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1、货箱与T式举升机构三角臂运动干涉分析 在自卸车T式举升机构设计中，如果各部件铰接点位置和三角臂几何形状设计不当，则在举升过程中三角臂与货箱底部可能发生运动干涉，严重时会导致油缸等部件损坏，举升机构失效。本文利用多缸体动力学理论从运动学和动力学角度分析了T举升机构干涉问题，并利用ADAMS建立了考虑运动干涉的T式举升机构参数化模型，分析了干涉存在时油缸推力变化情况，并开发了能够进行干涉检查的T式举升机构设计模块。1、T式举升机构参数化模型的建立T式举升机构三角臂在初始位置时，P3点与货箱底部留有一定距离。在举升过程中，由于P3点与货箱底部上升速度不一致，因此如果举升机构各铰接点位置布置不当，则在
2、举升初始阶段，就会出现如图1的干涉现象，即P3点运动到P3时与货箱底板接触。当干涉出现后就会出现运动学和动力学问题。 从运动学的角度讲，在发生干涉的短暂时间内，三角臂P3点与货箱底部以相同的速度运动，三角臂连杆放大式的运动关系被短暂的直顶式运动关系所替代，这种运动的破坏虽然不会导致举升机构出现卡死现象，但会引起一系列动力学问题的产生。三角臂P3点与货箱底部相碰撞，产生瞬间的接触力；油缸推力大幅波动，从而造成油缸或拉杆等部件破坏失效。对干涉进行检查和分析，需要从运动学和动力学两方面入手。从运动学角度出发，希望得到三角臂干涉点相对于货箱底部的干涉量大小，这可通过计算举升过程中P3点到货箱底面的垂直
3、距离来实现，该距离为零时表示三角臂和货箱发生干涉。因此在ADAMS中编制P3点到货箱底部的垂直距离h计算函数，并用Measure工具创建该距离的测量。通过对模型进行仿真可以在后处理中得到一条距离变化曲线，并可以从曲线中直接读出干涉量，进而指导设计方案的调整。从动力学范畴来考虑，三角臂和货箱接触瞬间伴随着冲击力突变、油缸推力突变和三角臂各铰接点受力突变等情况，因此在货箱和三角臂之间创建一对接触，这样就能在后处理中得到冲击力和油缸推力变化曲线。最后将模型中所有坐标点和计算量参数化，通过观察干涉量的大小，可以对设计方案做出方便的调整。为了便于修改各参数，本文还利用ADAMS的二次开发功能，设计针对T
4、式举升机构运动干涉检查的模块，如图2。2、运动学干涉检查运动干涉检查必须能够给出干涉发生时的举升角、干涉区间和最大干涉量，以便根据这些量调整举升机构布置、改进设计、消除干涉、保证举升机构的安全可靠。货箱在举升过程中，当举升角=0时，三角臂P3点到货箱底部的初始距离h=h0；在前期某段举升时间内，三角臂P3点的上升速度大于货箱底部相应点的上升速度，P3点至货箱底部的垂直距离逐渐变小，当h=0时即产生干涉现象，此时举升角为1。如果不考虑货箱底板对三角臂P3点的限制，随后P3点会跨越货箱底部，运动到货箱内部，此时h逐渐增加，达到局部峰值点A，如图3所示。之后虽然P3点仍在货箱内部，但随着举升角的增加
5、其上升速度会慢于货箱底部相应点的上升速度，h值开始逐渐减小，当=2时，h再次为0。随着举升角的继续增加，P3将穿过货箱底部回到货箱下方，这是运动干涉现象结束。因此我们定义1为干涉发生时的举升角，1，2为干涉区间，峰值A点对应的h m a x为最大干涉量。 以5 5 t举升吨位为例，研究T式自卸车举升机构三角臂和货箱的运动干涉问题，按严重干涉、轻微干涉和无干涉三种情况分别进行计算。假设自卸车在初始设计时就出现了比较严重的干涉现象，经计算初始干涉举升角1为0.94，干涉区间为0.94，5.22，最大干涉量hmax=32.88mm。根据这些干涉参数，重新布置举升机构，即可解决干涉问题，然后进一步调整
6、至无干涉状态。三种情况下的曲线如图4，干涉参数如表1。另外，在对模型进行运动仿真的过程中，举升机构与货箱底部一旦产生干涉，设置的感应器可立刻发出警报。3、动力学干涉检查在实际工作中，P3点不可能穿过货箱底板，因为当干涉出现时P 3点会与货箱底板产生接触甚至冲击，这时油缸推力和拉杆受力均会产生大幅波动导致系统损坏。这可从动力学角度对干涉进行仿真计算。仍对上述三种情况进行动力学仿真，在三角臂和油缸之间施加接触，以阻止三角臂穿越底板，得到的油缸推力曲线和冲击力曲线如图5和图6所示。在图5中，曲线对应情况为发生干涉，油缸推力处于正常状态，最大值为1.07106N；曲线为轻微干涉情况下油缸推力曲线，推力
7、最大值在干涉时明显增加，达到3.7106N，约为无干涉时的3倍；曲线为严重干涉情况下油缸推力曲线，在干涉发生时推力峰值急剧大幅上升，达到2.55107N，比未干涉情况高出一个数量级，这个数量级相对于正常设计的举升机构是无法承受的，必将导致举升机构的失效。从图中还可以看出严重干涉时三角臂和货箱还出现了二次碰撞。因此从上面运动学仿真计算干涉量和干涉区间，并据此调节举升机构的布置避免干涉是必要的。 所以，在干涉出现时举升机构的受力情况会出现巨大的波动，一般会导致举升机构的破坏，所得结果与实际车辆干涉发生时导致的损坏相符。运动学仿真中干涉量、干涉区间和起始干涉角的计算对于调整布置避免干涉具有很好的实际作用。但由于举升机构布置的调整对油缸举升力的影响比较大，因此在调整举升机构的布置以避免干涉的同时还需要使得油缸推力最小，以获得无干涉的最优布置。
