基于ADAMS和ANSYS的某拖车举升结构的研究

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机踌速拖车的装载及转运对象是机初运平台车，这种机场特种拖车的投用，提高了机场货运区域的运行效率，并且为机巢全运行提供了保障，是-种高效、实用的机场特种车辆§速拖车的设计难点之-是其举升结构，在装载平台车时，其车身部分以拖车车头与车身前端铰点为轴心，通过举升结构将车身尾端放下，如图1所示，装载时车身与水平地面夹角为1.8度。设计研究通过实验及仿真来优化举升结构模型u ，分析结果并校核模型使装载过程更加合理。

垒 - ! .匝盛 图1 拖车装载平台车1 刚柔耦合分析使用UG/NX建立举升结构的简化模型，分别将举升结构主要变形部件导入ANSYS和将举升结构装配体文件导入ADAMS，运用ANSYS生成主要变形部件的柔性体文件 (.mnf)，替换ADAMS装配体模型中的相应刚性体部件，进行既有刚性体也有柔性体的联合仿真 ，之后由ADAMS生成该柔性体的边界载荷文件 (.1od)，导入ANSYS中施加载荷到主要变形的柔性体部件，对柔性体进行不同时刻的静力学分析。

1.1柔性体文件将简化模型装配体 中的主要变形部件导入ANSYS中，设置35号钢对应的材料属性 (密度、杨氏模量、泊松比等)，添加Solid95单元，使用Solid95单元对柔性体进行网格划分M；添加BEAM4单元和MASS21单元，使用MASS21单元建立柔性体文件的外联点，设定BEAM4单元则作为连接外联点和相关节点的刚性区域；生成实体单元3304个，外联点单元2个，刚性区域单元32个。

1.2边界载荷文件ADAMS可以根据设计要求生成主要变形部件多个时刻边界载荷文件(.1od)。在ADAMS中点击FEA Loads，Format选择ANSYS，时刻根据需要选定，生成相关外联点的柔性体边界载荷文件；通过ADAMS Connection-Import fr ADAM S导入到相应主要变形部件的dbb文件中，进行静力学分析。

2 举升结构的优化分析[52.1几何模型简化举升结构并建立其几何模型，如图2所示，其主要变形结构为连接主车架结构和从动轮的中间钢梁结构，主车架与钢梁通过液压缸和悬收稿日期：2013-01-20作者简介：张积洪 (1956-)，男，大连人，教授，研究方向为机场特种设备及机电-体化技术。

第35卷 第7期 2013-07(下) 91 l 匐 化臂钢梁轴A点连接，钢梁与从动轮通过从动轮轴B点连接，C、D分别为液压缸的上、下铰点，E点为拖车车头与车身前端的连接铰点，液压缸上、下铰点之间的CD值随举升过程而不断变化，ED、EA、AB、AD、BC之间为刚性结构，其长度在各关键点设定后则保持不变，设定CD为C 、BC为C2、AB为C3、AB为C4、EA为C5、ED为C6。

爨曰 面图2 简化模型示意图装载准备阶段，机踌速拖车首先应将车身倾斜放下，这-过程需要通过液压驱动的举升结构完成，如图3所示，此时车身放下与地面成1.8度夹角，C。长度变小 (液压缸处于压缩状态)。

图3 液压缸驱动举升结构2.2结构参数分析0图4 钢梁轴A和从动轮轴B点相对位置由于C 值不断变化，即C、D点相对位置不断变化，E点作为车头与车身前端连接铰点，其坐标不变，因此在优化设计中选取不同的A、B点作为分析对象，如图4所示，A点和B点各选取5个不同点作为参考对象，其符号指代如表1，①与⑥为A和B点原始坐标，分别取其上、下、左、右相邻点为对比参考点，各点与原始点坐标距离为100ram。

92 第35卷 第7期 2013-07(下)表1 A、B各优化坐标点根据A、B点组合不同，结构参数不断变化，但ED长度C6值固定，其值为4890mm，由于CD长度不断变化，故定义拖车车身放下与水平地面夹角为0.9度时作为中间过程，选取此时的几合模型各参数进行分析，如表2所示。

表2 A、B点组合参数选取中间过程时刻，CD长度接近中间值，更利于结构参数分析，数据筛选根据平行四边形法则 与液压缸行程要求：1)边AD与边BC处于接近平行状态；2)对边C 与C 、 C：与C 值接近；3)(C1C3)/2与(C2C4)，2值接近：4)液压缸行程短；平行四边形法则可以避免各关键点出现速度矢量突变和应力值陡增，即连杆机构中的急回点和死点。

l造 匐 似以5个不同B点分类 ，将25组参数分为5个小组 ，每小组根据平行四边形法则筛选-个最优结构组合，pA4B0、AIB 1、A2B2、AOB3、A4B4；分别对5组模型进行动力学分析 ；由于5组模型E点合力值差异明显，故施加满载拖车 自身和平台车重力作用力在D点上方车身处以扩大A、B及液压缸驱动合力值，易于筛选最优模型。

表3 优化结果选择优 化 要 求 ：举 升 过 程 液 压 缸 行 程 小 于350mm，液压缸驱动合力小于1.5×10 N、A点峰值小于1.0×10 N、E点峰值小于5.0×10 N，如表3所示，通过ADAMS仿真分析，选取AIBl举升结构模型，相对于其他4组参数，AIB1使多边形模型ABCD更趋于平行四边形结构。

3 结构仿真3.1动力学分析MARKER 9为A点台力；MARKER8为B点台 力；MARKER12为C点台力；MARKER13为D点合力；MARKER5为E点合力图5 关键点合力曲线图在刚柔耦合模型 中，施加作用力在满载拖车重心处，设置液压缸伸缩驱动 函数为STEP(time，0，0，2，-0.32366)STEP(time，2.2，0，4.2， 0.32366)，即0-2秒为车身放下过程，2-2.2秒维持放下状态不变，2.2-4.2秒车身升起，放下和举升过程液压缸行程均为323.66ram，过程互逆，如图5所示，各关键点合力值处于同-数量级范围(1.0×105 1.0X 10 区间)，且举升或放下过程合力变化平缓。

3.2静力学分析表4 最大位移和应力最大值不同时刻举升结构最大位移和最大应力值如表4所示，举升过程各时刻应力最小位置都在钢梁与从动轮轴连接处 (B点)，应力最大位置都在钢梁与液压缸下铰点连接处 (C点)，其值都小于35号钢屈服强度315MPa结果符合设计要求。

4 结论举升结构依照平行四边形法则进行设计，通过联合仿真确定出举升结构的最优模型，优化在举升过程中关键点的合力值，使结构各关键点受力更为平均，合力值变化平缓，避免出现结构某点应力过于集中以及举升过程不平稳等现象。