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正文內(nèi)容

隨車起重運(yùn)輸車建模與仿真研究畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

2024-10-01 19:03 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 用起重機(jī)、鐵路軌道車隨車起重機(jī)。在一些小的方面,公司的設(shè)計(jì)同樣人性化,根據(jù)不同的吊物形式和重量生產(chǎn)了多種抓斗、吊籃、節(jié)臂、液壓缸、機(jī)械臂、鉆頭等,使隨車起重機(jī)除起重作業(yè)外還可完成諸如零散物料裝卸、高空作業(yè)、建筑裝卸等多項(xiàng)工作。意大利,作為世界聞名的發(fā)源地之一,很早就開(kāi)始使用隨車起重運(yùn)輸車,由于應(yīng)用的廣泛,是現(xiàn)在世界擁有隨車起重運(yùn)輸車制造企業(yè)最多的國(guó)家,共有 FEARI、PESCCI、 COPRMACH、 HEILA 等十多家生產(chǎn)廠,且各廠均有自己較完善的系列產(chǎn)品,其生產(chǎn)的產(chǎn)品以吊產(chǎn)量大而聞名。日本,亞洲的汽車工業(yè)的佼佼者,隨車吊方面建立了對(duì)世界該行業(yè)有著深入按意義的新概念和標(biāo)準(zhǔn),從而更好的評(píng)價(jià)隨車吊的性能。機(jī)械業(yè)與建筑產(chǎn)業(yè)的繁榮,促使日本國(guó)內(nèi)對(duì)于隨車起重機(jī)的大幅度需求。其中加藤、吉野科、村和三家公司是日本隨車起重機(jī)最著名的企業(yè)。三家企業(yè)中,村和生產(chǎn)的直臂式、折臂式兩種隨車起重機(jī),占據(jù)了本國(guó)和世界的大部分汽車市場(chǎng)。以六邊形斷面特點(diǎn)的直臂式隨車起重運(yùn)輸車,采用全液壓缸伸縮結(jié)構(gòu), 電機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)以 3支點(diǎn)方式固定在底盤(pán)上,此種支撐方式,大大降低了來(lái)自路面的載荷和不必要的動(dòng)載荷,還配備了柱塞式液壓缸起升機(jī)構(gòu),能保證順利安全起吊貨物,可以是整車在各種路面上進(jìn)行作業(yè) 【 12】 。對(duì)世界隨車起重運(yùn)輸也啟動(dòng)深遠(yuǎn)影響的是日本企業(yè)率先根據(jù)當(dāng)今的市場(chǎng)需求建立了對(duì)隨車起重機(jī)產(chǎn)品綜合性能評(píng)價(jià)的新指標(biāo),即美觀、安全、舒適、簡(jiǎn)單。這樣的標(biāo)準(zhǔn)也在不同程度上影響了其他汽車方面。在美觀方面,村和隨車吊的外觀設(shè)計(jì),達(dá)到了與城市景觀相協(xié)調(diào)呼應(yīng)的效果,外觀采用了帶圓角的造型,與外部環(huán)境和諧一致,以減輕人們過(guò)去對(duì)起重機(jī)的緊壓感。在安 全方面,村和隨車起重機(jī)的安全裝置基本上是按照與載貨汽車相同而配置的,最近該公司又推出一種整機(jī)穩(wěn)定性報(bào)警裝置,考慮到在裝載吊運(yùn)貨物的時(shí)候由于支腿承受的力過(guò)大而導(dǎo)致壓潰的危險(xiǎn)情況,可以自行測(cè)定出油缸的內(nèi)腔壓力,然后智能化的修改參數(shù)和伸縮速度,調(diào)整起重壓力角,當(dāng)出現(xiàn)傾翻危險(xiǎn)時(shí),發(fā)出聲光或語(yǔ)言報(bào)警 【 12】 。在其他的創(chuàng)新方面,村和又開(kāi)發(fā)了自動(dòng)收鉤裝置,當(dāng)隨車起重運(yùn)輸車水平直線行駛時(shí),吊鉤水平收緊易于影響駕駛員的視野,帶來(lái)行駛安全隱患,采用了創(chuàng)新設(shè)計(jì)的隨車吊在行駛時(shí),吊鉤和繩索不會(huì)妨礙駕駛員的視線,對(duì)于全天候工作的起重 車,還可大大減少油水飛濺到駕駛室的玻璃上,提高了行駛的安全性 【 12】 。舒適性方面,村和隨車起重機(jī)的全部操作,都可以應(yīng)用位于整車地盤(pán)上的安全拉桿完成,操作極其輕便,不會(huì)使操作人員感到疲勞。為了纏身溫馨的工河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(論文) 6 作環(huán)境和寬松的作業(yè)環(huán)境,所對(duì)應(yīng)的各個(gè)按鈕操作諸如升降、伸縮、回轉(zhuǎn)等,均貼有明顯的形象化圖形動(dòng)畫(huà)標(biāo)記,而且在回轉(zhuǎn)手柄上切有細(xì)槽,方便了夜間工作;選配裝置中無(wú)線遙也是很人性化的,操作者可一手拿按鈕,另一只手扶重物,最大限度安全準(zhǔn)確地進(jìn)行起重作業(yè)。美國(guó),作為世界上唯一超級(jí)大國(guó),經(jīng)濟(jì)發(fā)展自當(dāng)當(dāng)仁不讓,起中交通運(yùn)輸業(yè)更 是在世界汽車業(yè)中占有重要的地位。其大型汽車公司同樣重視隨車起重機(jī)的研發(fā)和生產(chǎn) 。 GROVE 聞名于世,他所生產(chǎn)的輪式起重機(jī)占據(jù)了世界市場(chǎng)的 60%以上;而 NATIONALCRANE 則是 GROVE 專門(mén)生產(chǎn)隨車起重機(jī)的子公司,世界范圍內(nèi)的直臂式隨車起重機(jī)以 NATIONALCRANE 著稱,他在近幾年又重點(diǎn)研發(fā)和生產(chǎn)了了鉸接式折臂式起重機(jī);該公司獨(dú)特的設(shè)計(jì)風(fēng)格充分體現(xiàn)在直臂式隨車起重機(jī),因?yàn)槠涫菫楹笾檬剑趯?duì)貨箱的充分利用方面有著自己的見(jiàn)解,它采用了一種全液壓高支點(diǎn)弧線擺出式斜伸支腿,擺出后成 A字形,可以完成極其大的工 作半徑跨距,并能在全時(shí)路況內(nèi)完成作業(yè) 【 12】【 13】 。 隨車起重運(yùn)輸車國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀 我國(guó)隨車起重機(jī)的生產(chǎn)起步較晚,到 70 年代,全國(guó)生產(chǎn)的隨車起重機(jī)產(chǎn)品種類單一,規(guī)模很小。到 80 年代,隨車起重機(jī)產(chǎn)品的種類及產(chǎn)量均呈增長(zhǎng)趨勢(shì),特別是近幾年來(lái),隨著工業(yè)化程度的提高,以及經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng),隨車起重機(jī)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的產(chǎn)銷總量增長(zhǎng)勢(shì)頭更加迅猛。全國(guó)生產(chǎn)隨車起重機(jī)的廠家約有 10 多家,主要企業(yè)有石家莊煤礦機(jī)械廠、徐州隨車起重機(jī)公司、武漢汽車起重機(jī)廠、山西長(zhǎng)治清華機(jī)械廠、湖南專用汽車制造廠等。其中,石家莊煤礦機(jī)械有限公司 是我國(guó)第一個(gè)研發(fā)和生產(chǎn)隨車吊的企業(yè)。另外,近年泰安東岳重工機(jī)械有限公司(原泰安起重機(jī)廠)與日本古河UNIC 機(jī)械金屬株式會(huì)社合資成立了泰安古河機(jī)械有限公司;常林股份有限公司與奧地利的 PALFINGER 公司也將開(kāi)始合作生產(chǎn)隨車起重機(jī)。徐州隨車起重機(jī)公司組建于2020 年 9月,在消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上生產(chǎn) SQ 系列伸縮臂式、折疊臂式隨車起重機(jī),并由航天部定點(diǎn)生產(chǎn)國(guó)防工程專用隨車起重運(yùn)輸裝填車、雷達(dá)車等產(chǎn)品,其產(chǎn)品曾批量出口伊拉克等國(guó)家 【 12】 。近兩年來(lái),依靠技術(shù)的不斷革新,產(chǎn)品取得了較快發(fā)展。武漢汽車起重機(jī)廠是 較早生產(chǎn)隨車起重機(jī)的廠家,其產(chǎn)品為直臂式卷?yè)P(yáng)起重機(jī),與東風(fēng)、解放及黃河汽車配套,可在汽車底盤(pán)的尾部又加裝了 10t液壓絞盤(pán),特別適合于電業(yè)部門(mén)搶險(xiǎn)與施工需要。湖南專用汽車制造廠始建于 1950 年,系湖南省機(jī)械行業(yè)重點(diǎn)企業(yè),是國(guó)家計(jì)委、國(guó)家經(jīng)貿(mào)委和機(jī)械工業(yè)部在全國(guó)唯一定點(diǎn)的隨車起重運(yùn)輸車生產(chǎn)基地。主要產(chǎn)品有隨車起重運(yùn)輸車、自卸車、廂式車、運(yùn)輸加油車、河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(論文) 7 后裝壓縮式垃圾車等 【 12】 。 隨車起重運(yùn)輸車現(xiàn)狀的不足及發(fā)展趨勢(shì) 隨車起重機(jī)在中國(guó),從 20 世紀(jì) 70年代開(kāi)始,世界各地的國(guó)家充分發(fā)展后,我國(guó)和他們無(wú)論從技術(shù) 還是發(fā)展速度方面還有不小的差距。這些具體表現(xiàn)在 : 技術(shù)水平不高,做的隨車起重運(yùn)輸車起重額力矩很小,不能完成大載荷的吊運(yùn)工作,比如我國(guó)自產(chǎn)的隨車起重機(jī)臂絞車主要是受到其自有品牌的汽車底盤(pán)的限制,起重力矩等性能指標(biāo)普遍大大低于國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品水平;產(chǎn)品噸位小,范圍狹窄,產(chǎn)能和供銷做的不夠完善,尚未形成大,小完整的系列產(chǎn)品;漂亮的形狀是國(guó)外先進(jìn)的生產(chǎn)廠家的主打的銷售理念,然而隨車起重機(jī)是在我國(guó)的設(shè)計(jì)單調(diào),著色很一般,沒(méi)有顯現(xiàn)出人文關(guān)懷、個(gè)性化服務(wù)以及體現(xiàn)人與社會(huì)和諧發(fā)展的設(shè)計(jì)理念;不完整的安全裝置,操作不具有足夠的靈活 性,起重高度限制和平衡閥,安全閥是僅有的安全保障裝置,然而至于其他一般安全設(shè)備,僅有手動(dòng)操作設(shè)備,隨車起重運(yùn)輸車的發(fā)展較快的國(guó)家已廣泛使用電子技術(shù)的隨車起重機(jī); 伴隨著以上這些我國(guó)隨車起重運(yùn)輸車的發(fā)展?fàn)顟B(tài)和不足可以看到未來(lái)該領(lǐng)域的研究方向和大體趨勢(shì):在研發(fā)方面加大資金和技術(shù)的投入,特別是政府部門(mén)的大力支持;積極引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)和科學(xué)化創(chuàng)新方法,完善我國(guó)生產(chǎn)專用車的產(chǎn)品系列;大膽采用高科技零部件,加強(qiáng)在隨車起重運(yùn)輸車安全和舒適性方面的改進(jìn)。 1. 3 本課題的研究意義和主要內(nèi)容 本課題的研究意義 伴隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展 以及經(jīng)濟(jì)全球化、區(qū)域一體化的不段深入,各行各業(yè)對(duì)自己部門(mén)的專用工具也要求越來(lái)越高。其中,交通運(yùn)輸業(yè)更是尤為突出。運(yùn)輸車的運(yùn)輸,吊車的調(diào)運(yùn),二者的完美結(jié)合孕育了隨車起重運(yùn)輸車:首先,花費(fèi)包括養(yǎng)路費(fèi),折舊費(fèi)用,維修費(fèi)用等等可以省去一大筆開(kāi)銷;其次,隨車起重車更加環(huán)保,其自重非常的輕,在運(yùn)輸過(guò)程中消耗更少的燃油,同時(shí)使用變量泵系統(tǒng),時(shí)刻保證發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗保持最低水平,減少二氧化碳和有害氣體的排放。因此,研究好、生產(chǎn)好隨車起重運(yùn)輸車對(duì)于我國(guó)交通運(yùn)輸行業(yè)的振興,乃至國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展有著不可忽視的意義。 本課題的主 要內(nèi)容 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是通過(guò)廣泛查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料,了解隨車起重運(yùn)輸車的基本河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(論文) 8 結(jié)構(gòu),工作原理以及應(yīng)用范圍。根據(jù)任務(wù)書(shū)給定的數(shù)據(jù)和要求,應(yīng)用 UG 建模軟件完成對(duì)整車的建模工作。此后,將總裝的 UG 模型導(dǎo)入到仿真軟件 ADAMS 里,完成運(yùn)動(dòng)仿真,并對(duì)其中測(cè)試出的曲線加以說(shuō)明和分析,最終得出整車可行性的結(jié)論。 2 隨車起重運(yùn)輸車結(jié)構(gòu)及工作原理 隨車起重運(yùn)輸車結(jié)構(gòu)和分類 隨車起重運(yùn)輸車的基本結(jié)構(gòu) 隨車起重運(yùn)輸車的主要組成: 圖 隨車起重運(yùn)輸車主要組成 1吊鉤組; 2起重臂; 3變 幅油缸 II; 4主臂; 5變幅油缸Ⅰ; 6立柱; 7回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu); 8基座;9控制系統(tǒng); 10支腿機(jī)構(gòu); 11油箱和安全保護(hù)裝置 隨車起重運(yùn)輸車的分類 機(jī)械式和液壓式隨車起重運(yùn)輸車是市面上比較常見(jiàn)的、大家公認(rèn)的分類方式,是根據(jù)隨車起重機(jī)的結(jié)構(gòu)類型分類的。因?yàn)橐簤菏诫S車吊具有結(jié)構(gòu)緊湊,方便操作,回轉(zhuǎn)靈活,質(zhì)量小的優(yōu)點(diǎn),所以它在隨車起重運(yùn)輸方面得到了極大的認(rèn)可。隨車起重運(yùn)輸車的起重節(jié)臂的位置有多種多樣,而貨箱的位置只能位于車體后部,駕駛室的位置位于其前部,因此,根據(jù)二者的相對(duì)位置可將其分為前置、中置和后置三種形 式。 河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(論文) 9 圖 前置式起重車 前置式隨車起重運(yùn)輸車的節(jié)臂安裝在汽車駕駛室和貨箱之間 (如圖 )。這種型式可因?yàn)槠湟簤焊装惭b在距離發(fā)動(dòng)機(jī)較近的位置,各方面的效率,諸如傳動(dòng)效率有著很大的提高。同時(shí)前置式的隨車起重運(yùn)輸車的優(yōu)勢(shì)是能充分發(fā)揮貨箱面積大并可以保證起重節(jié)臂在最大的伸出長(zhǎng)度內(nèi)能達(dá)到貨箱的所有工作位置,所以這種節(jié)臂布置型式得到了最為廣泛的使用。 圖 中置式起重車 中置式隨車起重運(yùn)輸車的節(jié)臂安裝在汽車貨箱中間 (如圖 )。這種位置型式的特點(diǎn)是可基本保持原車的重心位置不變,不會(huì)因?yàn)樗踔匚?的不同質(zhì)量而發(fā)生質(zhì)心位置的變化,同時(shí)它起重節(jié)臂較其他形式短,軸荷、整車載荷分配易于滿足設(shè)計(jì)要求,唯一不足的是體現(xiàn)在貨箱中部,因?yàn)楣?jié)臂在此處安裝,使貨箱對(duì)于面積的利用率大大降低,故實(shí)際應(yīng)用不多。 河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(論文) 10 圖 后置式起重車 后置式隨車起重運(yùn)輸車的調(diào)運(yùn)節(jié)臂安裝在汽車貨箱后部 (如圖 )。這種布置對(duì)于要求貨箱利用率大得場(chǎng)合尤為合適,同時(shí)在對(duì)于后部附加了需要的掛車的貨運(yùn)車輛,可以完成很好的組合,即組合式卡車、吊車等。它的起重臂能完成多種作業(yè)形式,諸如在掛車和汽車之間的裝卸。不足的地方是節(jié)臂靠后的安裝形式,影響了 整車的在大運(yùn)量下的扭矩和載荷的分配,從而帶來(lái)了輛操縱性變差的缺點(diǎn) 【 2】 。所以這種型式應(yīng)用得也不是很多。 隨車起重運(yùn)輸車工作原理 隨車起重運(yùn)輸車的基本工作原理是將汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能,依靠液壓裝置完成起重運(yùn)輸?shù)亩囗?xiàng)作業(yè)內(nèi)容。其中,支腿伸縮油缸、支腿油缸實(shí)現(xiàn)可靠的地面支撐;變幅油缸 I、變幅油缸 II、伸縮油缸和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等完成起重臂 (主臂和伸縮臂 )升降、伸縮臂伸縮和起重臂回轉(zhuǎn)等動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)載荷的升降目的 【 2】 。 3 基于 UG 的整車模型建立 隨著科技的不斷進(jìn)步和信息業(yè)的飛速發(fā)展,計(jì)算機(jī)軟件業(yè)的產(chǎn) 品更新和設(shè)計(jì)也越來(lái)越趨向科技化、人性化,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件營(yíng)運(yùn)而生。這些高科技軟件為廣大設(shè)計(jì)研發(fā)人員提供了更完善的機(jī)械設(shè)計(jì)途徑,可以輕松實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜實(shí)體及造型的建立。 建模軟件 UG 簡(jiǎn)介 UG 技術(shù)特點(diǎn) 西門(mén)子公司是德國(guó)著名的電子產(chǎn)品制造商,其世界著名產(chǎn)品包括西門(mén)子手機(jī),西門(mén)子家電等。至于軟件開(kāi)發(fā)方面,西門(mén)子公司同時(shí)結(jié)合了其自動(dòng)化部門(mén)和其驅(qū)動(dòng)集團(tuán)的一部分分支機(jī)構(gòu),共同開(kāi)發(fā)了一款大型繪圖建模軟件: UG, Unigraphics 的縮寫(xiě)。河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(論文) 11 UG 可以根據(jù)用戶的實(shí)際需求和個(gè)性化需求提供多方面的產(chǎn)品支持,包括 數(shù)字化造型建模驅(qū)動(dòng)支持,驗(yàn)證準(zhǔn)確性實(shí)際性支持等。它開(kāi)發(fā)始于 20世紀(jì) 90 年代年,當(dāng)時(shí)隨著計(jì)算機(jī)編程的普及和開(kāi)發(fā), C語(yǔ)言得到大范圍應(yīng)用, UG正是在這種環(huán)境下誕生的。最初它僅僅應(yīng)用在大型系統(tǒng)工作站當(dāng)中,但是隨后的十年中,個(gè)人計(jì)算機(jī)業(yè)務(wù)和應(yīng)用的大面積普及,也是的 UG 在個(gè)人計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域取得的空前的發(fā)展,目前已經(jīng)成為模具行業(yè)建模設(shè)計(jì)的一個(gè)主要應(yīng)用 【 13】【 14】 。在計(jì)算機(jī)制造建模分析領(lǐng)域,它是應(yīng)用最為廣泛也是最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助軟件,功能非常的強(qiáng)大,不僅包括涵蓋了產(chǎn)品生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié),諸如概念思維、功能分析、工程監(jiān)理、加 工制造到產(chǎn)品發(fā)布等過(guò)程。同時(shí)在其他大型的產(chǎn)品制造業(yè)當(dāng)中,也有著至關(guān)重要的應(yīng)用。其中,對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著舉足輕重的汽車航空、通用機(jī)械、造船、電子等行業(yè)領(lǐng)域尤為突出。應(yīng)用的范圍如此之廣,是因?yàn)樵撥浖字魍茖?shí)體建模,這對(duì)于設(shè)計(jì)是十分重要的。此外,曲面的構(gòu)造方法和選項(xiàng)可以完成較為復(fù)雜的模型設(shè)計(jì)也是 UG 的特色;對(duì)于建模軟件建模的后續(xù)包括出圖的性能、模具的加工選擇還有裝配功能等操作也是大型建模軟件交互式CAD/CAM 系統(tǒng)所能夠?qū)崿F(xiàn)的復(fù)雜實(shí)體及造型的建構(gòu) 【 15】 。當(dāng)今的世界是數(shù)字化世界,是信息化占據(jù)了高科技領(lǐng)域通訊和交流 平臺(tái)的主導(dǎo), UG 恰恰利用數(shù)字化模型系統(tǒng)來(lái)開(kāi)發(fā)的,因此可以幫助生產(chǎn)開(kāi)發(fā)企業(yè)輕松實(shí)現(xiàn)縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期,向科學(xué)化經(jīng)營(yíng)管理模型的轉(zhuǎn)化。在 UG 建模中應(yīng)用最廣泛,流傳最普遍的是其產(chǎn)品設(shè)計(jì)模塊,它在世界范圍內(nèi)的應(yīng)用足以證明其有很高的產(chǎn)品設(shè)計(jì)建造和繪圖功能,這些都可以為后續(xù)的制造和生產(chǎn)提供科學(xué)性、準(zhǔn)確性和直觀性,從而滿足市場(chǎng)的新需求。對(duì)于普通的設(shè)計(jì)建模軟件,往往在某些方面諸如鈑金模塊、外觀造型設(shè)計(jì)、專用塑料件設(shè)計(jì)模塊等是空白的,或者僅僅是部分的設(shè)計(jì),但是 UG 優(yōu)于這些設(shè)計(jì)工具,因?yàn)樗粌H提供了上述功能,還別出心裁的創(chuàng)新了線路
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