直推式自卸汽車舉升機構(gòu)的建模與仿真

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安徽工程大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）專 業(yè)：車輛工程題 目：直推式自卸汽車舉升機構(gòu)的建模與仿真作 者 姓 名：導師及職稱：導師所在單位：安徽工程大學6 月吳兵兵：直推式自卸汽車舉升機構(gòu)的建模與仿真直推式自卸汽車舉升機構(gòu)的建模與仿真摘 要本次設(shè)計是以直推式自卸車為設(shè)計平臺，對其舉升機構(gòu)的建模與仿真，那么首先我要對其舉升機構(gòu)進行建模，采用 UG 軟件進行整車的車架與車廂及其舉升機構(gòu)的建模，在建模之前對已經(jīng)選定的汽車參數(shù)進行其余一系列的參數(shù)設(shè)計，包括舉升機構(gòu)的與液壓機構(gòu)設(shè)計，最終設(shè)計出與參數(shù)匹配的模型，對其模型進行修改，在建立模型以后，在運用 UG 的運動仿真項目得到模型的仿真文件。同時得到直推式前置式舉升機構(gòu)具有省力的效果，不利的是其行程過長。對于直推式前置式自卸車主要應(yīng)用在重型貨車上面巨多，因為重型載貨汽車，承載的質(zhì)量較大，在舉升時必須考慮到省力情況，相信會找到自卸車舉升機構(gòu)的一個平衡點，使得省力同時行程也比較短。關(guān)鍵詞：自卸車;舉升機構(gòu);液壓機構(gòu) UG;建模;UG 仿真 安徽工程大學畢業(yè)設(shè)計( 論文)IModeling and Simulation of Straight Push Lifting Mechanism of Dump TruckABSTRACTThis design is based on direct push dump truck platform, the modeling and simulation of the lifting mechanism, so first of all I want for the lifting mechanism modeling, using UG software to the vehicle frame and the carriage and the modeling of the lifting mechanism of already selected in the car before modeling parameters for the rest of the series of design parameters, including hydraulic press design, final design and parameter matching model, the model is modified, after the model, the use of UG simulation project get movement model of the simulation file. At the same time get straight push superposed lifting mechanism has the energy saving effect, disadvantage is the adults too long. For straight push superposed on the dump truck is mainly used in heavy duty truck giant, because of the heavy duty truck, bearing quality is bigger, and effort must be taken into account when lifting, believe that will find a balance point of lifting mechanism of tipper, makes the energy at the same time also shorter.Keywords: dump truck; The lifting mechanism; Hydraulic unit; UG modeling；UG simulation吳兵兵：直推式自卸汽車舉升機構(gòu)的建模與仿真II目錄摘 要 IABSTRACT.II插圖清單 .V插表清單 VI引言 - 1 -緒論 - 2 -1 直推式自卸車舉升機構(gòu)的介紹與作用 - 2 -1.1 舉升機構(gòu)的分類 .- 2 -1.2 自卸車的作用 - 3 -2 直推式自卸汽車舉升機構(gòu)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 .- 3 -2.1 研究現(xiàn)狀 .- 3 -2.2 發(fā)展趨勢 .- 3 -3 直推式自卸汽車舉升機構(gòu)的研究意義 - 3 -第二章 自卸車舉升機構(gòu)的設(shè)計 - 5 -2.1 本車型的主要尺寸，及其參數(shù) - 5 -2.2 舉升機構(gòu)的選擇 .- 5 -2.2.1 舉升機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式 .- 5 -2.2.2 各個舉升機構(gòu)的性能比較 - 5 -2.2.3 舉升結(jié)構(gòu)形式的確定 .- 5 -2.3 最大舉升角的確定 .- 5 -第三章 自卸車舉升機構(gòu)的運動與受力分析 .- 6 -3.1 舉升機構(gòu)的運動分析 - 6 -3.2 舉升機構(gòu)的受力分析與參數(shù)的選定 .- 6 -3.2.1 油缸的總行程 L.- 6 -3.2.2 油缸的舉升力大小 P- 6 -3.2.3 油缸額定壓力的選定 .- 6 -3.2.4 液壓缸徑的設(shè)計與確定 .- 6 -第四章 舉升機構(gòu)的建模 .- 8 -4.1 基本結(jié)構(gòu)的建模 .- 8 -4.1.1 對車架進行建模 - 8 -4.1.2 與車架匹配的車廂的建立 - 9 -4.1.3 與車架匹配的車架吊耳建模 .- 9 -4.1.4 與車架匹配車架支架建模 - 10 -4.1.5 與車相匹配的車廂吊耳的建模 .- 11 -4.1.6 所需要的長短螺栓螺帽的建模 .- 12 -4.2 舉升機構(gòu)的建模 .- 13 -4.2.1 液壓缸頂部的建模過程 - 13 -4.2.2 第一級液壓缸建模 .- 14 -4.2.3 第二級液壓缸建模 .- 14 -4.2.4 第三級液壓缸建模 .- 15 -安徽工程大學畢業(yè)設(shè)計( 論文)III4.2.5 最后一級液壓缸建模 .- 15 -4.2.6 最后一級液壓缸底座建模 - 16 -第五章 舉升機構(gòu)的裝配 .- 17 -5.1 舉升機構(gòu)的裝配 .- 17 -5.2 基本結(jié)構(gòu)的裝配 .- 17 -5.3 整體裝配 .- 20 -第六章 舉升機構(gòu)的仿真 .- 21 -6.1 仿真的初處理 - 21 -6.1.1 選擇連桿 - 21 -6.1.2 添加運動副 .- 21 -6.2 仿真的解算方案 .- 24 -6.3 仿真的求解 .- 24 -結(jié)論與展望 .- 26 -致謝 - 27 -參考文獻 .- 28 -附錄 C：外文文獻及其譯文 .- 29 -附錄 D：主要參考文獻摘要 .- 40 -吳兵兵：直推式自卸汽車舉升機構(gòu)的建模與仿真IV插圖清單圖 1-1 直推式舉升機構(gòu)……………………………………………………………….…-2-圖 1-2 單擊與多級舉升機構(gòu)………………………………………………………….…-2-圖 1-3 連桿組合式舉升機構(gòu)………………………………………………………….…-3-圖 4-1 車架的二維模型………………………………………………………………….-8-圖 4-2 車架主模型…………………………………………………………………….-9-圖 4-3 車廂模型…………………………………………………………………….-9-圖 4-4 車架吊耳…………………………………………………………………….-10-圖 4-5 鏡像的車架吊耳………………………………………………………………….-10-圖 4-6 車架支架…………………………………………………………………….-11-圖 4-7 車廂吊耳…………………………………………………………………….-11-圖 4-8 長螺栓…………………………………………………………………….-12-圖 4-9 短螺栓…………………………………………………………………….-12-圖 4-10 螺帽…………………………………………………………………….-12-圖 4-11 建模界面…………………………………………………………………….-13-圖 4-12 第一級液壓缸頂部…………………………………………………………….-14-圖 4-13 第一級液壓缸………………………………………………………………….-14-圖 4-14 第二級液壓缸………………………………………………………………….-14-圖 4-15 第三級液壓缸………………………………………………………………….-15-圖 4-16 最后一級液壓缸……………………………………………………………….-15-圖 4-17 最后一級液壓缸底座………………………………………………………….-16-圖 5-1 裝配界面…………………………………………………………………….-17-圖 5-2 液壓缸裝配…………………………………………………………………….-17-圖 5-3 移動組件界面…………………………………………………………………….-18-圖 5-4 車架裝配…………………………………………………………………….-18-圖 5-5 支架裝配細節(jié)…………………………………………………………………….-19-圖 5-6 車廂與車架的裝配……………………………………………………………….-19-圖 5-7 車廂吊耳的裝配………………………………………………………………….-19-圖 5-8 整體裝配…………………………………………………………………….-20-圖 5-9 舉升時整體裝配………………………………………………………………….-20-圖 6-1 連桿選定界面…………………………………………………………………….-21-圖 6-2 添加運動副…………………………………………………………………….-22-圖 6-3 添加共線副…………………………………………………………………….-23-圖 6-4 解算…………………………………………………………………….-24-圖 6-5 模型仿真…………………………………………………………………….-24-圖 6-6 仿真位移曲線…………………………………………………………………….-25-圖 6-7 仿真速度曲線…………………………………………………………………….-25-安徽工程大學畢業(yè)設(shè)計( 論文)V插表清單表 2-1 各種性能的比較……………………………………………………………….…-5-表 2-2 貨物的安息角……………………………………………………….……………-5-吳兵兵：直推式自卸汽車舉升機構(gòu)的建模與仿真- 0 -引言現(xiàn)在汽車主要都是通過舉升機構(gòu)對車廂進行翻轉(zhuǎn)，從而達到貨車卸貨的目的，目前直推式自卸車主要是通過以前的設(shè)計結(jié)果，來滿足貨車自卸。目前汽車工業(yè)發(fā)展的經(jīng)濟效益不只是汽車本身，而集中表現(xiàn)在汽車的使用全過程中。隨著汽車運輸?shù)男б嬉约案鞣N功能和性能的要求越來越高，作為專用汽車的車輛品種之一的直推式自卸車，幾十年來在國內(nèi)外迅速獲得發(fā)展與普及，至今其擁有量約占汽車的 28%，并且日趨完善。舉升機構(gòu)主要是通過貨車自身承載的情況，以及工作工況，從而確定采用怎么樣的形式的液壓缸，從而設(shè)計出液壓舉升機構(gòu)，此次設(shè)計采用中國重汽中的一款自卸貨車進行設(shè)計。主要是通過軟件對其參數(shù)進行建模，得到模型后，對其模型進行仿真，從而得到此次設(shè)計的可行性，為載貨汽車舉升機構(gòu)今后進一步設(shè)計運用提供一定設(shè)計基礎(chǔ)。安徽工程大學畢業(yè)設(shè)計( 論文)- 1 -緒論1 直推式自卸車舉升機構(gòu)的介紹與作用1.1 舉升機構(gòu)的分類依據(jù)舉升機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式，舉升機構(gòu)分為兩大類：直推式和組合連桿式，他們均采用液體壓力作為舉升動力，從而實現(xiàn)車廂的舉升。本次設(shè)計采用直推式舉升機構(gòu)。（1）直推式舉升機構(gòu)直推式自卸車舉升機構(gòu)的舉升油缸直接作用在汽車車廂底部，由液壓缸直接推動車廂傾斜運動。因此根據(jù)液壓缸所在的車廂底部位置不同分為前置式和中置式，如圖1-1 所示。圖 1-1 直推式舉升機構(gòu)然而同時根據(jù)液壓缸的形式又分為單級液壓缸和多級液壓缸的直推式，如圖 1-2 所示。圖 1-2 單級與多級舉升機構(gòu)在相同的舉升載荷條件下，前置式需要的舉升力較中置式舉升力小，但是舉升行程較長。然而中置式舉升機構(gòu)舉升力較大，其舉升行程較短。（2）組合連桿式舉升機構(gòu)由于本次設(shè)計不采用組合連桿式設(shè)計，采用直推式舉升機構(gòu)，故在這里不在詳細介紹組合連桿舉升機構(gòu)。組合連桿式舉升機構(gòu)就是借助于機械連桿組合，從而實現(xiàn)舉升，使得車廂得到傾斜，得到卸貨的目的。如圖 1-3 所示。吳兵兵：直推式自卸汽車舉升機構(gòu)的建模與仿真- 2 -圖 1-3 連桿組合式舉升機構(gòu)從能量角度上來說各有各的優(yōu)點，各有各的缺點，舉升力小則行程長，舉升力大則行程短。1.2 自卸車的作用隨著時代進步，科技越來越先進，搬運工作已經(jīng)是人力不可解決的事情之一，故自卸型汽車問世，使得人們的勞動強度大大減小，效率大大提升。自卸汽車又稱為“ 翻斗車 ”，他是依靠發(fā)動機來驅(qū)動自卸車自帶的舉升機構(gòu)的液壓機構(gòu)，從而實現(xiàn)汽車的貨廂傾斜一定的角度，使其得到自動卸貨的目的，并且依靠貨廂自重使得其復位的一種專用汽車。從而實現(xiàn)了機械化卸貨，卸貨效率得到大大提高，節(jié)約勞動力。2 直推式自卸汽車舉升機構(gòu)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢2.1 研究現(xiàn)狀汽車已經(jīng)是推動現(xiàn)代文明的交通工具，隨著人們的生活水平不斷提高，在社會商品和信息交流中，汽車作用日趨重要。汽車工業(yè)發(fā)展的經(jīng)濟效益不只是汽車本身，而集中表現(xiàn)在汽車的使用全過程中。隨著汽車運輸?shù)男б嬉约案鞣N功能和性能的要求越來越高，作為專用汽車的車輛品種之一的直推式自卸車，幾十年來在國內(nèi)外迅速獲得發(fā)展與普及，至今其擁有量約占汽車的 28%，并且日趨完善。自卸汽車是一種由舉升機構(gòu)操作能將貨物自動卸載的運輸汽車，在多種領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。自 20 世紀出現(xiàn)以來，不斷不發(fā)展，日益完善，已經(jīng)成為當今貨物運輸?shù)闹饕囕v之一。自卸汽車具有高度的機動性和卸貨機械化的特點，從而可以大大縮短裝卸時間，提高運輸效率，節(jié)省勞動力，減輕勞動強度。隨著汽車發(fā)展，自卸車不斷被采用新材料，新工藝，提高其質(zhì)量，具有較高的傳動效率，控制和操作更為完善，更方便。2.2 發(fā)展趨勢各國十分注重在自卸汽車上采用先進技術(shù)，全面提高自卸汽車的內(nèi)在質(zhì)量和使用性能。隨著使用范圍的不斷擴大，用戶要求不斷提高，自卸汽車正朝著多品種，系列化，小批量的發(fā)展方向，并且廣泛采用計算機輔助設(shè)計，以提高設(shè)計質(zhì)量和縮短研制周期。 3 直推式自卸汽車舉升機構(gòu)的研究意義直推式自卸汽車在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中起著相當重要的作用，包括：可以大幅提高勞動生產(chǎn)率；可以降低勞動強度，改善勞動條件。自卸車大多使用于條件比較惡劣的礦山和建設(shè)工地，舉升機構(gòu)是自卸車的核心機構(gòu)，舉升機構(gòu)的設(shè)計既要考慮其運動學安徽工程大學畢業(yè)設(shè)計( 論文)- 3 -問題，又要考慮其強度問題。因此，對其研究具有重要的理論意義和實用價值。吳兵兵：直推式自卸汽車舉升機構(gòu)的建模與仿真- 4 -第二章 自卸車舉升機構(gòu)的設(shè)計2.1 本車型的主要尺寸，及其參數(shù)本次設(shè)計選用中國重汽 HOWO 重卡 336 馬力 6X4 自卸車整車參數(shù)：軸距:3625+1350mm 車身長度:8.214m 車身寬度：2.496m 車身高度：3.17m 整車重量：12.11t 額定載重 12.76t 最大總質(zhì)量：25t 車廂參數(shù)：長度：5.6m 高度：2.3m 高度：1.2m2.2 舉升機構(gòu)的選擇2.2.1 舉升機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式前面緒論已經(jīng)提及到了，舉升機構(gòu)分為兩大類：直推式和組合連桿式，他們均采用液體壓力作為舉升的動力源。2.2.2 各個舉升機構(gòu)的性能比較舉升機構(gòu)是自卸車的重要裝置，他直接關(guān)系到自卸汽車的結(jié)構(gòu)與舉升機構(gòu)，如表2-1 所示。表 2-1 各種性能的比較直推式 結(jié)構(gòu)緊湊，升效率高，工藝簡單，成本較低，用單缸是時容易剛度不足，采用多節(jié)缸時密封性較差。組合連桿式 舉升力系數(shù)小，省力，橫向剛度好。2.2.3 舉升結(jié)構(gòu)形式的確定由于舉升機構(gòu)的重要性，所以在選著舉升機構(gòu)時一定要全面考慮，合理選用，以便能夠達到設(shè)計要求。由于本次設(shè)計題目要求采用直推式，所以考慮采用是前置式還是后置式，綜合各個方面采用前置式直推式舉升機構(gòu)設(shè)計。2.3 最大舉升角的確定車廂的最大舉升角，就是車廂的最大傾斜角，是指車廂舉升到極限的位置，車廂地板與底部車架平面的夾角。確定車廂最大舉升角的依據(jù)是貨物的安息角，它表明貨物內(nèi)摩擦所能維持的堆積角度，內(nèi)部摩擦越小，安息角就越小。本車型為直推式自卸貨車，下表為一般貨物的安息角，如表 2-2 所示。設(shè)計的車廂最大舉升角必須要大于貨物的安息角。自卸車的最大舉升角可在 45-70之間選取。舉升角越大越容易將貨廂內(nèi)的貨物卸凈。但是過大的傾斜角會導致貨車的穩(wěn)定性較差，貨廂不容易復位。本次設(shè)計考慮到時載重型貨車，故選取 50 為最大舉升角。表 2-2 貨物安息角 單位：度物料名稱 煤 焦炭 鐵礦石 銅礦 細砂 粗砂 石灰石 黏土 水泥安息角 27~45 50 40~45 35~45 30~35 50 40~45 50 40~50安徽工程大學畢業(yè)設(shè)計( 論文)- 5 -第三章 自卸車舉升機構(gòu)的運動與受力分析3.1 舉升機構(gòu)的運動分析根據(jù)車型選定的參數(shù)，本次設(shè)計采用直推式前置式舉升機構(gòu)，如圖表 1-1 所示，分析其運動情況，對于這次設(shè)計的舉升機構(gòu)，它是通過液壓缸與車架的底部相連接然后另一端與車廂的前圍板相連接，再通過液壓缸的收到液壓力的作用，從而使得多級缸依次舉升，使得車廂圍繞車車架的后端進行運動，從而使得車廂舉升達到一定的角度，使得達到貨物卸載的目的。3.2 舉升機構(gòu)的受力分析與參數(shù)的選定3.2.1 油缸的總行程 L根據(jù)車廂的總體長度以及車廂與車架鉸接的位置分析，本次設(shè)計車廂的總體長度為 5.6 而車廂與車架鉸接處距離車廂尾端為 0.6 米，故得到車廂被舉升的總體長度為4.5 米，又有本次設(shè)計車廂被舉升的最大角度為 50。故根據(jù)公式余弦定理得到油缸總的行程為 4.2 米，根據(jù)行程確定本次設(shè)計采用三級液壓缸舉升機構(gòu)。通過查閱資料得到選定，本次三級液壓缸的行程分別為第一級缸為 1.2 米，第二級液壓缸行程為 1.4 米，第三級液壓缸行程為 1.6 米。3.2.2 油缸的舉升力大小 P油缸的舉升力大小計算是為了后來對液壓缸的缸徑設(shè)計提供數(shù)據(jù)參數(shù)。油缸推理是根據(jù)貨車載重情況確定的，本次設(shè)計選定的車型整車質(zhì)量為 12.11 噸，額定載重質(zhì)量12.76 噸，最大總質(zhì)量為 25 噸。根據(jù)力矩平衡的原則，剛開始油缸的舉升力矩假設(shè)為貨車額定裝載時的最大力矩，假設(shè)質(zhì)量中心在車廂出去與車架鉸接處的幾何中心。得到最大的舉升力為 5.62 噸。因此得到第三級缸的舉升力為 5.62 噸，再根據(jù)運動的實際情況的第二級缸的舉升力大小，當?shù)谝患壱簤焊妆慌e升結(jié)束時，第二級液壓缸被舉升，此時根據(jù)計算車廂已經(jīng)被舉升一部分，此時車廂與車架的夾角為 18.4。得到余弦值大小為 0.9488，假設(shè)貨物沒有被傾倒，所以得到第二級缸的舉升力大小為 5.326 噸。再次按照上述方法的第三級缸的舉升力大小為 4.603 噸。3.2.3 油缸額定壓力的選定根據(jù)油缸舉升力的大小和油缸行程，前頂舉多級油缸產(chǎn)品特點 1）缸筒材料采用45#或強度相當?shù)牟牧希踩嗔看螅?）密封圈采用日本華爾卡產(chǎn)品；3）零部件采用數(shù)控機床加工，精度易于得到有效保證，生產(chǎn)質(zhì)量一致性好；4）采用高端的三維設(shè)計及仿真軟件進行油缸的設(shè)計，校核油缸關(guān)鍵部位的強度，進行液壓系統(tǒng)及流場的仿真；5）具有大規(guī)模的液壓缸試驗室，前頂舉自卸車油缸生產(chǎn)后，每根油缸均進行出廠試驗。新研制的自卸車油缸進行空、滿載性能實驗和壽命試驗，保證自卸車油缸研制和批產(chǎn)的質(zhì)量；前頂舉自卸車多級液壓缸分為：三級、四級液壓缸；額定工作壓力 19MPa；行程 3880～6200mm；最大伸出套筒直徑為 195mm；油缸推力 20-56 噸，適用車載 40-85 噸。同時當液壓缸的額定壓力過大時，要求液壓缸的密封性較強，使得成本較大，但是如果選定的液壓缸額定壓力較低時，會使得液壓缸的效率較低，綜合以上所述，本次液壓缸設(shè)計選定額定壓力為 10Mpa。3.2.4 液壓缸徑的設(shè)計與確定液壓缸直徑主要是根據(jù)收到舉升力的大小以及油缸內(nèi)部額定壓力所決定的，上面我們已經(jīng)確定油缸采用 10Mpa 的壓力，再根據(jù)各級液壓缸所需要的舉升力的大小，第一級液壓缸第二級液壓缸第三級液壓缸分別為 4.603 噸 5.326 噸 5.620 噸。然后根據(jù)壓吳兵兵：直推式自卸汽車舉升機構(gòu)的建模與仿真- 6 -力公式以及液壓系統(tǒng)的知識，即考慮到缸筒與伸出桿之間的關(guān)系得到液壓缸的缸徑，第一級液壓缸第二級液壓缸第三級缸的缸徑分別為 6CM，9CM ，13CM。所有液壓缸均采用 1 厘米導向定位。第四章 舉升機構(gòu)的建模安徽工程大學畢業(yè)設(shè)計( 論文)- 7 -4.1 基本結(jié)構(gòu)的建模本次設(shè)計建模采用 UG 進行建立模型，通過上述已知，本次采用參數(shù)為中國重汽中國重汽 HOWO 重卡 336 馬力 6X4 自卸車以下為其車型參數(shù)的建模。4.1.1 對車架進行建模已知車輛參數(shù)整車參數(shù)：軸距:3625+1350mm 車身長度:8.214m 車身寬度：2.496m 車身高度：3.17m 整車重量：12.11t 額定載重 12.76t 最大總質(zhì)量：25t 車廂參數(shù)：長度：5.6m 高度：2.3m 高度：1.2m在建立三維模型前，在 AUTO CAD 建立二維模型，以便可以得到尺寸匹配情況，建立二維圖，如圖 4-1 所示。打開 UG，建立文件為車架，通過軟件中的快捷鍵，在合適的位置建立長方體，圓柱體，再通過線框的拉伸得到，車門以及車窗，在通過陣列得到車輪上的環(huán)形陣列螺釘，再通過鏡像體得到另一部分車架，以及車輪，然后按照上述方法建立車架的框架后，建立車頭，以及車輪和車輪的擋泥板的基本結(jié)構(gòu)，然后通過軟件對其進行一系列的修改，對車架的各個地方進行倒圓角。建立基本懸架，因為本次設(shè)計主要是對液壓缸的設(shè)計，所以懸架就模糊設(shè)計，再在車頭后端的車架上設(shè)計上螺絲孔，以便固定住液壓缸的最后一節(jié)缸的尾部，使得其安裝車架液壓缸支架，通過上述對軟件的操作就會得到，車架的主模型。圖 4-1 車架的二維模型建立模型后的車架主模型，如圖 4-2 所示。吳兵兵：直推式自卸汽車舉升機構(gòu)的建模與仿真- 8 -圖 4-2 車架主模型4.1.2 與車架匹配的車廂的建立通過上述已知，車廂后端伸出車架 60 厘米，又由于車廂總長為 5.6 米，故車廂加載在車架上為 5 米，下面進行建模，打開 UG 軟件，建立為車廂的文件，首先創(chuàng)建車廂基本模型，建立厚度為 0.5 厘米的四塊薄板，組合成一個車架，再根據(jù)尺寸，建立車廂的加強筋，此時應(yīng)考慮車架上各個框架的位置，目的是建立車廂加強筋時，使得車廂加強筋的位置恰好在車架的框架上，目的使得在貨車車廂承載重量時，車廂有足夠的強度承受。初步模型建立以后，在車廂的前圍板上，同時打入八個螺絲孔洞，螺絲孔洞必須打在車廂的加強筋上，同時在加強筋上端加上擋板以保證有足夠的強度，使得貨廂得到舉升，然后在車廂尾部相距 60 厘米的地方，在加強筋上建立兩個與車架相連的兩個車廂旋轉(zhuǎn)的鉸鏈。建立車廂模型如圖 4-3 所示。圖 4-3 車廂模型4.1.3 與車架匹配的車架吊耳建模建立過程選取文件，然后新建文件彈出“新建” 對話框，首先建立一個 2 厘米長方體，然后在依靠長方體建立一個三角形夾板，在長方體上打入圓孔，方便安裝螺栓，同時在三角形夾板上也打入一個 5 厘米的圓孔，將其圓孔兩邊進行拉伸，得到一個通孔的圓柱，此圓柱目的是為安裝車廂后與車架鉸接的轉(zhuǎn)軸。從而得到車架支架如圖 4-4所示。按照同樣的方法得到另一個鏡像支架。如圖 4-5 所示。安徽工程大學畢業(yè)設(shè)計( 論文)- 9 -圖 4-4 車架吊耳圖 4-5 鏡像的車架吊耳4.1.4 與車架匹配車架支架建模選取文件，選著建模，單擊確定，得到建立模型的界面，新建一個 2 厘米厚的長方體，在建立一樣厚度的長方體一個，將兩個長方體粘結(jié)起來，在一個長方體上打入四個 2 厘米直徑的圓孔，在另一個長方體的中心位置打入一個四個厘米的圓孔，將圓孔拉伸至 4.5 厘米的厚度，為了插入液壓缸最后一節(jié)缸的圓柱軸，再將帶有大圓孔長方體未連接的兩端倒角，從而得到如圖 4-6 所示的車架支架。吳兵兵：直推式自卸汽車舉升機構(gòu)的建模與仿真- 10 -圖 4-6 車架支架4.1.5 與車相匹配的車廂吊耳的建模新建文件模型，建立一個長方體，在長方體上一側(cè)加上一塊三角形的加強板，同時在長方體上均布四個 2 厘米的圓孔，便于安裝短螺栓進行車廂吊耳與車廂之間進行固定，在三角形的加強板上一端打入 4 厘米的圓孔，將其拉伸到 4.5 厘米，安裝液壓缸頂部一級缸的轉(zhuǎn)軸，然后在長方體與加強板之間建立一個加強筋，保證貨廂足以舉升。建立模型如圖 4-7 所示。圖 4-7 車廂吊耳安徽工程大學畢業(yè)設(shè)計( 論文)- 11 -4.1.6 所需要的長短螺栓螺帽的建模打開 UG 桌面，建立正六方體，在六方體中間位置建立一個直徑為 2 厘米的長圓柱體，點擊螺紋按鈕，進行倒螺紋，得到長螺栓如圖 4-8 所示，用同樣的方法得到短螺栓，如圖 4-9 所示。圖 4-8 長螺栓圖 4-9 短螺栓打開 UG 創(chuàng)建正六方體厚度為 2 厘米，在六方體中心位置創(chuàng)建一個圓，再將圓拉伸至通孔，在圓柱孔中就、導入螺紋使得與螺栓配合，得到如圖 4-10 所示。圖 4-10 螺帽首先單擊第一級液壓缸所在的連桿，選擇點為第一級液壓缸外端圓柱轉(zhuǎn)軸外端圓吳兵兵：直推式自卸汽車舉升機構(gòu)的建模與仿真- 12 -的圓心，選擇轉(zhuǎn)軸為 X 軸。單擊嚙合連桿，選擇嚙合連桿為車廂所在的連桿中，為保證舉升時位置正確，選擇點還為上述所說的點，選擇轉(zhuǎn)軸為 X 軸，然后單擊應(yīng)用添加運動副成功。首先單擊第一級液壓缸所在的連桿，選擇點為第一級液壓缸外端圓柱轉(zhuǎn)軸外端圓的圓心，選擇轉(zhuǎn)軸為 X 軸。單擊嚙合連桿，選擇嚙合連桿為車廂所在的連桿中，為保證舉升時位置正確，選擇點還為上述所說的點，選擇轉(zhuǎn)軸為 X 軸，然后單擊應(yīng)用添加運動副成功。4.2 舉升機構(gòu)的建模首先單擊第一級液壓缸所在的連桿，選擇點為第一級液壓缸外端圓柱轉(zhuǎn)軸外端圓的圓心，選擇轉(zhuǎn)軸為 X 軸。單擊嚙合連桿，選擇嚙合連桿為車廂所在的連桿中，為保證舉升時位置正確，選擇點還為上述所說的點，選擇轉(zhuǎn)軸為 X 軸，然后單擊應(yīng)用添加運動副成功。首先單擊第一級液壓缸所在的連桿，選擇點為第一級液壓缸外端圓柱轉(zhuǎn)軸外端圓的圓心，選擇轉(zhuǎn)軸為 X 軸。單擊嚙合連桿，選擇嚙合連桿為車廂所在的連桿中，為保證舉升時位置正確，選擇點還為上述所說的點，選擇轉(zhuǎn)軸為 X 軸，然后單擊應(yīng)用添加運動副成功。4.2.1 液壓缸頂部的建模過程選擇“文件”單擊“新建”按鈕，彈出“新建” 對話框如圖 4-11 所示。圖 4-11 建模界面在絕對坐標系下進行建模，首先單擊圓柱按鈕，生成圓柱，再將圓柱內(nèi)部在生成一個圓柱，在圓柱的一端進行封蓋，在圓柱另一端進行絕對坐標系轉(zhuǎn)化成相對坐標系，生成圓柱轉(zhuǎn)軸，設(shè)置成 4 厘米的直徑，讓其與車廂吊耳進行匹配。同時在伸出轉(zhuǎn)軸的位置上，加上一個 2 厘米厚度的圓環(huán)，為了保證其液壓缸頂部的強度。生成液壓缸頂部如圖 4-12 所示。安徽工程大學畢業(yè)設(shè)計( 論文)- 13 -圖 4-12 第一級液壓缸頂部4.2.2 第一級液壓缸建模首先按照上述方法建立“ 文件 ”單擊“新建”按鈕，進入建模界面，在絕對坐標系下建立模型，單擊繪制草圖，建立以 XY 為平面的草圖，創(chuàng)建一個直徑為 6 厘米的圓，再將圓進行拉伸至 120 厘米。在圓的一段以其平面創(chuàng)建一個草圖，在建立一個直徑為 7的圓，將其拉伸 1 厘米，形成如圖 4-13 所示的一級液壓缸。圖 4-13 第一級液壓缸4.2.3 第二級液壓缸建模打開 UG 軟件，進入建模界面，創(chuàng)建一個第二級液壓缸的文件，建立以 XY 為平面的草圖，創(chuàng)建一個 7 厘米的圓，在創(chuàng)建一個 9 厘米的圓，單擊完成草圖，再點擊拉伸按鈕，選定剛剛創(chuàng)建的兩條圓線，將其拉伸 140 厘米，完成二級液壓缸的主要一部分，然后在圓柱的一端，以圓柱面為草圖創(chuàng)建一個 6 厘米的圓和 7 厘米的圓，完成草圖，單擊拉伸，將其拉 伸 1 厘米，作為一級液壓缸定位元件，再在另一端創(chuàng)建一個 11 厘米圓和 9 厘米的圓，同樣也將其拉伸 1 厘米，目的是作為第三級液壓缸導向作用，完成建立模型以后，將所有部件進行求和，得到模型如圖 4-14所示。圖 4-14 第二級液壓缸吳兵兵：直推式自卸汽車舉升機構(gòu)的建模與仿真- 14 -4.2.4 第三級液壓缸建模按照上述方法，打開 UG 軟件，建立以第三級液壓缸為命名的文件，首先建立以 XY為平面的草圖，創(chuàng)建一個 11 厘米的圓，在創(chuàng)建一個 13 厘米的圓，單擊完成草圖，再點擊拉伸按鈕，選定剛剛創(chuàng)建的兩條圓線，將其拉伸 160 厘米，完成第三級液壓缸的主要一部分，然后在圓柱的一端，以圓柱面為草圖創(chuàng)建一個 9 厘米的圓和 11 厘米的圓，完成草圖，單擊拉伸，將其拉 伸 1 厘米，作第二級液壓缸定位元件，再在另一端創(chuàng)建一個 13 厘米圓和 15 厘米的圓，同樣也將其拉伸 1 厘米，目的是作為最后一級液壓缸導向作用，再將其求和，完成建立模型以后，得到模型如圖 4-15 所示。圖 4-15 第三級液壓缸4.2.5 最后一級液壓缸建模由于本次設(shè)計采用前置式直推式液壓缸舉升機構(gòu)，故最后一級液壓缸也就是相當于第三級液壓缸套筒的作用。首先打開軟件，建立模型文件，以 XY 為平面建立草圖，創(chuàng)建一個 15 厘米的圓和 17 厘米圓，然后單擊完成草圖，將其拉伸 165 厘米，完成最后一級液壓缸的主要部分，再在液壓缸的一端創(chuàng)建 13 厘米的圓和 15 厘米的圓，將其拉伸一個 1 厘米，為第三級液壓缸作為舉升定位作用，再在另一端創(chuàng)建一個 17 的圓和15 的圓，完成草圖將其拉伸 1 厘米，再將其與主要部分進行求和，然后將所有部件求和，使之成為一個零件，再在那端相距底部 10 厘米的地方，移動絕對坐標系，將其延X 方向移動 7.5 厘米，同時 Z 方向移動 10 厘米，創(chuàng)建一個 2 厘米高，直徑為 6 厘米的圓柱，同樣在 Y-Z 平面對稱地方創(chuàng)建一個一樣的圓柱。再以圓柱表面為草圖繪制平面，建立一個直徑為 4 厘米的圓，將其拉伸 4 厘米，同樣在另一端圓柱表面上也用同樣的方法創(chuàng)建一個小圓柱。此圓柱是用來作為轉(zhuǎn)軸與車架支架完成配合，完成車廂的舉升。在相距外圓柱下方 6 厘米的地方，沿著 Y 軸創(chuàng)建一個直徑為 3 厘米，高為 5 厘米的圓柱，在圓柱其中創(chuàng)建一個直徑為 1.7 厘米的通孔，在將外圓柱創(chuàng)建螺紋，使其成為液壓缸的輸油管，然后完成上述步驟后，得到模型如圖 4-16 所示。圖 4-16 最后一級液壓缸安徽工程大學畢業(yè)設(shè)計( 論文)- 15 -4.2.6 最后一級液壓缸底座建模打開軟件，以 XY 為草圖平面，創(chuàng)建一個直徑為 17 厘米，厚度為 5 厘米的圓柱，其采用焊接的方法與最后一節(jié)液壓缸進行連接，得到如圖 4-17 所示。圖 4-17 最后一級液壓缸底座吳兵兵：直推式自卸汽車舉升機構(gòu)的建模與仿真- 16 -第五章 舉升機構(gòu)的裝配5.1 舉升機構(gòu)的裝配首先打開 UG 軟件，單擊“新建” 然后選著“ 裝配”得到如圖 5-1 所示。圖 5-1 裝配界面在裝配的界面內(nèi)，單擊添加組件，首先選定第一級液壓缸頂部，第一級缸，第二級缸，第三級缸，最后一級缸。最后一級缸的底部。再通過動態(tài)移動與點對點移動得到最終液壓缸的裝配圖，如圖 5-2 所示。圖 5-2 液壓缸裝配5.2 基本結(jié)構(gòu)的裝配首先打開軟件，選著項目為裝配，單擊確定，進入裝配界面，添加組件，首先添加車架，然后添加兩個車架支架，再添加四個車架吊耳和四個鏡像的車架吊耳。然后進行移動，在移動過程中，對組件進行軸向移動，或是圍繞某一個軸進行轉(zhuǎn)動，進而得到合適的位置，完成裝配。將車架吊耳進行轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)到合適的位置時，將移動中的動態(tài)移動改為點對點移動，同時將選擇的點由自動的點改為圓心，如圖 5-3 所示首先選擇車架吊耳的最后一個圓孔的圓心，在選擇車架最后一個圓孔的圓心，用同樣的方法完成八個車架吊耳的裝配。裝配完車架吊耳以后，緊接著安裝車架支架，采用同樣的方法，首先進行動態(tài)移動，然后進行點對點的移動，與車架完成裝配。在裝配完安徽工程大學畢業(yè)設(shè)計( 論文)- 17 -車架與車架吊耳和車架支架后，對其添加組件螺栓進行固定，將螺栓與車架進行動態(tài)移動與點對點的移動，然后對其進行約束，選擇面與面之間的接觸，完成所有螺栓的裝配，得到如圖 5-4 所示，其中支架細節(jié)如圖 5-5 所示。圖 5-3 移動組件界面圖 5-4 車架裝配吳兵兵：直推式自卸汽車舉升機構(gòu)的建模與仿真- 18 -圖 5-5 支架裝配細節(jié)將車架與車架支架和車架吊耳裝配以后緊接著裝配車廂，單擊添加組件，選擇車廂組件。選定車廂組件，單擊“移動” 按鈕，對車廂進行移動，選著點對點移動。選擇起點為車廂與車架鉸接處的轉(zhuǎn)軸外端圓的圓心，選擇終點為車架支架的孔的圓心，然后再將車廂進行約束調(diào)整，保證其對稱，這樣就完成了車廂與車架的裝配。完成裝配如圖5-6 所示。圖 5-6 車廂與車架的裝配完成車廂與車架裝配后，再裝配車廂吊耳。單擊添加組件，選定車廂吊耳選擇數(shù)量為2。將車廂吊耳進行動態(tài)移動，移動到合適的位置。選擇點對點移動，選著起點為車廂吊耳的下端圓孔的圓心，選擇終點為車廂上的下端圓孔的圓心，完成兩個車廂吊耳的裝配。得到裝配后如圖 5-7 所示。圖 5-7 車廂吊耳的裝配安徽工程大學畢業(yè)設(shè)計( 論文)- 19 -5.3 整體裝配整體裝配就是將前面的舉升機構(gòu)的裝配與前面的基本結(jié)構(gòu)裝配，線性裝配到一起。選著車架的基本裝配，用 UG 軟件打開它，然后單擊添加組件，單擊舉升機構(gòu)的裝配組件，單擊確定。首先選定舉升機構(gòu)的所有液壓缸作為一個部件，單擊移動按鈕進行移動，采用動態(tài)移動，使其移動到合適的位置，在選擇點對點移動，選擇起點為液壓缸頂部的轉(zhuǎn)軸外端圓的圓心，在選擇終點為車架支架的圓孔的圓心，完成初步裝配。再將液壓缸作為一個整體部件進行轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動到合適的位置，使其與車廂吊耳完成配合。得到完整裝配模型如圖 5-8 所示。圖 5-8 整體裝配舉升起來后得到裝配模型圖如圖 5-9 所示。圖 5-9 舉升時整體裝配吳兵兵：直推式自卸汽車舉升機構(gòu)的建模與仿真- 20 -第六章 舉升機構(gòu)的仿真6.1 仿真的初處理6.1.1 選擇連桿首先打開 UG，選擇“ 建模 ”，然后單擊確定按鈕，進入建模界面后。單擊“開始”按鈕，選擇“運動仿真 ”。單擊 “連桿”按鈕，選擇車架，車架支架和車架吊耳以及車架上的長螺栓和螺帽為固定連桿，記為連桿 L001，如圖 6-1 所示。再選擇車廂和車廂吊耳以及車廂吊耳上的短螺栓和螺帽為自由連桿，記為連桿 L002。選擇液壓缸第一級液壓缸頂部為自由連桿，記為 L003。選擇第一級液壓缸為自由連桿，記為 L004。選著第二級缸為自由連桿，記為連桿 L005。選擇第三級液壓缸為自由連桿，記為連桿 L005。選擇第三級液壓缸記為自由連桿，記為 L006。再選擇最后一級液壓缸為自由連桿，記為L007。圖 6-1 連桿選定界面6.1.2 添加運動副單擊運動副，選擇旋轉(zhuǎn)副，然后單擊車廂所在的連桿，選擇點為車廂支架轉(zhuǎn)軸外端圓的圓心，選擇轉(zhuǎn)軸為 X 軸。單擊嚙合連桿，選擇嚙合連桿為車架所在的連桿中，為保證舉升時位置正確，選擇點還為上述所說的點，選擇轉(zhuǎn)軸為 X 軸，然后單擊應(yīng)用添加運動副成功。然后單擊車廂所在的連桿，選擇點為車廂支架轉(zhuǎn)軸外端圓的圓心，選擇轉(zhuǎn)軸為 X 軸。單擊嚙合連桿，選擇嚙合連桿為車架所在的連桿中，為保證舉升時位置正確，選擇點還為上述所說的點，選擇轉(zhuǎn)軸為 X 軸，然后單擊應(yīng)用添加運動副成功，如圖 6-2 所示。然后單擊車廂所在的連桿，選擇點為車廂支架轉(zhuǎn)軸外端圓的圓心，選擇轉(zhuǎn)軸為 X 軸。單擊嚙合連桿，選擇嚙合連桿為車架所在的連桿中，為保證舉升時位置正確，選擇點還為上述所說的點，選擇轉(zhuǎn)軸為 X 軸，然后單擊應(yīng)用添加運動副成功。然后單擊車廂所在的連桿，選擇點為車廂支架轉(zhuǎn)軸外端圓的圓心，選擇轉(zhuǎn)軸為 X軸。單擊嚙合連桿，選擇嚙合連桿為車架所在的連桿中，為保證舉升時位置正確，選安徽工程大學畢業(yè)設(shè)計( 論文)- 21 -擇點還為上述所說的點，選擇轉(zhuǎn)軸為 X 軸，然后單擊確定添加運動副成功。圖 6-2 添加運動副添加車廂吊耳與第一級液壓缸頂部之間的運動副，首先單擊第一級液壓缸所在的連桿，選擇點為第一級液壓缸外端圓柱轉(zhuǎn)軸外端圓的圓心，選擇轉(zhuǎn)軸為 X 軸。單擊嚙合連桿，選擇嚙合連桿為車廂所在的連桿中，為保證舉升時位置正確，選擇點還為上述所說的點，選擇轉(zhuǎn)軸為 X 軸，然后單擊應(yīng)用添加運動副成功。首先單擊第一級液壓缸所在的連桿，選擇點為第一級液壓缸另一外端圓柱轉(zhuǎn)軸外端圓的圓心，選擇轉(zhuǎn)軸為X 軸。單擊嚙合連桿，選擇嚙合連桿為車廂所在的連桿中，為保證舉升時位置正確，選擇點還為上述所說的點，選擇轉(zhuǎn)軸為 X 軸，然后單擊確定添加運動副成功。添加液壓缸之間的滑動副，單擊運動副，選擇滑動副，選擇連桿為第一級液壓缸頂部，單擊點為第一級液壓缸頂部底端外圓的圓心，選擇方向為平面與法線的方法，選擇第一級缸的底部，選擇反向按鈕，再單擊嚙合連桿，選著嚙合連桿為最后一級缸，選擇點為第一級液壓缸頂部下端圓的圓心，選擇方向為上述所選擇的方向，單擊應(yīng)用按鈕，添加滑動副成功。選擇連桿為第一級缸，單擊點為第一級液壓缸底端外圓的圓心，選擇方向為平面與法線的方法，選擇第一級缸的底部，選擇反向按鈕，再單擊嚙合連桿，選著嚙合連桿為最后二級缸，選擇點為第一級液壓缸頂部下端圓的圓心，選擇方向為上述所選擇的方向，單擊應(yīng)用按鈕，添加滑動副成功。選擇連桿為第二級缸，單擊點為第一級液壓缸頂部底端外圓的圓心，選擇方向為平面與法線的方法，選擇第一級缸的底部，選擇反向按鈕，再單擊嚙合連桿，選著嚙合連桿為第三級缸，選擇點為第一級液壓缸頂部下端圓的圓心，選擇方向為上述所選擇的方向，單擊應(yīng)用按鈕，添加滑動副成功。選擇連桿為第三級缸，單擊點為第一級液壓缸底端外圓的圓心，選吳兵兵：直推式自卸汽車舉升機構(gòu)的建模與仿真- 22 -擇方向為平面與法線的方法，選擇第一級缸的底部，選擇反向按鈕，再單擊嚙合連桿，選著嚙合連桿為最后一級缸，選擇點為第一級液壓缸下端圓的圓心，選擇方向為上述所選擇的方向，單擊確定按鈕，添加滑動副成功。添加液壓缸之間的共線副，單擊運動副，選擇共線副，選擇連桿為第一級缸，選擇點為第一級液壓缸底部外圓的圓心，選擇方向為第一級液壓缸底部外圓平面的法線方向，單擊反向按鈕，選擇嚙合連桿為第二級液壓缸， ，選擇點為第一級液壓缸底部外圓的圓心，選擇方向為第一級液壓缸底部外圓平面的法線方向，單擊反向按鈕，單擊應(yīng)用按鈕，添加共線副成功。選擇連桿為第二級缸，選擇點為第一級液壓缸底部外圓的圓心，選擇方向為第一級液壓缸底部外圓平面的法線方向，單擊反向按鈕，選擇嚙合連桿為第三級液壓缸， ，選擇點為第一級液壓缸底部外圓的圓心，選擇方向為第一級液壓缸底部外圓平面的法線方向，單擊反向按鈕，單擊應(yīng)用按鈕，添加共線副成功。選擇連桿為第三級缸，選擇點為第一級液壓缸底部外圓的圓心，選擇方向為第一級液壓缸底部外圓平面的法線方向，單擊反向按鈕，選擇嚙合連桿為最后一級液壓缸，，選擇點為第一級液壓缸底部外圓的圓心，選擇方向為第一級液壓缸底部外圓平面的法線方向，單擊反向按鈕，單擊應(yīng)用按鈕，添加共線副成功。選擇連桿為第一級液壓缸頂部，選擇點為第一級液壓缸頂部底端外圓的圓心，選擇方向為第一級液壓缸頂部底端外圓平面的法線方向，單擊反向按鈕，選擇嚙合連桿為最后一級液壓缸， ，選擇點為第一級液壓缸頂部底端外圓的圓心，選擇方向為第一級液壓缸頂部底端外圓平面的法線方向，單擊反向按鈕，單擊確定按鈕，添加共線副成功，如圖 6-3 所示。圖 6-3 添加共線副