【正文】 動(dòng)鉸支座之間距離縮短，平臺(tái)與底座之間距離越來(lái)越大。 如圖 所示底座厚為 15mm，滾輪直徑 D=50mm ，滾輪處軸徑 Dz=24mm ，為了避免滾輪直接磨損底座，設(shè)計(jì)時(shí)，加工滾輪滑道，滑道厚為 10mm，滑道寬 35mm， 9 滑道長(zhǎng)為 750mm。 固定鉸支座與滑動(dòng)滾輪之間距離 1950mm。根據(jù)要求，工作時(shí)上部平臺(tái)可以進(jìn)行 360 度旋轉(zhuǎn)，重量作用在整個(gè)平臺(tái)上，力并不集中，所以平臺(tái)不宜過(guò)厚，設(shè)計(jì)為 20mm，平臺(tái)下部設(shè)計(jì)環(huán)形滾槽，滾槽厚為 20mm，平臺(tái)尺寸如圖。根據(jù)車(chē)廂長(zhǎng)為 3300mm、寬 1800mm，升降臺(tái)平臺(tái)前后兩端與車(chē)廂前后邊緣要有一定距離，且滿足舉升到最高處時(shí)的高度是 6000mm,實(shí)際高度是6840mm，則平臺(tái)外型長(zhǎng)為 2100mm。 確定剪刀式舉升機(jī)的各結(jié)構(gòu)尺寸 剪刀式舉升機(jī)已知的主要技術(shù)參數(shù)如表 所示 表 主要技術(shù)參數(shù) 技術(shù)數(shù)據(jù) 數(shù)值 單位 舉升重量 300 kg 舉升高度 6000 mm 提升時(shí)間 50 S 要求舉升機(jī)的提升速度是經(jīng) 50mm時(shí)間內(nèi)舉升機(jī)能升高到 6m ,并且舉升機(jī)在各高度工作時(shí)，都能自鎖。各舉升臂必須相互聯(lián)系，采用螺栓連接，圖中左側(cè)用軸連接，因各鉸接處均有摩擦，所以采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。液壓缸固定在兩舉升臂內(nèi)側(cè)，通過(guò)軸連接，活塞桿作用在上端軸上，軸直接連接兩舉升臂。舉升機(jī)在工作過(guò)程中，以固定鉸支座一側(cè)為支點(diǎn)，滑輪向內(nèi)或向外 滑動(dòng)，使舉升機(jī)上升下降，當(dāng)達(dá)到適當(dāng)?shù)呐e升位置時(shí)，利用液壓缸上的機(jī)械鎖鎖止。舉升機(jī)由電氣系統(tǒng)控制，由液壓系統(tǒng)輸出液壓油作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)活塞桿伸縮，帶動(dòng)兩側(cè)舉升臂同時(shí)上升、下降、鎖止 舉升機(jī)一側(cè)上下端為固定鉸支座，舉升臂由銷(xiāo)連接固定在鉸支座上。 設(shè)置限位裝置、升程自鎖保護(hù)裝置等以保證舉升機(jī)安全使用，保障維修工人的生命安全。整體結(jié)構(gòu)形式如圖 所示。 升降臺(tái)整體結(jié)構(gòu)形式及基本組成 此次課題設(shè)計(jì)的內(nèi)容為剪刀式舉升機(jī)，剪刀式舉升機(jī)的發(fā)展較迅速，種類也很齊全。 選用二類底盤(pán)不但可以縮短開(kāi)發(fā)周期，而且也降低了制造的成本，再根據(jù)已知條件中給的整車(chē)整備質(zhì)量、軸數(shù)、軸距、外型尺寸等 ，在查取的二類底盤(pán)中選用了 金杯 SY1036SAS3 的貨車(chē)底盤(pán)。 據(jù)設(shè)計(jì)要求 —— 最大舉升高度為 6000mm，最低高度為 950mm， 上升時(shí)間 50s，額定載荷 300kg，整機(jī)重量 1450kg，電壓 24V，電機(jī)功率 。 專用的汽車(chē)底盤(pán)是按高空作業(yè)車(chē)要求專門(mén)設(shè)計(jì)制造的。由于原汽車(chē)車(chē)架的強(qiáng)度和剛度滿足不了作業(yè)時(shí)的要求，故需要在原汽車(chē)底盤(pán)上增設(shè) 副車(chē)架 以實(shí)現(xiàn)對(duì)上車(chē)的支撐，所以整個(gè)高空作業(yè)車(chē)的重心較高，重量也較大，從而導(dǎo)致整機(jī)性能下降。 圖 技術(shù)流程 圖 調(diào)研、收集資料及總體方案論證 汽車(chē)改裝式舉升機(jī) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核 CATIA 三維實(shí)體建模 轉(zhuǎn)換接口 是否合理 CATIA 整機(jī)裝配及干涉檢查 是否合理 仿真結(jié)論分析 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) N ANSYS 有限元分析 ADAMS 動(dòng)力學(xué)析仿真 轉(zhuǎn)換接口 是否合理 N Y Y Y N 6 第 2 章 汽車(chē)改裝式升降臺(tái)舉升機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì) 汽車(chē)改裝式升降臺(tái)車(chē)體選擇 汽車(chē)改裝式升降臺(tái)車(chē)體 底盤(pán)按總體性能可分為通用汽車(chē)底盤(pán)、專用汽車(chē)底盤(pán)二種。 設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 （ 1）升降臺(tái)總體方案設(shè) 計(jì)； （ 2）利用 AutoCAD 軟件完成升降臺(tái)二維總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及零部件設(shè)計(jì)； （ 3）校核計(jì)算； （ 4）利用 CATIA 完成升降臺(tái)三維建模及虛擬裝配； （ 5）利用 ANSYS 完成關(guān)鍵零件的有限元分析； （ 6）利用 ADAMS 軟件完成整機(jī)動(dòng)態(tài)仿真及分析。最大舉升高度為 6000mm，最低高度為 950mm，外形尺寸根據(jù)選配汽車(chē)尺寸自定，上升時(shí)間 50s，額定載荷300kg，整機(jī)重量 1450kg，電壓 24V，電機(jī)功率 。 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 選取某品牌汽車(chē)改裝后的升降臺(tái)設(shè)計(jì)，要求升降臺(tái) 接取汽車(chē)引擎動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)升降臺(tái)的升降功能 ，平臺(tái)還需具有 360176。另一方面，又是虛擬樣機(jī)分析開(kāi)發(fā)工具，其開(kāi)放性的程序結(jié)構(gòu)和多種接口，可以成為特殊行業(yè)用戶進(jìn)行特殊類型虛擬樣機(jī)分析的二次開(kāi)發(fā)工具平臺(tái)。 ADAMS 軟件的仿真可用于預(yù)測(cè)機(jī)械系統(tǒng)的性能、運(yùn)動(dòng)范圍、碰撞檢測(cè)、峰值載荷以及計(jì)算有限元的輸入載荷等。根據(jù) 1999 年機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真分析軟件國(guó)際市場(chǎng)份額的統(tǒng)計(jì)資料，ADAMS 軟件銷(xiāo)售總額近八千萬(wàn)美元、占據(jù)了 51%的份額 ,現(xiàn)已經(jīng)并入美國(guó) MSC公司。 ADAMS，即機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)自動(dòng)分析 (Automatic Dynamic Analysis of 4 Mechanical Systems)，該軟件是美國(guó) MDI 公司 (Mechanical Dynamics Inc.)開(kāi)發(fā)的虛擬樣機(jī)分析軟件。軟件提供了 100 種以上的單元類型，用來(lái)模擬工程中的各種結(jié)構(gòu)和材料。軟件主要包括三個(gè)部分：前處理模塊，分析計(jì)算模塊和后處理模塊。ANSYS 有限元軟件包是一個(gè)多用途的有限元法計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)程序，可以用來(lái)求解結(jié)構(gòu)、流體、電力、電磁場(chǎng)及碰撞等問(wèn)題。 ANSYS 軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、聲場(chǎng)分析于一體的大型通用有限元分析軟件。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 提供的多模型鏈接的工作環(huán)境及混合建模方式，使得并行工程設(shè)計(jì)模式已不再是新鮮的概念，總體設(shè)計(jì)部門(mén)只要將基本的結(jié)構(gòu)尺寸發(fā)放出去，各分系統(tǒng)的人員便可開(kāi)始工作，既可協(xié)同工作，又不互相牽連；由于模型之間的互相聯(lián)結(jié)性，使得上游設(shè)計(jì)結(jié)果可做為下游 的參考，同時(shí)，上游對(duì)設(shè)計(jì)的修改能直接影響到下游工作的刷新。 CATIA 具有在整個(gè)產(chǎn)品周期內(nèi)的方便的修改能力，尤其是后期修改性，無(wú)論是實(shí)體建模還是曲面造型，由于 CATIA 提供了智能化的樹(shù)結(jié)構(gòu)，用戶可方便快捷的對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行重復(fù)修改，即使是在設(shè)計(jì)的最后階段需要做重大的修改，或者是對(duì)原有方案的更新?lián)Q代，對(duì) 于 CATIA 來(lái)說(shuō)，都是非常容易的事。 設(shè)計(jì)對(duì)象的混合建模：在 CATIA 的設(shè)計(jì)環(huán)境中，無(wú)論是實(shí)體還是曲面，做 到了真正的互操作；變量和參數(shù)化混合建模：在設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者不必考慮如何參數(shù)化設(shè)計(jì)目標(biāo)， CATIA 提供了變量驅(qū)動(dòng)及后參數(shù)化能力。 CATIA 是法國(guó)達(dá)索公司的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)旗艦解決方案。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。在高空作業(yè)領(lǐng)域中，常以汽車(chē)改裝式升降臺(tái)作為重要工具。自行履帶式高空作業(yè)平臺(tái)目前在國(guó)內(nèi)還是空白，自行輪載式平臺(tái)也只有少數(shù)廠家在生產(chǎn)，并且存在產(chǎn)品種類少，臂型結(jié)構(gòu)單一，起升高度低，適應(yīng)場(chǎng)地能力差等不足之處，因此在功能上與國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品相比還有較大的差距。目前國(guó)內(nèi)的高空作業(yè)平臺(tái)產(chǎn)品主要集中在車(chē)載 式、剪叉式、牽引式。然而 目前，在我國(guó)還沒(méi)有出現(xiàn)利用虛擬樣機(jī)技術(shù)對(duì)汽車(chē)改裝式升降臺(tái)進(jìn)行研究，只有將汽車(chē)舉升機(jī)的工程實(shí)踐和虛擬樣機(jī)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，才能真正加快汽車(chē)舉升機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展歷程。然而汽車(chē)改裝式升降臺(tái)雖然也相對(duì)定型，但很多產(chǎn)品性能還不夠穩(wěn)定，故障多，可靠性差，外觀不夠美觀，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、技術(shù)開(kāi)發(fā)等方面都還有很多地方有待改進(jìn)。 目前，發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)的汽車(chē)改裝式升降臺(tái)質(zhì)量較好、性能較穩(wěn)定、設(shè)備操作簡(jiǎn)單，在經(jīng)銷(xiāo)商中口碑良好。一般采用液壓驅(qū)動(dòng)，故稱液壓升降臺(tái) 。是一種將人或者貨物升降到某一高度的升降設(shè)備。一般采用液壓驅(qū)動(dòng)，故稱液壓升降臺(tái)。升降平臺(tái)升降系統(tǒng)，是靠液壓驅(qū)動(dòng)，也被稱作液壓升降平臺(tái)。鋁合金升降平臺(tái)可 分為單柱鋁合金，雙柱鋁合金，三柱和四柱鋁合金。固定式有：剪叉式升降貨梯、鏈條式升降機(jī)、裝卸平臺(tái)等。 1 第 1 章 緒論 選擇的背景、研究目的及意義 升降臺(tái)是一種多功能起重裝卸機(jī)械設(shè)備、是一種將人或者貨物升降到某一高度的升降設(shè)備。升降平臺(tái)可分為：固定式、移動(dòng)式、導(dǎo)軌式和曲臂式。移動(dòng)式分為：四輪移動(dòng)式升降平臺(tái)、二輪牽引式升降平臺(tái)、手推式升降平臺(tái)、手搖式升降平臺(tái)、交直流兩用升降平臺(tái)、電瓶車(chē)載式升降平臺(tái)、 自行式升降平臺(tái)、柴油機(jī)曲臂自行式升降平臺(tái)、折臂式升降平臺(tái)、套缸式升降平臺(tái)、鋁合金升降平臺(tái)和汽車(chē)改裝式升降平臺(tái)，起升高度從 1 米至 20 米不等。汽車(chē)改裝式升降臺(tái)可用于工廠、自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)、停車(chē)場(chǎng)、市政、碼頭、建筑、裝修、物流、電力、交通，石油、化工、酒店、體育館、工礦、企業(yè)等的高空作業(yè)及維修。 全套圖紙，加 153893706 在工廠、自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)等物流系統(tǒng)中進(jìn)行垂直輸送時(shí)，升降平臺(tái)上往往還裝有各種平面輸送設(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)用于高空的安裝、維修等作業(yè)。在工廠、自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)等物流系統(tǒng)中進(jìn)行垂直輸送時(shí)，升降平臺(tái)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。除作為不同高度的貨物輸送外，廣泛應(yīng)用于高空的安裝、維修等作業(yè)。我國(guó)的汽車(chē)改裝式升降臺(tái)是 20 世紀(jì) 90 年代依據(jù)國(guó)外的產(chǎn)品技術(shù)生產(chǎn)的，到現(xiàn)在舉升機(jī)市場(chǎng)已經(jīng)擁有近百個(gè)中外品牌，產(chǎn)品系列成百上千。因此，進(jìn)一步提高產(chǎn)品性能與可靠性，是國(guó)內(nèi)汽車(chē)改裝式升降臺(tái)任重道遠(yuǎn)且亟需改進(jìn)的地方。為此，本課題基于計(jì)算機(jī)仿真平臺(tái)，應(yīng)用當(dāng)前 CAD/CAE 領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛的三維軟件 CATIA、有限元軟件ANSYS 及動(dòng)力學(xué)仿真軟件 ADAMS，進(jìn)行汽車(chē)改裝式升降臺(tái)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性及動(dòng)態(tài)特性等方面的計(jì)算機(jī)仿真研究與分析，為我國(guó)汽車(chē)舉升機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、技術(shù)開(kāi)發(fā)方面提供更多的理論參考，進(jìn)一步提高汽車(chē)舉升機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性。但無(wú)論從結(jié)構(gòu)上還是功能上都無(wú)法與國(guó)外同類產(chǎn)品相比。 隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，舉升設(shè)備也迎來(lái)巨大的市場(chǎng)需求。它的作用都是將需要升高的人或物水平提升到合適的高度，以便于維修工人對(duì)待修設(shè)備進(jìn)行維修或?qū)⒋\(yùn)物品舉升到合適的高度，正因?yàn)槿藛T要在舉升設(shè)備上 工作，因此要求舉升設(shè)備一定要安全可靠，否則一旦發(fā)生危險(xiǎn)，后果不堪設(shè)想。本課題研究運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù)對(duì)汽車(chē)改裝式升降臺(tái)的虛擬設(shè)計(jì)，在產(chǎn)品制造之前運(yùn)用 ANSYS、 ADAMS 軟件進(jìn)行仿真研究。作為 PLM 協(xié)同解決方案的一個(gè)重要組成部分，它可以幫助制造廠商設(shè)計(jì)他們未來(lái)的產(chǎn)品，并支持從項(xiàng)目前階段、具體的設(shè)計(jì)、分析、模擬、組裝到維護(hù)在內(nèi)的全部工業(yè)設(shè)計(jì)流程。幾何和智能工程混合建模： 3 對(duì)于一個(gè)企業(yè)，可以將企業(yè)多年的經(jīng)驗(yàn)積累到 CATIA 的知識(shí)庫(kù)中，用于指導(dǎo)本企業(yè)新手，或指導(dǎo)新車(chē)型的開(kāi)發(fā)，加速新型號(hào)推向市場(chǎng)的時(shí)間。 CATIA 所有模塊具有全相關(guān)性，CATIA 的各個(gè)模塊基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)，因此 CATIA 的各個(gè)模塊存在著真正的全相關(guān)性，三維模型的修改，能完全體現(xiàn)在二維，以及有限元分析，模具和數(shù)控加工的程序中。實(shí)現(xiàn)真正的并行工程設(shè)計(jì)環(huán)境。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國(guó) ANSYS 開(kāi)發(fā)，它能與多數(shù) CAD 軟件接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如 CATIA, NASTRAN, Alogor, I－ DEAS, AutoCAD 等， 是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的高級(jí) CAE 工具之一。因 此它可應(yīng)用于以下工業(yè)領(lǐng)域： 航空航天、汽車(chē)工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、橋梁、建筑、電子產(chǎn)品、重型機(jī)械、微機(jī)電系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)器械等。前處理模塊提供了一個(gè)強(qiáng)大的實(shí)體建模及網(wǎng)格劃分工具，用戶可以方便地構(gòu)造有限元模型；分析計(jì)算模塊包括結(jié)構(gòu)分析（可進(jìn)行線性分析、非線性分析和高度非線性分析）、流體動(dòng)力學(xué)分析、電磁場(chǎng)分析、聲場(chǎng)分析、壓電分析以及多物理場(chǎng)的耦合分析，可模擬多種物理介質(zhì)的相互作用，具有靈敏度分析及優(yōu)化分析能力； 后處理模塊可將計(jì)算結(jié)果以彩色等值線顯示、梯度顯示、 矢量顯示、粒子流跡顯示、立體切片顯示、透明及半透明顯示（可看到結(jié)構(gòu)內(nèi)部）等圖形方式顯示出來(lái)，也可將計(jì)算結(jié)果以圖表、曲線形式顯示或輸出。該軟件有多種不同版本，可以運(yùn)行在從個(gè)人機(jī)到大型機(jī)的多種計(jì)算機(jī)設(shè)備上，如 PC， SGI， HP， SUN， DEC， IBM，CRAY 等。目前， ADAMS 已經(jīng)被全世界各行各業(yè)的數(shù)百家主要制造商采用。 軟件應(yīng)用： ADAMS 軟件使用交互式圖形環(huán)境和零件庫(kù)、約束庫(kù)、力庫(kù)，創(chuàng)建完全參數(shù)化的機(jī)械系統(tǒng)幾何模型，其求解器采用多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論中的拉格郎日方程方法，建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程，對(duì)虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，輸出位移、速度、加速度和反作用力曲 線。 ADAMS 一方面是虛擬樣機(jī)分析的應(yīng)用軟件，用戶可以運(yùn)用該軟件非常方便地對(duì)虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。 利用上述三種軟件進(jìn)行汽車(chē)改裝式升降臺(tái)虛擬設(shè)計(jì)及仿真分析，可以發(fā)現(xiàn)并更正設(shè)計(jì)缺陷，完善設(shè)計(jì)方案，縮短開(kāi)發(fā)周期，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，為生產(chǎn)實(shí)際提供理論支持。旋轉(zhuǎn)功能。利用 AutoCAD、 CATIA 軟件完成升降臺(tái)二維及三維設(shè)計(jì)、利用 ANSYS 軟件對(duì)關(guān)鍵零部件進(jìn)行強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性校核，利用 ADMAS 軟件對(duì)整機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真研究。 5 研究采用的技術(shù)流程圖如圖 。通用汽車(chē)底盤(pán)指通用汽車(chē)的二類底盤(pán)。但由于通用底盤(pán)的價(jià)格較低，在中小型的高空作業(yè)車(chē)上比較常用。專用底盤(pán)軸距較長(zhǎng)，車(chē)架剛性好，其駕駛室的布置有三種形式，一是正置駕駛室 (與通用汽車(chē)一樣 )，