自卸汽車液壓舉升系統(tǒng)的設計改進

1、自卸汽車液壓舉升系統(tǒng)的設計改進就自卸汽車的二位二通舉升系統(tǒng)進行了一定的剖析，指出了二位二通舉升系統(tǒng)存在著車箱自行舉升的隱患，提出了設計上的改進思路和方法。筆者也有與之不 同的設計思路和做法。1取力器故障分析 針對自卸汽車車箱自行舉升的問題，在對一些故障車型進行分析之后發(fā)現,引起車箱自行舉升的原因有多種可能。一是用戶在非卸料工作狀態(tài)的情況下忘記關 閉取力器開關，導致取力器齒輪嚙合帶動齒輪油泵工作。第二種情況是取力器發(fā)生 故障，即退不下檔（取力器齒輪長期與變速箱齒輪嚙合后帶動齒輪油泵長時間運轉） 此故障的原因一般由以下幾方面造成：取力器操縱管路漏氣；取力器操縱氣缸各部 位紙墊破損；取力器撥叉止動螺

2、釘松脫或擰斷；取力器撥叉脫出嚙合齒套叉槽；變 速箱中間軸損壞。取力器發(fā)生故障往往是車箱自行舉升的主要原因，只要車輛變速 箱運轉，取力器齒輪就會開始工作，從而帶動齒輪油泵運轉。如果此時自卸車液壓 系統(tǒng)有故障或存在設計上的缺陷，車箱便有自行舉升的可能。2二位二通液壓舉升系統(tǒng)分析對于二位二通液壓舉升系統(tǒng)存在的問題，文獻1已經闡述的較為透徹。位二通換向閥是馬勒里式舉升結構（T式舉升機構）中大量采用的液壓系統(tǒng)部件, 因其具有成本低、安裝管路少、結構簡單、質量可靠、維修簡便等優(yōu)點，深得用戶推崇，故而許多改裝企業(yè).在T式舉升機構上均選用此元件，液壓原理見圖1。該結構與文獻1介紹的系統(tǒng)原理略有不同。文獻1采用

3、的是氣控二位二通換向閥；本 舉升機構中用的是手控二位二通換向轉閥，閥的開口大小可由用戶隨意調整，車箱 下降的速度則可根據用戶的需要調整，因而操作簡單、便捷。但此結構確也存在備 壓高的現象，不過備壓高并不是主要問題。因為該液壓系統(tǒng)已被廣大客戶認可，并 得到了普遍應用，但存在的問題還需要從設計、工藝等方面來加以解決，例如附加車箱舉升報警系統(tǒng)。只要當車箱離開副車架距離超過50 mm的高度，駕駛室里的報 警系統(tǒng)便會提醒駕駛員注意，以便及時排出故障，防止意外的事故。為了解決二位二通換向轉閥系統(tǒng)備壓高的問題，且保持其成本低、結構簡單、質量可靠、維修簡便、車箱下降的速度可控等特點，在設計上選用二位四通換向轉

4、鼻閥即可，其原理見圖 2。QK)令差，也可防止車箱自行舉升（見圖4)。IB 1二說二酒 麥S斥疑san9 2 二位EEhft 涯S帑tt原此結構原理與文獻1介紹的三位四通閥類似，也是利用差動油缸、的壓力大于備壓而起到防止車箱的自行舉升。同時，該系統(tǒng)采用軟軸拉線控制二位四通換 向轉閥的動作，完全可替代二位二通液壓舉升系統(tǒng)。3三位四通液壓舉升系統(tǒng)分析 文獻1：介紹的三位四通液壓舉升系統(tǒng)是利用差動油缸的壓力大于備壓的原理防止車箱舉升（見圖 3）。其實仍選用三位四通液壓換向閥，而不必利用其壓I_:TR S 蘭悝四遑議胚端茨九躍遲煙it_ 土空IL J校鞭伽0=c?ri L =j4 ay) 1,%a的B

5、H A a W = ffli a a B. S « ffi, J¥ s通過比較可以看出，圖 3中液壓系統(tǒng)的三位四通閥若出現油路阻塞的故障,油缸也會有自行舉升的可能，而圖4中的三位四通液壓舉升系統(tǒng)則可以避免這一現象。該換向閥在中停位時，油泵的油與油缸的有桿腔相通，與無桿腔斷開。油泵運 轉時，如果備壓升高，油一方面回到油箱，另一方面只能作用在油缸的有桿腔截面 上，油缸只是有向下運動的趨勢。此系統(tǒng)如果再配合自卸汽車車箱舉升報警系統(tǒng)一 起使用，就猶如雙保險，此時的自卸汽車車箱舉升報警系統(tǒng)一般起到的作用是提示 駕駛員車箱處在舉升狀態(tài)。自卸汽車舉升機構的動態(tài)仿真設計2006年第3期（2

6、月上 總第89期）凌錫亮（集美大學機械工程學院，上海361021 )【摘要】文章介紹了基于 Pro/E環(huán)境下進行機構運動仿真的特點、方法、對象和主要應用范圍，并以加伍德舉升機構的設計為例進行了機構運動仿真的具體實踐，實現了設計的優(yōu)化，提高了產品開發(fā)的效率和可靠性?！娟P鍵詞】Pro/E ;舉升機構；動態(tài)仿真【中圖分類號】U469.4【文獻標識碼】【文章編號】1008-1151(2006)03-0057-02、/.一、前言本文所介紹的加伍德舉升機構動態(tài)仿真設計中，通過Pro/E的Mechanism功能，對裝配后的舉升機構進行運動仿真，可獲得機構在任一時刻的位置、速度、加速度及受力情況的綜合數據。最

7、經濟直觀的是在計算機上仿真機構的實際裝配、干涉檢測以及運動協(xié)調性的驗證，使舉升機構的設計達到最佳效果，縮短產品設計的開發(fā)周期。二、舉升機構的動態(tài)仿真設計加伍德舉升機構以特有的：結構簡單、剛度好、反力小、工作平穩(wěn)可靠等優(yōu)點，被廣泛地運用于自卸汽車的舉升機構設計中。綜觀機構設計中作圖法、解析計算設計法、電算優(yōu)化設計法的設計現況，筆者提出，利用作圖法結合PE的Meeh?鄄anism功能，對舉升機構進行運動仿真設計，實際效果經濟直觀，現實理想。（一）三維實體造型在加伍德舉升機構作圖設計的結構基礎上，確定各零件的形狀和尺寸。各零件的定位尺寸精度應保留小數后兩位，避免數據傳遞出現的仿真失敗。（二）機構整體

8、裝配裝配前須合理確定各構件之間的運動副，按零件之間的位置、運動等關系完成裝配連接。在進行加伍德舉升機構動態(tài)仿真設計過程中，可根據構件間的相對運動情況，通過設定各種連接來限制加伍德舉升機構的自由度，達到零件裝配的正確約束。Pro/E裝配提供的連接約束方式主要有：銷釘 （PIN）、滑動桿（SLIDER）、圓柱（CYLINDER卜平面（PLANAR）球（BALL）、軸承（BEARING）等。具體操作：在組件放置（Component Placement ）階段，切換至 Move（移動）窗口?？芍苯永檬髽送弦平M件。通過平移和旋轉操作，完成三維實體模型，如圖 1所示。圖1加伍德舉升機構的三維實體模型（三

9、）為零件模塊分配質量屬性對舉升機構進行運動仿真與分析時，首先設置機構中各實體的質量屬性，主要內容包括：密度、體積、質量、重心和慣性矩。通過點擊下拉菜單“ Mechanism宀“質量屬性”，對質量屬性進行設置。定義屬性有三個選項，一般只需對“密度”進行設置。在指定零件模塊 時，通?？蛇x取“參照類型”為“組件”進行選取。實體“質量屬性”的設置，能實現零件模塊自身重力在仿真分析時的動態(tài)效果。如：車廂 后門隨舉升角變化而繞鉸節(jié)點的自動啟閉；無油缸動力時，機構靠車廂重力的自動復位。（四）施加載荷在設計中可以根據具體設計要求為機構施加載荷。本例主要載荷有：車箱底板鉸接座上的汽車載重及車箱自重、各連接軸上的

10、運動阻尼力、 各零件的重力。1.定義重力加速度：通過點擊下拉菜單Mechanism-重力，在彈出的重力定義對話框中，可以對重力加速度的數值及方向進行設置。2.創(chuàng)建阻尼器：當運動分析必要時，可在各連接軸上及兩主體摩擦面之間設定阻尼要素，建立相應的運動阻尼力。通過點擊菜單Mechanism 阻尼器T新建，在阻尼器定義對話框中，選擇建立阻尼器的方式，設定阻尼器系數的大小。3.創(chuàng)建外力和外力矩：通過點擊下拉菜單 Mechanismr力/力矩宀新建，來模擬機構運動的外部環(huán)境。 其類型有“點力”與“主體扭矩”， 必須指出“?！焙汀胺较颉保貏e注意。（五）加伍德舉升機構的驅動力設置在已建立運動模型的基礎上

11、，定義運動的動力源，初始位置和狀態(tài)，它將賦予模型運動的屬性，系統(tǒng)將在此定義下完成要求的運動。1 機構運動初始條件的設置：初始條件的設置包括初始位置和初始速度兩個方面。點擊下拉菜單Mechanism初始條件宀新建，彈出“初始條件定義”對話框。確定主體位置。指出模的同時還必須設置方向和X Y、Z的分量值。2.推力油缸初始運動參數的設置：通過點擊下拉菜單Meeh睦E anism，在屏顯舉升機構模型中，顯示機構模塊整體裝配的各種連接狀態(tài)。連續(xù)點擊右側模型樹中“連接”和“接頭”前的“ + ”號，右鍵單擊“平移軸”，左鍵單擊“連接裝置”。改變連接軸位置下方空框的數值,使推力油缸滑動桿伸出的距離與車箱、副樑

12、平行裝配的要求相適應。3.伺服電動機的設置：依上所述，在右鍵單擊“平移軸”，左鍵單擊“伺服電機”?？稍凇邦愋汀钡膹膭樱ㄏ罗D第59頁）（上接第57頁）圖元框中選擇“連接軸”，隨后點選推力油缸連接的直線箭頭。再換選“輪廓”，改選項為“速度”。模取常數:A=20,相當于推力油缸滑動桿以20（mm/s）的速度伸出。（六）定義機構分析通過對機構的各種動態(tài)分析，可迅速得到相關的信息，以改進設計和完善構件。通過施加不同的要素，可以對機構的多種工況進行研究分析。點擊菜單MechanismiAnalyses命令，彈出Analyses （分析）對話框，選擇不同的分析類型。對不涉及力、質量、慣性的機構運動分析時，可

13、使用運動學分析類型。在“電動機”選項卡中：根據需要添加所需的電動機并為其設定起止時間。在“外部負荷”選項卡中:為機構指定所需的外部負荷，可切換“啟用重力、啟用所有摩擦”選項。（七）執(zhí)行動力學仿真分析定義完成后，點擊“運行”按鈕，系統(tǒng)就會根據運動模型和運動環(huán)境對機構進行分析，通過分析反饋信息，完善運動模型，變化運動環(huán)境，最終使結果趨向滿意。（八）定義分析測量特征加伍德舉升機構設計主要仿真分析的對象為：三角臂總成與車箱底板鉸接座、拉桿前端銷孔、聯(lián)軸節(jié)銷軸之間的位移、速度、加速度與凈負荷。點擊菜單Mechanism測量，彈出“測量結果”對話框，選定位移、速度與加速度、凈負荷等測量對象，輸入相關零件欲求點的相應分量或直接選定某一軸確定后，即可獲得仿真測量定義物理量的相關圖顯，如圖2所示。返回測量結果集。在結果集中單擊“分析定義名”，在測量選項的名稱后可顯示測量分析的數值。再單擊“測量名稱”和“測量”鈕，系統(tǒng)彈出“圖形工具”框，顯示特指測量對象的動態(tài)曲線圖。通過上述仿真分析測量，獲得機構零件各模塊運動學、動力學過程各計算要素的精確參數。卍/ 1Mi砂圖2 車廂某點速度的仿真測量定義三、結論通過對加伍德舉升機構運動仿真的具體實踐，實現了運動學、動力學分析及裝配干涉、運動協(xié)調性的驗證。揭示了