xxx大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)擺臂式翻斗車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析——屆xx院專業(yè)xxxxxxxxxxxxxxxx學(xué)號(hào)xxx學(xué)生姓名xxx指導(dǎo)教師xxx完成日期2016年6月15日畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)單學(xué)生姓名xx學(xué)號(hào)xx班級(jí)xx專業(yè)xxx畢業(yè)設(shè)計(jì)題目xx指導(dǎo)教師姓名xx指導(dǎo)教師職稱xx評(píng)定成績(jī)指導(dǎo)教師得分答辯小組組長(zhǎng)得分成績(jī)：院長(zhǎng)(主任)簽字：年月日畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書題目xx學(xué)生姓名xx學(xué)號(hào)xx班級(jí)xx專業(yè)xx承擔(dān)指導(dǎo)任務(wù)單位xx導(dǎo)師姓名xx導(dǎo)師職稱xx一、主要內(nèi)容1.使用xx對(duì)車架總成相關(guān)零件的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。2.使用xx對(duì)車架和底架進(jìn)行三維建模。3.使用xx功能對(duì)車架和底架進(jìn)行強(qiáng)度校核，繪制出應(yīng)力云圖。4.計(jì)算液壓系統(tǒng)流量以及相關(guān)參數(shù)。5.校核液壓桿的壓桿穩(wěn)定性。6.校核液壓泵的功率以及相關(guān)參數(shù)。二、基本要求1、使用說明書一份；2、論文一份；3、圖紙若干；4、熟練應(yīng)用相關(guān)軟件；5、外文翻譯5000字。三、主要技術(shù)指標(biāo)1.校核車架的強(qiáng)度是否滿足；2.液壓系統(tǒng)中的液壓缸能否達(dá)到要求；3.整個(gè)工作過程是否連續(xù)、高效、節(jié)能。四、應(yīng)收集的資料及參考文獻(xiàn)1.材料力學(xué)的相關(guān)內(nèi)容；2.Pro/ENGINEERWildfire5.0Mechanica功能的應(yīng)用教程；3.液壓傳動(dòng)的相關(guān)內(nèi)容；4.液壓系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)的計(jì)算與分析。五、進(jìn)度計(jì)劃第1周—第3周：搜集資料，熟悉三維實(shí)體建模軟件的基本操作；第4周—第7周：校核主要工況的強(qiáng)度；第8周—第11周：對(duì)擺臂式翻斗車工作裝置的液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì)算；第12周—第16周：分析計(jì)算結(jié)果，撰寫畢業(yè)論文；第16周：按要求的格式完善論文，準(zhǔn)備答辯。年月日畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告題目xx學(xué)生姓名xx學(xué)號(hào)xx班級(jí)xx專業(yè)xx一、研究背景及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀改革開放以來，隨著我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷地向前飛速發(fā)展，我國(guó)的汽車工業(yè)也不斷日益壯大，技術(shù)也不斷提高。普通車輛及基于普通車輛改進(jìn)而來的工程車輛更是一片光明。如今，中國(guó)制造的車輛及改進(jìn)型工程車已在全球的許多角落淀放光彩。眾所周知，機(jī)械加工工廠中每天產(chǎn)生大量的鐵屑需及時(shí)運(yùn)出廠外進(jìn)行處理，由于鐵屑質(zhì)量大，鐵屑處理工作的難度是不言而喻的。故，怎么樣快速、高效、合理的解決鐵屑運(yùn)輸問題是機(jī)械加工工廠中直接面對(duì)的問題。其中，用什么樣的方法可以高效運(yùn)送鐵屑是至關(guān)重要的。因此，鐵屑運(yùn)輸是整個(gè)處理流程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并且如果鐵屑運(yùn)輸過程中密封性不嚴(yán)又會(huì)對(duì)工廠中其它輪式車輛，工作人員產(chǎn)生一定的傷害。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，車輛制造產(chǎn)業(yè)受益匪淺，各種型號(hào)的不同款式的運(yùn)輸車輛及改進(jìn)型車輛在國(guó)家政策的扶持下應(yīng)運(yùn)而生。目前，我國(guó)汽車生產(chǎn)企業(yè)通過引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)并且形成了自主開發(fā)能力，所生產(chǎn)的產(chǎn)品能滿足用戶工作需求。未來，用戶對(duì)擺臂式翻斗車的需求主要集中在對(duì)廢物收集方式是否快速高效，裝載量是否夠大，動(dòng)力性能是否強(qiáng)勁以及環(huán)保性能是否良好、可靠性是否長(zhǎng)久等等。①模塊化設(shè)計(jì)，縮短交貨周期我國(guó)的擺臂式翻斗車輛將逐漸采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，使用通用模塊和專用模塊兩大部分的組合設(shè)計(jì)，大大縮短了設(shè)計(jì)周期。通用模塊能通用多種車型，可批量生產(chǎn)，通用程度高；專用模塊再對(duì)各個(gè)個(gè)性化車型進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，最大限度地滿足客戶的需求。采用這種模塊化的設(shè)計(jì)方法，不僅實(shí)現(xiàn)了用最少的零部件來組合構(gòu)成最多的產(chǎn)品品種，而且還縮短了新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研制周期，大大減少了生產(chǎn)車間的生產(chǎn)組織時(shí)間，對(duì)市場(chǎng)需求反應(yīng)快速靈敏，滿足了市場(chǎng)多樣化的需求。②功能更加齊全擺臂式翻斗車將更多地安裝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過在控制面板上安裝液晶顯示器，動(dòng)態(tài)顯示箱體的上料和卸料過程，負(fù)載變化自動(dòng)調(diào)整油缸的推力，使載荷分布均勻，受力合理。同時(shí)為了滿足用戶對(duì)翻斗車機(jī)械手的不同需求，提供相應(yīng)作業(yè)要求的機(jī)械手，如圓桶機(jī)械手、多功能機(jī)械手、翻簸箕機(jī)械手、三方桶機(jī)械手和圓桶混合機(jī)械手、平板車機(jī)械手等，能明顯提升了工作效率。二、期望達(dá)到的目標(biāo)使擺臂式翻斗車的工作裝置結(jié)實(shí)、輕便、耐用、美觀和實(shí)用；液壓系統(tǒng)能夠滿足工作使用需求；使擺臂式翻斗車達(dá)到成本更低、效率更高、可靠性更好、壽命更長(zhǎng)。三、研究方案1、通過中國(guó)知網(wǎng)和圖書館的文獻(xiàn)資料庫(kù)搜集與本課題相關(guān)的電子期刊和書籍，獲取本課題的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)。閱讀并翻譯外文資料，查閱相關(guān)技術(shù)資料了解設(shè)計(jì)和計(jì)算問題；2、認(rèn)真學(xué)習(xí)材料力學(xué)，深入了解各材料的選擇和受力分析；3、學(xué)習(xí)液壓傳動(dòng)掌握液壓的流量，壓力，功率的計(jì)算過程和方法；4、學(xué)習(xí)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)，掌握液壓缸的設(shè)計(jì)原則和方法；5、完善設(shè)計(jì)和計(jì)算，整理相關(guān)文字說明，完成畢業(yè)論文和設(shè)計(jì)說明書。四、應(yīng)收集的資料及參考文獻(xiàn)[1]楊培元，朱福元編．液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)．機(jī)械工業(yè)出版社，1994．[2]何存興，楊曙東編．液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)．華中科技大學(xué)出版社，2008．[3]孫訓(xùn)方，方孝書，關(guān)來泰編．材料力學(xué)．高等教育出版社，2009．[4]成大龍，王德夫，李長(zhǎng)順編．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)．化學(xué)工業(yè)出版社，2010．[5]葛正浩，楊芙蓉.Pro/ENGINEERWildfire3.0機(jī)械結(jié)構(gòu)有限元分析.化學(xué)工業(yè)出版社,2008.1五、進(jìn)度計(jì)劃第1周—第3周：搜集資料，熟悉三維實(shí)體建模軟件的基本操作；第4周—第7周：校核主要工況的強(qiáng)度；第8周—第11周：對(duì)擺臂式翻斗車工作裝置的液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì)算；第12周—第16周：分析計(jì)算結(jié)果，撰寫畢業(yè)論文；第16周：按要求的格式完善論文，準(zhǔn)備答辯。年月日摘要本文運(yùn)用現(xiàn)代的設(shè)計(jì)理論和方法對(duì)擺臂結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和液壓系統(tǒng)的流量、功率進(jìn)行分析和計(jì)算。本文使用Pro/ENGINEERWildfire5.0對(duì)車架進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用材料力學(xué)所學(xué)的知識(shí)對(duì)工作裝置進(jìn)行受力分析，得出支腿在工作過程中危險(xiǎn)工況的位置，然后運(yùn)用Pro/ENGINEERWildfire5.0Mechanica功能再對(duì)車架進(jìn)行分析。最后根據(jù)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，校核液壓系統(tǒng)的流量、壓力和泵的功率能否滿足載荷的要求并且判斷汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是否滿足泵的功率需求。關(guān)鍵字：擺臂式翻斗車工作裝置強(qiáng)度分析液壓分析液壓系統(tǒng)AbstractInthispaper,theuseofmoderndesigntheoryandmethodforthestrengthoftheframestructureandflowratepoweranalysisandcalculationofhydraulicsystem.Asusedherein,Pro/ENGINEERWildfire5.0toframetooptimizethedesign,usetheknowledgelearnedinthemechanicalstressanalysisoftheworkingdevice,obtainthelocationofdangerousworkingconditionsofworkinglegintheworkprocess,andthenusethePro/ENGINEERWildfire5.0Mechanicaandthenworkingframeanalysis.FinaldesignCookbookThehydraulicsystemflow,pressureandpumpcapacitycanmeettheloadrequirementsanddeterminewhetherthecarenginepowertomeetthepowerrequirementsofthepump.Keyword：WorkingdeviceStrengthanalysisHydraulicanalysiSwingarmtypegarbagetruck目錄第1章緒論 11.1課題背景及意義 11.2擺臂式翻斗車車架 11.2.1車架功能及要求 11.2.2車架的組成 21.3擺臂式翻斗車車架研究的意義 31.3.1擺臂式翻斗車結(jié)構(gòu)組成 31.3.2對(duì)車輛框架做強(qiáng)度分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)的意義 41.4本章小結(jié) 5第2章擺臂式翻斗車車架和底架的三維實(shí)體建模 62.1PRO/ENGINEERWILDFIRE5.0軟件介紹 62.2車架的三維實(shí)體建模 62.2.1車架右縱梁的建模 62.2.2車架前橫梁的建模 102.2.3車架第二橫梁的建模 112.2.4車架中間橫梁的建模 142.2.5車架后橫梁的建模 152.2.6車架減震器支架的建模 172.2.7車架變速箱橫梁下件的建模 192.2.8車架后板簧支撐梁加強(qiáng)板的建模 202.2.9車架右縱梁加強(qiáng)板的建模 232.2.10后板簧前支架的建模 252.3底架的三維實(shí)體建模 282.3.1底板的建模 282.3.2內(nèi)縱板的建模 282.3.3外縱板的建模 292.3.4內(nèi)外縱板支撐的建模 302.3.5擺臂角板的建模 302.3.6第一橫梁建模 312.4本章小結(jié) 33第3章車架和底架的裝配、干涉檢查 343.1裝配設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí) 343.2車架的總體裝配 343.2.1準(zhǔn)備階段 343.2.2車架的裝配 373.3底架的總體裝配 403.4車架和底架的裝配 423.5裝配過程中的干涉及解決辦法 433.6總裝配體的簡(jiǎn)化 453.7本章小結(jié) 47第4章車架結(jié)構(gòu)的靜強(qiáng)度分析 484.1有限元分析概論 484.1.1有限元分析的步驟 484.1.2Pro/ENGINEERWildfire5.0Mechanic功能簡(jiǎn)介 494.2靜力學(xué)結(jié)構(gòu)分析過程 494.3靜力學(xué)分析結(jié)果 524.4本章小結(jié) 53第5章液壓系統(tǒng)的計(jì)算與校核 545.1液壓系統(tǒng)載荷的分析和壓力的計(jì)算 545.1.1支腿油缸的工作行程計(jì)算 545.1.2油缸負(fù)載的計(jì)算 545.1.3沿程壓力損失的計(jì)算 565.2活塞桿的穩(wěn)定性判斷 585.3泵的參數(shù)計(jì)算與校核 595.4液壓系統(tǒng)原理圖 615.5本章小結(jié) 62第6章總結(jié)與展望 636.1總結(jié) 636.2展望 63參考文獻(xiàn) 65致謝 66附錄 67附錄A外文翻譯 67附錄BCAD平面圖 87xx大學(xué)畢業(yè)論文PAGEPAGE5第1章緒論1.1課題背景及意義改革開放以來，隨著我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷地向前飛速發(fā)展，我國(guó)的汽車工業(yè)也不斷日益壯大，技術(shù)也不斷提高。普通車輛及基于普通車輛改進(jìn)而來的工程車輛更是一片光明。如今，中國(guó)制造的車輛及改進(jìn)型工程車已在全球的許多角落淀放光彩。眾所周知，機(jī)械加工工廠中每天產(chǎn)生大量的鐵屑及廢料需及時(shí)運(yùn)出廠外進(jìn)行處理，由于鐵屑質(zhì)量大，鐵屑處理工作的難度是不言而喻的。故，怎么樣快速、高效、合理的解決鐵屑運(yùn)輸問題是機(jī)械加工工廠中直接面對(duì)的問題。其中，用什么樣的方法可以高效運(yùn)送鐵屑是至關(guān)重要的。因此，鐵屑運(yùn)輸是整個(gè)處理流程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并且如果鐵屑運(yùn)輸過程中密封性不嚴(yán)又會(huì)對(duì)工廠中其它輪式車輛，工作人員產(chǎn)生一定的傷害?；谖覈?guó)近幾十年的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，車輛制造產(chǎn)業(yè)受益匪淺。這樣以來，各種型號(hào)的不同款式的運(yùn)輸車輛及改進(jìn)型車輛正在工廠中擔(dān)當(dāng)大任。工廠中鐵屑的處理運(yùn)輸過程可以表示如下圖1-1所示。鐵屑收集鐵屑處理鐵屑運(yùn)輸運(yùn)輸中轉(zhuǎn)鐵屑收集鐵屑處理鐵屑運(yùn)輸運(yùn)輸中轉(zhuǎn)圖1-1鐵屑集成系統(tǒng)簡(jiǎn)圖車架猶如房屋上的大梁，是車輛的主要承載部件。車架的作用是承載，銜接車的部件和總成，并且承受車輛內(nèi)內(nèi)外外的各種載荷。如果車架結(jié)構(gòu)不合理，就會(huì)給車輛帶來各種安全隱患，因此本文對(duì)擺臂式翻斗車進(jìn)行了深入的研究和分析。1.2擺臂式翻斗車車架1.2.1車架功能及要求汽車的車架是車輛必不可少的主要支撐部分，其主要功能是銜接汽車的各部分裝置并使它們保持正確的相對(duì)位置，并且能夠承擔(dān)車內(nèi)外的各類載荷以滿足使用要求。車架主要用來安裝汽車零部件及各部分裝置的載體，并確保汽車零部件及各部分工作裝置處于合理的位置，同時(shí)還承受來自于汽車及工作裝置和大地上的各類靜動(dòng)載荷。對(duì)車架的要求首先是車輛的車架布局要滿足各部分零件、部件及工作裝置的安放條件。其次，車架在經(jīng)受各類靜動(dòng)載荷時(shí)不應(yīng)產(chǎn)生破損和較大的彎扭變形。同時(shí)，為確保車輛在顛簸路面上駕駛的舒適性，車架的扭轉(zhuǎn)剛度不應(yīng)該太高。因此，對(duì)車架要求有：在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)負(fù)荷下，適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和適當(dāng)?shù)膭偠茸阋赃_(dá)到工作要求；車架結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單且易拆卸和維修零件，重量要盡可能??；汽車車架的布局方式，應(yīng)該有利于汽車重心下降，從而提高汽車行駛過程中的平穩(wěn)性。1.2.2車架的組成如圖1-2所示，擺臂式翻斗車采用的是邊梁式車輛框架結(jié)構(gòu)，該框架結(jié)構(gòu)是由布置在兩側(cè)的縱梁和幾根橫梁組成?？v梁和橫梁采用了鉚丁連接方式進(jìn)而能形成堅(jiān)實(shí)的剛性框架。圖1-2擺臂式翻斗車車架1-前橫梁；2-前牽引鉤連板；3-第二橫梁；4-變速箱橫梁上件；5-變速箱橫梁下件；6-中間橫梁；7-中間橫梁加強(qiáng)板；8-右縱梁；9-后板簧前支架；10-板簧支撐梁；11-后板簧前支座加強(qiáng)板；12-附簧托架；13-后板簧后支架；14-后橫梁；15-后板簧后支座加強(qiáng)板；16-后板簧支撐梁加強(qiáng)板；17-左縱梁；18-后板簧前支座加強(qiáng)板；19-左縱梁加強(qiáng)板；20-支撐座；21-減震器支架；22-前板簧前支座焊合件左右兩根縱梁采用的材料一般是低碳合金鋼，其截面形狀通常為槽形。此外，如Z形或箱形截面也是縱梁截面的形狀。根據(jù)不同的模型，不同的結(jié)構(gòu)，不同的裝配要求，梁可以制成在水平或垂直平面內(nèi)的彎曲形狀。橫斷面的截面可以是相等的斷面，也可以是不相等的斷面。車架上的橫梁不但具有承受扭轉(zhuǎn)和縱向載荷的能力，而且具有連接車架上各零部件和總成的任務(wù)。因此，橫梁的數(shù)量，結(jié)構(gòu)和布置方式應(yīng)滿足剛度和強(qiáng)度以及車輛的總體布置要求。通?？ㄜ囀褂玫臋M梁數(shù)目一般是五根或者五根以上。采用邊梁式車架，便于多品種汽車的改造和發(fā)展，所以許多類型卡車和改進(jìn)型汽車廣泛使用該型框架。1.3擺臂式翻斗車車架研究的意義1.3.1擺臂式翻斗車結(jié)構(gòu)組成擺臂式翻斗車是由汽車底盤、拉臂主油缸、附車架、翻轉(zhuǎn)架、支撐腿、鎖緊架、鎖緊油缸及多路換向閥等組成。如圖1-3擺臂式翻斗車結(jié)構(gòu)圖所示。1-汽車底盤；2-液壓油箱；3-料斗；4-起重臂；5-支腿；6-支腿油缸；7-主油箱；8-液壓系統(tǒng)控制箱圖1-3翻斗車結(jié)構(gòu)圖擺臂式翻斗車承擔(dān)著運(yùn)輸鐵屑的任務(wù)，使用擺臂式翻斗車把鐵屑裝進(jìn)料斗里，運(yùn)往專門的鐵屑處理點(diǎn)進(jìn)行處理?？梢姅[臂式翻斗車在鐵屑處理過程中的重要性。擺臂式翻斗車是一種可自動(dòng)卸料的鐵屑運(yùn)輸車輛。其工作原理是利用車架上的工作裝置（擺臂機(jī)構(gòu)）把料斗里的鐵屑運(yùn)往鐵屑處理點(diǎn)進(jìn)行處理，然后在不用卸下料斗的情況下，直接將料斗通過擺臂結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定傾斜從而將料斗中的鐵屑直接倒出。擺臂式翻斗車具有操作方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、料斗密封性良好等特點(diǎn)。1.3.2對(duì)車輛框架做強(qiáng)度分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)的意義對(duì)于一輛汽車而言，車輛框架是整車裝置的骨干。大多數(shù)車輛的零部件及組件由車輛框架確定各部分相對(duì)位置，例如駕駛室，發(fā)動(dòng)機(jī)，減速器，變速箱，水箱等。同時(shí)車輛框架又支撐連接著車輛的各類裝置，而且要承受住汽車的各類靜、動(dòng)載荷，因此在設(shè)計(jì)車輛框架過程當(dāng)中，要保證車輛框架具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以確保安置在車輛框架上的各種零件及相關(guān)部件在汽車的工作過程當(dāng)中使其相對(duì)位置和車身的整體變形量達(dá)到最小，以滿足工作使用要求。如果車輛框架的剛度達(dá)不到要求，將會(huì)引發(fā)一系列問題，例如引發(fā)車輛的震動(dòng)，加大車輛噪音，降低駕乘人員的舒適性和車輛的穩(wěn)定性。以前，設(shè)計(jì)和分析車輛框架，首先研究的是靜強(qiáng)度。而現(xiàn)如今出于對(duì)車輛輕量化設(shè)計(jì)和滿足工作要求的情況下減少成本的考慮，對(duì)車輛框架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分析及優(yōu)化過程提出了許多要求。一是滿足車輛總布置的要求。二是車輛在復(fù)雜的工作環(huán)境中，車輛框架上的機(jī)構(gòu)和有關(guān)部分之間不能產(chǎn)生干涉。在凹凸不平的路況上行駛時(shí)，車輛可能發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形或者是垂直面內(nèi)的彎曲變形；所以車輛框架的設(shè)計(jì)要離地面近一些，近而降低車輛的重心，以提高車輛行駛的穩(wěn)定性。所以，本文對(duì)車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜態(tài)特性研究分析，以便能夠發(fā)現(xiàn)車架在承受靜載荷時(shí)薄弱部位的影響，以便能夠?qū)嚰芙Y(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)及優(yōu)化，并對(duì)車架的可靠性進(jìn)行詳細(xì)的分析，以便提出合理的改進(jìn)計(jì)劃，方便以后對(duì)車輛框架進(jìn)行改進(jìn)及優(yōu)化提供所需的借鑒和參考。主要內(nèi)容如下；(1)查閱有關(guān)資料，確定所要研究的汽車車架的技術(shù)要求和優(yōu)化方向；(2)論述本論文所要研究的汽車車架的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性能參數(shù)；詳細(xì)分析汽車車架的結(jié)構(gòu)組成，以便在后續(xù)工作中確定車架的載荷、約束等邊界條件和建立有限元分析模型打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；(3)計(jì)算本論文所研究車架的主要載荷，如對(duì)車架所受的橫向力、縱向力進(jìn)行分析計(jì)算，同時(shí)參考擺臂的位置來制定車架不同工況下進(jìn)行有限元強(qiáng)度分析；(4)用Pro/ENGINEERWildfire5.0軟件對(duì)車輛框架進(jìn)行建模并進(jìn)行有限元分析；(5)車架靜強(qiáng)度有限元分析，研究在最大工況下的應(yīng)力分布，得出最大等效應(yīng)力值和所受最大應(yīng)力部位，分析車架是不是滿足強(qiáng)度要求；(6)根據(jù)分析結(jié)果對(duì)車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)，并重新校核計(jì)算新車架的強(qiáng)度，最終確定車架的最優(yōu)結(jié)構(gòu)形式。通過強(qiáng)度分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以使車輛框架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度在滿足要求的前提下達(dá)到最優(yōu)，既能減少材料的使用，又能達(dá)到輕量化，還能降低生產(chǎn)成本，使可靠性達(dá)到最高。1.4本章小結(jié)本章介紹了課題研究的背景及意義、擺臂翻斗車的工作流程，擺臂式翻斗車的結(jié)構(gòu)組成、車架組成與功能要求，對(duì)車輛框架做強(qiáng)度分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)的意義。并深知車架是車輛的骨架，在整個(gè)車輛的結(jié)構(gòu)中有不可替代的作用。PAGE67第2章擺臂式翻斗車車架和底架的三維實(shí)體建模通過第1章的介紹，在第2章中將對(duì)車架和底架進(jìn)行三維實(shí)體建模,使用的Pro/ENGINEERWildfire5.0軟件對(duì)車架相關(guān)的零部件進(jìn)行三維實(shí)體建模，同時(shí)對(duì)接下來的結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度分析奠定了基礎(chǔ)。2.1PRO/ENGINEERWILDFIRE5.0軟件介紹Pro/ENGINEER操作軟件是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。該軟件以參數(shù)化著稱，也是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，到現(xiàn)在，在三維造型中該軟件都占有著重要地位。它廣泛應(yīng)用于汽車、航天航空、電子、模具、玩具、工業(yè)設(shè)計(jì)和機(jī)械制造等行業(yè)。而Pro/ENGINEERWildfire5.0提供許多增強(qiáng)功能，蘊(yùn)涵了豐富的最佳實(shí)踐，可以幫助用戶更快、更輕松地完成工作。該版本是PTC有史以來質(zhì)量最高的Pro/ENGINEER新版本。Pro/ENGINEERWildfire5.0擁有的主要部分功能模塊有：Pro/ENGINEER基本模塊，復(fù)雜零件的曲面設(shè)計(jì)模塊，運(yùn)動(dòng)仿真模塊，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析模塊，疲勞分析模塊，數(shù)控編程模塊，模具設(shè)計(jì)模塊等等，其功能之強(qiáng)大，運(yùn)用范圍之廣范，可以滿足大多數(shù)工程設(shè)計(jì)者的要求。對(duì)于Pro/ENGINEER軟件所創(chuàng)建的三維模型是一種全參數(shù)化的模型：特征截面幾何的全參數(shù)化、零件模型的全參數(shù)化、裝配體模型的全參數(shù)化。模型中任意參數(shù)的變化將會(huì)引起相關(guān)模型或工程圖的變化，有牽一發(fā)而動(dòng)全身的功能。2.2車架的三維實(shí)體建模2.2.1車架右縱梁的建?？v梁是車架必不可少的承載部件，右縱梁是車架的一部分，在右縱梁上通過鉚接連接車架橫梁、加固版、彈簧支架等部件。通過Pro/ENGINEERWildfire5.0中的零件設(shè)計(jì)功能對(duì)車架各部分進(jìn)行建模。草繪準(zhǔn)備階段：打開軟件操作界面，點(diǎn)擊“文件”下拉選項(xiàng)中的“新建”彈出如圖2-1所示的“新建”對(duì)話框，類型選擇“零件”，子類型選擇“實(shí)體”，在名稱中輸入零件相應(yīng)名稱，默認(rèn)“缺省”狀態(tài)，點(diǎn)擊確定，進(jìn)入軟件工作界面。圖2-1新建如圖2-2所示工作界面，點(diǎn)擊右上角的“草繪”命令，彈出下一個(gè)對(duì)話框，如圖2-2工作界面圖2-3所示“草繪”工作界面，根據(jù)要求，選擇草繪平面、草繪方向、參照及方向，點(diǎn)擊“草繪”，開始進(jìn)行草繪。在接下的敘述中草繪準(zhǔn)備階段均與此相同，以此為參照。圖2-3草繪選項(xiàng)（1）對(duì)車架右縱梁進(jìn)行三維實(shí)體建模，繪制右縱梁草圖如圖2-4所示。圖2-4右縱梁草圖（2）選擇“拉伸”命令，拉伸為厚度55mm.如圖2-5所示。圖2-5右縱梁拉伸（3）依然草繪截面選擇“拉伸”命令保留相應(yīng)厚度切除材料后，得到如圖的圖2-6所示槽型截面。圖2-6槽型截面（4）對(duì)右縱梁側(cè)面上的孔進(jìn)行草繪和側(cè)面打孔結(jié)果如圖2-7所示。圖2-7右縱梁側(cè)面打孔（5）對(duì)右縱梁的上下面表面打孔后的右縱梁如圖2-8所示。圖2-8右縱梁2.2.2車架前橫梁的建模（1）在“草繪”界面中繪制如圖2-9所示的草圖。圖2-9前橫梁草圖（2）選擇“拉伸”命令，拉伸厚度為125mm,如圖2-10所示。圖2-10前橫梁拉伸（3）通過“草繪-拉伸-去除材料”等命令得到前橫梁輪廓為圖2-11所示。圖2-11前橫梁輪廓（4）仍然通過“草繪-拉伸-去除材料”等命令對(duì)前橫梁的上下面進(jìn)行孔和槽的處理得到如圖2-12所示的前橫梁。圖2-12前橫梁2.2.3車架第二橫梁的建模（1）選擇“草繪”命令，并繪制如圖2-13所示的草圖。圖2-13第二橫梁草圖（2）繪制完草圖后，選擇“拉伸”命令，拉伸厚度90mm,得到如圖2-14所示的圖形。圖2-14第二橫梁拉伸（3）在草圖界面中繪制要切除的輪廓草圖，如圖2-15所示圖2-15切除輪廓草圖（4）通過“拉伸”命令，并選擇切除材料，得到如圖2-16所示的第二橫梁輪廓圖。圖2-16第二橫梁輪廓圖（5）在草圖界面中繪制出第二橫梁后面要去除材料的輪廓，如圖2-17所示。圖2-17第二橫梁側(cè)面去除材料輪廓（6）通過“拉伸”命令，并選擇切除材料，得到如圖2-18所示的第二橫梁正面廓圖。圖2-18第二橫梁正面圖（7）對(duì)第二橫梁的上下表面進(jìn)行打孔和倒角的處理后，得到如圖2-19所示第二橫梁的圖形。圖2-19車架第二橫梁2.2.4車架中間橫梁的建模（1）選擇“草繪”命令，并繪制如圖2-20所示的草圖。圖2-20中間梁草繪圖（2）繪制完草圖后，選擇“拉伸”命令，拉伸厚度85mm,得到如圖2-21所示的圖形。圖2-21中間梁拉伸圖（3）在草圖界面中繪制要切除材料的輪廓草圖，如圖2-22所示。圖2-22切除材料的輪廓草圖（4）通過“拉伸”命令，并選擇切除材料，得到如圖2-23所示的中間橫梁輪廓圖。圖2-23中間橫梁輪廓圖（5）對(duì)中間橫梁上下面進(jìn)行打孔和倒角處理，最終得到中間橫梁的建模圖，如圖2-24所示。圖2-24車架中間橫梁2.2.5車架后橫梁的建模（1）選擇“草繪”命令，并繪制如圖2-25所示的草圖。圖2-25后橫梁草繪圖（2）繪制完草圖后，選擇“拉伸”命令，拉伸厚度50mm,得到如圖2-26所示的圖形。圖2-26后橫梁拉伸圖（3）在草圖界面中繪制要切除材料的輪廓草圖，如圖2-27所示。圖2-27切除材料輪廓草圖（4）通過“拉伸”命令，并選擇切除材料，得到如圖2-28所示的后橫梁輪廓圖。圖2-28后橫梁輪廓（5）對(duì)中間橫梁上下面進(jìn)行打孔和倒角處理，最終得到后橫梁的建模圖，如圖2-29所示。圖2-29車架后橫梁2.2.6車架減震器支架的建模（1）選擇“草繪”“拉伸”命令，得到圖2-30所示的圖形。圖2-30減震器草繪、拉伸圖（2）對(duì)減震器背面進(jìn)行挖槽處理，使用“草繪-拉伸-去除材料”得到如圖2-31所示圖形。圖2-31減震器背面槽型（3）依然使用草繪“草繪”“拉伸”命令,對(duì)減震器背面的加強(qiáng)肋進(jìn)行建模，如圖2-32所示。圖2-32減震器加強(qiáng)肋板（4）對(duì)減震器支架進(jìn)行打孔處理后得到如圖2-33所示的圖形。圖2-33車架減震器支架2.2.7車架變速箱橫梁下件的建模（1）選擇“草繪”命令，并繪制如圖2-34所示的草圖。圖2-34變速箱橫梁下件草圖（2）繪制完草圖后，選擇“拉伸”命令，拉伸厚度230mm,得到如圖2-35所示的圖形。圖2-35變速箱橫梁下件拉伸圖（3）依然使用“草繪”命令，繪制如圖2-36所示中間槽草圖。圖2-36變速箱橫梁下件中間槽草圖（4）通過“拉伸”命令，選擇切除材料得到圖2-37所示中間槽。圖2-37變速箱橫梁下件中間槽（5）依然使用草繪“草繪”“拉伸”命令，去除變速箱橫梁下件一側(cè)邊多余材料，如圖2-38所示。圖2-38變速箱橫梁下件一側(cè)邊多余材料切除（6）通過“鏡像”命令，鏡像平面為中間平面，即可完成側(cè)邊所有多余材料的切除，再經(jīng)過打孔處理后得到如圖2-39所示的變速箱橫梁下件的建模圖。圖2-39變速箱橫梁下件2.2.8車架后板簧支撐梁加強(qiáng)板的建模（1）選擇“草繪”命令，并繪制如圖2-40所示的后板簧支撐梁加強(qiáng)板草圖。圖2-40后板簧支撐梁加強(qiáng)板草圖（2）繪制完草圖后，選擇“拉伸”命令，拉伸厚度190mm,得到如圖2-41所示的圖形。圖2-41板簧支撐梁加強(qiáng)板拉伸圖（3）在草圖界面中繪制要切除材料的輪廓草圖，如圖2-42所示。圖2-42切除材料輪廓草圖（4）通過“拉伸”命令，選擇切除材料如圖2-43所示。圖2-43材料切除輪廓（5）材料切除后的輪廓如圖2-44所示。圖2-44后板簧支撐梁加強(qiáng)板輪廓（6）通過“草繪”命令，繪制出后板簧支撐梁加強(qiáng)板上的孔，如圖2-45所示孔的草繪圖。圖2-45后板簧支撐梁加強(qiáng)板孔的草圖（7）通過“拉伸”命令，去除材料后得到后板簧支撐架加強(qiáng)板上的孔，如圖2-46所示。圖2-47后板簧支撐架加強(qiáng)板上的孔（8）完成建模后，如圖2-48所示后板簧支撐梁加強(qiáng)板。圖2-48后板簧支撐梁加強(qiáng)板2.2.9車架右縱梁加強(qiáng)板的建模（1）選擇“草繪”命令，并繪制如圖2-49所示的右縱梁加強(qiáng)板草圖。圖2-49右縱梁加強(qiáng)板草圖（2）繪制完草圖后，選擇“拉伸”命令，拉伸厚度50mm,得到如圖2-49所示的圖形。圖2-49右縱梁拉伸圖（3）在草圖界面中繪制要切除材料的輪廓草圖，如圖2-50所示。圖2-50切除材料輪廓草圖（4）通過“拉伸”命令，選擇切除材料如圖2-51所示。圖2-51右縱梁材料切除部分（5）材料切除后得到圖2-52所示的輪廓圖。圖5-52材料切除后輪廓圖（6）通過“草繪”命令，在右縱梁正面圖繪制出孔的草圖，如圖2-53所示。圖2-52右縱梁正面孔草圖（7）通過“拉伸”，切除材料后得到如圖2-53所示的孔。圖2-53右縱梁正面孔（8）上下表面的孔處理方法同正面孔的處理方法一致，處理完后的最終的右縱梁加強(qiáng)板，如圖2-54所示。圖2-54右縱梁加強(qiáng)板2.2.10后板簧前支架的建模（1）選擇“草繪”命令，并繪制如圖2-55所示的草圖。圖2-55后板簧支架草圖（2）繪制完草圖后，選擇“拉伸”命令，拉伸厚度8mm,得到如圖2-56所示的后板簧前支架底座圖形。圖2-55后板簧前支架底座拉伸圖（3）對(duì)后板簧前支架底座進(jìn)行打孔處理后的到后板簧前支架底座，如圖2-56所示。圖2-56后板簧前支架底座（4）依次選擇下拉菜單中的“插入”“混合”“伸出項(xiàng)”命令，如圖2-57所示。圖2-57混合-伸出項(xiàng)命令（5）在彈出的菜單管理器中，屬性選擇直線，點(diǎn)擊完成。第一截面定義如圖2-58所示，第二截面定義如圖2-59所示，注意兩截面的起始方向必須一致。圖2-58第一截面圖2-59第二截面（6）點(diǎn)擊“√”后進(jìn)行，方向定義直接點(diǎn)擊確定，然后進(jìn)入深度定義選項(xiàng)，在菜單管理器中選擇盲孔，點(diǎn)擊完成，在輸入厚度選項(xiàng)中輸入兩截面之間的距離，點(diǎn)擊“√”，完成“混合-伸出項(xiàng)”命令，得到如圖2-60所示后板簧前支架伸出部分。圖2-60后板簧前支架伸出部分（7）用草繪“草繪”“拉伸”命令，完成打孔和肋板，得到最終的后板簧支架如圖2-61所示。圖2-61后板簧支架2.3底架的三維實(shí)體建模2.3.1底板的建模(1)根據(jù)底板的圖紙，繪制底板的草圖。如圖2-62所示。圖2-62底板草圖(2)對(duì)二維草圖進(jìn)行拉伸操作，拉伸厚度1790mm，完成后得圖2-63所示的底板。圖2-63底板2.3.2內(nèi)縱板的建模(1)根據(jù)內(nèi)縱板圖紙，繪制其二維草圖。如圖2-64所示。圖2-64內(nèi)縱板草圖(2)對(duì)草圖拉伸后，如圖2-65所示。圖2-65內(nèi)縱板2.3.3外縱板的建模(1)根據(jù)外縱板圖紙，繪制其二維草圖。如圖2-66所示。圖2-66外縱板草圖(2)對(duì)草圖拉伸后，如圖2-67所示。圖2-67外縱板2.3.4內(nèi)外縱板支撐的建模(1)根據(jù)內(nèi)外縱板支撐件圖紙，繪制其二維草圖。如圖2-68所示。圖2-68內(nèi)外縱板支撐件草圖(2)對(duì)草圖拉伸后，如圖2-69所示。圖2-69內(nèi)外縱板支撐件2.3.5擺臂角板的建模(1)畫出擺臂角板的草圖。如圖2-70所示。圖2-70擺臂角板草圖(2)對(duì)草圖拉伸,拉伸厚度124mm,如圖2-71所示。圖2-71擺臂角板拉伸(3)經(jīng)過“拉伸-切除材料”命令和后續(xù)相關(guān)處理后，得到擺臂角板如圖2-72所示的擺臂角板。圖2-72擺臂角板2.3.6第一橫梁建模(1)繪制橫梁草圖。如圖2-73所示.圖2-73第一橫梁草圖(2)對(duì)草圖拉伸,拉伸厚度38mm,如圖2-74所示。圖2-74橫梁拉伸實(shí)體(3)在生成的實(shí)體繪制要切除部分的草圖，如圖2-75所示。圖2-75切除部分草圖（4）對(duì)草圖進(jìn)行拉伸-切除材料，如圖2-76所示。圖2-76橫梁拉伸-切除材料剩余部分(5)對(duì)橫梁進(jìn)行倒圓角處理后，完成底架第一橫梁三維實(shí)體建模，如圖2-77所示。圖2-77底架第一橫梁2.4本章小結(jié)本章對(duì)所使用的軟件Pro/ENGINEERWildfire5.0進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，重點(diǎn)對(duì)車架和底架的相關(guān)部分進(jìn)行了建模，包括車架的右縱梁、前橫梁、第二橫梁、中間橫梁、減震器支架、變速箱橫梁下件、后板簧支撐架加強(qiáng)板、右縱梁加強(qiáng)板、后板簧前支架和底架的底板、內(nèi)外縱板、擺臂角板、內(nèi)外板支撐件的建模并敘述了部分相關(guān)的建模過程。車架和底架相關(guān)零部件的建立為下一章的裝配奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。第3章車架和底架的裝配、干涉檢查3.1裝配設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)裝配過程不但能夠體現(xiàn)機(jī)構(gòu)或零件的工作方式，還可以清楚地展現(xiàn)各部分之間的配合關(guān)系。因此，在裝配產(chǎn)品的過程中，裝配圖是制定工藝過程、進(jìn)行零部件配合和檢驗(yàn)的主要依據(jù)，是重要的生產(chǎn)文件。機(jī)械裝配的基本概念：裝配是依據(jù)相關(guān)圖紙，把組成機(jī)器的各部分按配合關(guān)系組裝好的流程。任何產(chǎn)品都是都是由幾部分組成。為確保配合有效，必需把總體部件劃分成可以獨(dú)自配合的單元。零件:構(gòu)成總體產(chǎn)品的最小單位，由整個(gè)材料加工成。進(jìn)行裝配時(shí)，零件一般是組裝成組件和部件，然后拼裝成產(chǎn)品。套件:最小的裝配單元，由一個(gè)基準(zhǔn)零件組裝一個(gè)或若干個(gè)零件形成。組件:由一個(gè)或幾個(gè)套件和零件構(gòu)成。部件:部件是在一個(gè)基體上，配合有一個(gè)或幾個(gè)組件、套件和零件形成。裝配內(nèi)容:在裝配過程中，裝配可以分為組件裝配、部件裝配和總體裝配。因此，在執(zhí)行裝配操作時(shí)，為保證裝配精度和效率，需要進(jìn)行清洗零件、尺寸和重量排序、平衡和其它準(zhǔn)備工作，然后連接、部分裝配和總裝配，并在配合過程當(dāng)中進(jìn)行查驗(yàn)、調(diào)整等操作，然后經(jīng)過試運(yùn)行、上漆和包裝等工作即可完成整個(gè)生產(chǎn)內(nèi)容。裝配地位:機(jī)器的總體設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，裝配是最后的生產(chǎn)過程，其配合精度和準(zhǔn)確性將直接影響產(chǎn)品的性能。因此在這個(gè)產(chǎn)品的最終檢驗(yàn)環(huán)節(jié)中，需要詳細(xì)檢查并發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)和加工工藝中的錯(cuò)誤，及時(shí)進(jìn)行修改和調(diào)整。3.2車架的總體裝配擺臂式翻斗車選取的是邊梁式車架，由兩根縱梁和六根橫梁采用鉚接的方式組成。3.2.1準(zhǔn)備階段(1)打開Pro/ENGINEERWildfire5.0軟件，點(diǎn)擊左上角“文件”“設(shè)置工作目錄”選取零件所保存的工作目錄。如圖3-1所示。3-1選取工作目錄（2）點(diǎn)擊“文件”下方的“新建”，在新建菜單中類型選擇“組件”子類型選擇“設(shè)計(jì)”，取消使用“缺省”模板，如圖3-2所示，點(diǎn)擊確定進(jìn)入模板選項(xiàng)。圖3-2新建選項(xiàng)（3）如圖3-3所示，選擇模板類型為mmns_asm_design,點(diǎn)擊確定進(jìn)入裝配界面。圖3-3模板選項(xiàng)（4）在工作界面中，點(diǎn)擊右下角“裝配”，從目錄中選擇要裝配的零件同時(shí)將“預(yù)覽”打開以觀察所選零件是否正確，通常第一個(gè)零件作為基本件，其他零件都以其為基本進(jìn)行裝配，如圖3-4所示。圖3-4裝配零件選擇目錄3.2.2車架的裝配（1）將左縱梁導(dǎo)入，并將其固定。如圖3-5所示。圖3-5左縱梁(2)導(dǎo)入車架前橫梁，根據(jù)它們之間的配合關(guān)系進(jìn)行裝配，保證前橫梁上下平面和縱梁上下面重合、橫梁與縱梁連接的孔必須重合，如圖3-6所示。圖3-6前橫梁與左縱梁連接處(3)在車架縱梁和前橫梁之間插入鉚釘，如圖3-7所示。圖3-7插入鉚釘(4)導(dǎo)入車架第二橫梁，按其配合關(guān)系進(jìn)行裝配。如圖3-8所示。圖3-8第二橫梁的裝配(5)導(dǎo)入車架縱梁加固板，按其配合關(guān)系進(jìn)行裝配。注意加固板和縱梁的孔要配合好，如圖3-9所示。圖3-9縱梁加強(qiáng)板的裝配(6)導(dǎo)入變速箱橫梁下件，按其配合關(guān)系進(jìn)行裝配。注意孔的位置，如圖3-10所示。圖3-10變速箱橫梁下件的裝配(7)導(dǎo)入變速箱橫梁上件，按其配合關(guān)系進(jìn)行裝配，如圖3-11所示。注意變速箱上下件孔和縱梁孔的位置。圖3-11變速箱橫梁上件的裝配(8)導(dǎo)入中間橫梁，按其配合關(guān)系進(jìn)行裝配。如圖3-12所示。圖3-12中間橫梁的裝配(9)導(dǎo)入后板簧支撐梁加強(qiáng)板，按其配合關(guān)系進(jìn)行裝配，如圖3-13所示。圖3-13后板簧支撐梁加強(qiáng)板的裝配(10)導(dǎo)入第五橫梁、第六橫梁、后橫梁、支撐梁加強(qiáng)板，按其配合關(guān)系進(jìn)行裝配。如圖3-14所示。圖3-14第五橫梁、六橫梁、后橫梁、支撐梁加強(qiáng)板的裝配(11)導(dǎo)入右縱梁、加固版、支撐梁加強(qiáng)板，按其配合關(guān)系進(jìn)行裝配。如右圖3-15所示車架總成。圖3-15車架總成3.3底架的總體裝配底架各部件采用焊接的方式連接在一起，在Pro/ENGINEERWildfire5.0軟件里面組件模塊中，進(jìn)行底架的裝配工作。底架裝配過程中的準(zhǔn)備階段與3.2.1準(zhǔn)備階段相同。(1)導(dǎo)入底架底板并固定好。如圖3-16所示。圖3-16底架底板(2)導(dǎo)入內(nèi)外縱板、內(nèi)外縱板支撐、大臂角板、，并按其布置位置進(jìn)行裝配。如圖3-17所示。圖3-17內(nèi)外縱板、內(nèi)外縱板支撐、大臂角板裝配（3）在底板的另一側(cè)導(dǎo)入步驟(2)所導(dǎo)入的組件，并按其相應(yīng)的配合關(guān)系進(jìn)行裝配。如圖3-18所示。圖3-18底架上部（4）導(dǎo)入橫梁、縱梁、橫縱梁角板等部件，并按其配合關(guān)系進(jìn)行裝配，如圖3-19所示。圖3-19底架下部的裝配（5）導(dǎo)入前護(hù)欄總成，完成底架裝配，如圖3-20所示。圖3-20底架總成3.4車架和底架的裝配前面對(duì)車架的總體裝配和底架的總體裝配進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，下面對(duì)車架和底架的總體裝配進(jìn)行詳細(xì)的介紹，步驟如下。車架和底架裝配過程中的準(zhǔn)備階段與3.2.1準(zhǔn)備階段相同。(1)導(dǎo)入車架總成并選擇固定。如圖3-21所示。圖3-21車架總成(2)導(dǎo)入墊板，在車架上按其配合關(guān)系裝配好。如圖3-22所示。圖3-22墊板的裝配(3)將底架總成導(dǎo)入進(jìn)來，并按其配合關(guān)系裝配好。如圖3-23所示。圖3-23車架和底架裝配車架和底架之間之間的連接方式采用鉚釘連接。3.5裝配過程中的干涉及解決辦法(1)裝配過程中，對(duì)車架通過全局干涉檢查，發(fā)現(xiàn)第二橫梁與左縱梁之間的面接觸出現(xiàn)問題，經(jīng)檢查，第二橫梁的左側(cè)面進(jìn)入左縱梁內(nèi)部。圖3-24全局干涉檢查（2）打開零件圖重新修改了第二橫梁尺寸，并進(jìn)行了重新裝配，消除了干涉。如圖3-25左上角顯示沒有零件干涉。圖3-25全局干涉檢查結(jié)果（3）裝配過程中，通過全局干涉檢查，發(fā)現(xiàn)鉚釘與孔出現(xiàn)相交，通過界面提示，并仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)鉚釘直徑大于孔的直徑。通過修改鉚釘尺寸，消除干涉。如圖3-26所示。圖3-26鉚釘與孔干涉顯示(4)底架的裝配過程中出現(xiàn)了與（1）同樣的問題，經(jīng)修改、重新裝配消除干涉。(5)車架和底架裝配完成后，經(jīng)干涉檢查，沒有發(fā)現(xiàn)干涉，檢查結(jié)果如圖3-27所示。圖3-27干涉檢查結(jié)果3.6總裝配體的簡(jiǎn)化本論文使用Pro/ENGINEERWildfire5.0軟件創(chuàng)建了車架和底架的三維模型。模型結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度對(duì)求解計(jì)算的難度和速度產(chǎn)生了很大的影響，車架結(jié)構(gòu)上的非承載件對(duì)總體應(yīng)力和變形影響很小，但能夠增加求解的規(guī)模和難度，影響求解的速度。因此，應(yīng)將這些非承載件去除，為接下來的有限元分析做好準(zhǔn)備。簡(jiǎn)化結(jié)果如下：（1）底架上的前護(hù)欄刪除，因?yàn)樵谟邢拊治鲋胁皇芰?。如圖3-28所示。圖3-28刪除前護(hù)欄特征（2）刪除前后板簧支架、附簧托架特征，因?yàn)樵诩虞d分析時(shí)支腿油缸處采用全約束，故前后板簧支架、附簧托架處不受力。如圖3-29所示。圖3-29刪除前后板簧支架、附簧托架特征（3）去除縱梁上對(duì)整體強(qiáng)度和剛度的影響較小的小孔，同時(shí)避免有限元分析時(shí)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響，如圖3-30所示。圖3-30刪除孔的特征（4）經(jīng)過簡(jiǎn)化，簡(jiǎn)化后的車架和底架總成如圖3-31所示。圖3-31簡(jiǎn)化后的車架和底架總成3.7本章小結(jié)本章開頭便介紹了一下裝配設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，并詳細(xì)介紹了Pro/ENGINEERWildfire5.0裝配前的準(zhǔn)備階段，以便快速完成裝配任務(wù)。同時(shí)對(duì)車架、底架、車架和底架的裝配過程進(jìn)行了相應(yīng)的介紹，另外介紹了在裝配過程中遇到的一些干涉問題及解決辦法，最后對(duì)模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化以便于進(jìn)行有限元分析。第4章車架結(jié)構(gòu)的靜強(qiáng)度分析4.1有限元分析概論有限元法是隨著電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一種現(xiàn)代計(jì)算方法。它是50年代首先在連續(xù)體力學(xué)領(lǐng)域——飛機(jī)結(jié)構(gòu)靜、動(dòng)態(tài)特性分析中應(yīng)用的一種有效的數(shù)值分析方法，隨后很快廣泛地應(yīng)用于求解熱傳導(dǎo)、電磁場(chǎng)、流體力學(xué)等連續(xù)性問題。在工程領(lǐng)域中有限元分析越來越多的用于仿真模擬，來求解真實(shí)的工程問題，如機(jī)械制造、材料科學(xué)、航海、各類工程、石油化工及汽車能源等，都得到了廣泛的重視。4.1.1有限元分析的步驟有限元分析一般分為三個(gè)步驟：建模階段、計(jì)算處理階段和結(jié)果處理階段。如圖4-1所示。圖4-1有限元分析的一般流程前處理階段也稱建模階段。根據(jù)研究對(duì)象實(shí)際的外形特征和受力情況建立起有限元分析模型。前處理階段還有一個(gè)重要的任務(wù)就是將求解域離散成有限個(gè)相互連接的單元離散域——有限元網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格劃分的越細(xì)、近似程度越高，分析出來的結(jié)果就越精確，但會(huì)造成計(jì)算量偏大的情況，因此網(wǎng)格的劃分在此階段具有重要的作用。第二個(gè)階段簡(jiǎn)單來說就是主要完成數(shù)值的分析計(jì)算任務(wù)。后處理階段對(duì)有限元計(jì)算輸出的結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，以便?duì)產(chǎn)品強(qiáng)度及性能要求作出正確判斷以及合理評(píng)估，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)。4.1.2Pro/ENGINEERWildfire5.0Mechanic功能簡(jiǎn)介Pro/ENGINEERWildfire5.0Mechanic功能是集靜動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)分析于一體的有限云分析模塊，它不但可以模擬真實(shí)的環(huán)境為模型施加載荷、約束，計(jì)算出相應(yīng)的應(yīng)力、應(yīng)變、位移等參數(shù)，而且能夠?qū)崿F(xiàn)靜態(tài)、疲勞、頻率、振動(dòng)等分析。通過給定相應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)，能夠在給出的變化范圍內(nèi)進(jìn)行敏感度分析，并能借助優(yōu)化分析為模型尋找到最佳的參數(shù)。4.2靜力學(xué)結(jié)構(gòu)分析過程(1)打開Pro/ENGINEERWildfire5.0軟件操作界面，通過“文件”打開要分析車架和底架總成的模型，如圖4-1所示。圖4-1車架和底架總成(2)點(diǎn)擊下拉式菜單“應(yīng)用程序”,選擇”Meanchica(M)”出現(xiàn)“Meanchica模型設(shè)置”直接點(diǎn)擊確定，如圖4-2所示。圖4-2Mechanica模型設(shè)置(3)進(jìn)入分析工作界面，如圖4-3所示。圖4-3工作界面(4)點(diǎn)擊右下角“材料分配”，彈出“材料指定”對(duì)話框，如圖4-4所示，選取車架和底架總成，點(diǎn)擊“材料”后面的更多，為模型添加相應(yīng)的材料，確定后完成材料分配。圖4-4材料指定對(duì)話框(5)網(wǎng)格劃分是有限元分析的核心。Pro/ENGINEERWildfire5.0Mechanic的集成模式中采用AutoGEM（自動(dòng)網(wǎng)格劃分），不需要人工進(jìn)行網(wǎng)格劃分，但可以對(duì)網(wǎng)格創(chuàng)建進(jìn)行一些設(shè)置。通常在運(yùn)行開始前，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行網(wǎng)格劃分。(6)給模型添加約束條件，如圖4-5所示。前板簧前支座和后板簧前支座孔處為銷釘約束，底架支腿孔和油缸固定孔處為固定約束。圖4-5添加約束(7)根據(jù)不同處位置的受力情況，給模型對(duì)應(yīng)位置添加相應(yīng)載荷，如圖4-6所示。擺臂連接處最大工作載荷Fx=-24230N,Fy=-64157N;擺臂油缸連接處最大工作載荷Fx=6743N，F(xiàn)y=1311N;變速箱橫梁與變速箱連接處Fy=-715N;發(fā)動(dòng)機(jī)與車架連接處Fy=-1646N;駕駛室與車架連接處Fy=-6860N。計(jì)算過程見附錄A。圖4-6載荷添加位置(8)點(diǎn)擊右上角“Mechanica分析/研究”如圖4-7所示。然后在彈出的“分析和設(shè)計(jì)研究”對(duì)話框中點(diǎn)擊“文件”選擇“新建靜態(tài)分析”，如圖4-8所示。并在圖4-9所示對(duì)話框中定義靜力分析任務(wù)，并確定。圖4-7Mechanica分析/研究圖4-8新建靜態(tài)分析圖4-9靜態(tài)分析定義(9)點(diǎn)擊“開始運(yùn)行”，并查看運(yùn)行狀態(tài)中的信息，如圖4-10所示，等待運(yùn)行完成。圖4-10運(yùn)行狀態(tài)部分信息4.3靜力學(xué)分析結(jié)果如圖4-11所示，左邊圖為應(yīng)力云圖，應(yīng)力最大130MPa，右邊為變形量云圖，變形量最大1.68mm,。圖4-11應(yīng)力、變形量云圖4.4本章小結(jié)本章節(jié)使用Pro/ENGINEERWildfire5.0Mechanic功能對(duì)車架和底架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了應(yīng)力分析、總變行量的分析，且使用此軟件繪制出了相應(yīng)的云圖，從圖中我們可以清晰直觀的看到車架和底架的應(yīng)力以及變形量情況。第5章液壓系統(tǒng)的計(jì)算與校核5.1液壓系統(tǒng)載荷的分析和壓力的計(jì)算5.1.1支腿油缸的工作行程計(jì)算圖5-1支腿運(yùn)動(dòng)變化過程通過AutoCAD2007軟件對(duì)ab不同工作位置之間的距離進(jìn)行測(cè)量，則支腿處于起始位置,處于工作位置時(shí),則油缸工作行程（5-1）。5.1.2油缸負(fù)載的計(jì)算(1)支腿油缸負(fù)載壓力的計(jì)算：從圖5-2中可以知，C點(diǎn)處受力的大小和方向?yàn)橹扔透坠ぷ鲿r(shí)所受力的大小和方向。圖5-2受力分析圖根據(jù)材料力學(xué)知識(shí)，以A點(diǎn)為矩心，列出平衡方程，有（5-2）經(jīng)計(jì)算解得當(dāng)擺臂位于與水平面成20°夾角時(shí)，此時(shí)支腿油缸受的載荷Fc的值最大。支腿工作過程中柱塞桿受力分析平面圖，如圖5-3所示。圖5-3活塞桿受力分析圖從所給的CAD圖紙中得知液壓缸的相關(guān)參數(shù)，活塞桿直徑d=55mm，無桿腔直徑D=100mm。設(shè)背壓P2=0.3Mpa，則：（5-3）解得10.1MPa。(2)擺臂油缸負(fù)載壓力的計(jì)算：擺臂及擺臂油缸受力分析如圖5-4所示，根據(jù)材料力學(xué)知識(shí)進(jìn)行計(jì)算，有圖5-4受力分析圖（5-4）解得當(dāng)擺臂位于與水平面成20°夾角時(shí)，此時(shí)油缸受的載荷Fb的值最大?；钊麠U受力分析平面圖，如圖5-5所示。圖5-5活塞桿受力分析圖從CAD圖中得知液壓缸的相關(guān)參數(shù)，活塞桿直徑d=55mm無桿腔直徑D=100mm設(shè)背壓P1=0.3Mpa，則：（5-5）代入相關(guān)數(shù)據(jù)得則起吊時(shí)油缸提供的壓力為12.3Mpa。5.1.3沿程壓力損失的計(jì)算此液壓系統(tǒng)采用的液壓油的產(chǎn)品代號(hào)為L(zhǎng)-HM46，故知此液壓油的運(yùn)動(dòng)粘度為46／s。不管液體在管中是作層流運(yùn)動(dòng)還是作紊流運(yùn)動(dòng)，使用雷諾數(shù)Re判斷液體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。由相似理論得到雷諾數(shù)Re==（5-6）式中,--液體運(yùn)動(dòng)粘度；液體動(dòng)力粘度；液體密度；液體運(yùn)動(dòng)的平均速度；為水力直徑或等效直徑。對(duì)圓形斷面管=d（管道內(nèi)徑）(5-7)由圖紙可知油路的管道內(nèi)徑為13mm，π?（）·v=π?（）·v1 (5-8)已知油缸行程為1500mm代入數(shù)值得v1=因此 v= =(5-9)代入相應(yīng)參數(shù)得。在光滑金屬圓管中，<=2000-2300，為層流。在橡膠軟管中，<=1600-2000，為層流。故由層流的沿程壓力損失可得 =· (5-10)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)證明：金屬管中油的層流運(yùn)動(dòng)，λ=75/Re；橡膠軟管中油的層流運(yùn)動(dòng)，λ=80/Re。代入上式可得 = Δp總=52185+254700=0.3 由于沿程壓力損失為0.3，可忽略不計(jì)，而所選油缸的額定壓力為16,因此壓力P滿足要求。5.2活塞桿的穩(wěn)定性判斷根據(jù)材料力學(xué)知識(shí)，當(dāng)壓桿受到臨界力為時(shí)，橫截面的臨界應(yīng)力可按公式=計(jì)算。于是，各種支撐情況下壓桿橫截面上的應(yīng)力為===(5-11)式中，臨界應(yīng)力；i=壓桿橫截面的慣性半徑；ul相當(dāng)長(zhǎng)度；兩者的比值（）為壓桿的柔度，壓桿的柔度記為，則=(5-12)則式5-2a可寫作=(5-13)歐拉公式僅適用于的范圍內(nèi)。于是，歐拉公式的應(yīng)用范圍則可以表示成= (5-14)或?qū)憺?(5-15)式中，為材料的比例極限。當(dāng)時(shí)，壓桿為細(xì)長(zhǎng)桿。而當(dāng)時(shí)，就不能應(yīng)用歐拉公式，稱為小柔度桿。的大小取決于壓桿材料的性質(zhì)。對(duì)于Q235鋼，可取E=206GPa，=200MPa，則由式5-2d可得 =π=π≈ 因而，由此可知對(duì)于Q235做成的桿件，當(dāng)時(shí)才能按大柔度桿計(jì)算。已知，=0.773m而兩端為鉸接的情況，由材料力學(xué)可知此時(shí)u=1， === 且 =< 對(duì)于柔度小于λp的非細(xì)長(zhǎng)壓桿，其臨界應(yīng)力σcr一般使用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于結(jié)構(gòu)鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼等材料，一般用公式σcr=a-bλ。其中a、b為與材料的力學(xué)性能有關(guān)的常數(shù),查相關(guān)手冊(cè)可知Q235鋼a=304MPa,b=1.12MPa。當(dāng)<時(shí)稱為小柔度桿或短粗桿，壓桿通常不會(huì)失穩(wěn)，它的破壞大多由強(qiáng)度不夠所導(dǎo)致，其臨界應(yīng)力。(5-16)其中a=304MPa，b=1.12MPa，σs=235MPa因?yàn)?<=，壓桿為小柔度桿，則<因此活塞桿滿足要求。5.3泵的參數(shù)計(jì)算與校核（1）確定液壓缸流量：支腿油缸的行程為150mm，且用時(shí)5s完成，擺臂行程1500mm用時(shí)50s，因此油缸的平均速度v=30mm/s。則支腿兩個(gè)油缸工作時(shí)所需的最大流量為=(5-17)則擺臂兩個(gè)油缸工作時(shí)所需最大流量=（2）確定液壓泵的流量：由于支腿和擺臂工作，故某缸最大流量便是系統(tǒng)的理論供油流量，另外考慮泄露損失等流量，可以取液壓泵的理論供油量為系統(tǒng)最大供油量的1.1～1.3倍，現(xiàn)取1.2倍進(jìn)行計(jì)算，則（5-18）(3)確定泵的壓力：由5.1.2中的（3）缸所需的最大壓力為,考慮損失為,則泵需提供的最大壓力P為。（4）確定泵的最大功率：=(5-19)代入數(shù)值得通過相關(guān)參數(shù)查表5-1，計(jì)算規(guī)格型號(hào)為CBN-F32齒輪泵符合要求。表5-1CBN系列齒輪泵規(guī)格型號(hào)工稱排量壓力轉(zhuǎn)速額定驅(qū)動(dòng)功率主要配套機(jī)型額定最高額定最高CBN-E323216202000250021拖拉機(jī)農(nóng)用車工程機(jī)械等的液壓系統(tǒng)CBN-E505016202000250032.7CBN-F323220252000250026.2CBN-F505020252000250041CBN-E32A3216202000250019所給發(fā)動(dòng)機(jī)功率為110KW，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于泵的額定驅(qū)動(dòng)功率，故可以帶動(dòng)此泵。附發(fā)動(dòng)機(jī)功率外特性曲線如圖5-4所示。圖5-4發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線5.4液壓系統(tǒng)原理圖如圖5-5為擺臂式翻斗車的液壓系統(tǒng)原理圖，液壓系統(tǒng)中用到了齒輪泵、液壓缸、溢流閥、調(diào)速閥、順序閥、旁通調(diào)速閥、三位四通手動(dòng)換向閥及濾油器、油箱、高低壓油管等液壓元器件。它們一起組成工作裝置的液壓系統(tǒng)，能夠完成工裝的驅(qū)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)擺臂式翻斗車的功能要求。要進(jìn)行滿載料斗的上車工裝時(shí)：先將9閥手動(dòng)推向左側(cè)，壓力油直接進(jìn)入2缸上腔，但是2缸下腔的液壓油無法馬上通過順序閥到達(dá)油箱，同時(shí)液壓油經(jīng)過順序閥到圖5-5液壓系統(tǒng)圖1-單級(jí)齒輪泵；2-左支腿油缸；3-右支腿油缸；4-左側(cè)主油缸；5-右側(cè)主油缸；6-調(diào)速閥；7-單項(xiàng)順序閥；8-三位四通手動(dòng)換向閥；9-三位四通手動(dòng)換向閥；10-旁通調(diào)速閥；11-溢流閥；12濾清器；