重型车轮装拆机构的建模与力分析.pdf

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1、、l匐化重型车轮装拆机构的建模与力分析Modelingandforceanalysisofanassemblyequipmentforheavywheels勾频，谢英杰，张洪汛GOUPin，XIEYing-jie。ZHANGHong．xun(武汉科技大学，武汉430081)摘要：为解决重型车轮装拆机构的受力分析问题，设计中利用了SoIidWOrks、HyperMesh、Nastran等仿真软件，建立了相应的动态模型，准确的分析了机构中各个零件的受力状态，通过模拟仿真比较了几种典型的工况，找到了机构所受最大应力和变形的位置及大小，确定了其安全可靠性，为强度计算提供了可靠的

2、依据。解决了重型车轮装拆机构的设计难题。关键词：仿真软件；重型车轮；装拆机构；力分析中图分类号：TH114文献标识码：A文章编号：1009—0134(2014)Ol(下)一0109-03Doi：10．396cl／J．1ssn．1009-0134．2014．01(下)．321装拆机构工作原理≤1500mm，轮宽≤500mm，轮重≤400kg进行。由于大型工程机械中重型车轮的装拆一直以设计力求做到强度高、体积小、重量轻、宜操来都需要多人手工完成，不仅强度大，而且效率作。根据几何设计的主要设计参数有：摆杆轴间低。针对这个难题，设计了这款摆杆式重型车轮距L槊=955mm，摆杆长

3、1杆=200mm，支承滚筒外径装拆机构。如图1所示⋯。D简=64mm，支承滚筒宽度w简=700mm，d~=40mm等。车轮在装拆时需要满足对中要求，故车轮在机构上的运动被要求在上下左右150mm的范围内，所以车轮的运动轨迹存在最左、最右、最上和最下等数个极限位置。利用CAD作图原理模拟出滚子和摆杆与车轮的接触模型及极限位置，如图2所示。1．扶手：2．棘轮扳手；3．减速机；4．万同轮；5滚筒；6．摆杆：7．摆杆轴：8．支承框架图I重型车轮装拆机构结构图装拆车轮时，将该装置插入悬空的车轮下，用棘轮扳手2分别转动两蜗轮蜗杆减速机3带动摆杆轴7转动，使重型车轮被支承在滚筒5上。

4、当两摆杆6带动滚筒5一起相对合拢和张开时，车轮中心将上升或下降。当两摆杆同向左右转动，可实图2机构轨迹区域边界现车轮位置的左右调节。推动支承框架8上的扶手当车轮处于不同位置时，摆杆机构上零件所1可在四个万向轮4的作用下完成整个装置装拆时受的力大小和方向都是不同的，故要分析不同状态的前后移动和转移。本设计选用了RV50铝合金方下，零件的受力情况，为零件强度设计提供依据。箱蜗杆蜗轮减速器，其功率、转矩和传动比均能以车轮为对象，车轮对左右两滚筒的压力F、F：和满足要求，大大减轻了装置的重量，能实现反行车轮的重力G构成封闭三角形，如图3所示。程自锁，保证了工作时不会反转。r-1

5、×sin=Xsin2确定基本参数由受力分析可知：tFc。s+c。s：G该重型车轮装拆机构的设计针对车轮直径取不同的0c和13即可求得F、F。的一组数据，收稿日期：2013-09-29基金项目：汽车零部件技术湖北省协同创新中心资助作者简介：勾频(1960一)，女，讲师，学士，主要从事机械设计方面的教学与研究工作。第36卷第1期2014—01(下)[1091l訇化中忽略推动小车的扶手，机构中的轴承，端盖，万向轮，减速箱等不在实体模型中展示，但在后面通过HyperMesh进行网格分析时，会将这些部G位加上约束或单元，对工作受力情况进行虚拟仿真。其他零件按照其实际相对位置进行装

6、配，忽略螺栓，螺母垫圈等零部件，保留螺栓孔。其模型如图4所示。图4轮胎装拆机构三维模型3．2网格模型创建三维实体模型创建后，通过SolidWorks导出CAD文件的通用格式．igs文件，与大型有限元分析软件HyperMesh进行对接，创建网格模型。在利用嘉茬望lFcNIPcMPaIF：cNlPcMPaHyperMesh进行网格建模时，首先要针对装拆机构最上l2288．410．193l2288．4l0．193中各零件的特征，进行单元属性的定义。左右支最下l3329．710．280l3329．7l0．280腿、中间横梁和滚筒用二维单元模拟；因在定义最左l2782．710．2

7、34l2410．3l0．203轴承模型时约束住除了绕滚筒轴或摆杆轴旋转方最右l2410．310．203l2782．710．234向以外的其他方向，属于只能承受指定自由度方中部l2524．7l0．213l2524．7l0．213向刚度的单元，故轴承连接处用一维线性弹簧单元代替；万向轮处施加约束，减速箱和摆杆轴轴端连接处与螺栓孔一起施加全约束，其余零件用三维网格单元代替，连接处使节点融合。网格模型如图5所示。图5网格模型通过大型有限元分析软件HyperMesh所建立的重型车轮装拆机构全三维网格模型，充分考虑了装拆轮胎时机构的各种受力情况，用它