某型工程车上刮板组合件三维cad建模及力学特性分析
摘 要改革开放以来我国经济的快速发展是中国人有目共睹的,但伴随着环境的污染也日益表现出严峻的趋势，这些年以来出现的危险垃圾相互转运问题就是这方面的突出外在表现。中国作为世界大国，并且作为发展中的国家，环境污染问题尤为迫切。目前中国的垃圾车基本存在二次污染的问题，因此需要在垃圾车的设计研发上加以改进，这就是本次论文写作的目的。后装压缩式垃圾车集自动装载与压缩、封闭运输和自动卸载为一体，攻克了其他种类的垃圾车可压缩性差、储存少、自动化程度高，提高了垃圾运输能力，降低了运输费用，是集中收集、运输城市生产生活垃圾的理想工具，是未来垃圾车的发展趋势。但是我国对于垃圾车的核心部件研究较少，产品设计主要是采用测绘的方法，在很大程度上限制了产品设计水平的提高。因此后装式垃圾车以自身优异的性能肯定会成为城市处理垃圾的最给力的方式，由此可以看出对后装式垃圾车的研发设计是当务之急的首要任务。本论文主要研宄的内容包括以下几点 （1）对上刮板机构做了一个详细的整体分析及方案设计。画出上刮板机构的原理图，运用三维结构建模软 件 CAXA 对机构建模。 （2）根据上刮板机构的工作时所需要的搭建负载，在 ANSYS 软件中对上刮板进行应动力分析和判断，根据受理结果查出其中应力较大的方位，最终提出优秀的结构优化方案，使得机构的许用应力达 到最佳状态。 (3)用力学仿真软件 ANSYS 中对上刮板机构的三维图的工作环境进行虚拟的静力学分析和虚拟实验求证。关 键词 上刮板机构， 静力 学仿真算法 ，有限元分析， CAXA,ANSYSABSTRACTSince Chinas reform and opening up the rapid development of our countrys economy is obvious to all Chinese people, but with the environmental pollution also showed a trend of serious increasingly, border of the hazardous waste transfer problems in recent years is the prominent manifestation of this line. China as a world power, an
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d as a developing country, environmental pollution form is particularly urgent.Is common at present domestic garbage trucks "run, run, drip, leak" problem, cause secondary pollution is very serious to the environment, so need to improve on the design of the garbage truck, this is the purpose of this design. After loading compression type garbage truck set automatic filling and sealing compression, transport and tipping is an organic whole, overcome the swing arm type, side mounted type garbage truck capacity is small, such as poor compressibility, high degree of automation, improve the garbage transport capacity, reduce the transportation cost, is to collect and transport of urban living garbage ideal tool, is the development trend of the garbage truck. However our country for loading after the core component of compressed garbage truck loading mechanism study is less, the product design is mainly adopt the method of experience value or surveying and mapping, role of urban garbage treatment, so the research of garbage truck after Gui is very necessary.The main content of this article research include the following: (1) of the scraper mechanism made a detailed analysis and design as a whole. Draw the scraper mechanism on the schematic diagram, using the three-dimensional modeling software CAXA to modeling. (2) according to a working load scraper mechanism in ANSYS of ware was carried out on the scraper should be mechanics analysis, the reasonable structure optimization scheme is put forward, (3) in the multi-body dynamics simulation software Adams, the overall work condition of scraper mechanism has carried on the static mechanical analysis and virtual experiment. Key words: the scraper mechanism, static simulation algorithm, limited element analysis, CAXA, ANSYS第一章 绪论 11.1引言 11.2垃圾车发展现状 11.2.1国内外发展现状 11.2.2 压缩式垃圾车的发展趋势 21.3 课题研究的主要内容及意义 21.3.1 课题研究的意义 2第二章 基础软件及介绍 42.1CAD的含义 42.2CAD的发展历程 42.3CAD的基本功能 52.4画图软件介绍 52.4.1关于Solid Works 52.4.2用户界面 52.4.3装配设计 62.4.4程图 62.4.5要模块 62.5CAE的基本结构和功能 62.6关于ANSYS 72.6.1分析类型 7第三章 三维建模 93.1下刮板三维建模 93.1.1建立侧面板三维图 93.1.2建立轴套 103.1.3建立回转止动件 123.1.4建立加强板 123.1.5建立内面板 143.1.6建立加强筋 153.1.7建立骨架 163.1.8建立长管及油管底座 183.2装配 183.2.1总装约束贴合 18第四章 有限元分析 204.1建立分析目标 204.1．1简化三维图 204.1.2划分网格图 204.1.3进行位置约束 214.1.4求解 224.1.5后处理 224.2上刮板模态分析 23结束语 27致 谢 28参考文献 29第一章 绪论1.1引言21世纪以来，人类进入了经济快速发展的时代，然而经济快速发展的同时，牺牲了人类赖以生存的环境，垃圾的种类和污染程度也在显著增加环境问题开始成为各国政府和环境保护组织密切关注的严峻问题。首先，巨量的生产生活所产生的垃圾既损坏城市市容面貌又威胁着人们的身体健康。其次，国人的生活质量的提高急切地需求健康舒适的生活工作环境。因此，绿化家园、保护环境，消除城市污染，是当今社会环境保护建设无法必避免的任务。环境污染的治理工作不单与百姓工作生产生活紧密相连,而且是城市市容建设的重要内容，主要处理垃 圾的方式包括三个方案收集垃圾、垃圾转运与最终处理，见图 1-1 。处 理垃圾的两种方式 一、是 垃 圾 车 拉走然 集 中 处 理 ； 二、 在公共场合多放里垃圾箱 ， 通 过 转 运 输 ,集 中 处 理掉 因为城 市 中 的地皮贵的如金，垃圾场将 逐 渐渐地被 拆掉 ,同时垃圾车由于能高效地提高垃圾运载效率和降低垃圾二次污染即将成为城 市垃圾处理的主要方法。 图1-1 处理垃圾示意图1.2垃圾车发展现状1.2.1国内外发展现状20世纪以来，世界上生产垃圾车的市场日益巨变，各大型专业工程制造商都开始纷纷研究开发出了装载性好、高效率的、高密封性的垃圾车。主要类型有拉臂式、后装式、敞开式、侧面装载式、集中装载式、液压式。其中，后装式垃圾车有以下三个优点(1)车厢装填容积大、自动化装填、压缩能力强； (2)垃圾在运送过程中车厢封闭，能够完美的地解决垃圾在运输过程中引起的二次污染问题，导致不可与想的后果；(3)拥有的机动性强，作为一个移动的垃圾场，有存放垃圾的地方都可以集中收集回收处理；因此，垃圾车的市场需要渐渐地增加，成为现在城市垃圾收集、运输垃圾的主要工作车辆。根据车管所的数据显示，在各类型垃圾车当中压缩式垃圾车占据销量稳居第一，由于广阔的市场前景，因此很多国内工程专用车制造商纷纷加入生产制造垃圾车的队伍。1.2.2 压缩式垃圾车的发展趋势如上面所述，高效无污染是垃圾车的一个未来发展趋势。在垃圾车车上加装一个高效的压缩机构成为垃圾车生产的一个主要趋势。通过压缩机构的压缩，垃圾在车厢内的装填体积被大大缩小，从而提高垃圾车的转运效率，降低了运输所需要的开支。所以，垃圾压缩机构作为主导的情况会存在相当长的时间内。随着工程专用车底盘生产的巨型化和良好的道路条件，巨型化、高标准的压缩式垃圾车将逐渐受到人们的追捧，这也是国家工程专用汽车“十二 五”规划中的重点发展方向之一 。目前来看，后装式压缩式垃圾车正五个方面进行发展。1、高压缩比、提高垃圾的压缩比，能直接提高压缩式垃圾车的车厢体积利用率，提高运输效率。 2、高可靠性、伴随着国家对生活环境质量的重视以及环保意识的加强，垃圾车的市场需求逐年增加，生产制造商也越来越多，但是这些厂家技术或多或少存在不成熟，设备存在设备能力利用率低、泄露、可靠性低设备笨重等缺点，相比较世界发达国家的同类型产品有一定差距。因此，提高设备的可靠性迫在眉睫。 3、智能化、高效率 智能化和信息化的垃圾收集和转运可以大大的节省环卫工人的劳动强度，采用微控制技术是今后压缩式垃圾车发展方向。4、大型化、随着经济的繁荣和社会的发展5、高密封性、国家相关法律规定，严禁垃圾车出现二次污染现象，因此对于垃圾运输设备，其锁紧封闭一定要可靠。采用机、液一体方案，提高密封锁紧过程 自动化程度是其发展趋势。 总之，高压缩比、高可靠性、巨型化、封闭化、智能化、高效性、高密封性而且结构简单合理、科学的压缩式垃圾车将成为发展趋势。1.3 课题研究的主要内容及意义1.3.1 课题研究的意义以前之前的动力学仿真计算方法来看，它适用于理论计算，而且仅仅只能针对几个假定时刻，或者几个假定极限点进行核算。现代的设计方法以强大的计算机为工具，在产品研发生产之前就可以通过机械软件建立虚拟仿真模型来检查产品的设计可靠性和安全性，从而大大的调整产品的生产周期 ，提高产品质量和安全性 。美国MSC公司的机械系动力学分析件SolidWorks 是一种相比较成熟的软件，因此采用其对垃圾车压缩装置进行动静力学分析 。自上个世纪的五六十年代开始 ，我国的某些工程师主要是依靠设计手册中的一些传统公式来对产品进行设倪昊啊计研发及后期的性能检测。它存在很明显的缺陷 :（1）传统的设计方法主要是依靠的问道工程师的经验 ，具有一定的主观因素在里面，整个设计过程都是遵循的我以往的经验，所以无法完的我成产品的创新，对于产品中严重存在的整体刚度和强度问题无法妥善解决。另外 很 致 命 的 问 题 是 传 统 的 经 验 设计 太 耗 时 ，只是产品的更新周期很长无法满足当代社会飞速发展的现状。（2）对于产品结构内部的应力分布，传统的经验设计无法做出合理的全面分析，所以在产品的结构设计过程中就会造成内部结构应力分布不合理，有的部分结构强度不够存在一定的安全问题，而部分结构强度又太高使得设计成本增高，无论是强度太高还是太低都是产品优化设计没有做到最好。由于传统经验设计的缺陷，生产企业积极的寻求一种更可靠、更高效的设计方法。在这种时代背景下，有限元分析法伴随着计算机的普及逐渐成为解决工程设计难题的可靠途径。在产品设计中，有限元分析法主要采用静力学分析法，把复杂问题简化为单元问题，然后求解的一个过程。有限元方法是一种求解数理方程的数值计算方法，其基本思想是将结构进行有限元离散化采用有限个易分析。第二章 基础软件及介绍2.1CAD的含义CAD即为计算的机辅助设计(Computer Aided Design)指利用电脑的及其图形设备帮助设计的人员进行设计的工作。在设计中通常要用的电脑对不同方法进行大量的合计、检测和比较,以决定最优方法；各种设计的信息，不论是数目的、汉字的或图片的，都能的存放在电脑的内存或外存里，并能快速的检索；设计人员通常用的草图开始设计，将草图的变为工作图了的繁重的工作可以交给电脑竣工；由电脑产生的设计的结果，可以快速作出需要图，使设计人员能够及时对设计作出判断和修改；利用电脑可以进行与图片的编辑、图片放大、图片缩小、图片平移、图片复制和翻转等有关的图形数目工作。2.2CAD的发展历程CAD(Computer Aided Design，计算机辅助设计）起源于1950年，美国麻省理工学院提出了交互式图形烦人而发热学研究计划报告，因为当时软件设施相当的昂贵，仅仅只有美国的通用汽车公司与美国得得的波音航空公司使用研发的交互式制图综合体系。1970年，微型电脑使用费用下降，美国的工业界才逐步开始大量使用交互式绘图系统。1980年，由于PC机的广泛应用，CAD（计算机辅助设计）得到快速发展，出现了从事专门CAD系统研发的公司。当时VersaCAD是专业的CAD制作的公司所有开发的CAD软件功能都的问道非常强大，但由于CAD价格相当的贵，因此得不到普遍应用。而当时的Autodesk（国电脑软件公司）公司只是一个仅有员工数人的小公司，其开发而非的CAD系统虽然功能是有限的，但由于其可免费拷贝，因此在社会得以反复广泛使用。与此同时，由于该系统的开放性，该CAD软件得到了升级迅速。设计者很久以前就开始使用电脑进行计算。有一个人这么认为（伊凡.萨瑟兰郡）Ivan Sutherland在1963年在麻省理工学院研发了Sketchpad是一个时代科技转折点。SKETCHPAD拥有突出特性，允许用图形方式和电脑交互设计可以用一枝的屏幕上绘制到电脑里。实际上，这就是图片化用户界面的原型，这种界面是的现代CAD不可或缺的特性属性CAD功能最早的使用是在汽车制造、航空航天和电子工业的大公司中。伴随着电脑变得更加便宜，使用范围也开始逐渐变广。CAD系统的实现技术自从那个年代起经过了许多变千。这个领域刚开始使用的时候主要被用于产生和手绘图纸相仿的图纸。电脑技术的发展使得电脑在设计活动中得到更有技巧的使用。如今，CAD已经不但用于绘图和显示，且它开始进入设计者的得得专业知识中更“智能”的功能。2.3CAD的基本功能平面绘图可以用多种方式创建直线、圆、椭圆、圆环多边形、曲线等基本图形对象。绘图辅助工具提供了正交、捕捉信息、追踪、捕捉追踪等绘图辅助工具用户正交功能使可以很、方便地绘制水平、竖直直线。编辑图形CAD软件具有强大的编辑功能，能够移动图片、复制、旋转、阵列、拉伸、延长、修剪图片、缩放对象等。标注尺寸能够创建多种类型图片尺寸，标注外观也可以自行设定。书写文字能够轻松的在图形的任何位置、顺着任何方向书写文字，能够设定文字字体、倾斜角度及宽度缩放比例等属性。图层管理功能图形对象都位于某一图层上，能设定对象颜色、线型、线宽等特性。三维绘图能够创建3D实体及表面模型，能对实体本身进行编辑。网络功能能够将图形在网络上发布，或者通过网络访问AutoCAD库。数据交换 给予了多种图形图像数据交换格式及相应命令。2.4画图软件介绍2.4.1关于Solid WorksSolidworks软件功能非常强大，组件繁锁多样。Solidworks具有的功能非常强大、易学易用和技术创新三大特点，这SolidWorks 成为领先的、主流的三维CAD很好的解决方式。SolidWorks 可以提供不同的设计方法、减少设计过程中的误导以及提高产品质量和效率。SolidWorks 不但提供如此强大的功能，而且对每个工程师与设计者来说，简单的方便、易学易用。对于熟悉微软的Windows系统的客户来说，基本上能够用SolidWorks 来搞设计了。SolidWorks独有的拖拽功能使用户在较短时间王伟的内完成大型装配设计。SolidWorks资源管 理器是同Windows CAD文件管理的器，用它可以托管人特方便地管理CAD是的文件。使用SolidWorks ，用户能在的得得问道比较短的时间内完上午去单位成更多的工作，能够更快地的将高质量恩恩的产品投放市场。在非常强大的设计功能和简单那的操作（包括Windows风格的拖/放、点/击、剪切/粘贴）协同下，运用SolidWorks ，整个产品设计是万无一失可编辑的，零件设计、装配的设计和工程图之间的是相互关联。2.4.2用户界面SolidWorks 才给予了一整套完善的动态的界面和鼠标拖动控制。“全动感的”的客户界面减少设计程序，缩减了多余的步骤，从而避免了界面的杂乱。用SolidWorks资源管理器可以简单自如的管理CAD系统文件。SolidWorks资源管理器是仅有的同Windows资源器相同的CAD文件管理器。特征模板为合格件和标准特征，给予了良好的操作环境。使用人员可以直接从特征模板上调用标准的特征零件，并与同事份享。SolidWorks 给予客户的AutoCAD模拟器，使得AutoCAD用户能够保持原有的作图习惯，方便地从二维设计转向三维实体设计制造。2.4.3装配设计在SolidWorks 中，在生成新零件时，你能够直接参考其他零件并保持这种几何参考关系。在装配的环境里，可以方便地得得设计和修改零部件。对于超过一万个以上零部件的大型装配体，SolidWorks 的性能得到极大的改善。SolidWorks 能够动态隙检测。镜像部件是SolidWorks 技术的得到了巨大突破。镜像部件能产生取决于已有零部件新的零部件。SolidWorks使用捕捉配合的智能化装配技能，来加快装配体的总体装配进程。智能化装配技术可以自动地捕捉并定义装配关系。2.4.4程图SolidWorks 提供了生成完整的工程图的软件工具。工程图是相互联系的，当你修改图纸时，三维建模模型、各个视图、装配体都会得得得自动更新。从三维模型中身上自动产生工程图，包括视图、图片尺寸和图片标注。增强了的详图操作和剖视图等等的功能，涵盖生成剖中剖视图、部件的图层支持、熟悉的二维草图功能、还有详图中的属性管理员。使用交替位置显示视图能够简单地显示零部件的不同的位置，以能够了解运动的顺序。交替位置显示视图是专门寒门为具有运动关系的装配体设计的独特的回执工程图功能。2.4.5要模块SolidWorks主要包含以下几个主要模块1.图片零件建模2.曲面建模3.钣金设计4.寻找帮助文件5.数据转换6.高级片渲染7.图形输出8.特征识别9.图片软件设计2.5CAE的基本结构和功能CAE软件的基本结构其中包含以下模块前处理模块---提供实体建模与参数化建模，构件的布尔运算，单元自动剖分，节点自动编号与节点参数自动生成，载荷与材料参数简介输入公式参数化导入，节点载荷可以自动生成，有限元模型信息都可以自动生成等。有限元分析模块---有限单元资源，材料库以及的相关算法，约束的处理乐乐算法步骤，有限元系统组装 包含模块，静力、动力、振动、线性与非线性解法库。大型通用题物理、力学和数学特征，可以分解成若干个子问题，包含不同的有限元分析子系统。通常有如下子系统线性静力分析子系统、动力分析子系统、抖动模态分析子系统、热分析子系统等。后处理模块---有限元分析结果的数据比较平滑，各种物理数量的加工与表现，针对工程和产品设计要求的数码样品检验与工程规范检测，设计优化与模型修改等。CAE软件对工程产品的有力分析、模拟能力，主要取决于单元库和材料库的增加和完善程度，单元库所包含的单元种类越多，材料库所包括的材料特性种类越全，他的CAE软件对工程和产品的分析、仿真能力越强。一个CAE软件的计算速度和计算结果的正确，主要取决于解法库。高效的求解算法与常规的求解算法，在计算效率上可能有几十倍，甚至几百倍的差异。前后处理是近几年发展最快的CAE软件功能，它们是CAE软件满足客户需要，让通用软件专业化、属地化，而且实现CAD、CAM、CAPP、PDM等软件无缝衔接的关键性软件部分。它们是通过增加CAD软件，例如Pro/Engineer，UG，CATIA，MDT等软件的接口数据模块部分，实现了CAD/CAE的有效关联。CAE一般指的是有限元分析和机构的运动学及动力学分析。有限元分析能够完成力学分析；场分析；产品频率响应和结构优化等。机构分析可以完成机构内零件的位移、速度、加速度和力的计算，机构的运动模拟和机构参数的优化。2.6关于ANSYS2.6.1分析类型1.结构静力分析用来求解外载荷导致的位移、应力和内力。静力分析很方便求解惯性和阻尼对结构的影响并不明显的问题。ANSYS程序中的静力分析既能够进行线性分析，又能进行非线性分析，如产品的塑性、蠕变、膨胀、大变形、大应变及接触分析。2.结构动力学分析结构动力学分析是用来求解随时间变化的载荷对结构与部件的影响。相比静力分析不同，动力分析需要考虑伴随时间变化的力载荷包括它对阻尼和惯性的影响。ANSYS能够进行的结构动力学分种类分析包括瞬态动力学分析、模态分析、谐波响应分析及随机振动响应分析等等。3.结构非线性分析结构非线性导致结构与部件的响应随外载荷不成比例的变化。ANSYS程序能够计算静态瞬态非线性问题，涵盖材料非线性、几何非线性和单元非线性三种。4.动力学分析ANSYS程序能够分析大型三维柔体运动。当且仅当运动的积累影响起主要的作用时，使用这些功能分析复杂的结构在空间中的运动特性，并且确定结构中导致产生的结构应力、应变和变形。5.热分析程序能处理热传递的三种类型传导、对流和辐射。热传递的三种类型均能够进行稳态和瞬态、线性和非线性分析。热分析还具有能够模拟材料固化和熔解过程的相变分析能力和模拟热与结构的应力之间的热－结构耦合分析能力。6.电磁场分析主要用于电磁场问题的分析，如电感、电容、磁通量密度、涡流、电场分布、磁力线分布、力、运动效应、电路和能量的损失等。还可用于螺线管、调节器、发电机、变换器、磁体、加速器、电解槽的及无损检测装置等的设计和分析领域。7.流体动力学分析ANSYS流体单元能进行流体动力学分析，分析类型可以为瞬态或稳态。分析结果可以是每个节点的压力和通过每个的单元的流率。并且可以利用后处理功能产生压力、流率和温度分布的图形显示。另外，还能够使用三维表面效应单元和热流管结构的流体绕流并包括对流换热效应。8.声场分析程序的声学功能用来研究的在包含流体的介质中声波的传播，分析浸在流体中的物体结构的动态特性。这些功能能够用来确定音响话筒的频率响应图，研究音乐大厅的声场强度分布情况，或者预测水对振动船体的阻尼效应。9.压电分析用于分析二维和三维结构对AC（交流）、DC（直流）和任意伴随时间变化的电流和机械载荷的响应。这种分析类型能够用于换热器、振荡器、麦克风等部件及其它电子设备的结构动态性能分析情况。能够采取四种类型的分析静态分析、谐波响应分析、瞬态响应分析、模态分析。软件包括三个部分前处理模块，分析计算模块和后处理模块。第三章 三维建模3.1下刮板三维建模首先运用CAD软件Solidworks对工程车下刮板进行三维详细的CAD建模，根据二维CAD图纸进行几何建模并进行虚拟装配；如下图3-1所示为某型工程车下刮板的总装图的图纸，由图可以知道，该下刮板主要由七个部件组成，分别为横梁件焊合件、加强件焊合件、前板、下刮板主体、钢板、油杯、铰链焊合件。根据提供的零件图和装配图的二维CAD的图纸，在SolidWorks中进行三维建模和虚拟装配。图3-1 二维总图3.1.1建立侧面板三维图根据所给二维图纸，在solidworks中拉伸建立出侧面板，就形成了图3-2图3-2 侧面板3.1.2建立轴套根据所给二维图纸，在solidworks中拉伸建立出轴套，形成了图3-3，图3-4，图3-5，图3-6.图3-3 套筒1图3-4 套筒2图3-5 套筒3图3-6 套筒43.1.3建立回转止动件根据所给二维图纸，在solidworks中拉伸建立回转止动件，形成了图3-7。图3-7 回转止动件13.1.4建立加强板根据所给二维图纸，在solidworks中拉伸建立加强版，形成了图3-8，图3-9，图2-10.图3-8 加强版1图3-9 加强版2图3-10 加强版33.1.5建立内面板根据所给二维图纸，在solidworks中拉伸内面板图3-11，图3-12，图3-13，图3-14.图3-11 内面板1图3-12 内面板2图3-13 内面板3图3-14 内面板43.1.6建立加强筋根据所给二维图纸，在solidworks中拉伸加强筋就形成了图3-15，图3-16.图3-15 加强筋1图3-16 加强筋23.1.7建立骨架根据所给二维图纸，在solidworks中拉伸骨架，就会形成图3-17，图3-18，图3-19，图3-20.图3-17 骨架1图3-18 骨架2图3-19 骨架3图3-20 骨架43.1.8建立长管及油管底座根据所给二维图纸，在solidworks中拉伸长管，就形成了图3-21，图3-22。图3-21 油管图3-22 油管底座3.2装配3.2.1总装约束贴合画好所有图以后，接下来开始装配，利用CAXA 进行多种定位约束，然后进行约束贴合。最终可以做成整个三维图。如下图3-23图3-23 总图第四章 有限元分析4.1建立分析目标4.1．1简化三维图为了可以在ANSYS中正常仿真，而且节约运算时间，在不影响仿真结果的前提下，对上刮板的模型进行简化，把背景色调成白色底板，来凸显图形，仿真过程中上刮板材料采用Q235钢材，其弹性模量E为2.06*105MPa，泊松比为0.27，密度为7.85*109tonne/mm3。定义单元类型，选择菜单Main》Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Dlete，弹出【Element Types】定义单元的对话框。点击Add...按钮，弹出【Library of Element Types】单元的类型库对话框。选择Solid >Brick 8 node 185 实体得得单元类型，简化后的结果如下图4-1图4-14.1.2划分网格图我们首先将实体定义上材料和单元属性，选择菜单Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh Attributes>Picked Volunes，选择联接板并赋予其相应的材料和单元。然后进行网格划分，选择菜单Main Menu>Preprocessor>Meshing>Meshtool，弹出【Meshtool】对话框，在Size Controls中选择Global点击Set按钮，出现【Global Element Sizes】对话框，在SIZE栏中填入20，点击OK，对实体进行自由网格划分。划分图4-2 网格图4.1.3进行位置约束先对下刮板的D点设置全约束，选择菜单Main Menu>Solution>DefineLoads> Apply> Structural>Displacement>On Areas，弹出【Apply U，ROT on Areas】对话框，选择要约束面，然后在图4-3中选择选择ALL DOF进行全约束，如图4-4为约束后的模型。图4-3 约束图4-4 约束后模型4.1.4求解 如图4-5对话框图4-5 对话框4.1.5后处理求解完成后选择菜单Main Menu> General Postproc>Date ＆ File Opts，弹出如图4-6所示对话框，导入求解的结果文件。图4-6 导入求解结果文件图4-7 导入结果 最大应力位置图4-8 最大应力位置4.2上刮板模态分析选择Main Menu>Solution>Analysis Type> New Analysis，如下图4-9，点击Modal进入模态分析。图4-9选择模态分析模块点击菜单Main Menu>Solution>Analysis Type> Analysis Options，如图4-10设置求解10阶模态。图4-10 10阶模态分析点击菜单Main Menu> Solution>Solve>Current Ls，显示【Slove Current Load Step】对话框，点击OK按钮。对模型的求解。 图4-11 求解对话框求解后点击菜单Main Menu> General Postproc>Date ＆ File Opts，弹出如图4-12所示对话框，导入求解的结果文件。图4-12 载入求解结果点击菜单Main Menu> General Postproc>Results Summary得到10阶模态列表，如图4-13所示。 图4-13 10阶模态列表显示各阶模态应变情况，点击菜单Main Menu> General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu，显示【Contour Nodal Solution Data】对话框，点击Displacement vector sum显示上刮板各阶模态下整体的应变云图4-14 图4-14 应变云图当第四阶时图形开始变形如下图4-15所示图4-15 四阶变形图结束语本文的主要总结如下 1、通过上刮板机构的综合分析 ，确定上刮板机构的最终方案设计 ，使用动力学分析和数学演算，配合机械动力学仿真对方案进行了优化设计，确定了上刮板机构构关 键的参数的数值。 2、使用现在高科技，在 CAXA 中创建了上刮板机构简化模型，为系统化、巨型化和正规化的上刮板机构设计创造了新的方案 。运用 CAXA 软件 的虚拟仿真功能，对上刮板机构的简化模型进行的仿真模拟，检测了上刮板机构各个零件的运动轨迹，通过，分析获得的运动学与动力学仿真结果，对上刮板机构模型进行实验验证而且 最终确定了各个零件的关键参数的值，并且为上刮板机构的各个零件的关键部件的应力 学分析提供给予可信的参考数目。运用动力学算法和电脑技术配合的方案，为上刮板机构的设计研宄与改进分析提供了基础，也为上刮板机构在实际的工程应用中的系统化、产品化提供了优秀的方法。 致 谢在这段写论文的时间内，老师和同学都给了我很大的帮助，在这里特别感谢指导老师朱壮瑞的辛勤指导，真的特别感谢，老师的辅导，对我写作论文给予了很大的启发和技术上的指导。同时在这里也要谢谢秦洪燕和季峰老师的提醒和督促，在这里，我仅代表我自己向上述两位老师送上最真诚的祝福，愿老师工作顺利。参考文献[1]Munoz A A and Sheng P 1 An analysdtical approach for determining the environment impact of machining processes[J ] 1 Jousernal of Ma 2 terials Procsdessing Techsdnology ,Nsdov ,1995.[2]盛金良 , 李刚 . 拉臂式垃圾车工作装置优化设计 [J ]. 工程机械 ,2001.[3]张卫华，汪澍，我国城市生活垃圾收运车辆的发展及应用[J]. 专用汽车，2006．[4 郑培康．压缩式垃圾车基本结构型式探索和分析[J]．专用汽车，1995，1.[5]王泽鹏。ANSYS Workbench 14.5 有限元分析从入门到精通[J].应用软件，2014，2.[6]陈超祥，胡其登.SolidWorks零件与装配体教程[J].计算机辅助设计，2014，4.[7]Bovenzi M.? 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d as a developing country, environmental pollution form is particularly urgent.Is common at present domestic garbage trucks "run, run, drip, leak" problem, cause secondary pollution is very serious to the environment, so need to improve on the design of the garbage truck, this is the purpose of this design. After loading compression type garbage truck set automatic filling and sealing compression, transport and tipping is an organic whole, overcome the swing arm type, side mounted type garbage truck capacity is small, such as poor compressibility, high degree of automation, improve the garbage transport capacity, reduce the transportation cost, is to collect and transport of urban living garbage ideal tool, is the development trend of the garbage truck. However our country for loading after the core component of compressed garbage truck loading mechanism study is less, the product design is mainly adopt the method of experience value or surveying and mapping, role of urban garbage treatment, so the research of garbage truck after Gui is very necessary.The main content of this article research include the following: (1) of the scraper mechanism made a detailed analysis and design as a whole. Draw the scraper mechanism on the schematic diagram, using the three-dimensional modeling software CAXA to modeling. (2) according to a working load scraper mechanism in ANSYS of ware was carried out on the scraper should be mechanics analysis, the reasonable structure optimization scheme is put forward, (3) in the multi-body dynamics simulation software Adams, the overall work condition of scraper mechanism has carried on the static mechanical analysis and virtual experiment. Key words: the scraper mechanism, static simulation algorithm, limited element analysis, CAXA, ANSYS第一章 绪论 11.1引言 11.2垃圾车发展现状 11.2.1国内外发展现状 11.2.2 压缩式垃圾车的发展趋势 21.3 课题研究的主要内容及意义 21.3.1 课题研究的意义 2第二章 基础软件及介绍 42.1CAD的含义 42.2CAD的发展历程 42.3CAD的基本功能 52.4画图软件介绍 52.4.1关于Solid Works 52.4.2用户界面 52.4.3装配设计 62.4.4程图 62.4.5要模块 62.5CAE的基本结构和功能 62.6关于ANSYS 72.6.1分析类型 7第三章 三维建模 93.1下刮板三维建模 93.1.1建立侧面板三维图 93.1.2建立轴套 103.1.3建立回转止动件 123.1.4建立加强板 123.1.5建立内面板 143.1.6建立加强筋 153.1.7建立骨架 163.1.8建立长管及油管底座 183.2装配 183.2.1总装约束贴合 18第四章 有限元分析 204.1建立分析目标 204.1．1简化三维图 204.1.2划分网格图 204.1.3进行位置约束 214.1.4求解 224.1.5后处理 224.2上刮板模态分析 23结束语 27致 谢 28参考文献 29第一章 绪论1.1引言21世纪以来，人类进入了经济快速发展的时代，然而经济快速发展的同时，牺牲了人类赖以生存的环境，垃圾的种类和污染程度也在显著增加环境问题开始成为各国政府和环境保护组织密切关注的严峻问题。首先，巨量的生产生活所产生的垃圾既损坏城市市容面貌又威胁着人们的身体健康。其次，国人的生活质量的提高急切地需求健康舒适的生活工作环境。因此，绿化家园、保护环境，消除城市污染，是当今社会环境保护建设无法必避免的任务。环境污染的治理工作不单与百姓工作生产生活紧密相连,而且是城市市容建设的重要内容，主要处理垃 圾的方式包括三个方案收集垃圾、垃圾转运与最终处理，见图 1-1 。处 理垃圾的两种方式 一、是 垃 圾 车 拉走然 集 中 处 理 ； 二、 在公共场合多放里垃圾箱 ， 通 过 转 运 输 ,集 中 处 理掉 因为城 市 中 的地皮贵的如金，垃圾场将 逐 渐渐地被 拆掉 ,同时垃圾车由于能高效地提高垃圾运载效率和降低垃圾二次污染即将成为城 市垃圾处理的主要方法。 图1-1 处理垃圾示意图1.2垃圾车发展现状1.2.1国内外发展现状20世纪以来，世界上生产垃圾车的市场日益巨变，各大型专业工程制造商都开始纷纷研究开发出了装载性好、高效率的、高密封性的垃圾车。主要类型有拉臂式、后装式、敞开式、侧面装载式、集中装载式、液压式。其中，后装式垃圾车有以下三个优点(1)车厢装填容积大、自动化装填、压缩能力强； (2)垃圾在运送过程中车厢封闭，能够完美的地解决垃圾在运输过程中引起的二次污染问题，导致不可与想的后果；(3)拥有的机动性强，作为一个移动的垃圾场，有存放垃圾的地方都可以集中收集回收处理；因此，垃圾车的市场需要渐渐地增加，成为现在城市垃圾收集、运输垃圾的主要工作车辆。根据车管所的数据显示，在各类型垃圾车当中压缩式垃圾车占据销量稳居第一，由于广阔的市场前景，因此很多国内工程专用车制造商纷纷加入生产制造垃圾车的队伍。1.2.2 压缩式垃圾车的发展趋势如上面所述，高效无污染是垃圾车的一个未来发展趋势。在垃圾车车上加装一个高效的压缩机构成为垃圾车生产的一个主要趋势。通过压缩机构的压缩，垃圾在车厢内的装填体积被大大缩小，从而提高垃圾车的转运效率，降低了运输所需要的开支。所以，垃圾压缩机构作为主导的情况会存在相当长的时间内。随着工程专用车底盘生产的巨型化和良好的道路条件，巨型化、高标准的压缩式垃圾车将逐渐受到人们的追捧，这也是国家工程专用汽车“十二 五”规划中的重点发展方向之一 。目前来看，后装式压缩式垃圾车正五个方面进行发展。1、高压缩比、提高垃圾的压缩比，能直接提高压缩式垃圾车的车厢体积利用率，提高运输效率。 2、高可靠性、伴随着国家对生活环境质量的重视以及环保意识的加强，垃圾车的市场需求逐年增加，生产制造商也越来越多，但是这些厂家技术或多或少存在不成熟，设备存在设备能力利用率低、泄露、可靠性低设备笨重等缺点，相比较世界发达国家的同类型产品有一定差距。因此，提高设备的可靠性迫在眉睫。 3、智能化、高效率 智能化和信息化的垃圾收集和转运可以大大的节省环卫工人的劳动强度，采用微控制技术是今后压缩式垃圾车发展方向。4、大型化、随着经济的繁荣和社会的发展5、高密封性、国家相关法律规定，严禁垃圾车出现二次污染现象，因此对于垃圾运输设备，其锁紧封闭一定要可靠。采用机、液一体方案，提高密封锁紧过程 自动化程度是其发展趋势。 总之，高压缩比、高可靠性、巨型化、封闭化、智能化、高效性、高密封性而且结构简单合理、科学的压缩式垃圾车将成为发展趋势。1.3 课题研究的主要内容及意义1.3.1 课题研究的意义以前之前的动力学仿真计算方法来看，它适用于理论计算，而且仅仅只能针对几个假定时刻，或者几个假定极限点进行核算。现代的设计方法以强大的计算机为工具，在产品研发生产之前就可以通过机械软件建立虚拟仿真模型来检查产品的设计可靠性和安全性，从而大大的调整产品的生产周期 ，提高产品质量和安全性 。美国MSC公司的机械系动力学分析件SolidWorks 是一种相比较成熟的软件，因此采用其对垃圾车压缩装置进行动静力学分析 。自上个世纪的五六十年代开始 ，我国的某些工程师主要是依靠设计手册中的一些传统公式来对产品进行设倪昊啊计研发及后期的性能检测。它存在很明显的缺陷 :（1）传统的设计方法主要是依靠的问道工程师的经验 ，具有一定的主观因素在里面，整个设计过程都是遵循的我以往的经验，所以无法完的我成产品的创新，对于产品中严重存在的整体刚度和强度问题无法妥善解决。另外 很 致 命 的 问 题 是 传 统 的 经 验 设计 太 耗 时 ，只是产品的更新周期很长无法满足当代社会飞速发展的现状。（2）对于产品结构内部的应力分布，传统的经验设计无法做出合理的全面分析，所以在产品的结构设计过程中就会造成内部结构应力分布不合理，有的部分结构强度不够存在一定的安全问题，而部分结构强度又太高使得设计成本增高，无论是强度太高还是太低都是产品优化设计没有做到最好。由于传统经验设计的缺陷，生产企业积极的寻求一种更可靠、更高效的设计方法。在这种时代背景下，有限元分析法伴随着计算机的普及逐渐成为解决工程设计难题的可靠途径。在产品设计中，有限元分析法主要采用静力学分析法，把复杂问题简化为单元问题，然后求解的一个过程。有限元方法是一种求解数理方程的数值计算方法，其基本思想是将结构进行有限元离散化采用有限个易分析。第二章 基础软件及介绍2.1CAD的含义CAD即为计算的机辅助设计(Computer Aided Design)指利用电脑的及其图形设备帮助设计的人员进行设计的工作。在设计中通常要用的电脑对不同方法进行大量的合计、检测和比较,以决定最优方法；各种设计的信息，不论是数目的、汉字的或图片的，都能的存放在电脑的内存或外存里，并能快速的检索；设计人员通常用的草图开始设计，将草图的变为工作图了的繁重的工作可以交给电脑竣工；由电脑产生的设计的结果，可以快速作出需要图，使设计人员能够及时对设计作出判断和修改；利用电脑可以进行与图片的编辑、图片放大、图片缩小、图片平移、图片复制和翻转等有关的图形数目工作。2.2CAD的发展历程CAD(Computer Aided Design，计算机辅助设计）起源于1950年，美国麻省理工学院提出了交互式图形烦人而发热学研究计划报告，因为当时软件设施相当的昂贵，仅仅只有美国的通用汽车公司与美国得得的波音航空公司使用研发的交互式制图综合体系。1970年，微型电脑使用费用下降，美国的工业界才逐步开始大量使用交互式绘图系统。1980年，由于PC机的广泛应用，CAD（计算机辅助设计）得到快速发展，出现了从事专门CAD系统研发的公司。当时VersaCAD是专业的CAD制作的公司所有开发的CAD软件功能都的问道非常强大，但由于CAD价格相当的贵，因此得不到普遍应用。而当时的Autodesk（国电脑软件公司）公司只是一个仅有员工数人的小公司，其开发而非的CAD系统虽然功能是有限的，但由于其可免费拷贝，因此在社会得以反复广泛使用。与此同时，由于该系统的开放性，该CAD软件得到了升级迅速。设计者很久以前就开始使用电脑进行计算。有一个人这么认为（伊凡.萨瑟兰郡）Ivan Sutherland在1963年在麻省理工学院研发了Sketchpad是一个时代科技转折点。SKETCHPAD拥有突出特性，允许用图形方式和电脑交互设计可以用一枝的屏幕上绘制到电脑里。实际上，这就是图片化用户界面的原型，这种界面是的现代CAD不可或缺的特性属性CAD功能最早的使用是在汽车制造、航空航天和电子工业的大公司中。伴随着电脑变得更加便宜，使用范围也开始逐渐变广。CAD系统的实现技术自从那个年代起经过了许多变千。这个领域刚开始使用的时候主要被用于产生和手绘图纸相仿的图纸。电脑技术的发展使得电脑在设计活动中得到更有技巧的使用。如今，CAD已经不但用于绘图和显示，且它开始进入设计者的得得专业知识中更“智能”的功能。2.3CAD的基本功能平面绘图可以用多种方式创建直线、圆、椭圆、圆环多边形、曲线等基本图形对象。绘图辅助工具提供了正交、捕捉信息、追踪、捕捉追踪等绘图辅助工具用户正交功能使可以很、方便地绘制水平、竖直直线。编辑图形CAD软件具有强大的编辑功能，能够移动图片、复制、旋转、阵列、拉伸、延长、修剪图片、缩放对象等。标注尺寸能够创建多种类型图片尺寸，标注外观也可以自行设定。书写文字能够轻松的在图形的任何位置、顺着任何方向书写文字，能够设定文字字体、倾斜角度及宽度缩放比例等属性。图层管理功能图形对象都位于某一图层上，能设定对象颜色、线型、线宽等特性。三维绘图能够创建3D实体及表面模型，能对实体本身进行编辑。网络功能能够将图形在网络上发布，或者通过网络访问AutoCAD库。数据交换 给予了多种图形图像数据交换格式及相应命令。2.4画图软件介绍2.4.1关于Solid WorksSolidworks软件功能非常强大，组件繁锁多样。Solidworks具有的功能非常强大、易学易用和技术创新三大特点，这SolidWorks 成为领先的、主流的三维CAD很好的解决方式。SolidWorks 可以提供不同的设计方法、减少设计过程中的误导以及提高产品质量和效率。SolidWorks 不但提供如此强大的功能，而且对每个工程师与设计者来说，简单的方便、易学易用。对于熟悉微软的Windows系统的客户来说，基本上能够用SolidWorks 来搞设计了。SolidWorks独有的拖拽功能使用户在较短时间王伟的内完成大型装配设计。SolidWorks资源管 理器是同Windows CAD文件管理的器，用它可以托管人特方便地管理CAD是的文件。使用SolidWorks ，用户能在的得得问道比较短的时间内完上午去单位成更多的工作，能够更快地的将高质量恩恩的产品投放市场。在非常强大的设计功能和简单那的操作（包括Windows风格的拖/放、点/击、剪切/粘贴）协同下，运用SolidWorks ，整个产品设计是万无一失可编辑的，零件设计、装配的设计和工程图之间的是相互关联。2.4.2用户界面SolidWorks 才给予了一整套完善的动态的界面和鼠标拖动控制。“全动感的”的客户界面减少设计程序，缩减了多余的步骤，从而避免了界面的杂乱。用SolidWorks资源管理器可以简单自如的管理CAD系统文件。SolidWorks资源管理器是仅有的同Windows资源器相同的CAD文件管理器。特征模板为合格件和标准特征，给予了良好的操作环境。使用人员可以直接从特征模板上调用标准的特征零件，并与同事份享。SolidWorks 给予客户的AutoCAD模拟器，使得AutoCAD用户能够保持原有的作图习惯，方便地从二维设计转向三维实体设计制造。2.4.3装配设计在SolidWorks 中，在生成新零件时，你能够直接参考其他零件并保持这种几何参考关系。在装配的环境里，可以方便地得得设计和修改零部件。对于超过一万个以上零部件的大型装配体，SolidWorks 的性能得到极大的改善。SolidWorks 能够动态隙检测。镜像部件是SolidWorks 技术的得到了巨大突破。镜像部件能产生取决于已有零部件新的零部件。SolidWorks使用捕捉配合的智能化装配技能，来加快装配体的总体装配进程。智能化装配技术可以自动地捕捉并定义装配关系。2.4.4程图SolidWorks 提供了生成完整的工程图的软件工具。工程图是相互联系的，当你修改图纸时，三维建模模型、各个视图、装配体都会得得得自动更新。从三维模型中身上自动产生工程图，包括视图、图片尺寸和图片标注。增强了的详图操作和剖视图等等的功能，涵盖生成剖中剖视图、部件的图层支持、熟悉的二维草图功能、还有详图中的属性管理员。使用交替位置显示视图能够简单地显示零部件的不同的位置，以能够了解运动的顺序。交替位置显示视图是专门寒门为具有运动关系的装配体设计的独特的回执工程图功能。2.4.5要模块SolidWorks主要包含以下几个主要模块1.图片零件建模2.曲面建模3.钣金设计4.寻找帮助文件5.数据转换6.高级片渲染7.图形输出8.特征识别9.图片软件设计2.5CAE的基本结构和功能CAE软件的基本结构其中包含以下模块前处理模块---提供实体建模与参数化建模，构件的布尔运算，单元自动剖分，节点自动编号与节点参数自动生成，载荷与材料参数简介输入公式参数化导入，节点载荷可以自动生成，有限元模型信息都可以自动生成等。有限元分析模块---有限单元资源，材料库以及的相关算法，约束的处理乐乐算法步骤，有限元系统组装 包含模块，静力、动力、振动、线性与非线性解法库。大型通用题物理、力学和数学特征，可以分解成若干个子问题，包含不同的有限元分析子系统。通常有如下子系统线性静力分析子系统、动力分析子系统、抖动模态分析子系统、热分析子系统等。后处理模块---有限元分析结果的数据比较平滑，各种物理数量的加工与表现，针对工程和产品设计要求的数码样品检验与工程规范检测，设计优化与模型修改等。CAE软件对工程产品的有力分析、模拟能力，主要取决于单元库和材料库的增加和完善程度，单元库所包含的单元种类越多，材料库所包括的材料特性种类越全，他的CAE软件对工程和产品的分析、仿真能力越强。一个CAE软件的计算速度和计算结果的正确，主要取决于解法库。高效的求解算法与常规的求解算法，在计算效率上可能有几十倍，甚至几百倍的差异。前后处理是近几年发展最快的CAE软件功能，它们是CAE软件满足客户需要，让通用软件专业化、属地化，而且实现CAD、CAM、CAPP、PDM等软件无缝衔接的关键性软件部分。它们是通过增加CAD软件，例如Pro/Engineer，UG，CATIA，MDT等软件的接口数据模块部分，实现了CAD/CAE的有效关联。CAE一般指的是有限元分析和机构的运动学及动力学分析。有限元分析能够完成力学分析；场分析；产品频率响应和结构优化等。机构分析可以完成机构内零件的位移、速度、加速度和力的计算，机构的运动模拟和机构参数的优化。2.6关于ANSYS2.6.1分析类型1.结构静力分析用来求解外载荷导致的位移、应力和内力。静力分析很方便求解惯性和阻尼对结构的影响并不明显的问题。ANSYS程序中的静力分析既能够进行线性分析，又能进行非线性分析，如产品的塑性、蠕变、膨胀、大变形、大应变及接触分析。2.结构动力学分析结构动力学分析是用来求解随时间变化的载荷对结构与部件的影响。相比静力分析不同，动力分析需要考虑伴随时间变化的力载荷包括它对阻尼和惯性的影响。ANSYS能够进行的结构动力学分种类分析包括瞬态动力学分析、模态分析、谐波响应分析及随机振动响应分析等等。3.结构非线性分析结构非线性导致结构与部件的响应随外载荷不成比例的变化。ANSYS程序能够计算静态瞬态非线性问题，涵盖材料非线性、几何非线性和单元非线性三种。4.动力学分析ANSYS程序能够分析大型三维柔体运动。当且仅当运动的积累影响起主要的作用时，使用这些功能分析复杂的结构在空间中的运动特性，并且确定结构中导致产生的结构应力、应变和变形。5.热分析程序能处理热传递的三种类型传导、对流和辐射。热传递的三种类型均能够进行稳态和瞬态、线性和非线性分析。热分析还具有能够模拟材料固化和熔解过程的相变分析能力和模拟热与结构的应力之间的热－结构耦合分析能力。6.电磁场分析主要用于电磁场问题的分析，如电感、电容、磁通量密度、涡流、电场分布、磁力线分布、力、运动效应、电路和能量的损失等。还可用于螺线管、调节器、发电机、变换器、磁体、加速器、电解槽的及无损检测装置等的设计和分析领域。7.流体动力学分析ANSYS流体单元能进行流体动力学分析，分析类型可以为瞬态或稳态。分析结果可以是每个节点的压力和通过每个的单元的流率。并且可以利用后处理功能产生压力、流率和温度分布的图形显示。另外，还能够使用三维表面效应单元和热流管结构的流体绕流并包括对流换热效应。8.声场分析程序的声学功能用来研究的在包含流体的介质中声波的传播，分析浸在流体中的物体结构的动态特性。这些功能能够用来确定音响话筒的频率响应图，研究音乐大厅的声场强度分布情况，或者预测水对振动船体的阻尼效应。9.压电分析用于分析二维和三维结构对AC（交流）、DC（直流）和任意伴随时间变化的电流和机械载荷的响应。这种分析类型能够用于换热器、振荡器、麦克风等部件及其它电子设备的结构动态性能分析情况。能够采取四种类型的分析静态分析、谐波响应分析、瞬态响应分析、模态分析。软件包括三个部分前处理模块，分析计算模块和后处理模块。第三章 三维建模3.1下刮板三维建模首先运用CAD软件Solidworks对工程车下刮板进行三维详细的CAD建模，根据二维CAD图纸进行几何建模并进行虚拟装配；如下图3-1所示为某型工程车下刮板的总装图的图纸，由图可以知道，该下刮板主要由七个部件组成，分别为横梁件焊合件、加强件焊合件、前板、下刮板主体、钢板、油杯、铰链焊合件。根据提供的零件图和装配图的二维CAD的图纸，在SolidWorks中进行三维建模和虚拟装配。图3-1 二维总图3.1.1建立侧面板三维图根据所给二维图纸，在solidworks中拉伸建立出侧面板，就形成了图3-2图3-2 侧面板3.1.2建立轴套根据所给二维图纸，在solidworks中拉伸建立出轴套，形成了图3-3，图3-4，图3-5，图3-6.图3-3 套筒1图3-4 套筒2图3-5 套筒3图3-6 套筒43.1.3建立回转止动件根据所给二维图纸，在solidworks中拉伸建立回转止动件，形成了图3-7。图3-7 回转止动件13.1.4建立加强板根据所给二维图纸，在solidworks中拉伸建立加强版，形成了图3-8，图3-9，图2-10.图3-8 加强版1图3-9 加强版2图3-10 加强版33.1.5建立内面板根据所给二维图纸，在solidworks中拉伸内面板图3-11，图3-12，图3-13，图3-14.图3-11 内面板1图3-12 内面板2图3-13 内面板3图3-14 内面板43.1.6建立加强筋根据所给二维图纸，在solidworks中拉伸加强筋就形成了图3-15，图3-16.图3-15 加强筋1图3-16 加强筋23.1.7建立骨架根据所给二维图纸，在solidworks中拉伸骨架，就会形成图3-17，图3-18，图3-19，图3-20.图3-17 骨架1图3-18 骨架2图3-19 骨架3图3-20 骨架43.1.8建立长管及油管底座根据所给二维图纸，在solidworks中拉伸长管，就形成了图3-21，图3-22。图3-21 油管图3-22 油管底座3.2装配3.2.1总装约束贴合画好所有图以后，接下来开始装配，利用CAXA 进行多种定位约束，然后进行约束贴合。最终可以做成整个三维图。如下图3-23图3-23 总图第四章 有限元分析4.1建立分析目标4.1．1简化三维图为了可以在ANSYS中正常仿真，而且节约运算时间，在不影响仿真结果的前提下，对上刮板的模型进行简化，把背景色调成白色底板，来凸显图形，仿真过程中上刮板材料采用Q235钢材，其弹性模量E为2.06*105MPa，泊松比为0.27，密度为7.85*109tonne/mm3。定义单元类型，选择菜单Main》Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Dlete，弹出【Element Types】定义单元的对话框。点击Add...按钮，弹出【Library of Element Types】单元的类型库对话框。选择Solid >Brick 8 node 185 实体得得单元类型，简化后的结果如下图4-1图4-14.1.2划分网格图我们首先将实体定义上材料和单元属性，选择菜单Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh Attributes>Picked Volunes，选择联接板并赋予其相应的材料和单元。然后进行网格划分，选择菜单Main Menu>Preprocessor>Meshing>Meshtool，弹出【Meshtool】对话框，在Size Controls中选择Global点击Set按钮，出现【Global Element Sizes】对话框，在SIZE栏中填入20，点击OK，对实体进行自由网格划分。划分图4-2 网格图4.1.3进行位置约束先对下刮板的D点设置全约束，选择菜单Main Menu>Solution>DefineLoads> Apply> Structural>Displacement>On Areas，弹出【Apply U，ROT on Areas】对话框，选择要约束面，然后在图4-3中选择选择ALL DOF进行全约束，如图4-4为约束后的模型。图4-3 约束图4-4 约束后模型4.1.4求解 如图4-5对话框图4-5 对话框4.1.5后处理求解完成后选择菜单Main Menu> General Postproc>Date ＆ File Opts，弹出如图4-6所示对话框，导入求解的结果文件。图4-6 导入求解结果文件图4-7 导入结果 最大应力位置图4-8 最大应力位置4.2上刮板模态分析选择Main Menu>Solution>Analysis Type> New Analysis，如下图4-9，点击Modal进入模态分析。图4-9选择模态分析模块点击菜单Main Menu>Solution>Analysis Type> Analysis Options，如图4-10设置求解10阶模态。图4-10 10阶模态分析点击菜单Main Menu> Solution>Solve>Current Ls，显示【Slove Current Load Step】对话框，点击OK按钮。对模型的求解。 图4-11 求解对话框求解后点击菜单Main Menu> General Postproc>Date ＆ File Opts，弹出如图4-12所示对话框，导入求解的结果文件。图4-12 载入求解结果点击菜单Main Menu> General Postproc>Results Summary得到10阶模态列表，如图4-13所示。 图4-13 10阶模态列表显示各阶模态应变情况，点击菜单Main Menu> General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu，显示【Contour Nodal Solution Data】对话框，点击Displacement vector sum显示上刮板各阶模态下整体的应变云图4-14 图4-14 应变云图当第四阶时图形开始变形如下图4-15所示图4-15 四阶变形图结束语本文的主要总结如下 1、通过上刮板机构的综合分析 ，确定上刮板机构的最终方案设计 ，使用动力学分析和数学演算，配合机械动力学仿真对方案进行了优化设计，确定了上刮板机构构关 键的参数的数值。 2、使用现在高科技，在 CAXA 中创建了上刮板机构简化模型，为系统化、巨型化和正规化的上刮板机构设计创造了新的方案 。运用 CAXA 软件 的虚拟仿真功能，对上刮板机构的简化模型进行的仿真模拟，检测了上刮板机构各个零件的运动轨迹，通过，分析获得的运动学与动力学仿真结果，对上刮板机构模型进行实验验证而且 最终确定了各个零件的关键参数的值，并且为上刮板机构的各个零件的关键部件的应力 学分析提供给予可信的参考数目。运用动力学算法和电脑技术配合的方案，为上刮板机构的设计研宄与改进分析提供了基础，也为上刮板机构在实际的工程应用中的系统化、产品化提供了优秀的方法。 致 谢在这段写论文的时间内，老师和同学都给了我很大的帮助，在这里特别感谢指导老师朱壮瑞的辛勤指导，真的特别感谢，老师的辅导，对我写作论文给予了很大的启发和技术上的指导。同时在这里也要谢谢秦洪燕和季峰老师的提醒和督促，在这里，我仅代表我自己向上述两位老师送上最真诚的祝福，愿老师工作顺利。参考文献[1]Munoz A A and Sheng P 1 An analysdtical approach for determining the environment impact of machining processes[J ] 1 Jousernal of Ma 2 terials Procsdessing Techsdnology ,Nsdov ,1995.[2]盛金良 , 李刚 . 拉臂式垃圾车工作装置优化设计 [J ]. 工程机械 ,2001.[3]张卫华，汪澍，我国城市生活垃圾收运车辆的发展及应用[J]. 专用汽车，2006．[4 郑培康．压缩式垃圾车基本结构型式探索和分析[J]．专用汽车，1995，1.[5]王泽鹏。ANSYS Workbench 14.5 有限元分析从入门到精通[J].应用软件，2014，2.[6]陈超祥，胡其登.SolidWorks零件与装配体教程[J].计算机辅助设计，2014，4.[7]Bovenzi M.? 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