第9期 2017年9月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2017)09006904
D0I:10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.09.018
自卸车举升机构的显式统一模型研究
皆银停，刚宪约，刘德超，刘珍珍
（山东理工大学交通与车辆工程学院，山东淄博255049）
No.9 Sep.2017
摘要：举升机构的分析计算是自卸车设计的关键内容，传统的分析方法主要有以铰接点坐标为变量的二元二次方程组方法和以杆件角度为变量的三角代数方程方法，这两种方法往往存在判根取合的麻烦，而且不同类型举升机构的方程和判根准则也存在很大差异。基于线性变换与向量代数理论，提出一种无需判根的举升机构分析新方法，用统一的显式线性模型描述四种典型举升机构，只需要进行简单的线性代数运算即可得到任意状态下各铰接点的位置，仅需要求解二阶方程组即可得到各杆件受力，特别适合于编程实现。通过不同举升机构的分析实例，验证了所提出的模型和分析方法的有效性。
关键词：举升机构；线性变换；向量代数；显式分析
中图分类号：TH122；TG506
文献标识码：A
A General Explicit Linear Model for Lift Mechanism of Dump Trucks
ZI Yin-ting, GANG Xian-yue, LIU De-chao, LIU Zhen-zhen
(School of Traffic and Vehicle Engineering, Shandong University of Technology, Zibo Shandong 255049, China)
Abstract: Kinetic analysis of lifting mechanism is one of core tasks for dump truck design. There are two traditional kinds of model for linkage lifting mechanism: quadratic equations with joints' coordinates as vari-ables and trigonometric equations with link angles as variables. It is usually troublesome to distinguish the appropriate root in the whole lifting process.And different type of linkage lifting mechanism has different ki-nematic equations, which need different rule to distinguish the correct root. Based on linear transformation and vector algebra theory, a new general explicit linear model is put forward for the classic four types of linkage lifting mechanism. It is convenient to program with the new analysis model because only simple ex-plicit linear computations are needed to calculate the coordinates of each joint and only a system of linear e-quations is needed to solve the loads of each link component. In the end, the proposed general model is vali-
dated with numerical examples of the classic four types of linkage lifting mechanism. Key words: lifting mechanism; linear transform; vector algebra; explicit analysis
0引言
自卸汽车是利用自身发动机驱动液压举升机构，将货箱举升倾斜至一定角度进行卸货，并依靠自身重力使货箱自行复位的专用车辆。举升机构作为自卸汽车的关键部分，其设计一般沿用经验类比的方法，也称为类比作图试凑法或以各铰接点坐标为变量的二元二次方程组的建模方法和以各杆件转角为变量的三角代数的建模方法，以上方法计算量巨大、效率低，并且由于二次方程组和三角代数方程组存在多组可能的根，但只有一组是可以真实实现的，因此需要根据具体结构参数和运动初始条件仔细地进行判根，给求解带来定的麻烦，整个过程中的不确定因素及不合理因素收稿日期：2016-11-26；修回日期：2017-01-08
较多，从而影响机构的性能[1-3]。
本文基于线性变换与向量代数的理论，提出一种无需判根的举升机构分析新方法，将四种典型举升机构统一地分解为一个四杆机构和一个三角臂，并利用线性变换和向量代数方法分别建立几何模型与静力学模型，通过分析比较，可以用一个统一的显式线性模型描述四种典型举升机构，并成功地应用于福田公司某举升机构设计中，大大缩短了设计周期，并且通过编程实现举升机构设计，提高设计效率。
典型举升机构的分解 1
为了方便讨论研究，分别用I型、I型、IⅢI型和IV 型代表图1中给出的前推连杆、后推连杆、前推杠杆和
*基金项目：山东省自然科学基金项目（ZR2014AL010）；山东省重点研发计划项目（2015GGX105003）
作者简分劳数据990—），男，济南人，山东理工大学硕士研究生，研究方向为车辆系统动力学，（E-mail)1091409002@qq-com。