【正文】 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 中較準確的進行動力學分析。 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 有限分析軟件對舉升機中主要受力結(jié)構(gòu)滑輪軸和上舉升臂的剛度和強度進行分析，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，驗證設(shè)計內(nèi)容是否合理。由有限元分析結(jié)果可知無論是總變形還是某個方向變形量都很小，所以平臺剛度足夠。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。 Q275 鋼的最小抗拉強度為557MPa，通過分析比較，平臺強度足夠。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。說明設(shè)計和材料的選擇均合適。 （ 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 。 （ 3 ） 查 看 變 形 結(jié) 果 ： General PostProc/Plot Results/Plot Results/Contour Plot/Nodal Solu/DOF Solution。 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： ；抗拉強度 (MPa)： 1000；密度 (g/cm3)： 。 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 。X Y Z 總變形如面分析下圖。加載步驟如下 : （ 1） Solution/Analysis Type/New Analysis/Static； （ 2） Solution/Define Loads/Apply/Structural/Displacement/On Areas； 選擇軸的兩個端面進行約束，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 /輸入加載壓強的大?。ㄗ⒁夥较颍蚺e升機舉升6m位置時 的受力最大輸入的為 F3 最大時產(chǎn)生的壓強值 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。體載荷 (Body loads)：作用在體積或場域內(nèi)，如結(jié)構(gòu)分析中的溫度和重力。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、慣性力及耦合場載荷。 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，但劃分耗時長，一般設(shè)為 3），單擊 Mesh/Pick All。自由劃分，體現(xiàn)在沒有特定的準則，對單元形狀無限制，生成的單元不規(guī)則，基本適用于所有的模型。本設(shè)計中定義屬性只用到其中的幾項。 滑輪處連接銷有限元受力分析 圖 滑輪軸受力情況 連接銷 受力情況如圖 。通過用戶界面操作導(dǎo)入 IGES 的步驟是 :選擇主菜單【 File】下的子菜單【 Import】的次級子菜單【 IGES...】 , 彈出導(dǎo)入 IGES 屬性設(shè)置對話框 , 在導(dǎo)入 IGES 屬性設(shè)置對話框中可以設(shè)置 : 是否導(dǎo)入所有數(shù)據(jù)，是否合并圖元 , 是否創(chuàng)建實體，是否刪除小面。本次技能訓練選擇實體特征，然后點擊【確定】完成。用它可創(chuàng)建帶有各自的幾何和外部參照的元件零件 38 和子組件。導(dǎo)入到另一個系統(tǒng)時 , 該組 件就擔當一個零件的角色?？梢赃x擇多種圖元類型進行輸出 , 但是不能同時輸出曲面和實體或者曲面和殼。 圖 Pro/E的起始安裝路徑 點擊確定完成配置 ,運行 Pro /E,工具菜單后面出現(xiàn)了 ,說明連接成功了。 Configuration Connection for Pro/E→OK ， ANSYSMultiphysics amp。可用來求結(jié)構(gòu)、流體、電力、電磁場及碰撞等問題的解答。 36 第 6 章 舉升機有限元分析 ANSYS 有限元分析軟件介紹 ANSYS 是一種應(yīng)用廣泛的通用有限元工程分析軟件 [13]。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。 圖 草圖界面的工字鋼截面 通過拉伸命令拉伸出工字鋼體，再根據(jù)與車體配合的尺寸通過打孔命令繪出螺栓連接孔 。下面對主 要零部件做詳細的過程分析。實現(xiàn)真正的并行工程設(shè)計環(huán)境 。一個產(chǎn)品僅有設(shè)計是不夠的，還必須制造出來。通過使企業(yè)能夠重用產(chǎn)品設(shè)計知識，縮短開發(fā)周期， CATIA 解決方案加快企業(yè)對市場的需求的反應(yīng)。 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。 液壓工作介質(zhì)、過濾器和壓力表的選擇 由于本液壓系統(tǒng)中包含伺服系統(tǒng)，對液壓工作介質(zhì)要求較高，所以本系統(tǒng)選擇高粘度指數(shù)液壓油。 油管接頭選擇卡套式接頭。 液壓輔助元件的選擇 油箱的選擇 整體式油箱、兩用油箱和獨立郵箱是三種常見的類型，而獨立油箱應(yīng)用最為廣泛，所以本液壓系統(tǒng)選擇獨立油箱。 1min? 、輸出轉(zhuǎn)矩為 17～ 64N 液壓 動力 元件的選取 液壓泵的選擇 計算液壓泵的最大工作壓力 p pppp ???? 1 （ ） 式中 1p —— 液壓缸的最大工作壓力 ， MPa； p?? —— 系統(tǒng)進油路上的總壓力損失， [可按經(jīng)驗進行估算，簡單的系統(tǒng)取 p?? =（ ～ ） 610 Pa]； 已知 ： 1P = nP = 25 所以 pppp ???? 1 = + = MPa （ ） 計算液壓泵的最大流量 pq 由于所設(shè)計的液壓系統(tǒng)有多個液壓缸，所以液壓泵的最大流量為 ? ?m a xqKqq vp ??? （ ） 式中 pq —— 系統(tǒng)所需流量 ， minL ； K—— 系統(tǒng)的泄漏系數(shù)，一般取 ～ ； ? ?maxq? —— 同時動作的液壓缸的最大流量，一般 取 2～ 3 minL ； 初取 K= ? ?maxq? =3 minL 或 sm3310? 所以 ? ?m a xqKqq vp ??? = 3= minL 或 sm3310? （ ） 液壓泵規(guī)格的選擇 為 保證液壓系統(tǒng)工作穩(wěn)定，所選液壓泵應(yīng)有較大的最大功率、容積效率和總效率，根據(jù)液壓泵的最大 工作壓力 和最大流量，參考 機械設(shè)計手冊（第五版）第四 卷 表 2154，最終 系統(tǒng)液壓泵選擇為內(nèi)嚙合楔塊式齒輪泵。因為 282mm＜ 640mm，所以所選規(guī)格符合設(shè)計要求。 兩個三位四通換向閥的工作原理與三位四通 23 電業(yè)比例換向閥的工作原理類似。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)。剪刀式舉升機多采用活塞式液壓缸，動力源直接輸送。 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。 液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境 工作環(huán)境的溫度和濕度，污染和振動沖擊情況以及是否有腐蝕和易燃性物質(zhì)存在等問題均應(yīng)有明確答案。 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。 本章小結(jié) 通過分析剪刀式舉升機的結(jié)構(gòu)特點 ,建立剪刀舉升機機構(gòu)的力學模型 ,并通過該模型對決定起升油缸最大推力的關(guān)鍵參數(shù)進行研究 ,得到合理的結(jié)果 。如 圖 所示。 式中： M—— 為橫截面上的彎矩； W—— 軸的抗彎截面系數(shù)。為了避免因彎曲過大而導(dǎo)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。由于承受的總應(yīng)力 ＜ 500Mpa，所以舉升臂強度合格。 19 =NFA 23750 1 .8 7 52 0 0 0 m mN M P a≈ ○ 6 兩種變形的總應(yīng)力 m a x = 1. 87 5+ 11 2. 46 11 4. 34 MPad 187。 對 臂 （ I）進行校核 5111000 c os 100044G G Fa創(chuàng) = 創(chuàng) 5 14FG? 18 圖 （ I）校核圖 ○ 1 舉升臂的彎矩圖如圖 所示舉升臂最大彎矩 121 5 c o s 2 . 8 7 m 3 . 7 542M K N K N m= 創(chuàng) 按 環(huán) ○ 2 確定舉升臂 1中性軸的位置截面形心距底邊為： 2 0 1 0 0 5 0 502 0 1 0 0y m m創(chuàng)==180。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。 ○ 3 截面對中性軸的慣鉅 33 74b h 20 10 0 16 .6 7 1012 12Iz m創(chuàng)= = = ? ○ 4 舉升臂的最大彎曲應(yīng)力 3371 0 .1 7 1 0 5 0 1 0 3 0 5 a1 6 .6 7 1 0 MPd創(chuàng) ?=?180。 ?? KNF 39。 圖 析圖 LGLGSF ????? 4121211 KNmm KNmmLGF 15202021 211 ??????? 對 舉升臂 進行受力分析 圖 16 1s in11 39。 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。但手工試算法精度不高 ,效率低 。 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(yīng)用。 舉升平臺上方放有待舉升物時，設(shè)計上升速度為 ： Vw =tS （ ） 將 S=6000(mm)代入， 由公式（ ）得 Vw= 506000 =g=10N/kg 由公式 Fw =? 10 =37 KN （ ） Vw取 m/min 由公式（ ）得 Pw= ? =（ KW） 取 kwPw ? 整理前面計算的數(shù)據(jù)如表 。 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 。 圖 升高到 6m 時舉升機主視圖和左視圖 10 因我們的舉升臂寬為 100mm，所以連接處螺栓軸徑適當取 Ds=40mm， 滑動滾輪處軸徑取 Dz=40mm，滑輪總寬為 40mm。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。 圖 平 臺尺寸 舉升臂尺寸 因平臺長 2100mm， 固定鉸支座和滑動滾輪分別放于平臺下，降低到最低點時舉升臂不能超出平臺邊緣，所以固定鉸支座和滑動滾輪要與平臺有一定的距離 。 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?；钊麠U向外伸出時，帶動舉升臂向上運動。另一側(cè)上下端為滑輪滑動，舉升臂通過軸與滑輪連接。 7 圖 剪刀式液壓平板舉升機由機架、液壓系統(tǒng)、電氣三部分組成。 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。專用