基于SLIODWORKS高位自卸汽车仿真分析

摘　要：设计了一种高位自卸汽车进行运动仿真分析分析，应用SLIODWORKS/VIEW 软件验证该设计能否满足将车厢举升到一定高度后再倾斜车厢卸货的运动，以验证设计的高位自卸汽车的结构是合理的。

关键词：高位自卸汽车　建模　添加约束　运动仿真

中图分类号：TP391.9

文献标识码：A

文章编号：1007-3973（2012）003-066-02

1 设计方案与建模实体模型

为满足自卸汽车的功能使货物能自动倾卸,选用摇块机构,在该机构中,构件2 为机架,构件可作整周转动,而滑块则只能绕机架上点作往复摆动的摇块,因此称为摇块机构，将车厢作为摇块机构中的曲柄。高位自卸汽车可以分为车身，前后车轮，前后车轮轴，钢架，车厢，举升杆件，翻转杆件，液压泵，移动滑块等。

2 输出机构的分析结果

在运动仿真中定义了油缸的运动速度，根据油缸的运动速度可以通过软件分析得到目标点的位移、速度、和加速度线图。通过运动分析，判断机构的受力状态和运动状态是否良好，为机构的优化设计提供理论参照和数据支持。

在定义电机进行分析之后，利用分析结果可以得到运动的图形。先是车厢举升过程中油缸的速度曲线，油缸的速度是相对于油缸本身。还有车厢翻转铰点附近的点的相对于车底盘的位置、速度、加速度曲线。当油缸的速度是以40mm/s匀速运动的时候得到的曲线图如图1所示。

当采用这种方式的运动的时候，可以看出在这种状态下，初始启动的时候加速度太大，从导出的数据表中可以查到，最大的初始加速度为1452毫米每秒的平方。可以改变输入运动的方程改善运动的特征。当油缸在先以匀加速运动到40mm/s的速度，然后以这个速度匀速推进。这时的分析结果如图2所示。

从曲线上可以大致看出这种参数曲线的变化，借此可以大致分析机构的运行。平行四边形举升机构举起中间架和车厢上升。其中扯清举升的数据是以车厢相对底盘运动的运动速度的模为参量，运动结果大致符合设计要求的上升1850mm，运动速度曲线约在2秒的时候有最大值，速度相对平滑，上升过程可以认为是匀速的，有利于在实现在任意位置停止，满足设计要求。加速度曲线在2秒的时候是有一个突变，这会给油缸和车厢带来冲击，不利于延长机器的使用时间。

举升过程中的分析改进意见，这个分析过程使用的油缸的初速是均匀增大到一定速度再匀速运动的，如果直接使用匀速运动的油缸，在油缸起步的时候，车厢的加速度很大，而且匀速运动的油缸只存在与理想条件中。在这个模拟中发现速度均匀增大的油缸在变为匀速的时候车厢有加速度突变，这是因为油缸有加速度突变。在机构难以做重大的改动的情况下，可以改善输入运动改善机构的运动。可以通过使用节流阀等油缸控制元件，使油缸的速度以多项式的运动速度变化，减小加速度的变化，这样可以优化机构的工作环境，延长机器的使用时间。

然后让车厢保持在举升到最高位置的状态，然后开始进行车厢翻转的运动学分析，定义油缸的运动，让车厢的翻转，画出车厢翻转时的位置，速度，加速度曲线，然后对结果进行分析。

当原动件翻转油缸以图3的速度曲线输入运动时

得到车厢与翻转油缸铰点附近的点的运动的位置、速度和加速度曲线的图形如图4所示。

根据图4可以看出，若油缸匀速运动，则在车厢的开始运动的过程中车厢的速度和加速度很大，加速度约为1600毫米每秒的平方。存在柔性冲击，在运动过程中加速度变化平缓，运动稳定。要针对开始运动的时候的柔性冲击进行调整，对翻转油缸的输入运动进行调整。

当油缸以余弦曲线规律输入运动速度时，这个时候的得到的车厢的运动学分析结果如图5。 从图5中可以看出在这种速度输入的状态下，车厢的速度和加速度变化平滑。从输出的数据中可以读出车厢在整个运动过程中的最大加速度是60毫米每秒的平方。这个结果远小于翻转油缸匀速运动时的分析结果。证明采用改变输入运动的方式，可以有效的提高机构的使用效果。可以使机构具有更好的使用效果和更长的使用寿命。车厢在整个运动过程中，先让车厢举升，举升停止后厢门锁止机构打开，厢门可以自由移动，然后翻转车厢，然后车厢复位。

3 结论

通过利用SLIODWORKS 对设计的高位自卸汽车进行实体建模，添加运动约束，添加驱动力，最后进行运动的仿真分析，可知设计的高位自卸汽车满足把货物举升到一定高度后再卸货的设计要求；同时本文基于SLIODWORKS对高位自卸汽车进行运动仿真，为高位自卸汽车的设计、制造、测试提供了一定的依据。 从图5中可以看出在这种速度输入的状态下，车厢的速度和加速度变化平滑。从输出的数据中可以读出车厢在整个运动过程中的最大加速度是60毫米每秒的平方。这个结果远小于翻转油缸匀速运动时的分析结果。证明采用改变输入运动的方式，可以有效的提高机构的使用效果。可以使机构具有更好的使用效果和更长的使用寿命。车厢在整个运动过程中，先让车厢举升，举升停止后厢门锁止机构打开，厢门可以自由移动，然后翻转车厢，然后车厢复位。

3 参考文献：

[1]　谢进.机械原理[M].成都:西南交大出版社,2006.

[2]　张春林,曲继芳,张美麟.机械创新设计[M].北京:机械工业出版社,1999.