【正文】 一樣。 圖 總變形量 變形結(jié)果分析 :總變形量 最大 為 ，變形量很小，滿足設(shè)計要求。加載時加的為面力，則載荷情況為5 2 .1 4 .1 42 0 0 3 .1 4 2 0KN M P a??? （ 2）求解 Solve/CurrentLS/Ok/Close。 網(wǎng)格劃分的結(jié)果 圖 平臺網(wǎng)格劃分結(jié)果 （ 1）約束加載 舉升機在最低點時，受力最大。通過以上的有限元分析，說 明我們所設(shè)計的平臺尺寸及選材合理。本設(shè)計以在 CATIA 軟件中建模，再通過轉(zhuǎn)換格式。 查看應力結(jié)果： General PostProc/Plot Results/Contour Plot/Nodal Solu/Stress/(X 方向應力 )、（ Y方向應力）、（ Z方向應力）、 SEQV（綜合應力）； 圖 X方向應力狀況 圖 y方向應力狀況 53 圖 Z方向應力狀況 圖 綜合應力狀況 應力結(jié)果分析： x 方向最大應力為 212MPa， y 方向最大為應力 211MPa， z方向最大應力為 643MPa，綜合應力變形為 。通過以上的有限元分析，說明我們所設(shè)計的平臺尺寸及選材合理。 液壓支撐桿有限元分析 定義屬性 平臺的材料我們選用 Q275 鋼， Q275 鋼的材料屬性如 為： 彈性模 量（ GPa）：200220；泊松比： ；抗拉強度 (MPa)： 490610；密度 (g/cm3)： 。X Y Z 總變形，因受力簡單，分析只看總變形情況即可。 無論是單個方向的最大應力，還是綜合應力值均充分滿足強度要求。 圖 約束及加載 （ 4）求解 Solve/CurrentLS/Ok/Close。 DOF 約束 (DOF constraint)：用戶指定某個自由度為已知值，在結(jié)構(gòu)分析中約束是位移和對稱邊界條件。自由網(wǎng)格生成的內(nèi)部節(jié)點位置比較隨意，用戶無法控制。 定義屬性 屬性主要包括：材料屬性、實常數(shù)、單元類型。 ANSYS 導入 IGES( *.igs) 文件的方法有兩種 : 一種是通過 ANSYS軟件的用戶界面操作導入 。應將每一個零件分別放到一個層上 , 以便在接受系統(tǒng)中能加以區(qū)別。啟動 CATIA 軟件，打開已經(jīng)建立好的三維零部件，之后另存為（ .igs）格式，再運行 Pro/E打開某已存好的（ .igs） 格式零件三維模型圖，點擊 下的 ANSYSGeom 按鈕 (如下圖 所示 )，則模型自動導入到 ANSYS 中，此時 軟件自動打開，點擊 Plot 下的 Volume，則模型導入成功。它還包括優(yōu)化、估計分析等模塊將有限元分析、計算機圖形學和優(yōu)化技術(shù)相結(jié)合，已成為解決現(xiàn)代工程學問題必不可少的工具。最后為了美感及易分辨對各個零件進行渲染。 CATIA 常用命令圖標 車體建模 第一步是根據(jù)所選車型的外廓尺寸通過拉伸得到一個長方體，接下來再通過去除材料命令修整出具體的車型 ,再通過去除材料修整車板 。 CATIA 擅長為棱柱和工具零件作 2D/3D 關(guān)聯(lián)，分析和 NC ； CATIA 規(guī)程驅(qū)動的混合建模方案保證高速生產(chǎn)和組裝精密產(chǎn)品，如機床，醫(yī)療器械、膠印機鐘表及工廠設(shè)備等均能作到一次成功 。作為 PLM 協(xié)同解決方案的一個重要組成部分，它可以幫助制造廠商設(shè)計他們未來的產(chǎn)品，并支持從項目前階段、具體的設(shè) 計、分析、模擬、組裝到維護在內(nèi)的全部工業(yè)設(shè)計流程。 蓄能器的選擇 蓄能器的充氣壓力是蓄能器的重要參數(shù)，用于蓄能的充氣壓力在等溫工作過程時按下式計算 npp ? （ ） 式中 0p —— 充氣壓力 ， MPa； np —— 液壓系統(tǒng)最高工作壓力， MPa； 所以 npp ? = = MPa （ ） 蓄能器有彈簧加載、重力加載和氣體加載三種類型，本系統(tǒng)選擇氣體加載式的隔離型皮囊式蓄能器。 m、 型號為 CM5，由天津液壓機械集團公司生產(chǎn) 的 齒輪式液壓馬達。 舉升處液壓系統(tǒng)工作壓力的計算 由前面的 計算及選型可知，缸徑 D=80mm，工作壓力計算如下 M P aAFP 2 ???? ? 因為 HSG 系列工程液壓缸的最大工作壓力為 16MPa，這里所選用的兩個舉升液壓缸均滿足在規(guī)定范圍內(nèi) 24 支腿 處液壓缸行程的 選擇 為保證汽車改裝式升降臺設(shè)計在升高的過程中能夠具有足夠的穩(wěn)定與平衡，由 圖 可知，需要液壓支腿在橫向上具有 700mm 的伸長量，在豎直方向上具有500mm 的伸長量。 22 液壓系統(tǒng) 方案的確定 圖 液壓系統(tǒng)原理圖 如 圖 所示， 汽車改轉(zhuǎn)式升降臺 液壓系統(tǒng)方案 的結(jié)構(gòu)組成和工作原理如下 ： 結(jié)構(gòu)組成： 油箱、過濾器、液壓泵、電動機、先導型電磁溢流閥、調(diào)速閥 、壓力表、壓力表開 關(guān)、蓄能器 、三位四通電液比例換向閥、單向閥、同步閥、液壓缸 、三位四通電磁閥 。通常油缸分為活塞式和浮拄式兩類。主機可能對液壓系統(tǒng)提出許多要求，設(shè)計者應在了解主機用途、工作過 程和總體布局的基礎(chǔ)上對這些要求做出分析 。 圖 銷軸的受力圖 在剛要舉升最低點時銷軸的強度計算 舉升最低點時銷軸承受的應力為： 31 313 . 7 5 1 04 7 . 4 6 9 8 M404GM P a P aAd p 180。因在剛舉升的最低點軸受力最大，這里只校核此種情況的安全性。 經(jīng)查材料表可知 45 鋼的抗拉強度為 600MPa，屈服強度為 300Mpa。 。39。如圖所示 ,根據(jù)上一章所定舉升臂兩端銷孔中心連線長度為 L ,L=2020mm，設(shè)剪差桿與水平夾角為 ? ，液壓缸與水平面夾角為 ? ， 當升降臺處于最低位置時，由幾合運算知 ? = 2020200arcsin = ? ? = 600235arctan = ? 液壓缸長度 L=?= 當升降臺上升到最高位置處時 ? = ?50 ? = 600235arctan = ? 液壓缸長 度 L=??50co s )20200s in700( ?? = 液壓缸起升速度 V= 50 ) 4 1 4 5( ? =10mm/s 活塞有效行程： 。剪刀式舉升機構(gòu)作為舉升平臺鋼結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵組成部分 ,其力學特性對平臺性能產(chǎn)生直接影響。 質(zhì)量基本計算公式 11000W F L ?? ? ? ? （ ） 式中： W（ kg） —— 表示鋼的理論質(zhì)量； F（ mm2） —— 型鋼截面積； L（ m） —— 鋼材的長度； ρ（ g/cm3） —— 所用材料鋼的密度。 圖 舉升機壓縮到最低點時的狀態(tài) 舉升機升高到 6000mm 時尺寸變化 舉升機向上舉升時，滑輪向內(nèi)側(cè)滾動，液壓系統(tǒng)向上伸縮，固定鉸支座和滑動鉸支座之間距離縮短，平臺與底座之間距離越來越大。根據(jù)車廂長為 3300mm、寬 1800mm，升降臺平臺前后兩端與車廂前后邊緣要有一定距離，且滿足舉升到最高處時的高度是 6000mm,實際高度是6840mm，則平臺外型長為 2100mm。舉升機在工作過程中，以固定鉸支座一側(cè)為支點，滑輪向內(nèi)或向外 滑動，使舉升機上升下降，當達到適當?shù)呐e升位置時，利用液壓缸上的機械鎖鎖止。 升降臺整體結(jié)構(gòu)形式及基本組成 此次課題設(shè)計的內(nèi)容為剪刀式舉升機，剪刀式舉升機的發(fā)展較迅速，種類也很齊全。由于原汽車車架的強度和剛度滿足不了作業(yè)時的要求，故需要在原汽車底盤上增設(shè) 副車架 以實現(xiàn)對上車的支撐，所以整個高空作業(yè)車的重心較高，重量也較大，從而導致整機性能下降。 設(shè)計主要內(nèi)容 選取某品牌汽車改裝后的升降臺設(shè)計，要求升降臺 接取汽車引擎動力，實現(xiàn)升降臺的升降功能 ，平臺還需具有 360176。 ADAMS，即機械系統(tǒng)動力學自動分析 (Automatic Dynamic Analysis of 4 Mechanical Systems)，該軟件是美國 MDI 公司 (Mechanical Dynamics Inc.)開發(fā)的虛擬樣機分析軟件。 ANSYS 軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件。 CATIA 是法國達索公司的產(chǎn)品開發(fā)旗艦解決方案。目前國內(nèi)的高空作業(yè)平臺產(chǎn)品主要集中在車載 式、剪叉式、牽引式。一般采用液壓驅(qū)動，故稱液壓升降臺 。鋁合金升降平臺可 分為單柱鋁合金，雙柱鋁合金，三柱和四柱鋁合金。移動式分為：四輪移動式升降平臺、二輪牽引式升降平臺、手推式升降平臺、手搖式升降平臺、交直流兩用升降平臺、電瓶車載式升降平臺、 自行式升降平臺、柴油機曲臂自行式升降平臺、折臂式升降平臺、套缸式升降平臺、鋁合金升降平臺和汽車改裝式升降平臺，起升高度從 1 米至 20 米不等。在工廠、自動倉庫等物流系統(tǒng)中進行垂直輸送時，升降平臺上往往還裝有各種平面 2 輸送設(shè)備，作為不同高度輸送線的連接裝置。為此，本課題基于計算機仿真平臺，應用當前 CAD/CAE 領(lǐng)域應用比較廣泛的三維軟件 CATIA、有限元軟件ANSYS 及動力學仿真軟件 ADAMS，進行汽車改裝式升降臺的強度、剛度、穩(wěn)定性及動態(tài)特性等方面的計算機仿真研究與分析，為我國汽車舉升機產(chǎn)品的設(shè)計、技術(shù)開發(fā)方面提供更多的理論參考，進一步提高汽車舉升機的穩(wěn)定性和可靠性。本課題研究運用虛擬樣機技術(shù)對汽車改裝式升降臺的虛擬設(shè)計，在產(chǎn)品制造之前運用 ANSYS、 ADAMS 軟件進行仿真研究。實現(xiàn)真正的并行工程設(shè)計環(huán)境。該軟件有多種不同版本，可以運行在從個人機到大型機的多種計算機設(shè)備上，如 PC， SGI， HP， SUN， DEC， IBM，CRAY 等。 利用上述三種軟件進行汽車改裝式升降臺虛擬設(shè)計及仿真分析，可以發(fā)現(xiàn)并更正設(shè)計缺陷，完善設(shè)計方案，縮短開發(fā)周期，提高設(shè)計質(zhì)量和效率，為生產(chǎn)實際提供理論支持。通用汽車底盤指通用汽車的二類底盤。 經(jīng)調(diào)研， 該 金杯牌 卡車 ，發(fā)動機型號： CA498，最大設(shè)計總質(zhì)量 3600kg，發(fā)動機額定功率 整車整備質(zhì)量 1825kg，車廂廠3300mm,車廂寬 1800mm，滿足使用要求。另一側(cè)上下端為滑輪滑動，舉升臂通過軸與滑輪連接。 舉升機各部分尺寸 支撐平臺尺寸 因升降臺是放于金杯汽車的車廂上，所以要保證升降臺的長和寬不能超過汽車車廂的長和寬。上下兩滾輪之間的距離為 400mm， 根據(jù)勾股定理求舉升臂長 L, 求得 L=2050mm，舉升臂寬 100mm，厚為 20mm。 Q275鋼的材料性能 ：彈性模量（ GPa） 為 200220；泊松比 為 ；抗拉強度 (MPa)為490— 610；密度 (g/cm3)為 。 13 第 3 章 汽車改裝式升降臺機構(gòu)建模 汽車改裝式升降臺機構(gòu) 力學模型 汽車改裝式升降臺機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊、通過性強和操控性好的特點 ,因此在現(xiàn)代物流、航空裝卸、大型設(shè)備的舉升與維護中得到廣泛應用。 圖 力學方案示意圖 為分析方便 ,我們將平臺鋼結(jié)構(gòu)和平臺有效載荷之和簡化為 W1 ,剪刀式舉升 14 機構(gòu)自重載荷為 W2 ,油缸自重載荷為 Wz ,根據(jù)分析 ,假設(shè)舉升臂機構(gòu)自重載荷為W2和 油缸自重載荷為 Wz忽略不計。 ?? KNF 39。對于承受載荷較大，時間不長的情況下我們?nèi)“踩禂?shù)為 ，所以 600 =500 aMP184。 19 =NFA 23750 1 .8 7 52 0 0 0 m mN M P a≈ ○ 6 兩種變形的總應力 m a x = 1. 87 5+ 11 2. 46 11 4. 34 MPad 187。為了避免因彎曲過大而導致對軸的破壞，本設(shè)計采用雙液壓缸，分別支撐在橫軸兩端。如 圖 所示。 21 第 4 章 液壓系統(tǒng)的選擇與計算 明確設(shè)計要求 液壓系統(tǒng)是主機的配套部分，設(shè)計液壓系統(tǒng)是首先要明確主機對液壓系統(tǒng)提出的要求，具體包括 主機的動作要求 這是指主機的哪些動作是要求用液壓傳動來實現(xiàn)，這些動作間有無聯(lián)系以及要不要求完成一定自動循環(huán)等。 液壓系統(tǒng)的選型 油缸是液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件，也是舉升機構(gòu)的直接動力來源。適用于工程機械，礦山機械、起重運輸機械、冶金機械及其他機械行業(yè)。因為 282mm＜ 640mm，所以所選規(guī)格符合設(shè)計要求。 1min? 、輸出轉(zhuǎn)矩為 17～ 64N 油管接頭選擇卡套式接頭。 30 第 5 章 CATIA 三維建模與整機裝配 CATIA 軟件簡介 CATIA 是 法國 達索公司的產(chǎn)品開發(fā) 旗艦 解決方案。一個產(chǎn)品僅有設(shè)計是不夠的，還必須制造出來。下面對主 要零部件做詳細的過程分析。在建模中用到了拉伸、旋轉(zhuǎn)、創(chuàng)建面、凹槽、肋、曲面螺紋等命令?？捎脕砬蠼Y(jié)構(gòu)、流體、電力、電磁場及碰撞等問題的解答。 圖 Pro/E的起始安裝路徑 點擊確定完成配置 ,運行 Pro /E,工具菜單后面出