基于虚拟样机技术的自卸车T式举升机构仿真分析

李 亮， 麻进云

（1.东北大学秦皇岛分校 控制工程学院;2.秦皇岛港务集团第七港务公司,河北 秦皇岛 066000）

基于虚拟样机技术的自卸车T式举升机构仿真分析

李 亮1， 麻进云2

（1.东北大学秦皇岛分校 控制工程学院;2.秦皇岛港务集团第七港务公司,河北 秦皇岛 066000）

举升机构作为自卸车重要的动力执行机构，对整车的作业效率、作业性能、机械强度及液压系统的可靠性均有着直接的影响。本文基于SolidWorks软件建立了自卸车T式举升装置的虚拟样机模型，通过仿真对其作业过程中的各项动力学参数进行性能分析，为该产品的技术升级提供了理论依据。

仿真;性能;举升机构;自卸车;Solidworks

1 前言

自卸车通常用于松散物料的装卸和运输，和装载机、挖掘机等工程机械一起在基础建设的运输行业发挥着重要的作用。举升机构的设计是否合理对整车的作业效率、作业性能以及机械液压装置的可靠性均有直接的影响[1]。因此，在物理样机试验之前采用虚拟样机技术对其进行性能分析具有重要的工程实用价值。

2 虚拟样机模型的建立

自卸车的T式举升机构又称马勒里式举升机构，属于油缸前推连杆组合式举升机构。如图1所示为某型自卸车的举升装置的三维装配模型,该装置由车厢、副车架、油缸、两块三角臂及两根拉杆等构件组成。因其具有油压特性好，举升力系数较低，易于减小举升过程中的最大举升力等特点，广泛应用于10～20t的自卸车上[2]。

在SolidWorks软件中根据设计工程图建立举升机构的各构件三维零件图，并通过各零件间的配合关系建立装配体模型，其中副车架为固定约束，其余运动副作铰链和同心处理。

3 运动学仿真及分析

模型装配体建立完毕后添新建运动算例并选择motion分析模式，经检查无运动干涉，总自由度为1。设置车厢材料为16MnCr5，添加重力后软件自动计算出车厢重力为139656N，沿液压缸轴线方向添加线性马达，等速运动速度为50mm/s并设置运行时间14.4S。

至此运动学分析模型设置完毕，运行计算提取动态分析结果。

通常液压缸行程过大会增加制造成本以及降低作业效率[3]。由图2可知，举升过程中油缸的行程线性增大，最大值720mm，而整车布局要求其最大行程应760mm，能够满足工程需要。

油缸推力随举升角度的变化如图3所示，由图可知车厢最大举升角为49°，通常为保证自卸货车能卸干净物料，车厢举升角要大于物料的安息角，即其举升角至少要大于45°[4]。因此可知该机构能够满足卸料要求。图中推力变化曲线平滑无死点干涉现象，其中油缸的初始推力为289670N，在举升角7度左右时出现峰值点，最大推力为371291N。随后油缸的推力值先逐渐减小，随着该机构逐渐接近自身死点位置继而开始增大大，但由于数据并未急剧增加可知此时未达到死点位置，这样就保证了卸料完毕后能够靠车厢自重顺利回位。

由最大推力数据经计算可得该车液压系统需要承受最高26.06MPa的油压，较于经验值较大，这样就为作为原动系统的液压原件带来更大的冲击和脉动，增加动力损失的同时造成液压原件的损坏和泄露[5]。因此，为减小油缸推力提高整车的使用性能有必要进一步对举升机构进行优化设计研究。

4 结语

基于Solidworks软件建立自卸车举升装置虚拟样机并模拟卸料的动态过程，可以准确高效地对其最大举升角、油缸推力等各项动态性能参数进行分析评价，方法实用高效为该车型的技术改进提供了重要的参考依据。

[1]訾琨,李东洺,杨志勇等.重型自卸车举升机构优化设计分析[J].矿山机械,2012,40(11)：34-37.

[2]刘敏杰,刘聚德.几种举升机构的结构与性能分析[J].专用汽车, 1999(02)：23-25.

[3]QC/T222-2010自卸汽车通用技术条件[S].

[4]陈超祥,胡其登.Solidworks®Motion运动仿真教程[M].北京：机械工业出版社,2014：118-123.

[4]王臣涛.自卸车举升机构的优化设计[J].重型汽车,2010(03)：15-17.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.22.116