 12x , R 12y ）、C R （R 23x , R 23y ）、D R （R 34x , R 34y ）、G

符号示例：

12R ：是构件

1对构件2的作用力（即车箱对三角臂的作用力）； X R 12：是构件1对构件2的作用力在X 方向的分力； Y R 12：是构件

1对构件2的作用力在Y 方向的分力；

构件2对构件1的作用力为12R -，分力也分别为X R 12- ，Y R 12-。

14R ：是构件

1对构件4的作用力（即车箱对小车架的作用力）； 23R ：是构件2对构件3的作用力（即三角臂对拉臂的作用力）； 34R ：是构件

3对构件4的作用力（即拉臂对小车架的作用力）；

2）对构件1、2、3列平衡方程式

=∑X

F

0=∑Y F 0=∑M

构件1（车箱）：受三个外力

1、小车架4对车箱1的作用力14R -

2、车箱及货物的重力G

3、三角臂2对车箱1的作用力12R -

0)()()(1212=---+--G X X R X X R Y Y A G Y B A X B A 0)(=∑A M 01214=--X X R R 01214=---G R R Y Y

G ：取代数量值为正

构件2（三角臂）：受三个外力 1、车箱1对三角臂2的作用力12R 2、油缸举升力T

3、拉臂3对三角臂2的作用力23R -

0)()()()(2323=---+-+--Y E B X E B Y C B X C B T X X T Y Y R X X R Y Y 0)(=∑B M

02312=+-X X X T R R 0

2312=+-Y Y Y T R R

构件3（拉臂）：受两个外力 1、车架4对拉臂3的作用力34R - 2、三角臂2给拉臂3的作用力23R

0)()(2323=---Y C D X C D R X X R Y Y 0)(=∑D M

02334=+-X X R R

2334=+-Y Y R R

三组方程可整理为：

0)()()(1212=---+--G X X R X X R Y Y A G Y B A X B A 01214=--X X R R 01214=---G R R Y Y

X E B Y E B Y C B X C B T Y Y T X X R X X R Y Y )()()()(2323---=-+--

X X X T R R -=-2312 Y

Y Y T R R -=-2312

0)()(2323=---Y C D X C D R X X R Y Y

02334=+-X X R R

02334=+-Y Y R R

将以上方程缩写成： ][}]{[D R C =

未知力列阵T Y X Y X Y X Y X R R R R R R R R G R ),,,,,,,,(}{3434232312121414=

已知的系数矩阵][C

输入下表中的值就可球出][C ，][D

利用Mathematica 4.0软件可求解上述线方程中的未知数}{R 结果为：

参考文献： [1] 蔡高厅，《高等数学》； [2] 线性代数； [3] 机械原理；

[3] Mathematica 4.0；

[4] 理论力学；

[5] visual basic 6.

图解法

根据已知，可作出上述机构的受力图：

可以看出，与矩阵法相比，作图法精度是很高的，完全可以满足工程实际需要。

作图法虽然简单易行，但要用于机构优化改进时，非常烦锁，这时用解析法的优势非常明显。附：计算机程序部份界面。