基于proe的清障车变速器虚拟装配与运动学仿真

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1、1前言虚拟装配是在虚拟环境中，利用虚拟现实技术将设计的产品三维模型进行预装配，在满足产品性能与功能的条件下，通过分析、评价、规划、仿真等改进产品的设计和装配的结构，实现产品可装配性和经济性。据统计，产品的装配费用占整个生产成本30%～50%乃至更高，因此对产品装配工艺进行以提高质量和效率、降低成本为目标的改进和再规划，是增强制造业竞争力的重要环节。虚拟装配技术可缩短产品的设计开发周期、降低成本、提高质量[1-4]。其任务就是用可视化手段研究和解决产品的可装配性问题[5]。它将产品设计阶段产生的产品数字信息在计算机内进行虚拟实物复现，以验证产品的可装配性。在虚拟环境中，设计人

2、员可以像实际操作一样对虚拟零件进行装配操作、建立产品装配模型、进行装配规划、检查装配过程中的干涉情况，以提高产品装配的一次成功率[6]。本文以清障车变速箱为应用对象，利用Pro/Engineer（以下称Pro/E）作为虚拟装配体系的软件平台，对清障车变速箱进行虚拟装配与运动学仿真研究。2国内外研究现状2.1清障车技术现状及发展趋势图1东风153平板带吊机清障车清障车全名为道路清障车，又称拖车，由底盘、起重装置、托举牵引装置、液压系统、电控系统、车体与工具箱等组成，具有起吊、拽拉和托举牵引等多项功能，适用于高速公路、城市道路的清障作业。图1为东风153平板带吊机清障车。道路清

3、障与施救技术起源于20世纪初的美国，早期采用的方式是用钢丝绳或硬拖杆拖拉事故车辆或故障车辆[7]。如图2，图3所示。图320世纪30年代的清障车图21919年美国的清障车图41947年的清障车20世纪20～50年代的清障车，是在货车上安装滑轮、钢丝绳和卷扬机，靠机械传动带动卷扬机、拉杆支撑，吊起故障车的一端拖离现场，结构简单，功能单一。图4为1947年的清障车。20世纪50～70年代，以引入液压传动与控制技术为标志，采用全液压传动的清障车诞生，出现一批著名的清障车生产企业，如：美国的CENTRY、JERR—DAN，加拿大的NRC，英国的BONIFACE等，．清障车的技术和生

4、产得到很大的发展。我国清障车工业起步于上世纪八十年代末，在近二十年里，国内清障车行业经历了引进整车、吸收仿制到自主研发清障车的过程。随着我国城市交通和高速公路的快速发展，国内清障车的产品设计技术、制造工艺也进行了突破性发展，形成了清障车多功能化、智能化、人性化的产品技术特点；专用机构运用新型材料、产品模块化设计、专用设备的应用的制造工艺技术特点[8]。多功能清障车主要分为：升降平台清障车、随车吊平板清障车。按牵引吨位分为：2吨、3吨、5吨、8吨、10吨、15吨、25吨、30吨、50吨、80吨等。2002年我国公路通车里程已达175.8万公里，其中高速公路达2.5万公里，跃居

5、世界第二。随着京沈、京沪、西南出海通道等高速公路的开通，我国以五纵七横国道主干线为重点的国家公路主骨架已初步建成。这为清障车的突飞发展孕育了广阔市场，作为“让大地的脉络更畅通”的使者——清障车，要使其更能发挥安全快捷、强而有力的道路清障优势，那么清障车底盘专用化、重型化、智能化、作业附件实用性是清障车技术发展的必然趋势。2.1.1我国清障车技术现状现在的清障车已不再是单纯的托（牵）车了，而是一车多用、一车多能。如在清障车上添加摩托车升降平台，除能满足对四轮车辆的托（牵）车的作业外，还可对二轮摩托车进行背载作业，拓宽了清障车作业车辆的范围。在清障车上配装高空作业升降平台，既满

6、足了道路清障作业的需要，又可满足公路、交警、市政门对路标、路灯等进行高空作业。在清障车上配装强光照明装置，可为夜间作业提供照明光源。清障车上配装原地转向机构，作业人员可以很轻松地校正清障车与被托车的相对位置。清障车在托举事故车时，必需将托臂对准被托举的事故车后，才能作业。但在实际清障作业中，若驾驶员倒车技术不熟练或者路况不良，则可能要反复几次倒车，方可校正清障车与事故车的相对位置。这时，作业人员只需操纵安装在驾驶室的原地转向操纵手柄，清障车可围绕后桥中心原地转动，调整清障车与被托车的纵向作业所需的位置，进行作业。从而大大提高了工作效率。在一些公路隧道、城市道路和高架桥等较窄

7、的路面上，如发生事故造成堵塞交通时，汽车掉头转向就非常困难了，清障车也就不能快速顺畅地将事故车辆拖走。如清障车上配装带动力驱动的原地转向机构就能有效地解决以上问题。折叠式平板机构作业时，其与地面的最小夹角为≤8°，能适用低矮且接近角较小的车辆，使被托车在被牵引上平板时，不会与平板发生干涉，从而能安全地完成托举作业。清障车托臂自动平衡机构，利用传感器（临时安装在被拖牵车辆的前端与尾端，即前端与清障车托臂、尾端与地面最有可能或最先趋向发生碰撞的位置。也可固定安装在托臂上）发出被拖牵车辆与托臂的相对位置的变化信号，动力单