直推式自卸汽车举升机构的建模与仿真_毕业论文(编辑修改稿)

直推式自卸汽车举升机构的建模与仿真_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

依靠货厢自重使得其复位的一种专用汽车。 从而实现了机械化卸货，卸货效率得到大大提高，节约劳动力。 2 直推式自卸汽车 举升机构 的研究现状和发展趋势 研究现状 汽车已经是推动现代文明的交通工具，随着人们的生活水平不断提高， 在社会商品和信息交流中，汽车作用日趋重要。 汽车工业发展的经济效益不只是汽车本身，而集中表现在 汽车的使用全过程中。 随着汽车运输的效益以及各种功能和性能的要求越来越高，作为专用汽车的车辆品种之一的直推式自卸车，几十年来在国内外迅速获得发展与普及，至今其拥有量约占汽车的 28%，并且日趋完善。 自卸汽车是一种由举升机构操作能将货物自动卸载的运输汽车，在多种领域中得到广泛应用。 自 20世纪出现以来，不断不发展，日益完善，已经成为当今货物运输的主要车辆之一。 自卸汽车具有高度的机动性和卸货机械化的特点，从而可以大大缩短装卸时间，提高运输效率，节省劳动力，减轻劳动强度。 随着汽车发展，自卸车不断被采用新材料， 新工艺，提高其质量，具有较高的传动效率，控制和操作更为完善，更方便。 发展趋势 各国十分注重在自卸汽车上采用先进技术，全面提高自卸汽车的内在质量和使用性能。 随着使用范围的不断扩大，用户要求不断提高，自卸汽车正朝着多品种，系列化，小批量的发展方向，并且广泛采用计算机辅助设计，以提高设计质量和缩短研制周期。 3 直推式自卸汽车举升机构的研究意义 直推式自卸汽车在现代化工业生产中起着相当重要的作用，包括：可以大幅提高劳动生产率；可以降低劳动强度，改善劳动条件。 自卸车大多使用于条件比较恶劣的矿山和 建设工地，举升机构是自卸车的核心机构，举升机构的设计既要考虑其运动学吴兵兵：直推式自卸汽车举升机构的建模与仿真 4 问题，又要考虑其强度问题。 因此，对其研究具有重要的理论意义和实用价值。 安徽工程大学毕业设计 (论文 ) 5 第二章 自卸车举升机构的设计 本车型的主要尺寸，及其参数 本次设计选用中国重汽 HOWO重卡 336马力 6X4自卸车 整车参数：轴距 :3625+1350mm 车身长度 : 车身宽度： 车身高度： 整车重量： 额定载重 最大总质量： 25t 车厢参数：长度： 高度： 高度： 举升机构的选择 举升机构的结构形式 前面绪论已经提及到了， 举升机构分为两大类：直推式和组合连杆式，他们均采用液体压力作为举升的动力源。 各个举升机构的性能比较 举升机构是 自卸车的重要装置，他直接关系到自卸汽车的结构与举升机构，如表21所示。 表 21各种性能的比较 直推式 结构紧凑，升效率高，工艺简单，成本较低， 用单缸是时容易刚度不足，采用多节缸时密封性较差。 组合连杆式 举升力系数小，省力 ，横向刚度好。 举升结构形式的确定 由于举升机构的重要性，所以在选着举升机构时一定要全面考虑，合理选用，以便能够达到设计要求。 由于本次设计题目要求采用直推式，所以考虑采用是前置式还是后置式 ，综合各个方面采用前置式直推式举升机构设计。 最大举升角的确定 车厢的最大举升角，就是车厢的最大倾斜角，是指车厢举升到极限的位置，车厢地板与底部车架平面的夹角。 确定车厢最大举升角的依据是货物的安息角，它表明货物内摩擦所能维持的堆积角度，内部摩擦越小，安息角就越小。 本车型为直推式自卸货车，下表为一般货物的安息角，如表 22所示。 设 计的车厢最大举升角必须要大于货物的安息角。 自卸车的最大举升角可在 4570之间选取。 举升角越大越容易将货厢内的货物卸净。 但是过大的倾斜角会导致货车的稳定性较差，货厢不容易复位。 本次设计考虑到时载重型货车，故选取 50 为最大举升角。 表 22 货物安息角 单位：度 物料名称 煤 焦炭 铁矿石 铜矿 细砂 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 吴兵兵：直推式自卸汽车举升机构的建模与仿真 6 第三章 自卸车举升 机构的运动与受力分析 举升机构的运动分析 根据车型选定的参数，本次设计采用直推式前置式举升机构，如图表 11 所示，分析其运动情况，对于这次设计的举升机构，它是通过液压缸与车架的底部相连接然后另一端与车厢的 前围板相连接，再通过液压缸的收到液压力的作用，从而使得多级缸依次 举升，使得车厢围绕车车架的后端进行运动，从而使得车厢举升达到一定的角度，使得 达到 货物卸载的目的。 举升机构的受力分析与参数的选定 油缸的总行程 L 根据车厢的总体长度以及车厢与车架铰接的位置分析，本次设计车厢的总体长度为 而车厢与车架铰接处距离车厢尾端为 米， 故得到车厢被举升的总体长度为，又有本次设计车厢被举升的最大角度为 50。 故根据公式余弦定理 得到油缸总的行程为 ，根据行程确定本次设计采用三级液压缸举升机构。 通过查阅资料得到选定，本次三级液压缸的行程分别为第一级缸为 米，第二级 液压 缸行程为 米，第三级 液压 缸行程为。 油缸的举升力大小 P 油缸的举升力大小计算是为了后来对液压缸的缸径设计提供数据参数。 油缸推理是根据货车载重情况确定的，本次设计选定的车型整车质量为 吨 ， 额定载重质量 ， 最大总质量为 25吨。 根据力矩平衡的原则，刚开始油缸的举升力矩假设为货车额定装载时的最大力矩， 假设质量中心在车厢出去与车架铰接处的几何中心。 得到最大的举升力为 吨。 因此得到第三级缸的举升力为 吨，再根据运动的实际情况的第二级缸的举升力大小，当第一级 液压 缸被举升结束时，第二级 液压 缸被举升，此时根据计算车厢已经被举升一部分，此时车厢与车架的夹角为。 得到余弦值大小为 ，假设货物没有被倾倒，所以得到第二级缸的举升力大小为。 再次按照上述方法的第三级缸的举升力大小为。 油缸 额定压力的选定 根据油缸举升力的大小和油缸行程 ，前顶举多级油缸产品特点 1）缸筒材料采用45或强度相当的材料，安全余量大； 2）密封圈采用日本华尔卡产品； 3）零部件采用数控机床加工，精度易于得到有效保证，生产质量一致性好； 4）采用高端的三维设计及仿真软件进行油缸的设计，校核油缸关键部位的强度，进行液压系统及流场的仿真； 5）具有大规模的液压缸试验室，前顶举自卸车油缸生产后，每根油缸均进行出厂试验。 新研制的自卸车油缸进行空、满载性能实验和寿命试验，保证自卸车油缸研制和批产的质量；前顶举自卸车多级液压缸分为：三 级、四级液压缸；额定工作压力19MPa；行程 3880～ 6200mm；最大伸出套筒直径为 195mm；油缸推力 2056 吨，适用车载 4085 吨。 同时当液压缸的额定压力过大时，要求液压缸的密封性较强，使得成本较大，但是如果选定的液压缸额定压力较低时，会使得液压缸的效率较低，综合以上所述，本次液压缸设计选定额定压力为 10Mpa。 液压缸直径主要是根据收到举升力的大小以及油缸内部额定压力所决定的，上面我们已经确定油缸采用 10Mpa 的压力，再根据各级 液压 缸所需要的举升力的大小，第安徽工程大学毕业设计 (论文 ) 7 一级 液 压 缸第二级 液压 缸第三级 液压 缸分别为 吨 吨 吨。 然后根据压力公式 以及液压系统的知识，即考虑到缸筒与伸出杆之间的关系 得到液压缸的缸径，第一级 液压 缸第二级 液压 缸第三级缸的缸径分别为 6CM， 9CM， 13CM。 所有液压缸均采用 1厘米导向定位。 吴兵兵：直推式自卸汽车举升机构的建模与仿真 8 第 四 章 举升机构的建模 基本结构 的建模 本次设计建模采用 UG 进行建立模型，通过上述已知，本次采用参数为中国重汽中国重汽 HOWO重卡 336马力 6X4自卸车以下为其车型参数的建模。 对车架进行建 模 已知车辆参数整车参数： 轴距 :3625+1350mm 车身长度 : 车身宽度： 车身高度： 整车重量： 额定载重 最大总质量： 25t 车厢参数：长度： 高度： 高度： 在建立三维模型前，在 AUTO CAD建立二维模型，以便可以得到尺寸匹配情况，建立二维图，如 图 41所示。 打开 UG，建立文件为车架，通过 软件中的快捷键，在合适的位置建立长方体，圆柱体，再通过线框的拉伸得到，车门以及车窗，在通过阵列得到车轮上的环形阵列螺钉 ，再通过镜像体得到另一部分车架，以及车轮，然后按照上述方法 建立 车架的框架后， 建立车头，以及车轮和车轮的挡泥板的基本结构，然后通过软件对其进行一系列的修改，对车架的各个地方进行倒圆角。 建立基本悬架，因为本次设计主要是对液压缸的设计，所以悬架就模糊设计，再在车头后端的车架上设计上螺丝孔，以便固定住液压缸的最后一节缸的尾部，使得其安装车架液压缸支架，通过上述对软件的操作就会得到，车架的主模型。 图 41车架的二维模型 建立模型后的车架主模型 ，如图 42所示。 安徽工程大学毕业设计 (论文 ) 9 图 42车架主模 型 与车架匹配的车厢的建立 通过上述已知，车厢后端伸出车架 60 厘米，又由于车厢总长为 米，故车厢加载在车架上为 5 米，下面进行建模，打开 UG 软件，建立为车厢的文件，首先创建车厢基本模型，建立厚度为 ，组合成一个车架，再根据尺寸，建立车厢的加强筋，此时应考虑车架上各个框架的位置，目的是建立车厢加强筋时，使得车厢加强筋的位置恰好在车架的框架上，目的使得在货车车厢承载重量时，车厢有足够的强度承受。 初步模型建立以后，在车厢的前围板上，同时打入八个螺丝孔洞，螺丝孔洞必须打在车厢的加强筋 上，同时在加强筋上端加上挡板以保证有足够的强度，使得货厢得到举升 ，然后在车厢尾部相距 60 厘米的地方，在加强筋上建立两个与车架相连的两个车厢旋转的铰链。 建立车厢模型如 图 43所示。 图 43车厢模型 与车架匹配的车架 吊耳 建模 建立过程 选取 文件，然后新建文件弹出 “新建 ”对话框，首先建立一个 2 厘米 长方体，然后在依靠长方体建立一个三角形夹板，在长方体上打入圆孔，方便安装螺栓，同时在三角形夹板上也打入一个 5 厘米的圆孔，将其圆孔两边进行拉伸，得到一个通孔的圆柱，此圆柱目的是为安装车厢后与 车架铰接的转轴。 从而得到车架支架如 图 44所示。 按照同样的方法得到另一个镜像支架。 如 图 45所示。 吴兵兵：直推式自卸汽车举升机构的建模与仿真 10 图 44车架吊耳 图 45镜像的车架吊耳 与车 架 匹配车架支架建模 选取文件，选着建模，单击 确定，得到建立模型的界面，新建一个 2厘米厚的长方体，在建立一样厚度的长方体一个，将两个长方体粘结起来，在一个长方体上打入四个 2厘米直径的圆孔，在另一个长方体的中心位置打入一个四个厘米的圆孔，将圆孔拉伸至 ，为了插入液压缸最后一节缸的圆柱轴，再将带有大圆孔长方体未连接 的两端倒角，从而得到如 图 46所示的车架支架。 安徽工程大学毕业设计 (论文 ) 11 图 46车架支架 与车相匹配的车厢吊耳的建模 新建文件模型，建立一个长方体，在长方体上一侧加上一块三角形的加强板，同时在长方体上均布四个 2厘米的圆孔，便于安装短螺栓进行车厢吊耳与车厢之间进行固定，在三角形的加强板上一端打入 4厘米的圆孔，将其拉伸到 ，安装液压缸顶部一级缸的转轴，然后在长方体与加强板之间建立一个加强筋，保证货厢足以举升。 建立模型如 图 47所示。 图 47车厢吊耳 吴兵兵：直推式自卸汽车举升机构的建模与仿真 12 所需要的 长短螺栓螺帽的建模 打开 UG 桌面，建立正六方体，在六方体中间位置建立一个直径为 2厘米的长圆柱体，点击螺纹按钮，进行倒螺纹， 得到长螺栓如 图 48所示，用同样的方法得到短螺栓 ，如 图 49所示。 图 48长螺栓 图 49短螺栓 打开 UG 创建正六方体厚度为 2 厘米，在六方体中心位置创建一个圆，再将圆拉伸至通孔，在圆柱孔中就、导入螺纹使得与螺栓配合，得到如 图 410所示。 图 410螺帽 首先单击第一级 液压 缸所在的连杆，选择点为第一级 液压 缸外端圆 柱转轴外端圆安徽工程大学毕业设计 (论文 ) 13 的圆心，选择转轴为 X 轴。 单击啮合连杆，选择啮合连杆为车厢所在的连杆中，为保证举升时位置正确，选择点还为上述所说的点，选择转轴为 X 轴，然后单击应用添加运动副成功。 首先单击第一级 液压 缸所在的连杆，选择点为第一级 液压 缸外端圆柱转轴外端圆的圆心，选择转轴为 X 轴。 单击啮合连杆，选择啮合连杆为车厢所。