直推式自卸汽车举升机构的建模与仿真

安徽工程大学本科毕业设计（论文）专 业：车辆工程题 目：直推式自卸汽车举升机构的建模与仿真作 者 姓 名：导师及职称：导师所在单位：安徽工程大学6 月吴兵兵：直推式自卸汽车举升机构的建模与仿真直推式自卸汽车举升机构的建模与仿真摘 要本次设计是以直推式自卸车为设计平台，对其举升机构的建模与仿真，那么首先我要对其举升机构进行建模，采用 UG 软件进行整车的车架与车厢及其举升机构的建模，在建模之前对已经选定的汽车参数进行其余一系列的参数设计，包括举升机构的与液压机构设计，最终设计出与参数匹配的模型，对其模型进行修改，在建立模型以后，在运用 UG 的运动仿真项目得到模型的仿真文件。同时得到直推式前置式举升机构具有省力的效果，不利的是其行程过长。对于直推式前置式自卸车主要应用在重型货车上面巨多，因为重型载货汽车，承载的质量较大，在举升时必须考虑到省力情况，相信会找到自卸车举升机构的一个平衡点，使得省力同时行程也比较短。关键词：自卸车;举升机构;液压机构 UG;建模;UG 仿真 安徽工程大学毕业设计( 论文)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吴兵兵：直推式自卸汽车举升机构的建模与仿真II目录摘 要 IABSTRACT.II插图清单 .V插表清单 VI引言 - 1 -绪论 - 2 -1 直推式自卸车举升机构的介绍与作用 - 2 -1.1 举升机构的分类 .- 2 -1.2 自卸车的作用 - 3 -2 直推式自卸汽车举升机构的研究现状和发展趋势 .- 3 -2.1 研究现状 .- 3 -2.2 发展趋势 .- 3 -3 直推式自卸汽车举升机构的研究意义 - 3 -第二章 自卸车举升机构的设计 - 5 -2.1 本车型的主要尺寸，及其参数 - 5 -2.2 举升机构的选择 .- 5 -2.2.1 举升机构的结构形式 .- 5 -2.2.2 各个举升机构的性能比较 - 5 -2.2.3 举升结构形式的确定 .- 5 -2.3 最大举升角的确定 .- 5 -第三章 自卸车举升机构的运动与受力分析 .- 6 -3.1 举升机构的运动分析 - 6 -3.2 举升机构的受力分析与参数的选定 .- 6 -3.2.1 油缸的总行程 L.- 6 -3.2.2 油缸的举升力大小 P- 6 -3.2.3 油缸额定压力的选定 .- 6 -3.2.4 液压缸径的设计与确定 .- 6 -第四章 举升机构的建模 .- 8 -4.1 基本结构的建模 .- 8 -4.1.1 对车架进行建模 - 8 -4.1.2 与车架匹配的车厢的建立 - 9 -4.1.3 与车架匹配的车架吊耳建模 .- 9 -4.1.4 与车架匹配车架支架建模 - 10 -4.1.5 与车相匹配的车厢吊耳的建模 .- 11 -4.1.6 所需要的长短螺栓螺帽的建模 .- 12 -4.2 举升机构的建模 .- 13 -4.2.1 液压缸顶部的建模过程 - 13 -4.2.2 第一级液压缸建模 .- 14 -4.2.3 第二级液压缸建模 .- 14 -4.2.4 第三级液压缸建模 .- 15 -安徽工程大学毕业设计( 论文)III4.2.5 最后一级液压缸建模 .- 15 -4.2.6 最后一级液压缸底座建模 - 16 -第五章 举升机构的装配 .- 17 -5.1 举升机构的装配 .- 17 -5.2 基本结构的装配 .- 17 -5.3 整体装配 .- 20 -第六章 举升机构的仿真 .- 21 -6.1 仿真的初处理 - 21 -6.1.1 选择连杆 - 21 -6.1.2 添加运动副 .- 21 -6.2 仿真的解算方案 .- 24 -6.3 仿真的求解 .- 24 -结论与展望 .- 26 -致谢 - 27 -参考文献 .- 28 -附录 C：外文文献及其译文 .- 29 -附录 D：主要参考文献摘要 .- 40 -吴兵兵：直推式自卸汽车举升机构的建模与仿真IV插图清单图 1-1 直推式举升机构.-2-图 1-2 单击与多级举升机构.-2-图 1-3 连杆组合式举升机构.-3-图 4-1 车架的二维模型.-8-图 4-2 车架主模型.-9-图 4-3 车厢模型.-9-图 4-4 车架吊耳.-10-图 4-5 镜像的车架吊耳.-10-图 4-6 车架支架.-11-图 4-7 车厢吊耳.-11-图 4-8 长螺栓.-12-图 4-9 短螺栓.-12-图 4-10 螺帽.-12-图 4-11 建模界面.-13-图 4-12 第一级液压缸顶部.-14-图 4-13 第一级液压缸.-14-图 4-14 第二级液压缸.-14-图 4-15 第三级液压缸.-15-图 4-16 最后一级液压缸.-15-图 4-17 最后一级液压缸底座.-16-图 5-1 装配界面.-17-图 5-2 液压缸装配.-17-图 5-3 移动组件界面.-18-图 5-4 车架装配.-18-图 5-5 支架装配细节.-19-图 5-6 车厢与车架的装配.-19-图 5-7 车厢吊耳的装配.-19-图 5-8 整体装配.-20-图 5-9 举升时整体装配.-20-图 6-1 连杆选定界面.-21-图 6-2 添加运动副.-22-图 6-3 添加共线副.-23-图 6-4 解算.-24-图 6-5 模型仿真.-24-图 6-6 仿真位移曲线.-25-图 6-7 仿真速度曲线.-25-安徽工程大学毕业设计( 论文)V插表清单表 2-1 各种性能的比较.-5-表 2-2 货物的安息角.-5-吴兵兵：直推式自卸汽车举升机构的建模与仿真- 0 -引言现在汽车主要都是通过举升机构对车厢进行翻转，从而达到货车卸货的目的，目前直推式自卸车主要是通过以前的设计结果，来满足货车自卸。目前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。举升机构主要是通过货车自身承载的情况，以及工作工况，从而确定采用怎么样的形式的液压缸，从而设计出液压举升机构，此次设计采用中国重汽中的一款自卸货车进行设计。主要是通过软件对其参数进行建模，得到模型后，对其模型进行仿真，从而得到此次设计的可行性，为载货汽车举升机构今后进一步设计运用提供一定设计基础。安徽工程大学毕业设计( 论文)- 1 -绪论1 直推式自卸车举升机构的介绍与作用1.1 举升机构的分类依据举升机构的结构形式，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动力，从而实现车厢的举升。本次设计采用直推式举升机构。（1）直推式举升机构直推式自卸车举升机构的举升油缸直接作用在汽车车厢底部，由液压缸直接推动车厢倾斜运动。因此根据液压缸所在的车厢底部位置不同分为前置式和中置式，如图1-1 所示。图 1-1 直推式举升机构然而同时根据液压缸的形式又分为单级液压缸和多级液压缸的直推式，如图 1-2 所示。图 1-2 单级与多级举升机构在相同的举升载荷条件下，前置式需要的举升力较中置式举升力小，但是举升行程较长。然而中置式举升机构举升力较大，其举升行程较短。（2）组合连杆式举升机构由于本次设计不采用组合连杆式设计，采用直推式举升机构，故在这里不在详细介绍组合连杆举升机构。组合连杆式举升机构就是借助于机械连杆组合，从而实现举升，使得车厢得到倾斜，得到卸货的目的。如图 1-3 所示。吴兵兵：直推式自卸汽车举升机构的建模与仿真- 2 -图 1-3 连杆组合式举升机构从能量角度上来说各有各的优点，各有各的缺点，举升力小则行程长，举升力大则行程短。1.2 自卸车的作用随着时代进步，科技越来越先进，搬运工作已经是人力不可解决的事情之一，故自卸型汽车问世，使得人们的劳动强度大大减小，效率大大提升。自卸汽车又称为“ 翻斗车 ”，他是依靠发动机来驱动自卸车自带的举升机构的液压机构，从而实现汽车的货厢倾斜一定的角度，使其得到自动卸货的目的，并且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2.1 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。2.2 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安徽工程大学毕业设计( 论文)- 3 -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。吴兵兵：直推式自卸汽车举升机构的建模与仿真- 4 -第二章 自卸车举升机构的设计2.1 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:8.214m 车身宽度：2.496m 车身高度：3.17m 整车重量：12.11t 额定载重 12.76t 最大总质量：25t 车厢参数：长度：5.6m 高度：2.3m 高度：1.2m2.2 举升机构的选择2.2.1 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。2.2.2 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2-1 所示。表 2-1 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。2.2.3 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。2.3 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 2-2 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 45-70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 2-2 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 2745 50 4045 3545 3035 50 4045 50 4050安徽工程大学毕业设计( 论文)- 5 -第三章 自卸车举升机构的运动与受力分析3.1 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 1-1 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。3.2 举升机构的受力分析与参数的选定3.2.1 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 5.6 而车厢与车架铰接处距离车厢尾端为 0.6 米，故得到车厢被举升的总体长度为4.5 米，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 4.2 米，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 1.2 米，第二级液压缸行程为 1.4 米，第三级液压缸行程为 1.6 米。3.2.2 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 12.11 吨，额定载重质量12.76 吨，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 5.62 吨。因此得到第三级缸的举升力为 5.62 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 18.4。得到余弦值大小为 0.9488，假设货物没有被倾倒，所以得到第二级缸的举升力大小为 5.326 吨。再次按照上述方法的第三级缸的举升力大小为 4.603 吨。3.2.3 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 38806200mm；最大伸出套筒直径为 195mm；油缸推力 20-56 吨，适用车载 40-85 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。3.2.4 液压缸径的设计与确定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，第一级液压缸第二级液压缸第三级液压缸分别为 4.603 吨 5.326 吨 5.620 吨。然后根据压吴兵兵：直推式自卸汽车举升机构的建模与仿真- 6 -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。第四章 举升机构的建模安徽工程大学毕业设计( 论文)- 7 -4.1 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。4.1.1 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:8.214m 车身宽度：2.496m 车身高度：3.17m 整车重量：12.11t 额定载重 12.76t 最大总质量：25t 车厢参数：长度：5.6m 高度：2.3m 高度：1.2m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 4-1 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 4-1 车架的二维模型建立模型后的车架主模型，如图 4-2 所示。吴兵兵：直推式自卸汽车举升机构的建模与仿真- 8 -图 4-2 车架主模型4.1.2 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 5.6 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 0.5 厘米的四块薄板，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 4-3 所示。图 4-3 车厢模型4.1.3 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 4-4所示。按照同样的方法得到另一个镜像支架。如图 4-5 所示。安徽工程大学毕业设计( 论文)- 9 -图 4-4 车架吊耳图 4-5 镜像的车架吊耳4.1.4 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 4.5 厘米的厚度，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 4-6 所示的车架支架。吴兵兵：直推式自卸汽车举升机构的建模与仿真- 10 -图 4-6 车架支架4.1.5 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 4.5 厘米，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 4-7 所示。图 4-7 车厢吊耳安徽工程大学毕业设计( 论文)- 11 -4.1.6 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 4-8 所示，用同样的方法得到短螺栓，如图 4-9 所示。图 4-8 长螺栓图 4-9 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 4-10 所示。图 4-10 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吴兵兵：直推式自卸汽车举升机构的建模与仿真- 12 -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。4.2 举升机构的建模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。4.2.1 液压缸顶部的建模过程选择“文件”单击“新建”按钮，弹出“新建” 对话框如图 4-11 所示。图 4-11 建模界面在绝对坐标系下进行建模，首先单击圆柱按钮，生成圆柱，再将圆柱内部在生成一个圆柱，在圆柱的一端进行封盖，在圆柱另一端进行绝对坐标系转化成相对坐标系，生成圆柱转轴，设置成 4 厘米的直径，让其与车厢吊耳进行匹配。同时在伸出转轴的位置上，加上一个 2 厘米厚度的圆环，为了保证其液压缸顶部的强度。生成液压缸顶部如图 4-12 所示。安徽工程大学毕业设计( 论文)- 13 -图 4-12 第一级液压缸顶部4.2.2 第一级液压缸建模首先按照上述方法建立“ 文件 ”单击“新建”按钮，进入建模界面，在绝对坐标系下建立模型，单击绘制草图，建立以 XY 为平面的草图，创建一个直径为 6 厘米的圆，再将圆进行拉伸至 120 厘米。在圆的一段以其平面创建一个草图，在建立一个直径为 7的圆，将其拉伸 1 厘米，形成如图 4-13 所示的一级液压缸。图 4-13 第一级液压缸4.2.3 第二级液压缸建模打开 UG 软件，进入建模界面，创建一个第二级液压缸的文件，建立以 XY 为平面的草图，创建一个 7 厘米的圆，在创建一个 9 厘米的圆，单击完成草图，再点击拉伸按钮，选定刚刚创建的两条圆线，将其拉伸 140 厘米，完成二级液压缸的主要一部分，然后在圆柱的一端，以圆柱面为草图创建一个 6 厘米的圆和 7 厘米的圆，完成草图，单击拉伸，将其拉 伸 1 厘米，作为一级液压缸定位元件，再在另一端创建一个 11 厘米圆和 9 厘米的圆，同样也将其拉伸 1 厘米，目的是作为第三级液压缸导向作用，完成建立模型以后，将所有部件进行求和，得到模型如图 4-14所示。图 4-14 第二级液压缸吴兵兵：直推式自卸汽车举升机构的建模与仿真- 14 -4.2.4 第三级液压缸建模按照上述方法，打开 UG 软件，建立以第三级液压缸为命名的文件，首先建立以 XY为平面的草图，创建一个 11 厘米的圆，在创建一个 13 厘米的圆，单击完成草图，再点击拉伸按钮，选定刚刚创建的两条圆线，将其拉伸 160 厘米，完成第三级液压缸的主要一部分，然后在圆柱的一端，以圆柱面为草图创建一个 9 厘米的圆和 11 厘米的圆，完成草图，单击拉伸，将其拉 伸 1 厘米，作第二级液压缸定位元件，再在另一端创建一个 13 厘米圆和 15 厘米的圆，同样也将其拉伸 1 厘米，目的是作为最后一级液压缸导向作用，再将其求和，完成建立模型以后，得到模型如图 4-15 所示。图 4-15 第三级液压缸4.2.5 最后一级液压缸建模由于本次设计采用前置式直推式液压缸举升机构，故最后一级液压缸也就是相当于第三级液压缸套筒的作用。首先打开软件，建立模型文件，以 XY 为平面建立草图，创建一个 15 厘米的圆和 17 厘米圆，然后单击完成草图，将其拉伸 165 厘米，完成最后一级液压缸的主要部分，再在液压缸的一端创建 13 厘米的圆和 15 厘米的圆，将其拉伸一个 1 厘米，为第三级液压缸作为举升定位作用，再在另一端创建一个 17 的圆和15 的圆，完成草图将其拉伸 1 厘米，再将其与主要部分进行求和，然后将所有部件求和，使之成为一个零件，再在那端相距底部 10 厘米的地方，移动绝对坐标系，将其延X 方向移动 7.5 厘米，同时 Z 方向移动 10 厘米，创建一个 2 厘米高，直径为 6 厘米的圆柱，同样在 Y-Z 平面对称地方创建一个一样的圆柱。再以圆柱表面为草图绘制平面，建立一个直径为 4 厘米的圆，将其拉伸 4 厘米，同样在另一端圆柱表面上也用同样的方法创建一个小圆柱。此圆柱是用来作为转轴与车架支架完成配合，完成车厢的举升。在相距外圆柱下方 6 厘米的地方，沿着 Y 轴创建一个直径为 3 厘米，高为 5 厘米的圆柱，在圆柱其中创建一个直径为 1.7 厘米的通孔，在将外圆柱创建螺纹，使其成为液压缸的输油管，然后完成上述步骤后，得到模型如图 4-16 所示。图 4-16 最后一级液压缸安徽工程大学毕业设计( 论文)- 15 -4.2.6 最后一级液压缸底座建模打开软件，以 XY 为草图平面，创建一个直径为 17 厘米，厚度为 5 厘米的圆柱，其采用焊接的方法与最后一节液压缸进行连接，得到如图 4-17 所示。图 4-17 最后一级液压缸底座吴兵兵：直推式自卸汽车举升机构的建模与仿真- 16 -第五章 举升机构的装配5.1 举升机构的装配首先打开 UG 软件，单击“新建” 然后选着“ 装配”得到如图 5-1 所示。图 5-1 装配界面在装配的界面内，单击添加组件，首先选定第一级液压缸顶部，第一级缸，第二级缸，第三级缸，最后一级缸。最后一级缸的底部。再通过动态移动与点对点移动得到最终液压缸的装配图，如图 5-2 所示。图 5-2 液压缸装配5.2 基本结构的装配首先打开软件，选着项目为装配，单击确定，进入装配界面，添加组件，首先添加车架，然后添加两个车架支架，再添加四个车架吊耳和四个镜像的车架吊耳。然后进行移动，在移动过程中，对组件进行轴向移动，或是围绕某一个轴进行转动，进而得到合适的位置，完成装配。将车架吊耳进行转动，在转到合适的位置时，将移动中的动态移动改为点对点移动，同时将选择的点由自动的点改为圆心，如图 5-3 所示首先选择车架吊耳的最后一个圆孔的圆心，在选择车架最后一个圆孔的圆心，用同样的方法完成八个车架吊耳的装配。装配完车架吊耳以后，紧接着安装车架支架，采用同样的方法，首先进行动态移动，然后进行点对点的移动，与车架完成装配。在装配完安徽工程大学毕业设计( 论文)- 17 -车架与车架吊耳和车架支架后，对其添加组件螺栓进行固定，将螺栓与车架进行动态移动与点对点的移动，然后对其进行约束，选择面与面之间的接触，完成所有螺栓的装配，得到如图 5-4 所示，其中支架细节如图 5-5 所示。图 5-3 移动组件界面图 5-4 车架装配吴兵兵：直推式自卸汽车举升机构的建模与仿真- 18 -图 5-5 支架装配细节将车架与车架支架和车架吊耳装配以后紧接着装配车厢，单击添加组件，选择车厢组件。选定车厢组件，单击“移动” 按钮，对车厢进行移动，选着点对点移动。选择起点为车厢与车架铰接处的转轴外端圆的圆心，选择终点为车架支架的孔的圆心，然后再将车厢进行约束调整，保证其对称，这样就完成了车厢与车架的装配。完成装配如图5-6 所示。图 5-6 车厢与车架的装配完成车厢与车架装配后，再装配车厢吊耳。单击添加组件，选定车厢吊耳选择数量为2。将车厢吊耳进行动态移动，移动到合适的位置。选择点对点移动，选着起点为车厢吊耳的下端圆孔的圆心，选择终点为车厢上的下端圆孔的圆心，完成两个车厢吊耳的装配。得到装配后如图 5-7 所示。图 5-7 车厢吊耳的装配安徽工程大学毕业设计( 论文)- 19 -5.3 整体装配整体装配就是将前面的举升机构的装配与前面的基本结构装配，线性装配到一起。选着车架的基本装配，用 UG 软件打开它，然后单击添加组件，单击举升机构的装配组件，单击确定。首先选定举升机构的所有液压缸作为一个部件，单击移动按钮进行移动，采用动态移动，使其移动到合适的位置，在选择点对点移动，选择起点为液压缸顶部的转轴外端圆的圆心，在选择终点为车架支架的圆孔的圆心，完成初步装配。再将液压缸作为一个整体部件进行转动，转动到合适的位置，使其与车厢吊耳完成配合。得到完整装配模型如图 5-8 所示。图 5-8 整体装配举升起来后得到装配模型图如图 5-9 所示。图 5-9 举升时整体装配吴兵兵：直推式自卸汽车举升机构的建模与仿真- 20 -第六章 举升机构的仿真6.1 仿真的初处理6.1.1 选择连杆首先打开 UG，选择“ 建模 ”，然后单击确定按钮，进入建模界面后。单击“开始”按钮，选择“运动仿真 ”。单击 “连杆”按钮，选择车架，车架支架和车架吊耳以及车架上的长螺栓和螺帽为固定连杆，记为连杆 L001，如图 6-1 所示。再选择车厢和车厢吊耳以及车厢吊耳上的短螺栓和螺帽为自由连杆，记为连杆 L002。选择液压缸第一级液压缸顶部为自由连杆，记为 L003。选择第一级液压缸为自由连杆，记为 L004。选着第二级缸为自由连杆，记为连杆 L005。选择第三级液压缸为自由连杆，记为连杆 L005。选择第三级液压缸记为自由连杆，记为 L006。再选择最后一级液压缸为自由连杆，记为L007。图 6-1 连杆选定界面6.1.2 添加运动副单击运动副，选择旋转副，然后单击车厢所在的连杆，选择点为车厢支架转轴外端圆的圆心，选择转轴为 X 轴。单击啮合连杆，选择啮合连杆为车架所在的连杆中，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。然后单击车厢所在的连杆，选择点为车厢支架转轴外端圆的圆心，选择转轴为 X 轴。单击啮合连杆，选择啮合连杆为车架所在的连杆中，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，如图 6-2 所示。然后单击车厢所在的连杆，选择点为车厢支架转轴外端圆的圆心，选择转轴为 X 轴。单击啮合连杆，选择啮合连杆为车架所在的连杆中，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。然后单击车厢所在的连杆，选择点为车厢支架转轴外端圆的圆心，选择转轴为 X轴。单击啮合连杆，选择啮合连杆为车架所在的连杆中，为保证举升时位置正确，选安徽工程大学毕业设计( 论文)- 21 -择点还为上述所说的点，选择转轴为 X 轴，然后单击确定添加运动副成功。图 6-2 添加运动副添加车厢吊耳与第一级液压缸顶部之间的运动副，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另一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，然后单击确定添加运动副成功。添加液压缸之间的滑动副，单击运动副，选择滑动副，选择连杆为第一级液压缸顶部，单击点为第一级液压缸顶部底端外圆的圆心，选择方向为平面与法线的方法，选择第一级缸的底部，选择反向按钮，再单击啮合连杆，选着啮合连杆为最后一级缸，选择点为第一级液压缸顶部下端圆的圆心，选择方向为上述所选择的方向，单击应用按钮，添加滑动副成功。选择连杆为第一级缸，单击点为第一级液压缸底端外圆的圆心，选择方向为平面与法线的方法，选择第一级缸的底部，选择反向按钮，再单击啮合连杆，选着啮合连杆为最后二级缸，选择点为第一级液压缸顶部下端圆的圆心，选择方向为上述所选择的方向，单击应用按钮，添加滑动副成功。选择连杆为第二级缸，单击点为第一级液压缸顶部底端外圆的圆心，选择方向为平面与法线的方法，选择第一级缸的底部，选择反向按钮，再单击啮合连杆，选着啮合连杆为第三级缸，选择点为第一级液压缸顶部下端圆的圆心，选择方向为上述所选择的方向，单击应用按钮，添加滑动副成功。选择连杆为第三级缸，单击点为第一级液压缸底端外圆的圆心，选吴兵兵：直推式自卸汽车举升机构的建模与仿真- 22 -择方向为平面与法线的方法，选择第一级缸的底部，选择反向按钮，再单击啮合连杆，选着啮合连杆为最后一级缸，选择点为第一级液压缸下端圆的圆心，选择方向为上述所选择的方向，单击确定按钮，添加滑动副成功。添加液压缸之间的共线副，单击运动副，选择共线副，选择连杆为第一级缸，选择点为第一级液压缸底部外圆的圆心，选择方向为第一级液压缸底部外圆平面的法线方向，单击反向按钮，选择啮合连杆为第二级液压缸， ，选择点为第一级液压缸底部外圆的圆心，选择方向为第一级液压缸底部外圆平面的法线方向，单击反向按钮，单击应用按钮，添加共线副成功。选择连杆为第二级缸，选择点为第一级液压缸底部外圆的圆心，选择方向为第一级液压缸底部外圆平面的法线方向，单击反向按钮，选择啮合连杆为第三级液压缸， ，选择点为第一级液压缸底部外圆的圆心，选择方向为第一级液压缸底部外圆平面的法线方向，单击反向按钮，单击应用按钮，添加共线副成功。选择连杆为第三级缸，选择点为第一级液压缸底部外圆的圆心，选择方向为第一级液压缸底部外圆平面的法线方向，单击反向按钮，选择啮合连杆为最后一级液压缸，选择点为第一级液压缸底部外圆的圆心，选择方向为第一级液压缸底部外圆平面的法线方向，单击反向按钮，单击应用按钮，添加共线副成功。选择连杆为第一级液压缸顶部，选择点为第一级液压缸顶部底端外圆的圆心，选择方向为第一级液压缸顶部底端外圆平面的法线方向，单击反向按钮，选择啮合连杆为最后一级液压缸， ，选择点为第一级液压缸顶部底端外圆的圆心，选择方向为第一级液压缸顶部底端外圆平面的法线方向，单击反向按钮，单击确定按钮，添加共线副成功，如图 6-3 所示。图 6-3 添加共线副