重型自卸車(chē)傾卸機(jī)構(gòu)受力分析

1、重型自卸車(chē)傾卸機(jī)構(gòu)受力分析重型自卸汽車(chē)設(shè)計(jì)中經(jīng)常選用三角臂組合式傾卸機(jī)構(gòu)，應(yīng)用的是鉸鏈四連 桿機(jī)械通常對(duì)自卸汽車(chē)傾卸機(jī)構(gòu)的計(jì)算是以三角臂為受力分析的研究對(duì)象；而 若全面表達(dá)傾卸機(jī)構(gòu)的受力狀態(tài)，則須將傾卸機(jī)構(gòu)作為受力分析的研究對(duì)象。實(shí) 踐證明，后者明顯優(yōu)于前者，具有應(yīng)用的廣泛性和較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。1引言自卸汽車(chē)通常采用液壓傾卸機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)卸載。目前，多數(shù)重型自卸汽車(chē)的 傾卸機(jī)構(gòu)選用三角臂組合式。它一般由車(chē)廂、三角臂、拉臂和副車(chē)架組成鉸鏈四 連桿機(jī)構(gòu)，通過(guò)動(dòng)力源液壓油缸的作用而產(chǎn)生舉升運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自卸汽車(chē)的 自動(dòng)卸載功能。以總質(zhì)量20t的重型自卸汽車(chē)為例，采用兩種方法對(duì)三角臂組合 式傾卸機(jī)構(gòu)進(jìn)行受力分

2、析，并進(jìn)行比較。2三角臂組合式傾卸機(jī)構(gòu)的工作原理三角臂組合式傾卸機(jī)構(gòu)由三角臂ABC、拉臂EC、油缸OB等組成，如圖1所示。點(diǎn)A為車(chē)廂支架與三角臂之鉸接點(diǎn)；點(diǎn)B為油缸與三角臂之上鉸接點(diǎn);點(diǎn)C為拉臂與三角臂之鉸接點(diǎn)；點(diǎn)E為拉臂與副車(chē)架之鉸接點(diǎn)；點(diǎn)H為車(chē)廂架 之鉸接點(diǎn)，點(diǎn)O為油缸與副車(chē)架之下鉸接點(diǎn)。當(dāng)傾卸機(jī)構(gòu)工作時(shí)，液壓油缸無(wú)桿腔進(jìn)油，使油缸OB伸長(zhǎng)，驅(qū)動(dòng)三角臂ABC和拉臂EC轉(zhuǎn)動(dòng)升高舉起車(chē)廂，使車(chē)廂繞點(diǎn)H傾翻卸載。貨物卸完后，油缸停止進(jìn)油，并打開(kāi)回油閥，車(chē)廂靠自身重量落回原位。其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖2所示。3傾卸機(jī)構(gòu)的受力分析3.1以三角臂為受力研究對(duì)象的受力分析對(duì)傾卸機(jī)構(gòu)進(jìn)行力的分析，通常的作法是把其中

3、的三角臂、拉臂等視為分離 體，分別作為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析。設(shè)三角臂為一個(gè)獨(dú)立體，由于三角臂的質(zhì)量與有效載荷質(zhì)量（車(chē)廂自身質(zhì)量 與車(chē)廂載荷質(zhì)量之和）相比很小，故可忽略三角臂與拉臂等構(gòu)件間鉸接處的轉(zhuǎn)動(dòng) 摩擦阻力及各構(gòu)件的慣性和慣性力矩，則使三角臂受力簡(jiǎn)化，如圖3所示。從圖 3中可以看到，三角臂僅受傾卸機(jī)構(gòu)中的油缸推力f、拉臂拉力fl及車(chē)廂支架 力f2作用。根據(jù)平面匯交力系平衡的幾何條件，車(chē)廂支架力f2必通過(guò)油缸 OB與拉臂EC的交點(diǎn)D。在該平衡力系中，油缸推力f是拉臂拉力fl和車(chē) 廂支架力f2的合圖3以三角臂為研究對(duì)象的受力分析力平衡力。以上分析只是表示了三角臂的受力方向，卻不能表示出力的大小，

4、同時(shí)也沒(méi) 有把車(chē)廂與副車(chē)架之鉸接點(diǎn)的車(chē)廂鉸接力f3考慮進(jìn)去，這是一個(gè)不小的缺陷。若以車(chē)廂為受力分析的研究對(duì)象，則其除受有效載荷質(zhì)量形成的重力W作 用外，還要受方向相反的車(chē)廂支架力f2的反作用力和車(chē)廂鉸接力f3的作用， 形成一個(gè)平面匯交力系，因此f2、f3二力的合力即是重力W的平衡力。與前 述對(duì)三角臂進(jìn)行的受力分析組合在一起，才是對(duì)整個(gè)傾卸機(jī)械完整的受力分析。3.2以傾卸機(jī)構(gòu)為受力分析研究對(duì)象的受力分析采用以傾卸機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象的幾何受力分析。如圖4所示，首先作垂直于副 車(chē)架的有效載荷質(zhì)量W的重心線NJ與車(chē)廂支架力f2的延長(zhǎng)線AN交于N點(diǎn), 連接NH,作NH的平行線JU,則NU為車(chē)廂支架力f2的代

5、數(shù)值,JU為車(chē)廂 鉸接力f3的代數(shù)值；作拉臂EC的平行線與油缸OB的平行線UV交于V點(diǎn), 則NV、UV分別為拉臂拉力fl、油缸推力f的代數(shù)值。由受力分析圖得知，在 傾卸機(jī)構(gòu)中，拉臂所承受的拉力最大，油缸推力次之，均大于重力W,說(shuō)明在三 角臂組合式傾卸機(jī)構(gòu)中三角臂并沒(méi)有起到使油缸推力節(jié)省的作用。而這種機(jī)構(gòu)由 于其舉升位置點(diǎn)A在車(chē)廂中部，因此對(duì)車(chē)廂結(jié)構(gòu)，特別是承受載荷較大的重型 自卸汽車(chē)車(chē)廂結(jié)構(gòu)十分有利。4結(jié)論以三角臂為研究對(duì)象的方法，運(yùn)用平面匯交力系平衡和平面力偶理論，計(jì)算 思路清晰明了，計(jì)算精度較高，計(jì)算過(guò)程復(fù)雜程度一般。但是，對(duì)整個(gè)傾卸機(jī)構(gòu) 來(lái)說(shuō)，由于缺少車(chē)廂鉸接力f3,不能全面表達(dá)傾卸機(jī)構(gòu)所有構(gòu)件的受力情況，即 使受力分析時(shí)考慮到f3的存在，若采用力矩的方法解出f3代數(shù)值，計(jì)算過(guò)程 就變得比較復(fù)雜。以傾卸機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象的方法則全面表達(dá)了該機(jī)構(gòu)所有構(gòu)件的受力情況， 而且將復(fù)雜的力學(xué)計(jì)算轉(zhuǎn)換成平面幾何的代數(shù)運(yùn)算，避免了力學(xué)計(jì)算中可能出 現(xiàn)的錯(cuò)誤或失誤，但計(jì)算過(guò)程略顯繁瑣。由于計(jì)算機(jī)的廣泛普及，解決這一問(wèn)題 已不是什么難題，只要根據(jù)其分析、計(jì)算原理編制一個(gè)固定的計(jì)算程序，輸入一 組或多組數(shù)據(jù)，不僅很快得到結(jié)果，還可以對(duì)整個(gè)傾卸機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。當(dāng)設(shè)計(jì)者對(duì)傾卸機(jī)構(gòu)中各力的數(shù)值精度要求不是很高時(shí)，完全可以免除計(jì)算，直接在按比例