卡车翻斗二级液压系统设计及ansys有限元分析(附件)【字数：19940】
摘 要摘 要自卸车实际上和普通载货汽车并没有多大的区别，唯一的区别就是它具有举升机构和液压系统，它基于普通车辆又添加了其它系统，如锁紧机构，取力装置等。而在此次设计中，自卸车属于重型类货车，载货量可达到20t，主要的工作是对其举升机构进行分析与设计，并对其液压系统进行简单设计，本设计是一种新型二级液压举升系统，通过采用主举升油缸实现车厢的翻转，同时设计了副液压缸，实现对主举升油缸角度的调整，有利于卸料时对主举升油缸受力情况；最后，使用ANSYS进行限元分析，对举升机构进行受力分析设计。总体来说，本设计满足了任务书的要求，达到了当初选题的目的。这次设计研究不仅完善了我的理论知识，而且大大提升了我的实际行动力，使得我得到了一些珍贵的设计和工作经验。在设计过程中，我查阅大量资料后，对该项课题有着深刻认识，不仅了解了大量相关的知识，而且对该产品的市场也有了一定的了解。在这个过程中，使我学会了一些严谨的工作态度，也培养了我正确解决问题的方法，同时也锻炼了我使用工具软件的能力，这为我以后的工作学习带来了极大的益处。关键词自卸车； 举升机构； 液压系统； 有限元分析
目录
第一章 绪 论 1
1.1 选题的目的和意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 本文主要研究内容 3
第二章 自卸车的整车结构分析选择与参数确定 4
2.1自卸车简介 4
2.1.1自卸车的分类 4
2.1.2自卸车的结构 4
2.2整车尺寸参数的确定 7
2.3质量参数的确定 9
2.4其它性能参数 9
2.5本章小结 10
第三章 自卸举升机构及其二级液压系统设计 11
3.1二级液压系统介绍 11
3.1.1二级液压系统工作原理 11
3.1.2二级液压回路工作原理设计 12
3.1.3液压系统结构布置 13
3.2举升机构选择 14
3.2.1举升机构的类型 14
3.2.2自卸汽车倾卸机构性能比较 16
3.3举升机构部分零件设计 18
3.3.1油缸选型与计算 19< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
br /> 3.4举升机构受力分析与校核 24
3.5本章小结 28
第四章 有限元分析与优化 29
4.1有限元简介 30
4.2 ANSYS Workbench有限元软件简介 30
4.3 自卸车有限元计算 30
4.3.1几何建模 30
4.3.2导入模型 36
4.3.2定义材料属性 38
4.3.3划分网格 38
4.3.4定义边界条件 40
4.3.5计算结构应力值 41
4.3.6计算结构应变 45
4.4 优化设计 47
4.4.1 形状优化 47
4.4.2 更改此零件并再次分析 50
4.5 本章小结 52
总结 53
致谢 54
参 考 文 献 55
第一章 绪 论
1.1 选题的目的和意义
卡车翻斗二级液压系统是对传统自卸车液压系统的改进版，众所周知，翻斗车在城市建设中是一种具有高作业效率的工程机械，翻斗车又可以称为自卸车，它广泛用于泥土，砂石，煤渣，垃圾等杂物的运输。同时，还可以进行清理，压扎场地以及牵引等作业。而它采用的二级式液压系统使得卡车在自卸的过程中更加的稳定安全，以至于能减少对城市的危害。另一方面，在城市的建设中可以很好的打消人们对卡车翻斗工作作业的安全顾虑，在一定程度上对人们的工作出行增加了安全感，为城市建设出了一份力。
翻斗车近年来在城市建设的热潮中得到了飞速的发展，各种新式的自卸车在这种情况下不断出现。因此，为了服务于城市建设，加快工程机械设备的科技化，开发一种更安全，更有效率的翻斗车是市场的必要发展，也是帮助社会建设的一个重要手段，更是推动行业发展的一个契机。在各种翻斗车的设计中，无不是为了以解放劳动力，提高劳动效率为目的。但却忘了最重要的一点，以人为本。我设计的翻斗车具有二级式液压系统，因此举升机构和液压回路是设计的重中之重。集安全与轻量化一体，同时着重体现卡车自卸过程的稳定性。总所周知，自卸车是通过举升机构的顶举完成卸货动作，而在这个过程中，由于车厢不断举升，其重心必然会不断变化，而由于车上所载货物的不断卸下，其重量也会不断变化，这样举升机构的受力情况是动态的，是不断变化的，也正是因此特殊情况，自卸车的稳定性和安全性也很难得到保证。所以，设计一个优秀的举升机构对自卸车的整体优劣有着重大影响。 这次毕业设计也给我的工作学习带来了非常大的帮助，我自主学习了cad,proe,ansys等现代工作中常用的软件，很多程度上提高了我的设计能力和实践能力，为我以后的工作学习画下了浓墨重彩的一笔。
1.2 国内外研究现状
最新数据显示，我国对自卸车的市场有着极大的需求量，每年需要近20万辆左右，其中重型专用车可以达到8万辆左右。但从总体来看，我们自卸车的产量虽然多，但质量却不逞多让，不仅工艺弱后，而且品种较少。随着我国道路运输的发展，汽车 运输也向着更快，更安全的方向发展，自卸车的研究设计也是收到额外的重视【1】。
我国汽车工业起步较晚，使用计算机技术的分析和优化也是近年才出现的，而以前的自卸车生产过程往往是通过工程师的经验来设计的。即参照以往的自卸车设计方案，再根据此次设计需要达到的任务条件，修改方案中的参数和机械结构，辅之以不可或缺的分析和校核计算，来确定此次方案的修改是否满足条件，若是不满足，则根据具体条件再次修改参数直至满足。这种工作方式工作量极大，而且设计出的自卸车往往同上一个版本极其相似，严重妨碍了产品种类的多样化以及性能的提高。而近年来，计算机辅助设计迎来了黄金时期，对传统的设计方法带来了冲击，更多方便有效的软件也不断的出现，给人们带来了机遇与挑战。如杨春晖教授【2】，使用ADAMS软件对ST3140型的自卸车举升机构进行分析优化【3】，不仅对该机构进行完美的建模仿真，而且使得该机构的举升力大大的降低。又比如隶属于西安第二炮兵工程学院的高钦和同志【4】同样使用了该软件对举升机构多级式液压缸进行了仿真分析，实现了液固耦合，完成了对该机构的优化分析。
国外等发达国家的自卸车有着很大的优势，不仅品种繁多，所含技术量也十分高。大多数自卸车朝着高精尖的方向发展，甚至大多数自卸车已经被数字化，装有自动控制系统甚至是语音控制功能。国外的研究虽然起步较早，方法较多，但在发展历史上也是有着不少的挫折。早期的设计大多采用类比作图试凑法，即通过不断的作图来试凑出设计方案，这设计精度十分差。但随着不少工程师的不断努力，国外逐渐形成了具有代表性的设计方法。如Stejskal和Valasek【5】曾在《Kinematics and Dynamics of Machinery》中对自由刚体的设计计算提出了自己的看法，他们认为，刚体的运动分为高运动副和低运动副，它们具有不同的约束条件，那么在力学计算中就要根据不同的空间机构进行计算。而同年也有一种理论，即完全笛卡尔坐标系方法，这对于实时仿真有着有效的计算。这上面写的是这门学科的理论基础，而实际中使用计算机进行仿真研究有着更大的背景。我们知道，在设计中进行力学计算时，使用传统方法很难精确计算，而使用现有的有限元软件进行计算时，虽然可以计算出大概的解，但是无法对运动过程中的具体应力情况进行有效正确的分析。而ADAMS软件虽然无法对复杂的柔性提进行建模计算，但对于仿真运动可以精确的处理分析。在这种情况下。1990年，Kortunm和Schiehlen【6】等一些专家使用有限元软件ANSYS和动力学软件ADAMS对某些特殊举升机构实行联合仿真分析，不仅得出了三角臂断裂的起因，也对以前的设计方案进行了优化设计。
目录
第一章 绪 论 1
1.1 选题的目的和意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 本文主要研究内容 3
第二章 自卸车的整车结构分析选择与参数确定 4
2.1自卸车简介 4
2.1.1自卸车的分类 4
2.1.2自卸车的结构 4
2.2整车尺寸参数的确定 7
2.3质量参数的确定 9
2.4其它性能参数 9
2.5本章小结 10
第三章 自卸举升机构及其二级液压系统设计 11
3.1二级液压系统介绍 11
3.1.1二级液压系统工作原理 11
3.1.2二级液压回路工作原理设计 12
3.1.3液压系统结构布置 13
3.2举升机构选择 14
3.2.1举升机构的类型 14
3.2.2自卸汽车倾卸机构性能比较 16
3.3举升机构部分零件设计 18
3.3.1油缸选型与计算 19< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
br /> 3.4举升机构受力分析与校核 24
3.5本章小结 28
第四章 有限元分析与优化 29
4.1有限元简介 30
4.2 ANSYS Workbench有限元软件简介 30
4.3 自卸车有限元计算 30
4.3.1几何建模 30
4.3.2导入模型 36
4.3.2定义材料属性 38
4.3.3划分网格 38
4.3.4定义边界条件 40
4.3.5计算结构应力值 41
4.3.6计算结构应变 45
4.4 优化设计 47
4.4.1 形状优化 47
4.4.2 更改此零件并再次分析 50
4.5 本章小结 52
总结 53
致谢 54
参 考 文 献 55
第一章 绪 论
1.1 选题的目的和意义
卡车翻斗二级液压系统是对传统自卸车液压系统的改进版，众所周知，翻斗车在城市建设中是一种具有高作业效率的工程机械，翻斗车又可以称为自卸车，它广泛用于泥土，砂石，煤渣，垃圾等杂物的运输。同时，还可以进行清理，压扎场地以及牵引等作业。而它采用的二级式液压系统使得卡车在自卸的过程中更加的稳定安全，以至于能减少对城市的危害。另一方面，在城市的建设中可以很好的打消人们对卡车翻斗工作作业的安全顾虑，在一定程度上对人们的工作出行增加了安全感，为城市建设出了一份力。
翻斗车近年来在城市建设的热潮中得到了飞速的发展，各种新式的自卸车在这种情况下不断出现。因此，为了服务于城市建设，加快工程机械设备的科技化，开发一种更安全，更有效率的翻斗车是市场的必要发展，也是帮助社会建设的一个重要手段，更是推动行业发展的一个契机。在各种翻斗车的设计中，无不是为了以解放劳动力，提高劳动效率为目的。但却忘了最重要的一点，以人为本。我设计的翻斗车具有二级式液压系统，因此举升机构和液压回路是设计的重中之重。集安全与轻量化一体，同时着重体现卡车自卸过程的稳定性。总所周知，自卸车是通过举升机构的顶举完成卸货动作，而在这个过程中，由于车厢不断举升，其重心必然会不断变化，而由于车上所载货物的不断卸下，其重量也会不断变化，这样举升机构的受力情况是动态的，是不断变化的，也正是因此特殊情况，自卸车的稳定性和安全性也很难得到保证。所以，设计一个优秀的举升机构对自卸车的整体优劣有着重大影响。 这次毕业设计也给我的工作学习带来了非常大的帮助，我自主学习了cad,proe,ansys等现代工作中常用的软件，很多程度上提高了我的设计能力和实践能力，为我以后的工作学习画下了浓墨重彩的一笔。
1.2 国内外研究现状
最新数据显示，我国对自卸车的市场有着极大的需求量，每年需要近20万辆左右，其中重型专用车可以达到8万辆左右。但从总体来看，我们自卸车的产量虽然多，但质量却不逞多让，不仅工艺弱后，而且品种较少。随着我国道路运输的发展，汽车 运输也向着更快，更安全的方向发展，自卸车的研究设计也是收到额外的重视【1】。
我国汽车工业起步较晚，使用计算机技术的分析和优化也是近年才出现的，而以前的自卸车生产过程往往是通过工程师的经验来设计的。即参照以往的自卸车设计方案，再根据此次设计需要达到的任务条件，修改方案中的参数和机械结构，辅之以不可或缺的分析和校核计算，来确定此次方案的修改是否满足条件，若是不满足，则根据具体条件再次修改参数直至满足。这种工作方式工作量极大，而且设计出的自卸车往往同上一个版本极其相似，严重妨碍了产品种类的多样化以及性能的提高。而近年来，计算机辅助设计迎来了黄金时期，对传统的设计方法带来了冲击，更多方便有效的软件也不断的出现，给人们带来了机遇与挑战。如杨春晖教授【2】，使用ADAMS软件对ST3140型的自卸车举升机构进行分析优化【3】，不仅对该机构进行完美的建模仿真，而且使得该机构的举升力大大的降低。又比如隶属于西安第二炮兵工程学院的高钦和同志【4】同样使用了该软件对举升机构多级式液压缸进行了仿真分析，实现了液固耦合，完成了对该机构的优化分析。
国外等发达国家的自卸车有着很大的优势，不仅品种繁多，所含技术量也十分高。大多数自卸车朝着高精尖的方向发展，甚至大多数自卸车已经被数字化，装有自动控制系统甚至是语音控制功能。国外的研究虽然起步较早，方法较多，但在发展历史上也是有着不少的挫折。早期的设计大多采用类比作图试凑法，即通过不断的作图来试凑出设计方案，这设计精度十分差。但随着不少工程师的不断努力，国外逐渐形成了具有代表性的设计方法。如Stejskal和Valasek【5】曾在《Kinematics and Dynamics of Machinery》中对自由刚体的设计计算提出了自己的看法，他们认为，刚体的运动分为高运动副和低运动副，它们具有不同的约束条件，那么在力学计算中就要根据不同的空间机构进行计算。而同年也有一种理论，即完全笛卡尔坐标系方法，这对于实时仿真有着有效的计算。这上面写的是这门学科的理论基础，而实际中使用计算机进行仿真研究有着更大的背景。我们知道，在设计中进行力学计算时，使用传统方法很难精确计算，而使用现有的有限元软件进行计算时，虽然可以计算出大概的解，但是无法对运动过程中的具体应力情况进行有效正确的分析。而ADAMS软件虽然无法对复杂的柔性提进行建模计算，但对于仿真运动可以精确的处理分析。在这种情况下。1990年，Kortunm和Schiehlen【6】等一些专家使用有限元软件ANSYS和动力学软件ADAMS对某些特殊举升机构实行联合仿真分析，不仅得出了三角臂断裂的起因，也对以前的设计方案进行了优化设计。
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