某矿用车后悬挂机构运动分析

行了运动分析，验证了该机构的正确性。
关键词：后悬挂 机构运动分析 自由度 约束螺旋
机构连接车
车轮,传递作用在车
和车
的 作用力和力矩，使车
面行 ，扌
定的
对于车 动，并
面传递给车架的 载荷。
机构由
弹性元件、减 和导向机构三部分 #
以
矿用车
机构为 对 ， 计算
机
构的自由度，并进行运动分析"
机构
计的 性。
各分支进行分析，将后桥机构简化，以便于进行自 度计算和运动分析。
Z
B
0
P
炉N
1后悬挂机构
某矿用车
机构
1
，其中
CDLHGI为车
的点，ABPQCD分支为上
拉杆，通过球副A和球副B与车架连接，通过球副
C和球副D与车
接;EG分支为前下拉杆，
通过球副E和球副G分 车架和车
接；
FH分支为后下拉杆，通过球副F和球副H分
车架和车
接;KJI分支为
1,通过球
副K和球副I分 车架和车
绕Z轴转动，$ 4°是 绕Y轴转动。
公共约束数);
n——机构中构件的数目，包括机架；
g——机构 动副的数目；
fi 机构中第7
动副的自由度数；
8——机构中的冗余约束数
%Fra Baidu bibliotek—机构中的局部自由度数。
图6约束反螺旋
通过计算，能找到一组不全为0的系数a、R、c, 使得下式成立
$ 2°=1$ °+2$ 4° + c$ 5°
为 $ H\、$ H2、$ H3"对 AC 分
支、EG分支、FH分支分别求反 ，结果
6所
和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和
2019年第2期
矿用汽车
・7・
★ ★ 设计•试验•研究 歿妙馋妙馋妙馋妙馋妙馋妙馋妙馋妙馋妙馋妙馋妙馋妙馋妙馋妙馋妙馋妙馋妙馋妙馋妙馋妙爸
为
$K1、$K2、$K3，圆柱副J的运动螺旋为$J1、$J2 # 设IJ之间的长度为$1 "K之间的长度为$"
UK分支运动 系如下：
$ *1 = （100； 000）
$ *2 = （010；000）
$ *3 = （001； 000） $ K1= 100 ；00%$2 ）
$K2 = （010；000） $ K3= 001；$200）
$,1 = （010；000）
$ ,2 = （000 ； 010）
系的秩为6"
反螺旋，即IJK
分支对车
的运动无 作用,计算机构自由
度 将其去掉，同理，可去掉LMN分支#
2# .
分 分析
下拉杆分支分析同样利用基于
的自
由度分析方法。去掉IJK和LMN分支后，后桥机
构
5
#
图3去掉杆BD
2・2悬挂缸分支分析
成的运动
面运动，使车
的点在与
YZ平面平行的平面 动,G点只
PG平面内
动;再仅 EG分支对车
的 作用,G
点只 以E为球心、EG长度为半径的球面
动;综合分析EG分支和AC分支的 作用,G点
只
球面与PG平面的交线 动"匕交线
和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和和
g
M=d(n—g—1) + %九 + 8—％ 7=1
式中M——机构的自由度数； #——机构的阶数# = 6—&其中&为机构的
机构中，公共约束数& = 0，机构的阶数: # = 6;其构件的数目:n = 4,运动副数：g = 4" H
动副 的自由度数之和为：%fi = 8"机构不存在
冗余 8=0 ,EG分支两端是球副"干EG
即$2°与$ 1°、$ 4°、$ 5°线性相关，而$ 1°、
$ 4°、$ 5°、$ 6°线性无关，即$ 2°是冗余 ，由于
FH分支只 了
反螺旋$2°,所以FH分
支是
分支，分析自由度 以将其去掉，如
7所示。
3后悬挂机构自由度计算 现对图7 机构 进行自由度计算，采用
修正的 Kutzbach-Griibler 公式：
2.1上拉杆分支分析
A、B、C、D四个球副都各自具有3个转动自由
度，由于PQ杆将AC杆和BD杆刚性连接，球副A
和球副B分别只剩下绕轴线AB转动这 自由
度，球副C和球副D分别只剩下绕轴线CD转动这
自由度，则球副A、B、C、D仅相当于转动副。
2
#
于转动副A、转动副B同轴，转动副C、转
动副D同轴，杆AC
BD对车
接；LMN
分支为
2,通过球副N和球副L分 车架
和车
接，其中J和M为圆柱副。
坐标
系O-XYZ的原点位于AB连线的中点,以车辆纵向
为X轴，车辆横向为Y轴，车辆垂向为Z轴。
桥机构的上拉杆、 、下拉杆分别沿YZ平面对
称布置#
2后悬挂机构分析
车
车架之间的连接分支较多,需要对
C
Y E
M D
L F
图1后悬挂机构简图
基于
的自由度分析方法在复杂机构
分析中十分有效，首先用该方法分析悬挂缸分支"
以IJK分支为例，如图4
。
图4 UK分支
图5下拉杆分支分析
转动副A的 为$ -1,转动副C的
为
$C1，球副E的 为$E1、$E2、$E3,球副G的螺
为 $ .1、$ G2、$ G3，球副 F 的
为 $ "1、$ F2、
$F3,球副 H 的
绕
自身轴线转动的局部自由度，故％=1将这些参数
入 的Kutzbach-Griibler自由度计算公式中，
即可求 桥机构的自由度为：
M=6X(4—4—1) +8+0 — 1 = 1
4后悬挂机构运动分析
现在机构
只剩下AC分支和EG分支，
设过G点与YZ平面平行的平面为PG,先仅 ：
AC分支对车
的 作用,AC分支将车
的约束
作用是
的,
，去掉杆BD,如图3
"""""""""""""""""""""粋""""""""""""""""""""""""
・6・
矿用汽车
2 0 19年第2期
★ ★ 设计•试验•研究
图2上拉杆球副变化
建立局部坐标系I-XYZ, Y轴沿IK方向，X轴
纸面向外,Z轴根据右手法则确定。球副I的
动 为$1、$*2、$3球副K的运动
★ ★ 设计•试验•研究
""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
某矿用车后悬挂机构运动分析
张冬蒋宽王卓周罗朋黄俊阁 （广州电力机车有限公司）
【摘要】本文以某矿用车
机构为 对象，采用基于
的自由度分析方法，结合
分析,去除机构中的
，对机构进行简化，计算出该机构的自由度,并对简化后的机构进
# EG分支 的
反
为$ 10$ 1是
力，约束车 的反
沿EG方向移动;FH分支产 为$ 20$ 20是 力，约束车 ‘
沿EG方向移动；AC分支 的
反螺
为$ 30、$ 4°、$ 5r、$ 6 =其中"3° 是 力
K
车
沿X轴移动，$ 6°是 力，约束车
沿过O点与AC平行方向移动，$ 5°是
力偶"勺束车 力偶，约束车