【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 世紀(jì) 90 年代之后已經(jīng)進(jìn)入了中國(guó)的千家萬(wàn)戶(hù)， 這為我們應(yīng)用筆記本解決工程問(wèn)題提供了支持， 計(jì)算機(jī)硬件不斷改變的同時(shí)軟 件也有了長(zhǎng)足的發(fā)展 。 第一代軟件是用機(jī)器語(yǔ)言編寫(xiě)的，機(jī)器語(yǔ)言采用的都是二進(jìn)制，只有專(zhuān)業(yè)人員可以編寫(xiě)程序，使得計(jì)算機(jī)得不到推廣使用 。第二代軟 件中使用的 是高級(jí)語(yǔ)言 ，它的指令形式跟 自然語(yǔ)言和數(shù)學(xué) 比較類(lèi)似 ， 因此 在學(xué)習(xí)、編程和 可讀性 方面都有改進(jìn)，但是高級(jí)語(yǔ)言的執(zhí)行必須先變?yōu)闄C(jī)器語(yǔ)言，因此高級(jí)語(yǔ)言不但運(yùn)行效率不高，所占用的軟硬件資源還大 。隨著軟件數(shù)量急劇膨脹出現(xiàn)了很多嚴(yán)重問(wèn)題，主要表現(xiàn)在維護(hù)工作上 ， 軟件以令人驚訝的比例消耗資源并釀成了軟件危機(jī) 。 因此， 1968 年 在德國(guó)召開(kāi)國(guó)際會(huì)議分析研究了 軟件危機(jī)問(wèn)題，提出“軟件工程”這個(gè)概念 。這次的會(huì)議極大 促進(jìn)了軟件的發(fā)展。再后來(lái)比較重大的事件是萬(wàn)維網(wǎng) 技術(shù)的攻克，使得人機(jī)可以更加有效的互動(dòng) ，技術(shù)人員可在網(wǎng)上找到相應(yīng)的資料 。 現(xiàn)代汽車(chē)發(fā)展要求 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 6 現(xiàn)代汽車(chē)的要求與設(shè)計(jì)之初有著很大的區(qū)別，汽車(chē)作為一個(gè)成熟的產(chǎn)品正在全國(guó)各地奔馳，可能是華北的平原地區(qū)，也可能是東北的嚴(yán)寒地區(qū)，可能是海南的赤道炎熱地區(qū)，也可能是西藏的山區(qū)地區(qū)等等，不同的工作壞境意味著看中的性能不大一樣，這是產(chǎn)品細(xì)分的原則，也是汽車(chē)產(chǎn)品逐步 特種化的一個(gè)體現(xiàn)，思考每一種工況下汽車(chē)的合理設(shè)計(jì)是我們這些研發(fā)人員的工作。 另外一個(gè)比較重要的問(wèn)題是，全球現(xiàn)在資源緊張，污染嚴(yán)重，很多城市嚴(yán)重的霧霾是由于汽車(chē)尾氣的大量排放導(dǎo)致的。這就對(duì)汽車(chē)的設(shè)計(jì)提出了新的要求，汽車(chē)的質(zhì)量應(yīng)當(dāng)越來(lái)越輕，不斷地向輕量化發(fā)展，但是汽車(chē)的剛度和強(qiáng)度也不能下降，這就是一個(gè)挑戰(zhàn)，計(jì)算機(jī)的發(fā)展為我們解決這個(gè)問(wèn)題提供了一個(gè)契機(jī)， UG,CAD,CAE, hypermesh,ADAMS 等等軟件的發(fā)展使得我們可以更好地模擬實(shí)際的工況，更加全面的把握問(wèn)題的所在， 節(jié)約了時(shí)間的同時(shí)，還提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。 計(jì)算機(jī)技術(shù)與汽車(chē)技術(shù)的結(jié)合，相信可以大幅的提高產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性和使用 性，滿(mǎn)足包括水泥行業(yè)在內(nèi)的各種行業(yè)的需求，這也是我們持續(xù)努力的方向。 二、 散裝水泥 半掛 運(yùn)輸 車(chē) 散裝水泥 半掛車(chē)的基本介紹 半掛車(chē)的基本結(jié)構(gòu) 半掛車(chē)是指將車(chē)抽（單軸或多軸）置于車(chē)輛質(zhì)心（均勻載荷時(shí)）后面，并且具有可將水平力和垂直力傳遞給牽引車(chē)的牽引連接裝置的被牽引車(chē)輛。 半掛汽車(chē)是 由牽引車(chē)和半掛車(chē)兩 大 部分組成 , 牽引車(chē)是由整車(chē)廠制造 , 半掛車(chē)則由 專(zhuān)業(yè)汽車(chē)改裝廠 改裝 生產(chǎn)。總體尺寸進(jìn)行布置組成梁格式的框架結(jié)構(gòu) ,基本結(jié)構(gòu)一般還有：牽引銷(xiāo)，牽引座，支撐裝置，縱梁，車(chē)輪，懸架，制動(dòng)系統(tǒng)，橫梁。 半掛車(chē)的分類(lèi) 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 7 全部半掛車(chē)可詳細(xì)分為以下幾種：平板半掛車(chē)，欄板半掛車(chē)，車(chē)輛運(yùn)輸半掛車(chē)，液體罐式半掛車(chē)，氣體罐式半掛車(chē)，粉粒物料罐式半掛車(chē)，半掛工程車(chē)， 集裝箱半掛車(chē)，倉(cāng)柵式半掛車(chē)，自卸半掛車(chē)，廂式半掛車(chē)，其它半掛車(chē)。散裝水泥半掛運(yùn)輸車(chē)屬于粉粒物料罐式半掛車(chē)，上戶(hù)噸位 10 噸到 35 噸不等，長(zhǎng)度一般不超過(guò) 15 米，軸數(shù)一根到三根不等。 可參考圖片： 散裝水泥汽車(chē)有三種 ： 1．重力卸灰汽車(chē)：散裝水泥汽車(chē)的鼻祖?；緲?gòu)成：自卸汽車(chē)加上貨廂頂蓋組成?；驹恚核嘣谛敦洉r(shí)，貨廂傾起由于重力的緣故會(huì)自動(dòng)卸出。不足是水泥卸的位置必須低于車(chē)廂，水泥飛揚(yáng)比較嚴(yán)重。 2. 機(jī)械卸灰汽車(chē)：最大特色在于：在汽車(chē)上的安裝螺旋輸送機(jī)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)螺旋輸送機(jī)的位置，調(diào)節(jié)水泥卸載的高度，水泥飛揚(yáng)也很少，解決了重力卸灰車(chē)的問(wèn)題，但卸灰機(jī)件的磨損十分嚴(yán)重。 3. 氣力卸灰汽車(chē)：現(xiàn)在主流的水泥車(chē)，最大載重量可達(dá)百?lài)嵓?jí)，貨廂多為罐式，立置或斜臥在汽車(chē)車(chē)架上。加灰時(shí)可以通過(guò)罐上部的一個(gè)或多個(gè)加灰口。 基本原理：利用空氣壓縮機(jī)卸灰，從 罐底進(jìn)入 的壓縮空氣 ， 先是 經(jīng) 過(guò)透氣層，然后分成細(xì)流 充入水泥 ，最后形成均勻的 水泥 與空氣的 混合物 ,由于容器內(nèi)外不同的壓差，水泥可以沿著卸料管流出。優(yōu)點(diǎn)是：卸灰快，水泥飛揚(yáng)少，受高度和距離的限制極小，不受風(fēng)雨天的影響。 圖 21 散裝水泥半掛運(yùn)輸車(chē) 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 8 散裝水泥 半掛 運(yùn)輸 車(chē)的工作原理 工作時(shí)，半掛車(chē)車(chē)架下端的牽引銷(xiāo) 通過(guò) 與牽引車(chē)的牽引座 相互 配合 來(lái) 牽引半掛車(chē)行駛，并在轉(zhuǎn)向時(shí)完成牽引車(chē)和半掛車(chē)之間的相互轉(zhuǎn)動(dòng)。載荷通過(guò)牽引銷(xiāo)座和懸架系統(tǒng)分配到牽引車(chē)和半掛車(chē)車(chē)輪，當(dāng)脫離牽引車(chē)時(shí)，半掛車(chē)前部由支撐裝置支撐。半掛車(chē)制動(dòng)通過(guò)制動(dòng)系統(tǒng)與牽引車(chē)連同，達(dá)到二者同時(shí)制動(dòng) [24]。 半掛式散裝水泥車(chē)的特殊之處在于罐體，罐體內(nèi)部由滑料板、篩形板、氣艙和 料艙組成 ,水泥從罐體上部入灰 口裝入料艙 ，在卸水泥 時(shí) ,不斷 向氣艙內(nèi) 部 充壓 ,高壓氣體使水泥在氣流的壓力下呈半流體狀流到工作場(chǎng)所。 主要 的 工況為水泥的自重載荷、卸載時(shí)氣壓和水泥自重的共同作用以及運(yùn)輸時(shí)的慣性載荷 [14]。 半 掛車(chē)車(chē)架 2, 車(chē)架的基本構(gòu)成 半掛車(chē)車(chē)架通常采用兩根縱梁、兩根邊梁和若干橫梁按車(chē)架 [5]。其中車(chē)架主要是由 縱梁和橫梁組成。半掛車(chē)的車(chē)架主要有：平板式，鵝頸式和凹梁式三種。 平板式車(chē)架具有平直的貨臺(tái)，位于 車(chē)輪之 上，可以充分利用牽引車(chē)和半掛車(chē)的牽引部分的以上空間 ，因此貨臺(tái)面積較大，這種車(chē)架結(jié)構(gòu) 優(yōu)勢(shì)在于 比較簡(jiǎn)單，制造容易，多用于超重型掛車(chē)。 鵝頸式車(chē)架亦稱(chēng)階梯式，車(chē)架雖然呈階梯形，貨臺(tái)平面在鵝頸之后，從而使貨臺(tái)主平面降低，便于貨物的裝卸和運(yùn)輸，但是車(chē)架的受力情況不如平板式車(chē)架好。 凹梁式車(chē)架其貨臺(tái)呈凹形，具有最低的承載平面，一般適用于運(yùn)輸大型或超高的設(shè)備。 散裝水 泥車(chē)一般采取第二種方式。汽車(chē)車(chē)架作為汽車(chē)總成的一部分， 道路 以及各種載荷很多都作用在車(chē)架上，尤為指出的是汽車(chē)車(chē)架是很多重要部件的載體，其性能與整車(chē)性能直接相關(guān)，所以車(chē)架的強(qiáng)度剛度是汽車(chē)總體設(shè)計(jì)中十分關(guān)鍵的一環(huán) 。 有限元發(fā)展 在車(chē)架方面的應(yīng)用 車(chē)架是半掛車(chē)的主要承載部件 , 承受復(fù)雜的空間力系作用 ,需要進(jìn)行有限元分析 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 9 確保車(chē)架 有足夠的 抗彎 強(qiáng)度 和抗扭強(qiáng)度。 車(chē)架 支撐著發(fā)動(dòng)機(jī) ,離合器 等部件 ，各種部件都將力或者力矩傳遞給車(chē)架 ，其可靠性關(guān)系到整車(chē)能否 能夠正常行駛以及汽車(chē) 的安全性 能 .過(guò)去汽車(chē)移函數(shù)選取合理 ,不斷縮小范圍，求得近似解 ,這種方法不僅費(fèi)用大 ,試制周期長(zhǎng) ,多種方案之間也不利于評(píng)價(jià)和比較。 對(duì)車(chē)輛輕量化和降低 成本的要求越來(lái)越高， ，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)普遍將有限元法應(yīng)用到車(chē)架強(qiáng)度的計(jì)算中 .實(shí)踐證明 ,有限元分析 是一種有效技術(shù)有段，有限元分析技術(shù)與汽車(chē)主要技術(shù)的各個(gè)方面都有結(jié)合，主要有以下方面： 、剛度和模態(tài)分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) 的有限元分析 和 安全性 的 分析 本次課設(shè)中主要涉及的是第一方面，車(chē)身作為主要的承載部件，其剛度和強(qiáng)度極為重要，必須有足夠的疲勞強(qiáng)度，有限元分析可以滿(mǎn)足要求的同時(shí)，縮短了研發(fā)周期，節(jié)約了成本，可以在較短的時(shí)間內(nèi)得出多種方案，有利于比較，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。 三、 散裝水泥半掛運(yùn)輸車(chē) 車(chē)架的建模 UG 軟件的介紹 UG 軟件的發(fā)展及在我國(guó)的應(yīng)用 UG 是 Siemens 出品的一個(gè)產(chǎn)品工程解決方案 ，它的出現(xiàn)使得 工程設(shè)計(jì)人員的工作量 大幅減少 。 McDonnell Douglas Automation 公司 于 1960 年 正式 成立。 1976 年，該公司 收購(gòu) United Computer 公司 ， Unigraphics 雛形產(chǎn)品問(wèn)世。 后來(lái)逐漸進(jìn)入市場(chǎng)，開(kāi)始為波音公司提供 CAD,CAE,CAM 的標(biāo)準(zhǔn)，后來(lái)又可以實(shí)體建模，曲線建模 ，裝配等等。 2020 年推出了 UG NX ，繼承了 UG18 的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，使得功能更加強(qiáng)大，更加完美。 2020 年推出的 ，具有嶄新的體系，使得開(kāi)發(fā)和應(yīng)用更加的簡(jiǎn)單明快。本次畢設(shè)采用的是 ，具有有限元的分析功能，但考慮到這方面 Hypermesh 一直做得最好，在本次畢設(shè)中便 沒(méi)有采用。 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 10 Unigraphics 軟件是世界上頂尖的設(shè)計(jì)、工程及制造系統(tǒng)于一體的軟件 ,并 在 80年代后期 開(kāi)始 引進(jìn)我國(guó) , 廣泛的應(yīng)用 在 航空航天、汽 車(chē)、通用機(jī)械、模具等領(lǐng)域 。以我國(guó)發(fā)表的關(guān)于 UG 論文的數(shù)量而論，我國(guó)關(guān)于 UG 的論文研究最早發(fā)布于 1992 年。 近些年來(lái) ,關(guān)于 UG 研究論 文不斷增加，越來(lái)越多 。其中 , 1992 2020 年這 9 年是起步時(shí)期 ,每年發(fā)表的論文數(shù) 不足一百 。 2020 2020 年的這段時(shí)間屬于發(fā)展期 ,每年發(fā)表的論 文數(shù)量都超過(guò)三位數(shù) 。 2020 年后的 高潮期 ,每年發(fā)表的論文都達(dá)到 500 篇左右 ,短短的 3 年共發(fā)表論文 1 515 篇 ,占論文總數(shù)的 %。這些數(shù)據(jù)表明 UG 在國(guó)內(nèi) 應(yīng)用更加普及，還說(shuō)明 很多企業(yè)、科研機(jī) ，學(xué)校已經(jīng)認(rèn)識(shí)到 ug 的重要性，投入的研究也越來(lái)越大。 UG 軟件基本功能的介紹 經(jīng)過(guò) 50 余 年的 不斷發(fā)展 完善， UG 的各方面能得到不斷地修正與加強(qiáng)，目前主要有以下方面： 工業(yè)設(shè)計(jì) ：解決 工業(yè) 設(shè)計(jì)與 風(fēng)格 的問(wèn)題，在此板塊下，可利用渲染和可視化工具盡可能的滿(mǎn)足審美要求。 產(chǎn)品設(shè)計(jì)： NX 的 機(jī)械設(shè)計(jì)和制圖功能 十分強(qiáng)大 ， 在制造設(shè)計(jì)的過(guò)程中具有 高性能和靈活性， 可以滿(mǎn)足 復(fù)雜產(chǎn)品的需要 ，適應(yīng)不同的客戶(hù)。 NC 加工 ： UG NX 加工基礎(chǔ)模塊 是 UG 所有 的 加工模塊 連接 的 一個(gè) 基礎(chǔ)框架，它為UG NX 所有加工模塊提供一個(gè)相同的、界面友好的圖形化窗口環(huán)境 。 模具設(shè)計(jì) ： 關(guān)鍵是做好分模工作， UG 在這方面做得非常好，因此廣泛的流行。 此次畢設(shè)中主要應(yīng)用到的是實(shí)體建模和相關(guān)的組裝，可參考以下圖形： 圖 31 UG 裝配過(guò)程一 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 11 車(chē)架 建模 車(chē)架零部件 三維模型 利用 UG 軟件來(lái)建立各個(gè)部件的三維空間圖，這些部件主要包括：縱梁腹板、前邊梁、牽引板支撐、橫梁、后邊梁、牽引銷(xiāo)板、上翼板、下翼板 。這些部件都是利用UG 軟件中的草圖，實(shí)體，拉伸 等特征或特征操作生成的。 縱梁腹板 結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖 32 UG 裝配過(guò)程二 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 12 該腹板的左右是不對(duì)稱(chēng)的，需要在草圖中逐一畫(huà)出，然后拉伸。 前邊梁的結(jié)構(gòu)如圖所示： 牽引板支撐有三種不同的尺寸，但基本結(jié)構(gòu)類(lèi)似現(xiàn)只展示其中一種 ,如下圖 ： 后邊梁結(jié)構(gòu)如下圖： 圖 33 縱梁腹板 圖 34 前邊梁 圖 35 牽引支撐板 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 13 牽引銷(xiāo)板結(jié)構(gòu)如下圖所示： 橫梁 一需要三個(gè)，結(jié)構(gòu)如下圖所示