自卸汽车举升机构计算机辅助设计

    在自卸汽车举升机构设计中，最繁琐的工作就是运动机构的设计与运动轨迹校核，传统的设计，一是采用作图法初步确定机构的初始位置，并假定在举升初始位置时油缸推力最大，以此为前提进行各构件的力学分析。这种方法不能检查举升机构在运动过程中是否发生运动干涉，且实际上油缸最大推力并不出现在起始位置，因此采用传统作图法计算出来的结果有较大误差。二是根据几何约束条件建立方程组来求解。这种方法能求出油缸所需最大推力，但是计算工作量大且不能进行运动较核，达索开发的基于Windows操作系统的三维设计软件SolidWorks，能充分解决上述问题，该软件是集设计、运动轨迹校核及有限元分析于一体的强大应用软件，其建模速度快、直观，并能充分显示出各部件运动中相互之间的协调关系。运用此三维设计软件设计举升机构，在草图阶段就能模拟机构的运动轨迹并进行干涉检查、力学计算以找出油缸所需最大推力，并由此来进行零部件建模、强度校核等。

1 数学模型建立及运动轨迹分析

    首先根据总体设计要求确定车厢结构尺寸及最大举升角θmax，参考同类型车型，选用市场成熟的举升机构各构件（三角臂、拉杆总成、油缸总成等），并可确定以下参数：三角臂各臂长度L_AB，L_BC，L_CA，拉杆长度L_DA，油缸的自由长度L_O及最大工作行程L。以车厢与副车架铰支点O为坐标原点建立坐标系，X轴平行于副车架上平面，指向汽车前进方向，如图1所示。

    图1 举升机构运动轨迹校核

    1.1 确定举升机构的初始位置

    举升机构与车厢铰支点C_O的坐标：X_C按经验公式X_C=R_L/θ_max计算，其中R=165～190mm；Y_C取结构允许的最大值。油缸与副车架铰支点E的坐标：X_E由经验公式X_E=X_C-0.5O-0.2L+400确定；Y_E由结构允许的最小值确定。分别以E点、C_O点为圆心，L_O、L_BC为半径画圆弧，两圆弧交点为B_O点，连接E_BO，E_BO即为油缸中心线在举升角θ=0°的位置，由于L_AB，L_CA长度已知，因此在图中可求出A_O点位置，这样三角臂的初始位置已定。以A_O点为圆心，拉杆长度L_DA为半径画圆弧，与Y=Y_D的水平线交于D点，Y_D为结构允许的拉杆与副车架铰支点的最高位置，这样举升机构在θ=0°的位置已确定。