[機(jī)械畢業(yè)論文]拉臂式垃圾車(chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真分析【專(zhuān)業(yè)答辯必備資料】

碩士學(xué)位論文 （工程碩士） 拉臂式垃圾車(chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真分析 STRUCTURE DESIGN AND EMULATIONAL ANALYSIS OF HOOKLIFT 曲維波 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011 年 6 月 國(guó)內(nèi)圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：U463.33/U461.6 學(xué)校代碼：10213 國(guó)際圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：629 密級(jí)：公開(kāi) 碩士學(xué)位論文 （工程碩士） 拉臂式垃圾車(chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真分析 碩士研究生 ： 曲維波 導(dǎo)師： 崔勝民 教授 申請(qǐng)學(xué)位 ： 工程碩士 學(xué)科： 車(chē)輛工程 所在單位 ： 煙臺(tái)大學(xué)機(jī)電汽車(chē)學(xué)院答辯日期 ： 2011 年 6 月 授予學(xué)位單位 ： 哈爾濱工業(yè)大學(xué) ClassifiedIndex：U463.33/U461.6 UniversityCode:10213 UDC：629 Security:Open Dissertation for the Masters Degree (Master of Engineering) STRUCTURE DESIGN AND EMULATIONAL ANALYSIS OF HOOKLIFT Candidate： Qu Wei bo Supervisor： Prof. Cui Sheng min Academic Degree Applied for： Master of Engineering Specialty： Vehicle Engineering Affiliation： School of Mechanoelectronic Automobile Engineering Date of Defence： June,2011 Degree Conferring Institution： Harbin Institute of Technology 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 摘 要 隨著我國(guó)人口數(shù)量的急劇增加和日益壯大的社區(qū)，衛(wèi) 生環(huán)保部門(mén)需要處理的垃圾種類(lèi)與數(shù)量也逐漸增加。因此，使用一種有效的垃圾收集車(chē)以提高垃圾清運(yùn)效率就變得至關(guān)重要。如果不采用適當(dāng)?shù)倪\(yùn)輸工具，在垃圾的運(yùn)輸過(guò)程中會(huì)再次出現(xiàn)如泄漏，廢氣等二次污染，人為地增加垃圾處理的難度。為了給人們創(chuàng)造出優(yōu)美、舒適的工作、學(xué)習(xí)和生活環(huán)境，就必須對(duì)各種生活垃圾進(jìn)行快速、高效地運(yùn)輸和處理，此時(shí)我們就需要一些大型的自動(dòng)化環(huán)衛(wèi)機(jī)械設(shè)備來(lái)幫忙。 拉臂車(chē)是一種車(chē)廂可卸式運(yùn)輸車(chē)輛，底盤(pán)與車(chē)廂為可分式結(jié)構(gòu)，這種車(chē)輛能不利用其他機(jī)械的幫助在很短的時(shí)間內(nèi)完成車(chē)廂的整體裝卸，而且對(duì)加裝后門(mén)機(jī)構(gòu)的集裝箱還可以完成集裝箱的傾卸作業(yè)。廣泛應(yīng)用于環(huán)衛(wèi)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、郵電等行業(yè)，我國(guó)以環(huán)衛(wèi)行業(yè)應(yīng)用更廣。 本文利用繪圖軟件 AutoCAD繪制完成拉臂式垃圾車(chē)的二維工程圖。針對(duì)海德某型號(hào)拉臂式垃圾車(chē)完成了拉臂車(chē)整車(chē)裝配圖、拉臂裝置總成圖及關(guān)鍵部件總成設(shè)計(jì)；對(duì)拉臂車(chē)工作過(guò)程進(jìn)行了動(dòng)態(tài)仿真分析；并對(duì)拉臂進(jìn)行了有限元分析。通過(guò) SolidWorks建立三維實(shí)體模型，導(dǎo)入 ADAMS對(duì)基本的工作狀態(tài)進(jìn)行多體動(dòng)力學(xué)仿真，求得各關(guān)鍵鉸接點(diǎn)載荷數(shù)值；然后以此為載荷條件，在 ANSYS Workbench中建立有限元模型，對(duì)各個(gè)工作過(guò)程進(jìn)行瞬態(tài)有限元分析，得出拉臂結(jié)構(gòu)各部分的應(yīng)力、應(yīng)變分布情況。然后對(duì)應(yīng)力值較大的拉臂機(jī)構(gòu) L形折彎處進(jìn)行修改，讓結(jié)構(gòu)更加合理，降低應(yīng)力效果比較明顯。這樣利用 ADAMS和 ANSYS workbench虛擬樣機(jī)技術(shù)，縮短了產(chǎn)品研制周期，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。 關(guān)鍵詞：拉臂式垃圾車(chē)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；仿真分析；有限元分析 -I- 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 Abstract With the dramatic increase in the number of population and the expanding of the living community.The class and quantity of the garage disposed by Health and Environmental protection department have gradually increased. Therefore, It is of vital important that using an effective garbage collection vehicle to improve the transport efficiency. Without the suitable means of transport, the transport process in the garbage will appear leaks, exhaust and other secondary pollution, artificially increase the difficulty of wasting disposal. In order to give people a graceful, comfortable environment to work, study and live, all garbage must be handled rapidly and efficiently. Considering the condition, some large automated machinery and equipment are needed. Hooklift vehicle is a detachable compartment transport vehicles, the chassis and trunk are separated, this kind of vehicle not only can complete the cars overall handling in a very short time without the help of other machinery, but also can install backdoors institutions. It is widely used in environmental health, industry, agriculture, transportation, post and telecommunications industries. In China, the vehicle is used more widely in environmental health. In this paper, the two-dimensional arm-pulling type garbage truck is completed by AutoCAD software. Vehicle design has been completed with arm-pulling vehicle assembly drawing, arm-pulling unit assembly drawings and assembly design of key components. In this paper, the working process of the arm-pulling vehicle is discussed by dynamic simulation； and arm-pulling structure is conducted through the finite element analysis. Three-dimensional solid model is created by SolidWorks, then put into ADAMS for multi-body dynamic simulation, obtaining the key hinge point load value； then make it as the load conditions, creating the finite element model in the ANSYS Workbench. Each work process is conducted by the transient finite element analysis, and the stress and strain distributions of the various parts of the arm-pulling structure are obtained. Then modify the L-shaped bend of the arm-pulling structure due to a larger stress, obtaining a more rational structure, and making the effect of releasing press more obviously. In a word, with the ADAMS and ANSYS workbench virtual prototyping technology, the product development cycles are shorton, and product quality is improved. Keywords: hooklift, structure design, emulational analysis, finite element analysis -II- 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 目 錄 摘 要 IAbstract II 第 1 章 緒 論 1 1.1 課題研究背景和意義 1 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 3 1.3 本文的主要內(nèi)容 6 第 2 章 拉臂式垃圾車(chē)機(jī)械設(shè)計(jì) 7 2.1 拉臂式垃圾車(chē)簡(jiǎn)介 7 2.2 拉臂式垃圾車(chē)的總體結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 8 2.2.1 拉臂式垃圾車(chē)的總體結(jié)構(gòu)原理 8 2.2.2 拉臂式垃圾車(chē)的總體設(shè)計(jì) 8 2.2.3 拉臂式垃圾車(chē)的總體參數(shù) 9 2.3 主要工作部件的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 9 2.3.1 拉臂裝置的結(jié)構(gòu)與原理 9 2.3.2 拉臂裝置的工作過(guò)程 10 2.3.3 拉臂裝置設(shè)計(jì)圖 12 2.4 拉臂裝置關(guān)鍵部件設(shè)計(jì) 13 2.4.1 拉臂設(shè)計(jì) 13 2.4.2 拉臂的校核 15 2.4.3 固定座設(shè)計(jì) 19 2.5 其他部件的設(shè)計(jì) 20 2.5.1 副車(chē)架設(shè)計(jì) 20 2.5.2 聯(lián)動(dòng)架設(shè)計(jì) 21 2.5.3 支撐輪架設(shè)計(jì) 21 2.6 本章小結(jié) 22 第 3 章 拉臂車(chē)工作仿真分析 23 3.1 拉臂車(chē)工作系統(tǒng)虛擬樣機(jī)模型的建立 23 3.2 仿真分析 25 3.2.1 裝箱過(guò)程的仿真模擬結(jié)果 26 3.2.2 卸箱過(guò)程的仿真模擬結(jié)果 28 -III- 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 -IV- 3.2.3 卸貨過(guò)程的仿真模擬結(jié)果 30 3.3 本章小結(jié) 33 第 4 章 拉臂結(jié)構(gòu)有限元分析 34 4.1 拉臂機(jī)構(gòu)幾何模型的建立 34 4.2 建立有限元模型 34 4.2.1 單元類(lèi)型的確定 34 4.2.2 定義材料屬性 36 4.2.3 劃分網(wǎng)格 37 4.2.4 約束條件的設(shè)置 38 4.3 拉臂機(jī)構(gòu)有限元分析 39 4.3.1 裝箱過(guò)程有限元分析 39 4.3.2 卸箱過(guò)程有限元分析 46 4.3.3 卸貨過(guò)程有限元分析 53 4.4 本章小結(jié) 57 結(jié) 論 58 參考文獻(xiàn) 59 哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)聲明及使用授權(quán)說(shuō)明 62 致 謝 63 個(gè)人簡(jiǎn)歷 64 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 第1章 緒 論 1.1 課題研究背景和意義 拉臂車(chē)是一種車(chē)廂可卸式運(yùn)輸車(chē)輛，底 盤(pán)與車(chē)廂為可分式結(jié)構(gòu)，這種車(chē)輛能不利用其他機(jī)械的幫助在很短的時(shí) 間內(nèi)完成車(chē)廂的整體裝卸，而且對(duì)加裝后門(mén)機(jī)構(gòu)的集裝箱還可以完成集裝箱 的卸貨作業(yè)。這種車(chē)適合貨箱的中轉(zhuǎn)和散裝貨物的運(yùn)輸與自卸，廣泛應(yīng)用于 環(huán)衛(wèi)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、郵電等行業(yè)，我國(guó)以環(huán)衛(wèi)行業(yè)應(yīng)用更廣，本 文研究的就是廣泛應(yīng)用在環(huán)衛(wèi)行業(yè)的拉臂式垃圾車(chē)。 垃圾的運(yùn)輸處理是市區(qū)建設(shè)和管理的重要問(wèn)題， 與百姓生活息息相關(guān)1。隨著我國(guó)人口的急劇增加和社區(qū)的不斷 擴(kuò)大，環(huán)衛(wèi)部門(mén)要處理的垃圾從種類(lèi)到數(shù)量都逐漸增多。這樣，處理垃圾的 工作量將大幅增加，處理垃圾的效率問(wèn)題就擺在了我們面前。處理垃圾工作 包括：垃圾收集、垃圾運(yùn)輸和垃圾處理。垃圾運(yùn)輸環(huán)節(jié)非常重要，因?yàn)槔?運(yùn)輸?shù)目炻坏苯佑绊懻麄€(gè)垃圾處理工作的效率，如果不采用合適的運(yùn)輸 工具，就會(huì)在運(yùn)輸垃圾時(shí)再次出現(xiàn)二次垃圾如泄漏、廢氣等，人為增加垃圾 處理的難度。現(xiàn)在，國(guó)際國(guó)內(nèi)環(huán)衛(wèi)機(jī)械工業(yè)發(fā)展迅猛，出現(xiàn)了各種新型機(jī)械 產(chǎn)品及技術(shù)。尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家，環(huán)衛(wèi)行業(yè)的人力逐步被機(jī)械取代，形成了集 清掃、收集、運(yùn)輸、分選、預(yù)處理和處理等機(jī)械化操作，種類(lèi)繁多，早已不 是效率低下的人力作業(yè)，已經(jīng)初步形成城市垃圾裝運(yùn)機(jī)械化，處理垃圾工場(chǎng) 化模式，整個(gè)環(huán)衛(wèi)行業(yè)沿著良性軌道健康穩(wěn)步地向前發(fā)展。垃圾處理系統(tǒng)如圖 1-1 所示。 圖 1-1 垃圾處理系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 目前，我國(guó)的特點(diǎn)是居住擁擠、城鎮(zhèn)人 口密度大、垃圾雜亂多、居民沒(méi)有分放垃圾的習(xí)慣2、垃圾處理點(diǎn)一般在偏遠(yuǎn)地區(qū)，而且鑒于我國(guó)機(jī)械制造能力的限制，較難生產(chǎn)重型或高檔運(yùn)輸 車(chē)，高質(zhì)量液壓系統(tǒng)的很多配件依賴(lài)進(jìn)口。這就使我國(guó)不能象很多發(fā)達(dá)國(guó)家 一樣采用大噸位、配備高性能壓縮裝 -1- 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 置的垃圾車(chē)規(guī)則有序地沿街區(qū)收集垃圾 ?？紤]到我們的垃圾存放特點(diǎn)，建立垃圾中轉(zhuǎn)站配用車(chē)廂可卸式垃圾車(chē)更為 科學(xué)，因?yàn)橹修D(zhuǎn)站使用的液壓裝置成本低，結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，但是它的壓縮性能 較移動(dòng)式壓縮裝置更強(qiáng)，另外裝載垃圾的集裝箱因?yàn)槊芊庑阅芎茫\(yùn)輸中不會(huì)發(fā)生垃圾的泄漏。 拉臂式垃圾車(chē)就是車(chē)廂可卸式垃圾車(chē)的 一種，利用它將城市垃圾從市區(qū)運(yùn)往遠(yuǎn)離城市的垃圾處理廠。它的裝載 量較大，采用的是密封運(yùn)輸，消除了運(yùn)輸過(guò)程中的泄漏、揚(yáng)塵及廢氣污染， 成為現(xiàn)代城市垃圾清運(yùn)的重要專(zhuān)業(yè)化工具。目前，拉臂車(chē)主要有直臂式、折 臂式、滑移式和旋轉(zhuǎn)式等?；剖胶托D(zhuǎn)式拉臂車(chē)由于拉臂系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的改進(jìn) ，使車(chē)輛在相同功耗下具有較大的承載量，相對(duì)于旋轉(zhuǎn)式拉臂車(chē)，滑移式車(chē) 具有在自卸時(shí)整車(chē)高度較低的優(yōu)勢(shì)。本文研究的對(duì)象是海德公司出產(chǎn)的拉臂 車(chē)，主要用于環(huán)衛(wèi)行業(yè)的垃圾運(yùn)輸工作。 拉臂式垃圾運(yùn)輸車(chē)的特點(diǎn)： （ 1）拉臂式垃圾運(yùn)輸車(chē)配備帶有液壓拉 臂裝置的底盤(pán)和可卸式集裝箱。工作時(shí)，液壓式拉臂機(jī)構(gòu)把集裝箱從地 面拖拉到汽車(chē)底盤(pán)上，也可以把集裝箱從底盤(pán)卸放到地面。如需卸載時(shí)，液 壓拉臂機(jī)構(gòu)先把集裝箱在底盤(pán)上舉起傾斜，然后把集裝箱的垃圾后傾式卸掉。 （ 2）車(chē)箱可卸式液壓裝置除了具有拖拉功能 -把集裝箱拉上車(chē)，也可作為卸載機(jī)構(gòu) -把箱內(nèi)垃圾后傾式卸載。拉 臂機(jī)構(gòu)中的液壓油缸行程短，結(jié)構(gòu)非常緊湊，所以該種車(chē)型造價(jià)較低。由于 卸載方式是后傾式，不需要導(dǎo)向結(jié)構(gòu)和推料機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)化了箱體的結(jié) 構(gòu)，降低了集裝箱的造價(jià)。 （ 3）車(chē)體和集裝箱可以很容易地分離。車(chē)將 空箱放下，再拉上滿(mǎn)載箱繼續(xù)運(yùn)輸。所以每輛車(chē)可以配備多個(gè)集裝箱，工作效率較高。 （ 4）車(chē)架尾部加裝了支撐裝置，使拉臂 車(chē)不僅在硬地上可以平穩(wěn)作業(yè)，而且在路況不好的軟地上也可完成作業(yè)。 （ 5）使用后傾式自卸裝置卸載時(shí)，要想 把箱內(nèi)垃圾一次卸凈，就要保證舉升角足夠大，至少大于 48o，這樣就避免了多次傾卸，使卸載工作一次完成19。 拉臂車(chē)的主要組成部分有底盤(pán)與上裝兩 部分，拉臂車(chē)的上裝主要為拉臂機(jī)構(gòu)。拉臂機(jī)構(gòu)根據(jù)配套汽車(chē)底盤(pán)及車(chē) 廂的不同分為不同的規(guī)格，其載重量從 2t到 50t不等，可裝載底盤(pán)的容積也不 相同，有的拉臂機(jī)構(gòu)可以很容易地裝卸 40t的貨物。荷蘭海沃（ HYVA）23是國(guó)外知名的拉臂車(chē)生產(chǎn)商，他們的拉臂機(jī)構(gòu)產(chǎn)品技術(shù)精湛，品質(zhì)優(yōu)良，獲 得了權(quán)威認(rèn)可，軍事機(jī)構(gòu)也有使用， -2- 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 如荷蘭皇家軍隊(duì)、聯(lián)合國(guó)維和部隊(duì)等。 民用上，主要用于垃圾箱、集裝箱轉(zhuǎn)運(yùn)等場(chǎng)合，也深得用戶(hù)的好評(píng)，他們的 拉臂機(jī)構(gòu)出口到中東、歐美、馬來(lái)西亞、韓國(guó)等地。 拉臂車(chē)在集裝箱運(yùn)輸上有很大的優(yōu)勢(shì)。 運(yùn)用集裝箱運(yùn)輸，高效、便捷，可是集裝箱的工作流程中，集裝箱的應(yīng) 用范圍和地域受到很大限制，從起點(diǎn)到目的地要借助于許多專(zhuān)用起重裝備， 如叉車(chē)、集裝箱專(zhuān)用岸吊、集裝箱跨車(chē)等。而拉臂式自卸車(chē)彌補(bǔ)了這方面的 不足，因?yàn)樗睦蹤C(jī)構(gòu)和底盤(pán)以及與其相配的車(chē)箱組成自裝卸系統(tǒng)，單車(chē) 系統(tǒng)可以獨(dú)立地完成裝卸工作，且移動(dòng)性很強(qiáng)，所以在環(huán)衛(wèi)行業(yè)中拉臂機(jī)構(gòu) 得到廣泛應(yīng)用。如果組合不同的底盤(pán)和集裝箱，可以組成各種型號(hào) 的拉臂式垃圾車(chē)，承載力大約 5t到 30t。因?yàn)樵撥?chē)良好的特性和功能，這種類(lèi)型的密 閉式收集車(chē)在發(fā)達(dá)國(guó)家城市生活垃圾收運(yùn)中使用非常普遍，機(jī)械代替了人工 ，封閉式代替了敞開(kāi)式，極大提高了環(huán)衛(wèi)工作的效率，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，防止了垃圾運(yùn)輸中造成的二次污染4。一些發(fā)展中國(guó)家由于經(jīng)濟(jì)等因素的影響 ，生產(chǎn)的垃圾車(chē)密封性差或敞開(kāi)式依然容易造成垃圾灑落和粉塵污染。如今 拉臂式垃圾車(chē)在國(guó)內(nèi)的使用也越來(lái)越廣泛。垃圾收集站和垃圾處理工廠使用 較多的就是這種車(chē)箱可卸式拉臂垃圾車(chē)，國(guó)內(nèi)較多車(chē)型額定裝載量為 5t和 8t，其主要參數(shù)見(jiàn)表 1-1。 表 1-1 拉臂式車(chē)箱可卸式垃圾車(chē)技術(shù)參數(shù) 項(xiàng)目 參數(shù) 型式 5t 8t 整車(chē)最大總重量(kg) 10000 14000 整車(chē)整備質(zhì)量 (kg) 5000 6000 垃圾箱總質(zhì)量（含箱總重）(kg) 5000 8000 箱體上車(chē)時(shí)間 (s) 35 箱體下車(chē)時(shí)間 (s) 45 箱體卸料時(shí)間 (s) 80 箱體最大傾卸角(o) 502 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 許多發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)拉臂式垃圾車(chē)的研發(fā)很 早，現(xiàn)在技術(shù)已經(jīng)很成熟，歷經(jīng)幾代改良發(fā)展，經(jīng)驗(yàn)豐富，目前開(kāi)發(fā)研 制的拉臂裝置不單單用于環(huán)衛(wèi)行業(yè)的 -3- 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 垃圾處理，而且很多涉及集裝箱裝卸的 場(chǎng)合都能使用。目前，國(guó)外拉臂機(jī)構(gòu)的生產(chǎn)廠家多達(dá)數(shù)十家，其中最著名的有荷蘭海沃 (HYVA)、西德方恩（ FAUN）和德國(guó)奧圖 (OTTO)、芬蘭希爾博 (HIAB)和 PARTEK 公司、韓國(guó)的大宇公司等。芬蘭希爾博 (HIAB)有限公司，早在 1949 年就發(fā)明了整體自裝卸拉臂機(jī)構(gòu)，命名為馬提力 (Multilift)，是最早的拉臂機(jī)構(gòu)。其優(yōu)勢(shì)之一就是用材考究，拉臂機(jī)構(gòu)都是選取特高強(qiáng)度 鋼材制作，同時(shí)使用液壓閥與多種鎖定裝置，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、傾 倒快穩(wěn)、裝卸安全，其穩(wěn)定支撐裝置不僅適合硬地，軟地作業(yè)也很正常?，F(xiàn) 在，有研發(fā)實(shí)力的公司，其拉臂產(chǎn)品的負(fù)荷能力不斷提高，如馬提力滑動(dòng)式 拉臂因?yàn)橄冗M(jìn)的技術(shù)、優(yōu)良的工藝、高性能的材料，使其負(fù)荷能力已經(jīng)從 14t 提高到了 25t。德國(guó)的奧圖公司是貨箱搬運(yùn)設(shè)備最知名的制造廠商，在歐洲 最大也最具實(shí)力，主要產(chǎn)品有：鉤臂起重機(jī)，鎖鏈起重機(jī)和鋼索。拉臂產(chǎn)品 主要是折臂式拉臂機(jī)構(gòu)，它的滑動(dòng)與折臂相結(jié)合的拉臂機(jī)構(gòu)也很有名氣。其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)新穎，功能可靠，性?xún)r(jià)比高，對(duì)我們國(guó)產(chǎn)化研究極具參考價(jià)值。 目前我國(guó)市場(chǎng)中，荷蘭 HYVA 國(guó)際有限公司的拉臂機(jī)構(gòu)應(yīng)用比較廣泛。 拉臂機(jī)構(gòu)最早引入我國(guó)是在 80 年代，從 1991 年開(kāi)始才有產(chǎn)品上市, 而產(chǎn)品的研制只是最近才有。經(jīng)引進(jìn)、消化 、吸收國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)，環(huán)衛(wèi)車(chē)輛的研發(fā)機(jī)構(gòu)、 改裝與生產(chǎn)企業(yè)逐步加快了相關(guān) 產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)的步伐，環(huán)衛(wèi)車(chē)輛及裝備的技術(shù)水平提高很大。 國(guó)產(chǎn)車(chē)廂可卸式垃圾車(chē)、壓縮式垃圾車(chē)和掃路車(chē)的主要性能已接近國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品，因 為設(shè)備、工藝、材料等因素，在功能上，其他類(lèi)型的環(huán)衛(wèi)車(chē)輛與國(guó)外 先進(jìn)產(chǎn)品相比，還存在一定的差距。我國(guó)許多生產(chǎn)企業(yè)加工裝備簡(jiǎn)陋、工裝 模具不全、工藝技術(shù)落后、生產(chǎn)規(guī)模較小、產(chǎn)品質(zhì)量較差，從而造成低端產(chǎn) 品特征明顯，整車(chē)性能較差。最關(guān)鍵的是企業(yè)缺少自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，缺乏創(chuàng)新 意識(shí)，更多的是模仿而非研制，從而降低了自己的競(jìng)爭(zhēng)能力，產(chǎn)品同質(zhì)化現(xiàn) 象較為普遍，缺乏高性能壟斷型的產(chǎn)品。 國(guó)外拉臂機(jī)構(gòu)的主體鋼結(jié)構(gòu)多采用特殊 的高強(qiáng)度鋼，而且加工工藝、加工精度、裝配工藝非?？季浚覈?guó)廠 商缺乏這種品質(zhì)要求，因而，拉臂機(jī)構(gòu)一直難以國(guó)產(chǎn)化。最近幾年，我國(guó)高 強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，機(jī)械加工水平有了非常大的提高，拉臂機(jī) 構(gòu)開(kāi)始國(guó)產(chǎn)化。但是，國(guó)內(nèi)對(duì)拉臂機(jī)構(gòu)的研究開(kāi)發(fā)自主創(chuàng)新的成分很少，主 要是模仿，大部分還停留在測(cè)繪、經(jīng)驗(yàn)取值模式的改裝程度上。近幾年來(lái)， 隨著許多仿真與模擬軟件的出現(xiàn)，在虛擬設(shè)計(jì)、分析的基礎(chǔ)上，拉臂機(jī) 構(gòu)的國(guó)產(chǎn)化設(shè)計(jì)開(kāi)始走上研制創(chuàng)新的新路， -4- 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 終于逐步突破了傳統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化方法的局 限性，并且很大程度地節(jié)約了設(shè)計(jì)成本。所以，經(jīng)驗(yàn)說(shuō)明：要實(shí)現(xiàn)環(huán)衛(wèi)裝備 事業(yè)的快速發(fā)展，必須走技術(shù)創(chuàng)新的路子，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)必須使用現(xiàn)代設(shè)計(jì) 方法，從而增強(qiáng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)與創(chuàng)新。 我國(guó)拉臂車(chē)在裝卸能力、安全系統(tǒng)、材 料及快速作業(yè)等方面都不如國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品。其原因除加工工藝落后外， 主要是我國(guó)在這方面的研究還是最近十幾年的事情，因此引進(jìn)國(guó)外產(chǎn)品進(jìn)行 消化吸收不僅可以節(jié)約大量的資金和時(shí)間，而且在技術(shù)上能夠?qū)崿F(xiàn)迅速趕超 。目前我國(guó)對(duì)拉臂車(chē)的研究主要集中在高校及科研單位。 同濟(jì)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院的盛金良、李剛 為改善拉臂式垃圾車(chē)的性能，以拉臂車(chē)工作平穩(wěn)性和降低液壓系統(tǒng)壓力 波動(dòng)為目標(biāo)，建立了數(shù)學(xué)模型，并采用計(jì)算機(jī)編程的手段對(duì)其進(jìn)行 優(yōu)化設(shè)計(jì)，改善了工作裝置的結(jié)構(gòu)12。 同濟(jì)大學(xué)的王曉和黃宗益與上海環(huán)境科 技裝備有限公司合作，首次對(duì)旋轉(zhuǎn)式拉臂車(chē)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)建 模和優(yōu)化設(shè)計(jì)，并與普通拉臂車(chē)的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行對(duì)比，有效地降低了液壓 缸所受的作用力，減少了卸料作業(yè)過(guò)程中箱體的傾斜角度，使其綜合性能得到顯著提高17 18。 河北工程大學(xué)的王桂梅、李江波等采用多體動(dòng)力學(xué)軟件 ADAMS建立了垃圾運(yùn)送車(chē)?yán)巯到y(tǒng)的仿真模型， 將拉臂車(chē)的性能分析和參數(shù)優(yōu)選集成起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的虛擬設(shè)計(jì)；針對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn) 的小批量、多品種的特點(diǎn)，通過(guò)參數(shù)化手段，方便地進(jìn)行模型間的切換，體現(xiàn)了并行設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)10。 青島大學(xué)的劉大維、陳煥明等針對(duì)拉臂 車(chē)工作裝置變負(fù)載、多工況的工作特點(diǎn)，利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件 ADAMS建立了機(jī)械一液壓模型進(jìn)行聯(lián)合仿真；為得到較為真實(shí)的動(dòng)力學(xué)響 應(yīng)，將箱體滾輪與地面、箱體與副車(chē)架導(dǎo)向輪定義為非線(xiàn)性彈簧一阻尼碰撞 接觸力約束關(guān)系，分析結(jié)果表明：機(jī)械一液壓聯(lián)合仿真能夠有效地模擬工作 裝置在裝箱和舉升卸料過(guò)程中油缸力和拉臂作用力的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，為拉臂 車(chē)工作裝置動(dòng)態(tài)分析提供了一種有效方法11。 廣西大學(xué)的陳樹(shù)勛、王海波等以拉臂式 壓縮垃圾車(chē)的車(chē)廂為研究對(duì)象，首先建立垃圾廂內(nèi)壓縮垃圾的變密度函數(shù)，利用 ADAMS進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真分析，求得各種實(shí)際工況下拉臂與汽車(chē)底 盤(pán)作用在車(chē)廂上的包括瞬時(shí)加速度、慣性力等在內(nèi)的實(shí)際載荷；在對(duì)拉臂式 壓縮垃圾車(chē)車(chē)廂進(jìn)行結(jié)構(gòu)有限元分析的基礎(chǔ)上，采用以 ANSYS為分析器的導(dǎo)重法對(duì)車(chē)廂結(jié)構(gòu)成功地進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，在滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求的前 提下，使結(jié)構(gòu)質(zhì)量減少 31%14。 -5-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 廣西大學(xué)的梁光明利用ADAMS 軟件建立了拉臂機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行仿真分析，得到了拉臂機(jī)構(gòu)在 不同工況下的受力情況，為拉臂機(jī)構(gòu)的有限元分析提供載荷邊界條件，并利用ANSYS 高效的優(yōu)化計(jì)算方法，對(duì)拉臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化迭代計(jì)算，得出滿(mǎn)足剛 度與強(qiáng)度要求的結(jié)構(gòu)總重量最小化的設(shè)計(jì)方案9。 長(zhǎng)沙環(huán)衛(wèi)機(jī)械研究中心的周敏介紹了 5t拉臂車(chē)工作裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理，并對(duì)換箱工況的拉臂裝置受力分析 進(jìn)行討論，得到了拉臂完成換箱、傾卸動(dòng)作的回轉(zhuǎn)鉸支點(diǎn)的位置參數(shù)、拉臂 換箱回轉(zhuǎn)半徑、拉臂油缸活塞桿端回轉(zhuǎn)半徑的設(shè)計(jì)原則及油缸安裝角的取值范圍340。 1.3 本文的主要內(nèi)容 本論文研究?jī)?nèi)容來(lái)源于煙臺(tái)海德專(zhuān)用 汽車(chē)廠的拉臂車(chē)項(xiàng)目。主要研究?jī)?nèi)容有： （ 1）完成拉臂車(chē)的整車(chē)設(shè)計(jì)，并出總裝 圖及關(guān)鍵部件的工程圖，主要設(shè)計(jì)有：整拉臂車(chē)整車(chē)設(shè)計(jì)、拉臂車(chē)總成 設(shè)計(jì)、拉臂設(shè)計(jì)、固定座設(shè)計(jì)、副車(chē)架設(shè)計(jì)、聯(lián)動(dòng)架設(shè)計(jì)、支撐輪架設(shè)計(jì)； （ 2） 利用機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件 ADAMS 建立拉臂車(chē)工作系統(tǒng)虛擬樣機(jī)模型，對(duì)拉臂車(chē)工作系 統(tǒng)作業(yè)過(guò)程進(jìn)行聯(lián)合仿真分析； （ 3）利用 SolidWorks 和 ANSYS Workbench 軟件對(duì)拉臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析。 -6- 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 第2章 拉臂式垃圾車(chē)機(jī)械設(shè)計(jì) 2.1 拉臂式垃圾車(chē)簡(jiǎn)介 拉臂式垃圾車(chē)是在二類(lèi)汽車(chē)底盤(pán)上裝有 拉臂裝置的專(zhuān)用型車(chē)輛，車(chē)廂與汽車(chē)可根據(jù)需要結(jié)合或分離，所以可作 為貨箱的中轉(zhuǎn)和散裝貨物的運(yùn)輸與自卸。根據(jù) ZBT50004-89 中的標(biāo)準(zhǔn)可將拉臂式垃圾車(chē)歸類(lèi)為專(zhuān)用自卸汽車(chē)。圖2-1 是拉臂車(chē)的成品圖。 圖 2-1 拉臂車(chē) 拉臂式垃圾車(chē)主要用于從市區(qū)到垃圾處 理廠的垃圾運(yùn)輸工作，傳統(tǒng)的垃圾運(yùn)送車(chē)由于承載量小，易灑落，對(duì)環(huán) 境影響大，已不能適應(yīng)城市垃圾處理業(yè)。集裝箱垃圾運(yùn)送車(chē)裝載量大，易于 密閉運(yùn)輸，消除了運(yùn)輸過(guò)程中的二次揚(yáng)塵污染，成為現(xiàn)代城市垃圾清運(yùn)的重要專(zhuān)業(yè)化運(yùn)輸車(chē)輛。 拉臂式垃圾車(chē)的性能特點(diǎn)： 拉臂裝置擁有獨(dú)特的伸縮設(shè)計(jì)，保證了 該車(chē)在鉤起和卸下載物箱體時(shí)，能夠使荷載均勻的分布在后橋和輔助支撐上， 從而最大限度的減少車(chē)架受力。采用小臂固定式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造 ；尾部液壓支腿在裝卸貨物時(shí)支起以保證整車(chē)的工作平穩(wěn)與安全；獨(dú)有的電 器控制系統(tǒng)，具有互鎖功能，使拉臂進(jìn)行傾倒垃圾時(shí)，拉臂行程開(kāi)關(guān)處于長(zhǎng) 閉狀態(tài)，將切斷控制鎖箱電磁閥的電路，無(wú)法進(jìn)行開(kāi)箱操作，避免誤操作造成的危險(xiǎn)。 拉臂式垃圾車(chē)的整車(chē)性能參數(shù)： 本文選用東風(fēng)系列普通二類(lèi)汽車(chē)底盤(pán)， 其維修簡(jiǎn)單，性能可靠。拉臂式垃圾車(chē)整車(chē)性能參數(shù)如表 2-1 所示。 -7- 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 表 2-1 拉臂式垃圾車(chē)整車(chē)性能參數(shù) 項(xiàng)目 參數(shù) 底盤(pán)型號(hào) DFL1250A8 發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào) C26033 發(fā)動(dòng)機(jī)功率（ kW） 191 軸距（ mm） 5650 最高車(chē)速（km/h） 90 最大總質(zhì)量（ kg） 14490 整備質(zhì)量（kg） 11650 額定質(zhì)量（kg） 13220 外形尺寸( 長(zhǎng) 寬 高 )（ mm） 820024903110 2.2 拉臂式垃圾車(chē)的總體結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 2.2.1 拉臂式垃圾車(chē)的總體結(jié)構(gòu)原理 拉臂式垃圾車(chē)由底盤(pán)與拉臂專(zhuān)用裝置組成，其總體布置如圖 2-2 所示。拉臂專(zhuān)用裝置主要由副車(chē)架、液壓支腿 、車(chē)廂鎖緊機(jī)構(gòu)、聯(lián)動(dòng)架、固定座、舉升液壓油缸、伸縮液壓油缸 、雙向液壓鎖、拉臂等組成340。 1.底盤(pán) 2.拉臂裝置 3.副車(chē)架 4.車(chē)廂鎖緊裝置 5.液壓支腿 圖 2-2 拉臂式垃圾車(chē) 2.2.2 拉臂式垃圾車(chē)的總體設(shè)計(jì) 拉臂式垃圾車(chē)總體結(jié)構(gòu)方案的確定： （ 1）拉臂式垃圾車(chē)要求機(jī)動(dòng)性能好，故 一般采用輕、中型普通貨車(chē)的二類(lèi)底盤(pán)，此處采用東風(fēng)汽車(chē)有限公司生產(chǎn)的東風(fēng) EFL1250A8 二類(lèi)底盤(pán)，改裝 -8- 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 后的額定載質(zhì)量為 13220kg。 （ 2）車(chē)廂裝卸及垃圾卸載采用普通自卸 汽車(chē)的后傾自卸形式，主要由拉臂裝置完成，拉臂由副車(chē)架與底盤(pán)連接固定。 （ 3）車(chē)廂在本文中不作為設(shè)計(jì)部件；推 薦集裝箱式車(chē)廂，其密閉性好，裝載量大。 （ 4）拉臂裝置必須保證車(chē)廂能夠自動(dòng)舉 升后傾，最大傾卸角一般設(shè)計(jì)為等于或大于 48o，且傾卸過(guò)程中應(yīng)有自鎖機(jī)構(gòu)，以防止車(chē)廂移動(dòng)。 （ 5）底盤(pán)后部應(yīng)加裝支撐裝置，在 車(chē)廂裝卸及垃圾傾卸時(shí)能保證整車(chē)受力平衡，工作平穩(wěn)。 2.2.3 拉臂式垃圾車(chē)的總體參數(shù) （ 1）整車(chē)的外廓幾何尺寸（汽車(chē)的總長(zhǎng) 、總寬、總高）應(yīng)符合國(guó)家關(guān)于 汽車(chē)輪廓尺寸的界限的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 （ 2）改裝后接近角應(yīng)不小于 30o，離去角應(yīng)不小于 22o。 （ 3） 拉臂式垃圾車(chē)汽車(chē)要求額定裝載質(zhì) 量一般設(shè)計(jì)為原汽車(chē)額定裝載質(zhì)量的 85% 90%，以保證改裝前后的汽車(chē)總質(zhì)量 及軸荷分配基本不變。所以此拉臂式垃圾車(chē)的質(zhì)量利用系 數(shù)比原型貨車(chē)的略小。 （ 4）目前城市生活垃圾密度在逐漸增大 ，可適當(dāng)?shù)募哟筌?chē)廂的承載量，但是不應(yīng)使整車(chē)質(zhì)心高度提升太大， 必須保證拉臂式垃圾車(chē)滿(mǎn)載時(shí)在 7o的坡道上不得發(fā)生縱向傾翻。 2.3 主要工作部件的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 2.3.1 拉臂裝置的結(jié)構(gòu)與原理 拉臂裝置是拉臂式垃圾車(chē)的關(guān)鍵部件， 拉臂性能的好壞直接影響著拉臂車(chē)整車(chē)的性能，因此，拉臂裝置 的設(shè)計(jì)是拉臂車(chē)設(shè)計(jì)的最重要部分。圖 2-3是拉臂裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。拉臂裝置主 要由副車(chē)架、液壓支腿、車(chē)廂鎖緊機(jī)構(gòu)、聯(lián)動(dòng)架、固定座、舉升液壓油缸、 伸縮液壓油缸、雙向液壓鎖、拉臂等組成。拉臂采用可伸縮的直角 布置，伸縮筒體內(nèi)布置有伸縮油缸。 垃圾車(chē)的換箱和傾卸動(dòng)作通過(guò)拉臂架裝置來(lái)完成。 （1） 換箱動(dòng)作 拉臂架裝置的保險(xiǎn)鉤油缸首先動(dòng)作，車(chē)箱保險(xiǎn)鉤開(kāi)啟，車(chē)箱保險(xiǎn)解除。伸縮油缸縮回，使車(chē)箱后移，然后雙向液壓鎖鎖緊油缸。 （2） 卸箱動(dòng)作 舉升油缸啟動(dòng)，使活塞桿伸長(zhǎng)，拉臂被舉起，然后拉臂繞 C 點(diǎn)順時(shí)針回旋，使拉臂鉤向后 移動(dòng)，拉臂鉤就把車(chē)箱一直向后推， -9-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 直到車(chē)廂滑落到地面。 （3） 裝箱動(dòng)作 拉鉤鉤住車(chē)箱吊環(huán)以后，啟動(dòng)油缸使活塞桿收縮，則拉臂繞 C 點(diǎn)逆時(shí)針回旋，拉臂鉤拉動(dòng)車(chē) 廂上移，至水平位置后，伸縮油缸啟動(dòng)，放平車(chē)箱，接著，保險(xiǎn)鉤油缸啟動(dòng) ，車(chē)箱保險(xiǎn)鉤把車(chē)箱拉動(dòng)固定在副車(chē)架上。 （4） 卸貨動(dòng)作 與換箱動(dòng)作不同，在整個(gè)卸貨過(guò)程中，拉臂、車(chē)箱和聯(lián)動(dòng)架被保險(xiǎn)鉤連起，拉臂一 直通過(guò)保險(xiǎn)鉤與車(chē)箱相連，拉臂以 D 點(diǎn)為軸心沿順時(shí)針回旋，把車(chē)箱舉升傾斜，箱內(nèi) 垃圾被卸掉。然后啟動(dòng)拉臂油缸，回縮拉臂活塞桿，拉臂機(jī)構(gòu)以 D 點(diǎn)為軸心逆時(shí)針回轉(zhuǎn)，直到車(chē)箱復(fù)位為止。 圖 2-3 拉臂裝置結(jié)構(gòu)示意圖 2.3.2 拉臂裝置的工作過(guò)程 拉臂式垃圾車(chē)工作系統(tǒng)主要由舉升油缸、拉臂、伸縮油缸、聯(lián)動(dòng)架、鎖緊機(jī)構(gòu)和副車(chē)架組成，如圖 2-4 所示。拉臂式垃圾車(chē)裝箱過(guò)程如圖 2-5 所示，拉臂式垃圾車(chē)卸貨過(guò)程如圖 2-6 所示。 -10- 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 1 舉升油缸； 2 拉臂；3 伸縮油缸； 4 聯(lián)動(dòng)架； 5 鎖緊機(jī)構(gòu)；6 副車(chē)架 圖 2-4 拉臂式垃圾車(chē)工作系統(tǒng) （ 1）拉起箱體 （ 2）地面拖拉箱體 （ 3）箱體拉上底盤(pán) （ 4）箱體落放至底盤(pán) （ 5）伸縮油缸伸出拖動(dòng)箱體，鎖緊機(jī)構(gòu)縮緊 圖 2-5 拉臂式垃圾車(chē)裝箱過(guò)程 拉臂機(jī)構(gòu)的傾卸過(guò)程中，箱體鎖緊機(jī)構(gòu) 首先解鎖，然后伸縮油缸動(dòng)作，把箱體往外移動(dòng)適當(dāng)位置，箱體的重心 就向后移動(dòng)一定距離，如此的話(huà)舉升油缸無(wú)需太大的推力箱體就被向上舉起 ，聯(lián)動(dòng)架和固定座同時(shí)被液壓機(jī)構(gòu)通過(guò)雙向液壓鎖鎖緊固定。接著，舉升油 缸啟動(dòng)，把箱體向上抬起，箱體內(nèi)的貨物由于重力的作用就自動(dòng)卸了下來(lái)。 -11- 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 （ 1）伸縮油缸縮進(jìn)將箱體向外推出 （ 2）舉升油缸舉起，箱體卸料 圖 2-6 卸貨過(guò)程 2.3.3 拉臂裝置設(shè)計(jì)圖 拉臂裝置的詳細(xì)設(shè)計(jì)圖紙如圖 2-7 所示（鑒于保密需要以下設(shè)計(jì)圖未加尺寸標(biāo)注） 。 （ 1） （ 2） （ 3） （ 4） （ 5） 圖 2-7 拉臂裝置的設(shè)計(jì)圖 -12-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 2.4 拉臂裝置關(guān)鍵部件設(shè)計(jì) 2.4.1 拉臂設(shè)計(jì) 拉臂的裝配圖如圖 2-8 所示。 （ 1） （ 2） （ 3） （ 4） （ 5） 圖 2-8 拉臂的裝配圖 拉臂主要由鉤臂、伸縮筒體以及連接這 兩部分的定位軸組成；鉤臂與鉤手相連，鉤手是固定車(chē)廂的部分；鉤臂 是由兩塊完全一樣的鉤臂豎槽焊合而成，為了提高其剛度，內(nèi)部加裝了兩塊 對(duì)稱(chēng)布置的筋板；伸縮筒體是連接拉臂與固定座的部分，內(nèi)部有伸縮油缸； 伸縮筒體與鉤臂一樣，均為特高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼制成，考慮到裝置多為懸臂梁結(jié) 構(gòu)，為了提高其剛度在拉臂豎槽兩側(cè)各加裝了一個(gè)加強(qiáng)板。 拉臂各部分主要以焊接為主要 方式裝配。鉤臂焊合圖如圖 2-9 所示，拉臂豎槽焊合零件圖如圖 2-10 所示，伸縮筒體焊合圖如圖 2-11 所示。 -13-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 （ 1） （ 2） （ 3） 圖 2-9 鉤臂軸側(cè)圖 （ 1） （ 2） （ 3） （ 4） 2-10 拉臂豎槽軸側(cè)圖 （ 1） （ 2） （ 3） （ 4） 圖 2-11 伸縮筒體軸側(cè)圖 -14-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 2.4.2 拉臂的校核 以圖 2-12 所示的拉臂架結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析。 圖 2-12 拉臂架裝置結(jié)構(gòu)布置示意圖 （1） 拉臂架的受力分析 拉臂架換箱與卸貨動(dòng)作的受力情況不同，這是由于兩種狀態(tài)下裝置的回轉(zhuǎn)軸心不一 樣，換箱時(shí)拉臂油缸活塞桿回轉(zhuǎn)半徑CB 要比卸貨時(shí)活塞桿回轉(zhuǎn)半徑 DB 小， 所以裝置在換箱動(dòng)作時(shí)所需的油缸作用力要比卸貨動(dòng)作時(shí)油缸的推力大。 （ 2）拉臂的受力分析 拉臂在換箱狀態(tài)下受力如圖 2-13 所示 3 41，圖中坐標(biāo)系坐標(biāo)原點(diǎn)是拉臂回轉(zhuǎn)軸心 C，副車(chē)架和拉臂油缸鉸接于點(diǎn)A ；拉臂和拉臂油缸鉸接于點(diǎn)B ；拉臂油缸作用力 的大小和方向隨拉臂位置的變化而變化；吊環(huán)位于拉臂鉤的軸心，即點(diǎn) E是車(chē)箱的吊環(huán)軸心；車(chē)箱剛剛從副車(chē)架上被吊卸時(shí)車(chē)箱吊環(huán)軸心位置是點(diǎn) EbF0；車(chē)廂剛剛從地面被吊起時(shí)車(chē)箱吊環(huán)的軸心位置是點(diǎn) E1；油缸軸線(xiàn)與X 軸的正向夾角是；拉臂回轉(zhuǎn)半徑 是拉臂回轉(zhuǎn)軸點(diǎn) C到車(chē)箱吊環(huán)軸心點(diǎn) E的距離；角 是點(diǎn)C 與點(diǎn)E 連線(xiàn) CE與 Y軸的正向夾角；拉臂油缸活塞桿端軸心的回轉(zhuǎn)半徑bR 是點(diǎn) 與點(diǎn)B 的距離；角 是連線(xiàn) CE和 CB的夾角。 eRC -15- 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 圖 2-13 換箱工況拉臂受力圖 換箱時(shí)，拉臂受力有兩個(gè)典型狀態(tài)： E點(diǎn)在 E1位置，是滿(mǎn)載車(chē)箱被拉臂從地面上吊裝的起始工況； E點(diǎn)在 E0位置，是車(chē)箱被拉臂從副車(chē)架上吊卸的起始工況，也可能是滿(mǎn)載車(chē)箱被拉臂卸貨 時(shí)，保險(xiǎn)鉤還沒(méi)起作用，車(chē)廂沒(méi)卸貨動(dòng)作，但是拉臂卻繞C 點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，使車(chē)箱滑動(dòng)（非正常狀態(tài)）的工況。為了分析，拉臂吊卸車(chē)箱時(shí)，把拉臂 當(dāng)作為分離體，它的平衡方程是： 0eM （ 2-1） 0xeybyxbxEGBFBF （ 2-2） 式中： 、 是拉臂油缸作用力 在 X 軸和 Y 軸產(chǎn)生的投影； 、是油缸鉸支點(diǎn) B 在 X 和 Y 的坐標(biāo)值；吊裝的重力 在拉臂的位置改變時(shí)，隨著變化； 是點(diǎn) E 在 X 軸的坐標(biāo)值。 bxFxEbyFbFxByBeGeG由圖 3-13 得到： cosbbxFF ； FbsinFbx ；）（ cosRBbx；)sin(By bR ； cosexRE 。 代入式（ 2-2）整理得： )sin(cos)sin(cos)cos(sincosbeebeebRRGRRGF （ 2-3） 由式（ 2-3）可計(jì)算得出拉臂各位置受到的油缸作用力 。 bF當(dāng) E點(diǎn)位于 E0，0 ，0 時(shí)的，代入式（ 2-3）得到拉臂從副車(chē)架吊卸車(chē)箱初始狀態(tài)所需的拉臂油缸作用力BF 值： 0 -16- 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 )sin(cos0000beebRRGF （ 2-4） 在拉臂從地面吊裝車(chē)廂初始狀態(tài)，當(dāng)點(diǎn) E位于 E1點(diǎn)，1 ，1 時(shí)，其平衡方程為： 01bebbybbxEGBFBF （ 2-5） 根據(jù)上述分析同理可得： )sin(cos11111beebRRGF （ 2-6） 用式（ 2-4）和式（ 2-6）可分別計(jì)算出1 ，0 時(shí)拉臂油缸所受的推力和拉力。 式（ 2-3）中的幾個(gè)參數(shù)ebRR 、 是拉臂架裝置的幾何尺寸。 根據(jù)式（ 2-4）和式（ 2-6）：在滿(mǎn)足使用要求的前提下，只有當(dāng) 增大，才能減小， 減小，bR0bFeR0 增大；只有當(dāng) 增大， 才能減小， 減小，bR1bFeR0 減小。 吊卸初始狀態(tài)時(shí)拉臂受力如圖 2-14 所示。 （ 1）拉臂換箱初始狀態(tài)受力分析圖 （ 2）拉臂換箱初始狀態(tài)受力圖 圖 2-14 吊卸初始狀態(tài)拉臂受力圖 圖 2-14 中，在拉臂從副車(chē)架上開(kāi)始換箱的起始工況下，把拉臂作為研究體，其受力如圖 2-14（ 1）所示：有拉臂油缸推力 、吊裝重力 。在回轉(zhuǎn)鉸支點(diǎn) C 處，拉臂受到力 的作用，在三個(gè)力的作用下，剛剛開(kāi)始換箱時(shí)0bF0eGeN -17- 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 拉臂處于平衡。根據(jù)三力平衡匯交定理 ，三個(gè)力構(gòu)成一平面匯交力系匯交于一點(diǎn) K。 受力如圖 2-14（ 2）所示，三個(gè)力構(gòu)成了一個(gè)自行封閉的三角形（依照平面匯交力系平衡的幾何條件得到）。圖 2-14（ 1）中，1 是水平線(xiàn)和連線(xiàn)CA 的夾角；2 是水平線(xiàn)和連線(xiàn) CK 的夾角； A、 C 兩點(diǎn)軸線(xiàn)的水平距離是 ；K 點(diǎn)軸線(xiàn)就是車(chē)箱吊環(huán)位于拉臂鉤軸心的軸線(xiàn)， C、 K 兩點(diǎn)軸線(xiàn)的水平距離為 。 1L2L根據(jù)正弦定理可得： 00 2cos / sin( )eNGe0 （ 2-7） 由式（ 2-7）分析可知，2 增大， 減小。 eN根據(jù)圖 2-14 的受力情況，當(dāng) 02 ，也就是點(diǎn) K 高于拉臂回轉(zhuǎn)鉸支點(diǎn) C的水平軸線(xiàn)時(shí)，拉臂受到斜向上方的作用力 ，那么連動(dòng)架在鉸支點(diǎn) C 受斜向下方的反作用力 。如此就使拉臂從副車(chē)架換箱起始工況下，聯(lián)動(dòng)架不會(huì)繞鉸支點(diǎn) D 順時(shí)針抬起，它受到的對(duì)鉸支點(diǎn) D 的回轉(zhuǎn)力矩為逆時(shí)針?lè)较?，就避免了換箱初始狀態(tài)下由于聯(lián)動(dòng)架隨拉臂的抬起， 產(chǎn)生不當(dāng)?shù)恼`動(dòng)作。所以，拉臂架結(jié)構(gòu)尺寸必須eNeN02 才能滿(mǎn)足拉臂車(chē)的工作性能要求。 根據(jù)圖 2-14 的受力情況，當(dāng) 01 ，那么聯(lián)動(dòng)架和拉臂的鉸支點(diǎn) C 低于拉臂油缸缸頭的位置點(diǎn) A；當(dāng)1L2L ，也就是動(dòng)作剛開(kāi)始拉臂鉤軸心的垂直軸線(xiàn)位于兩個(gè)鉸支點(diǎn) A 與 C 之間時(shí)，必定有 02 ，拉臂車(chē)的工作性能得到滿(mǎn)足。 （ 3）選用拉臂裝置結(jié)構(gòu)參數(shù) 拉臂裝置主要結(jié)構(gòu)幾何尺寸與各鉸支點(diǎn)的布置參照以下幾點(diǎn)： 要求拉臂車(chē)具備卸貨功能，因此 14 噸拉臂車(chē)底盤(pán)首先選取具有自卸功能的，然后依照其底盤(pán)尺寸，確定副 車(chē)架的總長(zhǎng)度。考慮到拉臂車(chē)工作時(shí)底盤(pán)的承受力，那么，回轉(zhuǎn)鉸支點(diǎn) D 的軸線(xiàn)位置 (拉臂完成卸貨動(dòng)作時(shí)所在的位置 )應(yīng)設(shè)計(jì)在距底盤(pán)后輪彈簧鋼板后 支座軸線(xiàn)的后部位置， 其間距大概是0 100mm。 首先以鉸支點(diǎn) D 初步選擇拉臂換箱時(shí)回轉(zhuǎn)鉸支點(diǎn) C 的軸線(xiàn)位置。以前在 14 噸拉臂車(chē)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)時(shí)， 發(fā)生過(guò)在換箱動(dòng)作起始工況時(shí)車(chē)箱雖然能被拉臂舉升，但是拉臂隨聯(lián)動(dòng)架繞鉸支點(diǎn) D 轉(zhuǎn)動(dòng)卻不能繞鉸支點(diǎn) C 轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致車(chē)箱沒(méi)有下滑動(dòng)作；當(dāng)箱體被舉升適當(dāng) 高度的時(shí)候，車(chē)箱自身重力使鉸支點(diǎn)C 會(huì)忽然下落，出現(xiàn)誤動(dòng)作，繼而導(dǎo)致 拉臂、車(chē)箱及聯(lián)動(dòng)架忽然落下，出現(xiàn) -18- 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 有很大安全隱患的誤動(dòng)作。 所以必須準(zhǔn)確定位鉸支點(diǎn) C 的軸線(xiàn)位置，徹底解決這個(gè)問(wèn)題。那么，根據(jù)需要，鉸支點(diǎn) D 的水平軸線(xiàn)位置要高于鉸支點(diǎn) C 的水平軸線(xiàn)，從鉸支點(diǎn) C 受力狀態(tài)可知，拉臂油缸缸頭鉸支點(diǎn) A 的水平軸線(xiàn)同時(shí)必須高于鉸支點(diǎn) C 的水平軸線(xiàn)，而且動(dòng)作開(kāi)始時(shí)拉臂鉤垂直軸線(xiàn)一定要在鉸支點(diǎn) A 與 C 之間位置。 幾個(gè)比較重要的拉臂幾何參數(shù)分別是 ：拉臂油缸活塞桿端回轉(zhuǎn)半徑Rb、換箱回轉(zhuǎn)半徑 Re、兩回轉(zhuǎn)半徑之間的夾角 。根據(jù)前面知道： Re越小，則 Rb越大，拉臂油缸所需的作用力越小 。所以如果達(dá)到了要求， Re越小越好，與其相反， Rb越大越好，如此設(shè)計(jì)可減小作業(yè)空 間，優(yōu)化拉臂的結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)確選用拉臂油缸的規(guī)格和確定油缸安裝角a 的 值范圍。 取根據(jù)以下因素選用拉臂油缸和確定油缸安裝角 的取值范圍： a 首先應(yīng)用解析法或作圖法分析確定拉臂等構(gòu)件的幾何尺寸和各鉸支點(diǎn)的位置，進(jìn)而初步確定拉臂油缸的安 裝距和最大行程。把用作圖法的分析結(jié)論代入式（ 2-3）和（ 2-5），得到油缸作用力 和 ，依據(jù)計(jì)算出的油缸負(fù)載量，油缸缸徑尺寸就確定了。 0bF1bF 拉臂架裝置重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)：拉臂油缸安裝角 a。 從前面得知，拉臂架裝置在進(jìn)行換箱或 卸貨動(dòng)作時(shí)，根據(jù)工況需要，拉臂油缸都需克服車(chē)箱滿(mǎn)載時(shí)的最大阻力 矩（由車(chē)廂重力產(chǎn)生），這個(gè)最大的阻力矩是在用拉臂吊裝或吊卸車(chē)箱的初始工況下所產(chǎn)生的， 在吊裝啟動(dòng)時(shí)刻，拉臂架裝置各鉸支點(diǎn)的慣性阻力矩和靜 摩擦阻力矩達(dá)到極值，所以拉臂油缸安裝角0 必須滿(mǎn)足條件 。從前述得到， 角度值越大，需要的拉臂油缸最大推力就越小，那么油缸缸徑的值 就可選得越小些，這是理想的狀態(tài)。 0 a 0拉臂油缸的安裝角取值范圍非常小，這是由于拉臂油缸安裝在車(chē)箱底板與副車(chē)架之間位置，造成了油缸安裝空 間受到限制。通常安裝角應(yīng)該較大才合理，并且應(yīng)該選擇合理的拉臂油缸缸 徑以發(fā)揮拉臂車(chē)的功能，減小油缸的重量和成本，同時(shí)易于安裝維修。通過(guò) 分析比較國(guó)內(nèi)一些企業(yè)設(shè)計(jì)生產(chǎn)拉臂車(chē)的經(jīng)驗(yàn)，一般拉臂油缸安裝角 a取值范圍應(yīng)在 3o5o之間。 2.4.3 固定座設(shè)計(jì) 固定座將拉臂與聯(lián)動(dòng)架連接，其內(nèi)部裝 有伸縮油缸。固定座前端與聯(lián)動(dòng)架鉸接在一起，形成了拉臂車(chē) 換箱時(shí)的回轉(zhuǎn)中心。固定座工程圖如圖 2-15 所示。 -19- 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 （ 1） （ 2） （ 3） （ 4） 圖 2-15 固定座工程圖 2.5 其他部件的設(shè)計(jì) 2.5.1 副車(chē)架設(shè)計(jì) 副車(chē)架是為了改善主車(chē)架的承載情況， 避免集中載荷，同時(shí)也是為了保持主車(chē)架的結(jié)構(gòu)完整而采取的過(guò)渡設(shè)計(jì)。副車(chē)架工程圖如圖 2-16 所示。 （ 1） （ 2） （ 3） （ 4） 圖 2-16 副車(chē)架工程圖 副車(chē)架與主車(chē)架之間采用止推連接板與 連接支架連接，其中，止推連接 -20- 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 板可以承受較大的水平載荷，防止副車(chē) 架與主車(chē)架縱梁產(chǎn)生水平位移。此處副車(chē)架首尾固定采用止推連接板，中部固定采用連接支架。 止推連接板上端通過(guò)焊接與副車(chē)架固定 ，下端則利用螺栓與主車(chē)架縱梁腹板相連接。 連接支架由相互獨(dú)立的上下托架組成， 上下托架均通過(guò)螺栓分別與副車(chē)架和主車(chē)架縱梁的腹板相固定，然后再 用螺栓將上下托架相連接，由于其上下托板之間有間隙，所以連接 支架可以承受的水平載荷較小。 2.5.2 聯(lián)動(dòng)架設(shè)計(jì) 聯(lián)動(dòng)架是連接拉臂與副車(chē)架的部分，其 一端與拉臂部分鉸接形成拉臂車(chē)換箱時(shí)的回轉(zhuǎn)中心，另一端與副車(chē)架鉸 接形成了拉臂車(chē)卸貨時(shí)的回轉(zhuǎn)中心。 聯(lián)動(dòng)架工程圖如圖 2-17 所示。 （ 1） （ 2） （ 3） （ 4） 圖 2-17 聯(lián)動(dòng)架工程圖 2.5.3 支撐輪架設(shè)計(jì) 支撐輪架位于底盤(pán)尾部，當(dāng)拉臂車(chē)換箱 或傾卸垃圾時(shí)，支撐輪在液壓油缸的作用下動(dòng)作，支撐車(chē)體， 保證工作的平穩(wěn)與安全。 支撐輪架的工程圖如圖 2-18 所示。 -21- 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 （ 1） （ 2） （ 3） （ 4） 圖 2-18 支撐輪架工程圖 除了上述部分之外，拉臂式垃圾車(chē)還有 很重要的液壓部分，因?yàn)楸疚闹饕M(jìn)行拉臂車(chē)機(jī)械部分的設(shè)計(jì) ，所以液壓部分不做詳細(xì)介紹。 2.6 本章小結(jié) 本章利用 AutoCAD軟件完成了拉臂式垃圾車(chē)的二維 圖設(shè)計(jì)，確定其工作模式，完成了拉臂式垃圾運(yùn)輸車(chē)總成設(shè) 計(jì)、拉臂總成設(shè)計(jì)和其它關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)；校核了主要零部件的強(qiáng)度和剛度；用 AutoCAD完成了零件圖的繪制。 -22- 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 第3章 拉臂車(chē)工作仿真分析 近幾年來(lái)，仿真分析技術(shù)發(fā)展迅猛，在 研究機(jī)械系統(tǒng)性能或工程設(shè)計(jì)時(shí)虛擬樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。數(shù)字 化虛擬樣機(jī)技術(shù)的重要特點(diǎn)之一是彌補(bǔ)了傳統(tǒng)物理樣機(jī)開(kāi)發(fā)模式的缺陷，產(chǎn) 品開(kāi)發(fā)速度明顯提高，研發(fā)成本極大降低，能非常方便有效地進(jìn)行機(jī) 液復(fù)合系統(tǒng)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品復(fù)合性能評(píng)價(jià)37。設(shè)計(jì)人員使用這種手段，可以在試制樣 機(jī)之前，使用虛擬技術(shù)制作虛擬樣機(jī)模型，對(duì)設(shè)備系統(tǒng)的動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)特性按 照現(xiàn)實(shí)環(huán)境進(jìn)行仿真模擬，然后依照仿真結(jié)果快速優(yōu)化對(duì)比各種設(shè)計(jì)方案， 預(yù)測(cè)產(chǎn)品的系統(tǒng)性能，從而確定關(guān)鍵的設(shè)計(jì)參數(shù)，這樣就大大縮短了設(shè)計(jì)周 期，節(jié)省了設(shè)計(jì)、試驗(yàn)與試制費(fèi)用，達(dá)到優(yōu)化產(chǎn)品系統(tǒng)性能，提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的38。 本文根據(jù)煙臺(tái)海德專(zhuān)用汽車(chē)廠提出的 14t級(jí)拉臂車(chē)設(shè)計(jì)要求，利用機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件 ADAMS建立拉臂車(chē)工作系統(tǒng)虛擬樣機(jī)模型，對(duì)工作系統(tǒng)作業(yè)過(guò)程進(jìn)行聯(lián)合仿真分析， 求出相關(guān)特征部位的力和位移變化特性，為利用 ANSYS進(jìn)行的拉臂車(chē)零部件的強(qiáng)度、剛度分析提供依據(jù)5。 3.1 拉臂車(chē)工作系統(tǒng)虛擬樣機(jī)模型的建立 圖 3-1 為拉臂車(chē)工作仿真圖，按實(shí)際工況，其工作過(guò)程分為垃圾傾卸作業(yè)與和箱體集裝箱裝卸作業(yè)。 如圖 3-2 所示，是拉臂車(chē)工作系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 ，整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)成包括：拉臂、舉升油缸、伸縮油缸、聯(lián)動(dòng)架、鎖緊架及副車(chē)架等20。 （ 1）箱體裝卸 （ 2）垃圾傾卸 圖 3-1 拉臂式垃圾車(chē)作業(yè)工況 拉臂車(chē)在整箱裝卸作業(yè)時(shí) ， 工作流程是：先回縮油缸，拉升箱體到副車(chē)架水平處，接著伸縮油缸啟動(dòng)伸出活塞 桿，平移箱體，使箱體完全落到副車(chē)架，裝箱完畢；卸箱作業(yè)工作流程是： 伸縮油缸啟動(dòng)，縮回活塞桿，向后拖 -23- 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 拉箱體，接著舉升油缸啟動(dòng)，活塞桿伸 出，舉起箱體并傾斜，把箱體卸下至地面，卸箱完畢。 垃圾傾卸工作流程是：聯(lián)動(dòng)架與拉臂連 接，啟動(dòng)舉升油缸，活塞桿伸出，舉起箱體傾斜，把箱內(nèi)垃圾傾卸。 圖 3-2 工作系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 拉臂式垃圾車(chē)工作系統(tǒng)虛擬樣 機(jī)模型假設(shè)： （ 1）裝卸作業(yè)時(shí)，專(zhuān)門(mén)研究箱內(nèi)貨物與運(yùn)動(dòng)構(gòu)件對(duì)系統(tǒng)性能的關(guān)系，風(fēng)力等的外在因素不考慮； （ 2）假設(shè)拉臂車(chē)底盤(pán)車(chē)架與副 車(chē)架為剛性連接，其他不做考慮。 機(jī)械系統(tǒng)建模： ADAMS是三維幾何建模工具的一種，和其它同類(lèi)軟件相比，使用功能相對(duì)低些，如果用它做復(fù)雜三維模型建 模耗時(shí)就相對(duì)多，而且模型的裝配精度和尺寸精度得不到保證。本文依照煙 臺(tái)海德專(zhuān)用汽車(chē)廠的要求，首先使用SolidWorks來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)三維實(shí)體建模工作， 再將 SolidWorks完成的三維模型導(dǎo)入 ADAMS/View軟件，然后利用它添加約束等參數(shù)。圖 3-1 兩種工況的機(jī)械系統(tǒng)虛擬樣機(jī)模型就是用 ADAMS/View建立的箱體裝卸作業(yè)和垃圾傾卸作業(yè)模型41。 液壓系統(tǒng)建模： ADAMS/Hydraulics液壓系統(tǒng)模塊是 ADAMS的擴(kuò)充模塊，液壓系統(tǒng)模型可以方便地用 ADAMS/Hydraulics模塊建立。先用液壓缸連接機(jī)械系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)，把機(jī)械系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)模型用參 數(shù)關(guān)聯(lián)，則可虛擬地結(jié)合兩個(gè)模型，然后聯(lián)合仿真分析工作系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性6。 對(duì)于拉臂車(chē)的液壓系統(tǒng)，雖然看起來(lái)復(fù) 雜，但是其工作原理大部分是相 -24- 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 同的，每個(gè)工作回路，只是執(zhí)行元件 -液壓缸不同而已。根據(jù)需要適當(dāng)簡(jiǎn)化了液壓油路，而且根據(jù)功能特性劃分成 4 個(gè)工作回路：起吊箱體、箱體平移、舉升卸載、卸下箱體，它們的結(jié)構(gòu)相似。 起吊箱體時(shí)的液壓回路如圖 3-3 所示，是液壓缸為執(zhí)行元件的典型簡(jiǎn)化液壓回路，另外幾個(gè)和它基本相似。 1.油箱 2. 液壓泵 3. 換向閥 4. 背壓閥 5. 單向閥 6. 油缸 圖 3-3 起吊裝箱液壓回路模型 3.2 仿真分析 本設(shè)計(jì)為額定裝載量為 14t 的拉臂車(chē)，該拉臂車(chē)的液壓系統(tǒng)最大壓力p=17MPa，液壓缸活塞直徑 D=160mm，活塞桿直徑 d=80mm。根據(jù)這些參數(shù)進(jìn)行計(jì)算得到，無(wú)活塞桿的 A 缸最大提升力為 683.61kN，有活塞桿的 B 缸最大提升力為 512.71kN。 本文按照液壓系統(tǒng)的參數(shù)和設(shè)計(jì)圖， 用 ADAMS/View 軟件對(duì)系統(tǒng)做了模擬仿真，準(zhǔn)確顯示出系統(tǒng)的載 荷量級(jí)：在箱體裝卸作業(yè)時(shí)，可滿(mǎn)足 15 噸的最大荷載；在垃圾傾卸作業(yè)時(shí)，可卸 16t 的最大荷載。基于此，本文研究箱體重量為 15t 時(shí)的工作狀態(tài)，模擬分析三種 工況：裝箱、卸箱和卸貨。 本文為了方便分析，定義了拉臂轉(zhuǎn)角和 舉升角：拉臂轉(zhuǎn)角是裝箱、卸箱工作過(guò)程中拉臂相對(duì)于副車(chē)架的轉(zhuǎn)角，定義裝箱結(jié)束時(shí)，拉臂轉(zhuǎn)角為 180。卸貨作業(yè)時(shí)聯(lián)動(dòng)架相對(duì)于副車(chē)架的轉(zhuǎn)角 定義為舉升角，使箱體在水平位置的初始舉升角是 0位置，裝箱作業(yè)完成時(shí)舉副車(chē)架和升油缸之間的傾角經(jīng)測(cè)定為 6.3。 -25- 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 3.2.1 裝箱過(guò)程的仿真模擬結(jié)果 （ 1） 油缸作用力分析 圖 3-4 為裝箱過(guò)程中兩個(gè)舉升油缸作用力合力的變化曲線(xiàn)，假設(shè)兩個(gè)舉升油缸作用力 相同。在起吊過(guò)程中，機(jī)構(gòu)的動(dòng)作是舉升油缸活塞桿收縮，在起吊箱體瞬間 油缸作用力迅速增大。經(jīng)測(cè)定，拉臂轉(zhuǎn)角 55.2時(shí)箱體前輪離地，液壓缸作用力達(dá)到最大值 509.44kN。當(dāng)箱體被吊離開(kāi)地面時(shí)，油缸作用力降了下來(lái)； 當(dāng)箱體被吊碰到車(chē)上滾輪，拉臂轉(zhuǎn)角在 134.5位置時(shí)，油缸作用力突然增加；當(dāng)繼續(xù)增加到 136.8時(shí)，箱體后輪離地，油缸作用力增加到極大 值，然后又開(kāi)始下降；當(dāng)拉臂轉(zhuǎn)角到 160時(shí)，油缸作用力方向在箱體重力作用下出現(xiàn) 改變，力的大小增大到另一個(gè)峰值。 200100液壓缸作用力(kN)0159.1 57.6 55.3 104.9 120.1 135.7-100 68.6 82.7 90.0 171.5 -200 -300 -400 -500 -600 拉臂轉(zhuǎn)角（度）圖 3-4 油缸作用力變化曲線(xiàn) （ 2）固定座與聯(lián)動(dòng)架連接銷(xiāo)作用力 如圖 3-5 所示，固定座與聯(lián)動(dòng)架連接銷(xiāo)作用力的變化趨勢(shì)與液壓缸的作 用力變化相類(lèi)似。液壓缸作用力增加時(shí)，固定座與聯(lián)動(dòng)架連接銷(xiāo)上 的作用力也增加；反之，降低。 0100200300400 500 600 42.9 55.3 57.6 68.7 82.9 97.7 112.7 128.4 142.7 159.6 180.0 拉臂轉(zhuǎn)角（度）作用力（kN） 圖 3-5 固定座與聯(lián)動(dòng)架連接銷(xiāo)作用力 -26-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 圖 3-6 起吊時(shí)拉臂鉤頭作用力與拉臂轉(zhuǎn)角的關(guān)系 （ 3） 拉臂鉤作用力分析 圖 3-6 所示為起吊過(guò)程中拉臂鉤頭的作用力曲線(xiàn)。經(jīng)測(cè)定，拉臂轉(zhuǎn)角 54時(shí)，拉臂鉤頭與箱體拉鉤接觸，拉臂鉤頭的作用力迅速增大；當(dāng)拉臂轉(zhuǎn)角達(dá)到 55.2時(shí)，箱體的前輪脫離地面，拉臂鉤頭作用力達(dá)到極大值 75kN。之后，拉臂鉤頭的作用力隨拉臂轉(zhuǎn)角的增大而逐漸減??；當(dāng)箱體被吊至拉臂轉(zhuǎn)角 134.5時(shí)與車(chē)上滾輪相接觸時(shí)，滾輪和箱體之間產(chǎn)生接觸沖擊現(xiàn)象，拉臂鉤頭 的作用力出現(xiàn)震動(dòng)。拉臂轉(zhuǎn)角為 135.7時(shí)，拉臂鉤頭的作用力達(dá)到最大值 80.85kN，拉臂轉(zhuǎn)角為 136.8時(shí)，箱體后支撐輪脫離地面。之后，隨著拉臂轉(zhuǎn)角的增大 ，拉臂鉤頭的作用力逐漸減小，但因?yàn)橄潴w與滾輪之間的沖擊及箱體的振動(dòng) 等原因，對(duì)拉臂鉤頭產(chǎn)生沖擊載荷，作用力產(chǎn)生波動(dòng)。 （ 4） 滾輪上的作用力 裝箱過(guò)程中滾輪上作用力變化曲線(xiàn)如圖 3-7 所示。拉臂轉(zhuǎn)角達(dá)到 134.5時(shí)，箱體和滾輪接觸。裝箱過(guò)程中箱體的晃動(dòng)和振動(dòng)，導(dǎo)致滾輪上的作用力產(chǎn)生很大的波動(dòng)和沖擊。 圖 3-7 滾輪上作用的力 010 20 30 40 50 60 70 80 90 拉臂鉤頭作用力（kN）172.3 53.9 105.1 120.4 136.0 150.455.5 62.5 75.7 90.3拉臂轉(zhuǎn)角（度）020406080100120140160180200滾輪作用力（kN）150.4 172.3105.1 120.4 136.055.5 62.5 75.7 90.353.9拉臂轉(zhuǎn)角（度） -27-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 3.2.2 卸箱過(guò)程的仿真模擬結(jié)果 （ 1） 油缸作用力分析 圖 3-8 為卸箱過(guò)程中兩個(gè)舉升油缸作用力合力變化的曲線(xiàn)。舉升階段，油缸作用力 在起吊箱體瞬間迅速增大。經(jīng)測(cè)定，拉臂轉(zhuǎn)角 180時(shí)液壓缸作用力達(dá)到最大值 622.12kN， 然后隨著箱體舉升油缸作用力開(kāi)始下降；當(dāng)箱體被舉升，拉臂轉(zhuǎn)角為 164時(shí)，在箱體重量的作用下油缸作用力方向發(fā)生變化，箱 體靠重力卸箱。當(dāng)拉臂轉(zhuǎn)角減小到 136.8時(shí)，箱體的后支撐輪著地，因地面對(duì)支撐輪的 摩擦，液壓缸的作用力反向?yàn)檎?，?dāng)拉臂轉(zhuǎn)角變化到 134.5時(shí)，箱體離開(kāi)后滾輪，油缸作用力徒增，出現(xiàn)波峰。之后拉臂轉(zhuǎn)角逐漸減小，液壓缸作用力 方向由于箱體自量的影響發(fā)生變化，在背壓閥作用下油缸的負(fù)壓增加，當(dāng)拉臂轉(zhuǎn)角減小到 56時(shí)，液壓缸的作用力達(dá)到極大值 -497kN，液壓缸上作用力的力為拉力。當(dāng)拉臂轉(zhuǎn)角減小到 55.2時(shí)，箱體前滾輪著地，液壓缸作用力急速下降。 800液壓缸作用力(kN)6004002000149.6 136.7 126.8 116.8 106.3圖 3-8 油缸作用力變化的曲線(xiàn) （ 2） 固定座與聯(lián)動(dòng)架連接銷(xiāo)作用力 固定座與聯(lián)動(dòng)架連接銷(xiāo)作用力的變化趨勢(shì)與液壓缸的作用力變化相類(lèi)似，如圖 3-9 所示。液壓缸作用力增加時(shí)，固定座與聯(lián)動(dòng)架連接銷(xiāo)上 的作用力也增加；反之，降低。 圖 3-9 固定座與聯(lián)動(dòng)架連接銷(xiāo)作用力 -600 -400 -200 180.0 162.7 94.881.7 65.1 43.2拉臂轉(zhuǎn)角（度）600700作用力（kN）500400300200100043.2 162.7 65.1149.6 136.7 126.8 116.8 94.8 81.7106.3180.0拉臂轉(zhuǎn)角（度） -28-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 （3） 拉臂鉤作用力分析 圖 3-10 所示為卸箱過(guò)程中拉臂鉤頭的作用力曲線(xiàn)。卸箱過(guò)程中除了前段舉升過(guò)程之 外，大部分過(guò)程都是在箱體重量作用下卸箱，拉臂鉤上作用的力是被動(dòng)力， 卸箱過(guò)程很不穩(wěn)定，拉臂鉤頭上作用很大的沖擊載荷。拉臂轉(zhuǎn)角為 136.8時(shí)，箱體后支撐輪著地，拉臂鉤上產(chǎn)生很大的沖擊載荷，當(dāng)拉臂轉(zhuǎn)角達(dá)到 134.5，箱體離開(kāi)后滾輪后，作用在拉臂鉤頭上的作用力極大值基本穩(wěn)定在 80kN， 但因箱體重量作用下的不穩(wěn)定的卸箱工作過(guò)程，加上地面對(duì)箱體支撐輪的 作用下，作用在拉臂鉤頭上的力產(chǎn)生很大的波動(dòng)，直到拉臂轉(zhuǎn)角達(dá)到 55.2時(shí)，箱體的前支撐輪著地，卸箱過(guò)程結(jié)束。 120 拉臂鉤頭力（kN）100 80 圖 3-10 起吊時(shí)拉臂鉤頭作用力與拉臂轉(zhuǎn)角的關(guān)系 （4）滾輪上的作用力 卸箱過(guò)程中滾輪上作用力變化曲線(xiàn)如圖 3-11所示。拉臂轉(zhuǎn)角減小到 136.8時(shí)，箱體后支撐輪著地，滾輪上的作用力急劇減少，當(dāng)拉臂轉(zhuǎn)角達(dá)到 134.5時(shí)，箱體和滾輪脫離，滾輪上的作用力變?yōu)榱?。卸箱過(guò)程中箱體的運(yùn)動(dòng)很不穩(wěn)定，導(dǎo)致 滾輪上的作用力產(chǎn)生很大的波動(dòng)和沖擊。 圖 3-11 滾輪的作用力 020 40 60 63.5 43.2 180.0 162.7 149.6 136.7 126.8 116.1 93.08105.4 80.5拉臂轉(zhuǎn)角（度）120 滾輪的作用力（kN）100 806040 20054.4 149.6 180.0 43.2 136.7 111.6 100.7162.7 74.0121.9 88.5拉臂轉(zhuǎn)角（度） -29-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 3.2.3 卸貨過(guò)程的仿真模擬結(jié)果 裝置在卸貨工況時(shí)，只有舉升角不斷增 大到大于車(chē)廂板與垃圾之間的摩擦角并遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于垃圾的堆積角，垃圾才從貨箱滑落，完成卸載?，F(xiàn)在ADAMS/View還不能對(duì)垃圾等散粒體滑落進(jìn)行模擬仿真，因此本文在仿真模擬拉臂車(chē)卸貨工況時(shí)，首先定義車(chē)廂垃 圾體積和重量保持不變，在這種假設(shè)下分析拉臂車(chē)各個(gè)部件的位移和受力情 況。實(shí)驗(yàn)表明：在這種情況下，仿真模擬結(jié)論與實(shí)際工況存差異很大。然而 如果舉升角較小，發(fā)現(xiàn)模擬仿真的結(jié)果還很真實(shí)，符合實(shí)際工況。而且，模 擬后發(fā)現(xiàn)，如果工作時(shí)舉升角較小，液壓缸的舉升力會(huì)變得很大，而舉升角 繼續(xù)不斷增大以后，忽然出現(xiàn)液壓缸舉升力大幅減少的情況。綜合考慮之后，本項(xiàng)目中只提供舉升角小于 25時(shí)的仿真模擬結(jié)果，并把這個(gè)結(jié) 果應(yīng)用于有限元分析。 （1） 油缸、聯(lián)動(dòng)架和副車(chē)架連接銷(xiāo)、 固定座和聯(lián)動(dòng)架連接銷(xiāo)的作用力分析 油缸、聯(lián)動(dòng)架和副車(chē)架連接銷(xiāo)、 固定座和聯(lián)動(dòng)架連接銷(xiāo)的作用力狀況分別如圖 3-12、圖 3-13、圖 3-14 所示。拉臂車(chē)舉升卸貨工況時(shí)，油缸、聯(lián)動(dòng)架和副車(chē)架連接銷(xiāo)、固定座和聯(lián)動(dòng)架 連接銷(xiāo)的作用力變化情況一樣：當(dāng)換向閥芯打開(kāi)的瞬間，作用力馬上增大到 659kN，速度很快。但慢慢舉起箱體以后，作用力出現(xiàn)下降。主要原因是當(dāng) 拉臂開(kāi)始舉升，液壓缸的作用力方向與副車(chē)架角度較小，只有 6.3。但舉升角逐漸增大以后，在液壓缸作用力一樣時(shí)，作用在箱體上的力矩不斷地增加 ，因此舉升角不斷增加時(shí)，出現(xiàn)液壓缸的作用力迅速減小的現(xiàn)象。根據(jù)拉臂 車(chē)結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，箱體的自量如果保持不變，而增大液壓缸的作用力，那么，副 車(chē)架和聯(lián)動(dòng)架連接銷(xiāo)、聯(lián)動(dòng)架和固定座連接銷(xiāo)上的作用力也會(huì)變大，相反，則減小。 700 500 600 液壓缸作用力(kN) 400 0 100 200 300 0.6 3.5 5.2 23.0 23.8 9.7 21.114.7 15.8 19.118.08.3 12.3舉升角（度）圖 3-12 液壓缸作用力 -30-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 固定座與聯(lián)動(dòng)架連接銷(xiāo)作用力(kN)700 600 500 400300 200 1000 3.5 19.112.3 14.7 15.8 21.1 23.0 23.8 0.6 5.2 8.3 9.7 18.0舉升角（度） 圖 3-13 固定座與聯(lián)動(dòng)架連接銷(xiāo)的作用力 聯(lián)動(dòng)架副車(chē)架連接銷(xiāo)作用力(kN) 350 300 250 200 150 100 50 014.7 18.0 19.1 21.115.8 23.0 23.8 12.30.6 3.5 5.2 8.3 9.7舉升角（度） 圖 3-14 聯(lián)動(dòng)架與副車(chē)架連接銷(xiāo)作用力 （2） 拉臂鉤頭的作用力 圖 3-15 是拉臂鉤頭在卸貨工況時(shí)作用力變化曲線(xiàn)圖。拉臂鉤頭在舉升時(shí)作用力會(huì)急劇增大到 69.68kN 的最大值，然后又下降到 19.72kN 的最小值，原因?yàn)椋涸谂e升起始 工況時(shí)拉臂要克服箱體的慣性力。慢慢地，拉臂鉤的作用力增大 ，直到固定座吊耳的支撐力消失，拉臂鉤的作用力為 41kN。根據(jù)模擬仿真結(jié)果與裝置的 工作原理得出，和裝箱、卸箱工況相比，卸貨工況時(shí)拉 臂鉤的作用力較穩(wěn)定，要小些。 -31-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 80 70 拉臂鉤頭作用力（kN) 6050 4030 2010 0 15.8 19.10.6 3.5 5.2 8.3 9.7 12.3 14.7 18.0 23.0 23.8 21.1 舉升角（度） 圖 拉臂鉤頭上作用的力（3） 后滾輪上的作用力 后滾輪上的作用力變化曲線(xiàn)如圖 所示。開(kāi)始舉升時(shí)產(chǎn)生 的峰值，這主要是與開(kāi)始舉升階段的箱體的顛簸有關(guān)。 當(dāng)固定座的吊耳起到支撐作用時(shí)，滾輪上的力基本保持在 范圍變化。可知卸貨過(guò)程中兩個(gè)后 滾輪但部分時(shí)間段承擔(dān) 到圖 后滾輪上作用的力（4）固定座吊耳上的作用力 卸貨工作過(guò)程中固定座吊耳作用力變化曲線(xiàn)如圖 所示。由于結(jié)構(gòu)上的原因，固定座與箱體在舉升角觸，固定座吊耳的作用力急劇增加。舉升角增加到箱體又脫離接觸。研究表明，舉升角增達(dá)到程中發(fā)生了彎曲變形，導(dǎo)致固定座吊耳 與箱體脫離接觸，固定座吊耳作用力變?yōu)榱恪?-15 3-1676.10kN40-50kN8t 10t 的重量。 70 3-16 3-17 5.26時(shí)接21.25時(shí)，固定座吊耳與21.15以后，因聯(lián)動(dòng)架在舉升過(guò) 0102030405060800.6 3.5 5.2 8.3 9.7 12.3 14.7 15.8 18.0 19.1 21.1 23.0 23.8 舉后滾輪的作用力(kN) 升角（度） -32- 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 固定座吊耳上的作用力（kN) 1412 10 864 2 0 0.6 12.3 14.79.7 15.8 18.0 19.1 21.1 23.0 23.8 舉升角（度）3.5 5.2 8.3 圖 4-17 固定座吊耳上的作用力 3.3 本章小結(jié) 本章建立了拉臂車(chē)工作系統(tǒng)虛擬樣機(jī)模 型，把液壓系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)用參數(shù)有機(jī)關(guān)聯(lián)起來(lái)，完成了機(jī)液復(fù)合系統(tǒng)的聯(lián)合動(dòng)態(tài)仿真分析工作，給ANSYS做的拉臂車(chē)零部件剛度分析與強(qiáng)度分析提 供了可靠有效的依據(jù)?？v觀拉臂車(chē)的仿真模擬結(jié)果，認(rèn)為裝箱、卸箱、卸貨 3個(gè)工作過(guò)程中，裝箱和卸箱過(guò)程中拉臂車(chē)零部件受到的力 和位移基本上是相類(lèi)似的過(guò)程。 為了驗(yàn)證仿真結(jié)果的正確性，本文將理 論計(jì)算的舉升油缸的舉升力和收縮力與仿真中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，結(jié)果表 明，兩者基本吻合，仿真數(shù)據(jù)沒(méi)有超出理論最大值。 -33- 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 第4章 拉臂結(jié)構(gòu)有限元分析 4.1 拉臂機(jī)構(gòu)幾何模型的建立 根據(jù)拉臂車(chē)在工作過(guò)程中的受力情況， 在整車(chē)受力方面，比較車(chē)箱、車(chē)架和拉臂機(jī)構(gòu)的受力情況，發(fā)現(xiàn)拉臂機(jī) 構(gòu)結(jié)構(gòu)最復(fù)雜而且最容易在工作過(guò)程中發(fā)生強(qiáng)度方面問(wèn)題，因此本文只對(duì)拉 臂機(jī)構(gòu)進(jìn)行有限元分析。拉臂機(jī)構(gòu)主要由一些經(jīng)過(guò)折彎的鋼板焊接或鉚接在 一起，模型比較復(fù)雜，而且尺寸變化比較大，雖然 ANSYS Workbench中有建模單元（ Geometry） ，但是與專(zhuān)業(yè)的三維繪圖軟相比還是不夠方便，所以本文利用 SolidWorks建立三維模型，以x_t格式保存，然后利用他們之間的接口，將 x_ 格式的模型利用 ANSYS Workbench中 Simulation模塊 Geometry命令導(dǎo)入t42。如圖 4-1 所示。 圖 4-1 將模型導(dǎo)入 ANSYSWorkbench 4.2 建立有限元模型 4.2.1 單元類(lèi)型的確定 ANSYS Workbench對(duì)各種物理場(chǎng)進(jìn)行統(tǒng)一模型劃分和單元的選擇。確定拉臂車(chē)三維實(shí)體模型要選擇體單元， ANSYS常用的體單元有 SOLID45、SOLID186、 SOLID187、 SOLID95、 SOLID189 等35。 SOLID45 單元用于 3-D實(shí)體模型，由 8 個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有三個(gè)自由度： X、 Y、 Z方向上的移動(dòng)，模型如圖 4-2 所示。該單元具有塑性、蠕變 、大變形、大應(yīng)變的能力，但是它網(wǎng)格劃分時(shí)形成的節(jié)點(diǎn)較少，不 能自動(dòng)生成四面體和六面體之間的過(guò) -34- 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 渡單元，造成單元的不連續(xù)影響計(jì)算精度。 SOLID186 是一種高階 3-D，而且 圖 4-2 SOLID45 的幾何結(jié)構(gòu)模型 是具有 20 節(jié)點(diǎn)的實(shí)體單元類(lèi)型，幾何結(jié)構(gòu)模型如圖 4-3 所示，可以用來(lái)描述二階位移特性，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有三個(gè)自由度： X、 Y、 Z方向的移動(dòng)，它支持彈性、塑性、蠕變、大變形、大應(yīng)變等分析功能。 SOLID186 非常適合構(gòu)建復(fù)雜模型的網(wǎng)格劃分。 SOLID187 也是一種高階的 3-D實(shí)體單元，每個(gè)單元有 10 個(gè)節(jié)點(diǎn) ,如圖 4-4 所示，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有三個(gè)自由度： X、 Y、 Z方向上的移動(dòng)，適合大變形、大應(yīng)變、塑性、彈性等分析，與 SOLID186 類(lèi)似，適合對(duì)各種復(fù)雜模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，尤其是來(lái)自于各種 CAD和 CAM系統(tǒng)的模型。所以，對(duì)于模型相對(duì)復(fù)雜的拉臂構(gòu)建進(jìn)行網(wǎng)格劃分系統(tǒng)選用了 SOLID186 和 SOLID 87兩種實(shí)體模型136。 圖 4-3 SOLID186 幾何結(jié)構(gòu)模型 -35-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 圖 4-4 SOLID187 幾何模型結(jié)構(gòu)模型 一些單元的補(bǔ)充幾何特性，如梁?jiǎn)卧?橫截面積和慣性矩、殼單元的厚度等， 對(duì)于拉臂機(jī)構(gòu)選擇的 SOLID186 和 SOLID187 單元來(lái)說(shuō)沒(méi)必要進(jìn)行實(shí)常數(shù)的設(shè)定43。 4.2.2 定義材料屬性 對(duì)材料屬性的定義，一般包括楊氏模量 、密度、泊松比等參數(shù)，若進(jìn)行熱分析還要設(shè)置熱傳導(dǎo)系數(shù)，磁場(chǎng)分析 要設(shè)置磁導(dǎo)率系數(shù)。本文研究的拉臂機(jī)構(gòu)主要是由鋼板經(jīng)過(guò)焊接或鉚接而成 ，各種鋼板的材料特性如：泊松比、楊氏模量、密度等參數(shù)基本一致，因此 統(tǒng)一設(shè)置它們的材料特性：楊氏模量=2.0e+11Pa、泊松比 =0.3、密度 =7850kg/3m 。一些別的設(shè)置如圖 4-5 所示。 圖 4-5 材料參數(shù)的設(shè)定 圖 4-6 Mesh 命令 -36-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 4.2.3 劃分網(wǎng)格 ANSYS 有三種網(wǎng)格劃分方式：自由網(wǎng)格劃分、映射網(wǎng)格劃分、體掃掠。在 ANSYS Workbench 中，采用統(tǒng)一的網(wǎng)格劃分方式，右鍵點(diǎn)擊它的 Mesh 命令彈出如下圖 4-6 所示的命令，選擇 Generate Mesh 進(jìn)行普通網(wǎng)格劃分，當(dāng)然如果效果不理想還可以在 Insert 中進(jìn)行進(jìn)一步精細(xì)劃分。最終網(wǎng)格劃分結(jié)果節(jié)點(diǎn)與單元數(shù)目統(tǒng)計(jì)如表 4-1 所示，節(jié)點(diǎn)數(shù)目有 160862 個(gè)，接觸單元數(shù)目有42992 個(gè)，彈性單元有 1272 個(gè)，實(shí)體單元數(shù)目有 71462 個(gè)，總的單元數(shù)目有115726 個(gè)，最終的網(wǎng)格劃分結(jié)果如圖 4-7 所示。 表 4-1 節(jié)點(diǎn)和單元數(shù)目統(tǒng)計(jì) Type NumberTotal no