【導(dǎo)讀】升降平臺(tái)可分為：固定式、移動(dòng)式、導(dǎo)軌式和曲臂式。剪叉式升降貨梯、鏈條式升降機(jī)、裝卸平臺(tái)等。升高度從1米至20米不等。三柱和四柱鋁合金。汽車改裝式升降臺(tái)可用于工廠、自動(dòng)倉庫、停車場(chǎng)、市政、業(yè)等的高空作業(yè)及維修。升降平臺(tái)升降系統(tǒng)，是靠液壓驅(qū)動(dòng)，也被稱作液壓升降。種平面輸送設(shè)備，作為不同高度輸送線的連接裝置。除作為不同高度的以下步驟中我們驅(qū)動(dòng)將液貨物輸送外，廣泛應(yīng)用于。然而目前，在我國還沒有出現(xiàn)利用虛擬樣機(jī)技術(shù)對(duì)汽。目前國內(nèi)的高空作業(yè)平臺(tái)產(chǎn)品主要集中在車載式、剪叉式、牽引式。自行履帶式高空作業(yè)平臺(tái)目前?？煽?，否則一旦發(fā)生危險(xiǎn)，后果不堪設(shè)想。因此，對(duì)舉升設(shè)備的安全性進(jìn)行研究。將具有重大的意義。本課題研究運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù)對(duì)汽車改裝式升降臺(tái)的虛擬設(shè)。CATIA是法國達(dá)索公司的產(chǎn)品開發(fā)旗艦解決方案。設(shè)計(jì)目標(biāo)，CATIA提供了變量驅(qū)動(dòng)及后參數(shù)化能力。換代，對(duì)于CATIA來說，都是非常容易的事。并行工程的設(shè)計(jì)環(huán)境使得設(shè)計(jì)周期大大縮短，CATIA提供的多

　　

【正文】 用到其中的幾項(xiàng)。 （ 1） Preferences/Structural； （ 2） Preprocessor/Element Type/ADD Edit Delete/Library of Element Types 第一對(duì)話框選擇 Structural Solid， 第二對(duì)話框選擇 Tet 10node 187； （ 3） Preprocessor/MaterialProps/MaterialModels/Structural/Linear/E lastic/Isotropic/輸入 EX(彈性模量 )值，輸入 PRXY(泊松比 )值。 39 軸的材料我們選用 45 鋼，軸的屬性如 為： 彈性模量（ GPa） 為 210；泊松比 為；抗拉強(qiáng)度（ MPa） 為 600；密度（ g/cm3） 為 。 網(wǎng)格劃分 ANSYS 為用戶提供了兩種常用的網(wǎng)格劃分類型：自由和映射。自由劃分，體現(xiàn)在沒有特定的準(zhǔn)則，對(duì)單元形狀無限制，生成的單元不規(guī)則，基本適用于所有的模型。自由網(wǎng)格生成的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)位置比較隨意，用戶無法控制。映射網(wǎng)格劃分要求面或體形狀滿足一定規(guī)則，它生成的單元形狀比較規(guī)則，適用于形狀規(guī)則 的面和體。本訓(xùn)練中主要采用自由網(wǎng)格劃分，軸模型自由劃分可采用以下兩種途徑，大家可以觀察劃分的網(wǎng)格有何區(qū)別。 劃分網(wǎng)格： Meshing/MeshTool 選中 Smart Size 復(fù)選框（精度從 1到 10， 1為最高，網(wǎng)格最細(xì)，但劃分耗時(shí)長，一般設(shè)為 3），單擊 Mesh/Pick All。 此次分析采用途徑一對(duì)軸進(jìn)行劃分，為了提高劃分速度，精度取 5，劃分后效果如 圖 。 圖 網(wǎng)格劃分結(jié)果 加載求解 ANSYS 中載荷 (Loads)包括邊界條件和模型內(nèi)部或外部的作用力。在結(jié)構(gòu)分析中，載荷主要有：位 移、力、壓力、彎矩、溫度和重力。載荷主要分為六大類：DOF約束 (自由度約束 )、力 (集中載荷 )、表面載荷、體載荷、慣性力及耦合場(chǎng)載荷。 DOF 約束 (DOF constraint)：用戶指定某個(gè)自由度為已知值，在結(jié)構(gòu)分析中約束是位移和對(duì)稱邊界條件。力 (集中載荷 )(Fome)：施加于模型節(jié)點(diǎn)的集中載荷，如結(jié)構(gòu)分析中的力和力矩。表面載荷 (SurfaceLoad)：作用在某個(gè)表面上的分布載荷，如結(jié)構(gòu)分析中的壓力。體載荷 (Body loads)：作用在體積或場(chǎng)域內(nèi)，如結(jié)構(gòu)分析中的溫度和重力。慣性載荷 (Inertia loads)：結(jié)構(gòu)質(zhì)量或慣性引起的載 40 荷，如重力加速度、角速度和角加速度，主要在結(jié)構(gòu)分析中使用。耦合場(chǎng)載荷(Coupledfield loads)：它是一種特殊的情況，從一種分析中得到的結(jié)果用作另一種分析的載荷，如熱分析中得到的節(jié)點(diǎn)溫度可作為結(jié)構(gòu)分析中的體載荷施加到每一個(gè)節(jié)點(diǎn) 。 對(duì)剪刀式舉升機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析時(shí)我們進(jìn)行面力分析，即加的為表面載荷。加載步驟如下 : （ 1） Solution/Analysis Type/New Analysis/Static； （ 2） Solution/Define Loads/Apply/Structural/Displacement/On Areas； 選擇軸的兩個(gè)端面進(jìn)行約束，這里有 ALL DOF(全約束 )、 UX（ X 方向位移）、 UY（ Y方向位移）、 UZ（ Z方向位移）、 ROTX（ X方向旋轉(zhuǎn)）、 ROTY（ Y 方向旋轉(zhuǎn)）、 ROTZ（ Z方向旋轉(zhuǎn)），根據(jù)實(shí)際分析，兩端應(yīng)用 ALL DOF(全約束 )； （ 3） Solution/Define Loads/Apply/Structural/Pressure/On areas 選連接銷與滾輪接觸的上半面 /輸入加載壓強(qiáng)的大?。ㄗ⒁夥较颍蚺e升機(jī)舉升6m位置時(shí) 的受力最大輸入的為 F3 最大時(shí)產(chǎn)生的壓強(qiáng)值 1175042 2 0 . 3 65 6 5 4 . 8 7 5 02 8 8 . 5 1 32 4 9 0GM P a??? 約束和受載如圖 所示。 圖 約束及加載 （ 4）求解 Solve/CurrentLS/Ok/Close。 查看結(jié)果及分析 （ 1 ） 查 看 變 形 結(jié) 果 ： General PostProc/Plot Results/Deformed Shape/Ok。(變形結(jié)果可動(dòng)畫演示： PlotCtrls/Animate/ Deformed Shape/Ok,可直觀觀察軸的變形情況 )General PostProc/Plot Results/Plot Results/Contour Plot/Nodal Solu/DOF Solution。X Y Z 總變形如面分析下圖。 41 圖 總變形 圖 X方向變形 圖 Y方向變形 42 圖 Z方向變形 圖 總變形情況 變形量分析：從圖中可以看出 X 方向的最大變形量為 ， Y 方向， Z 方向最大為 ，總方向最大變形為 總方向變形量與 Y方相同， 可見軸的變形主要為豎直方向變形。變形量很小，充分滿足剛度要求。 （ 2）查看應(yīng)力結(jié)果： General PostProc/Plot Results/Contour Plot/Nodal Solu/Stress/SX(X 方向應(yīng)力 )、 SY（ Y 方向應(yīng)力）、 SZ（ Z 方向應(yīng)力）、 SEQV（綜合應(yīng)力）； 43 圖 X方向應(yīng)力狀況 圖 Y方向應(yīng)力狀況 圖 Z方向應(yīng)力狀況 44 圖 綜合應(yīng)力情況 應(yīng)力結(jié)果分析：數(shù)值顯示，藍(lán) 色部位應(yīng)力值最小，紅色部位應(yīng)力值最大。 x方向最大應(yīng)力為 ， y方向最大應(yīng)力 ， Z方向最大應(yīng)力為 ，綜合應(yīng)力最大值為 。 無論是單個(gè)方向的最大應(yīng)力，還是綜合應(yīng)力值均充分滿足強(qiáng)度要求。通過有限元分析可知，我們所設(shè)計(jì)的軸及選用的材料均符合要求。 加強(qiáng)桿的有限元受力分析 因我們?cè)谂e升臂中間加了一方鋼加強(qiáng)肋，所以舉升臂變形和受力都很小，我們不對(duì)其進(jìn)行，我們分析直接承受推力的軸的變形，分析方法與上述的分析方法一樣。 定義屬性 軸的材料我們選用 40Cr， 40Cr的材料屬性 為 ： 彈性模量（ GPa）： 200220；泊松比： ；抗拉強(qiáng)度 (MPa)： 1000；密度 (g/cm3)： 。 網(wǎng)格劃分后的結(jié)果 圖 網(wǎng)格劃分結(jié)果 45 （ 1）約束、加載 軸的受力比較簡(jiǎn)單，主要承受液壓缸推力，因舉升機(jī)在最低點(diǎn)時(shí)的液壓缸的推力最大，所以只分析受力最大即可。 加載荷約束后的圖 如下。 圖 加約束后的圖 方向加載為 5 2 .1 4 .1 42 0 0 3 .1 4 2 0KN M P a??? （ 2） 求解 Solve/CurrentLS/Ok/Close。 （ 3 ） 查 看 變 形 結(jié) 果 ： General PostProc/Plot Results/Plot Results/Contour Plot/Nodal Solu/DOF Solution。X Y Z 總變形，因受力簡(jiǎn)單，分析只看總變形情況即可。如圖 所示。 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(jì)要求。 （ 4）查看應(yīng)力結(jié)果： General PostProc/Plot Results/Contour Plot/Nodal 46 Solu/Stress/SEQV（綜合應(yīng)力）；如圖 所示 。 圖 綜合應(yīng)力情況 應(yīng)力結(jié)果分析：數(shù)值顯示，藍(lán)色部位應(yīng)力值最小，紅色部位應(yīng)力值最大。綜合應(yīng)力最大值為 。 40Cr 的抗拉強(qiáng)度為 1000MPab? ? ， 綜合應(yīng)力值充分滿足強(qiáng)度要求。說明設(shè)計(jì)和材料的選擇均合適。 液壓支撐桿有限元分析 定義屬性 平臺(tái)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(qiáng)度 (MPa)： 490610；密度 (g/cm3)： 。 網(wǎng)格劃分的結(jié)果 圖 平臺(tái)網(wǎng)格劃分結(jié)果 （ 1）約束加載 47 舉升機(jī)在最低點(diǎn)時(shí)，受力最大。加載時(shí)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。查看結(jié)果并分析 查看變形結(jié)果： General PostProc/Plot Results/Contour Plot/Nodal Solu/DOF Solution。X Y Z 總變形 圖 X方向變形量 圖 y方向變形量 48 圖 Z方向變形量 圖 總變形量 變形結(jié)果分析： x方向最大變形為 ， y方向最大變形為 ，z 方向大最變形為 ，總方向變形為 。由有限元分析結(jié)果可知無論是總變形還是某個(gè)方向變形量都很小，所以平臺(tái)剛度足夠。 查看應(yīng)力結(jié)果： General PostProc/Plot Results/Contour Plot/Nodal Solu/Stress/(X 方向應(yīng)力 )、（ Y方向應(yīng)力）、（ Z方向應(yīng)力）、 SEQV（綜合應(yīng)力）； 圖 X方向應(yīng)力狀況 49 圖 y方向應(yīng)力狀況 圖 Z方向應(yīng)力狀況 圖 綜合應(yīng)力狀況 50 應(yīng)力結(jié)果分析： x方向最大應(yīng)力為 212MPa， y 方向最大為應(yīng)力 211MPa， z 方向最大應(yīng)力為 643MPa，綜合應(yīng)力變形為 。 Q275 鋼的最小抗拉強(qiáng)度為557MPa，通過分析比較，平臺(tái)強(qiáng)度足夠。通過以上的有限元分析，說明我們所設(shè)計(jì)的平臺(tái)尺寸及選材合理。 剪差桿有限元分析 定 義屬性 平臺(tái)的材料我們選用 Q275 鋼， Q275 鋼的材料屬性如 為： 彈性模量（ GPa）為 200220；泊松比 為 ；抗拉強(qiáng)度 (MPa)為 490610；密度 (g/cm3)為 。 網(wǎng)格劃分的結(jié)果 圖 平臺(tái)網(wǎng)格劃分結(jié)果 （ 1）約束加載 舉升機(jī)在最低點(diǎn)時(shí)，受力最大。加載時(shí)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。查看結(jié)果并分析 查看變形結(jié)果： General PostProc/Plot Results/Contour Plot/Nodal Solu/DOF Solution。X Y Z 總變形 。 51 圖 X方向變形量 圖 y方向變形量 圖 Z方向變形量 52 圖 總變形量 變形結(jié)果分析： x方向最大變形為 ， y方向最大變形為 ，z 方向大最變形為 ，總方向變形為 。由有限元分析結(jié)果可知無論是總變形還是某個(gè)方向變形量都很小，所以平臺(tái)剛度足夠。 查看應(yīng)力結(jié)果： General PostProc/Plot Results/Contour Plot/Nodal Solu/Stress/(X 方向應(yīng)力 )、（ Y方向應(yīng)力）、（ Z方向應(yīng)力）、 SEQV（綜合應(yīng)力）； 圖 X方向應(yīng)力狀況 圖 y方向應(yīng)力狀況 53 圖 Z方向應(yīng)力狀況 圖 綜合應(yīng)力狀況 應(yīng)力結(jié)果分析： x 方向最大應(yīng)力為 212MPa， y 方向最大為應(yīng)力 211MPa， z方向最大應(yīng)力為 643MPa，綜合應(yīng)力變形為 。 Q275 鋼的最小抗拉強(qiáng)度為 557MPa，通過分析比較，平臺(tái)強(qiáng)度足夠。通過以上的有限元分析，說 明我們所設(shè)計(jì)的平臺(tái)尺寸及選材合理。 本章小結(jié) 本章將 Pro/E 三維建模后的圖形導(dǎo)入 ANSYS 環(huán)境中， 利用 ANSYS 有限分析軟件對(duì)舉升機(jī)中主要受力結(jié)構(gòu)滑輪軸和上舉升臂的剛度和強(qiáng)度進(jìn)行分析，根據(jù)有限元的分析結(jié)果圖，我們能夠很清晰的看到軸及臂的變形和應(yīng)力狀況，驗(yàn)證設(shè)計(jì)內(nèi)容是否合理。 軟件 ANSYS 有限元分析與研究，可以代替剪刀式舉升機(jī)物理樣機(jī)的 54 前期試驗(yàn)，為汽車舉升機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、技術(shù)開發(fā)方面提供更多的理論參考，進(jìn)一步提高國產(chǎn)汽車舉升機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 55 第 7 章 運(yùn)動(dòng)仿真及干涉校核 將 Pro/E 裝配模型導(dǎo)入 ADAMS 中 在現(xiàn)代科技的發(fā)展和研發(fā)進(jìn)程中，由美國 MDI 公司研發(fā)的動(dòng)力學(xué)仿真軟ADAMS 能進(jìn)行復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)仿真分析，在虛擬樣機(jī)中起著強(qiáng)大的作用。然而其在建模方面也有極大的缺陷，與其它三維軟件，例如 Pro/E， UG， CATIA 在建模方面有著較大的差異。消除在三維建模軟件中的模型幾何形狀和質(zhì)量特性的誤差，在 ADAMS 中較準(zhǔn)確的進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析。本設(shè)計(jì)以在 CATIA 軟件中建模，再通過轉(zhuǎn)