基于ADAMS和ANSYS的自卸料车的仿真分析

基于ADAMS和ANSYS的自卸料车的仿真分析作者：彭帅刘金荣李明宇来源：《中国科技博览》2015年第05期[摘要]将ADAMS和ANSYS相结合，完成了运料车的仿真分析。

利用PRO/E软件建立运料车的虚拟样机模型，并用ADAMS对自卸过程进行仿真分析，得出了主要构件所受的载荷数据，然后利用ADAMS给出的载荷数据在ANSYS中对主要构件进行有限元分析和研究，得出了应力分布云图。

根据应力计算结果，得出该构件主要受力部位的最大应力值，对初始设计进行验证，研究成果对新的设计方法的使用具有参考作用。

[关键词]运料车；ADAMS；ANSYS；仿真分析中图分类号：S782.12 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）05-0007-01引言随着能源日益紧张，对煤炭的需求逐年增加，促使采煤行业迅猛发展，一些国有大矿的采掘任务越来越重，原有的人工开采及运松已经远远满足不了需求，机械化采煤成为当前的主要方法。

WC5E型防爆胶轮车就是应用于煤矿井下作业，运送各种井下生产及建设用的物料的车辆。

这里对主要工作装置料斗进行强度分析，在装卸过程中料斗及内部物料的姿态随时间变化而变化，各构件的运动较为复杂，为对料斗各个位置进行准确的受力分析而利用ADAMS软件对料斗自卸过程进行仿真分析，可以快速准确分析出料斗各受力部件不同时刻所受到的载荷，然后再结合ANSYS有限元分析软件，对重要的受力部件进行精确的应力分析。

1.WC5E型防爆胶轮车后车体部分简介（几何模型建立）WC5E型防爆胶轮车是一种机、电、液一体化的系统，主要用于煤矿井下作业，运送各种物料的车辆。

后车体主要布置可倾翻的料箱、料箱举升油缸、后桥、减震装置及轮胎（见下图1）。

2.基于ADAMS的料斗自卸运动过程仿真分析WC5E型防爆胶轮车的卸料过程为，车到达指定地点停稳后两侧的举升油缸动作，推动料斗以与车架连接的铰接点为圆心做圆周运动即料斗的倾翻。

此过程采用3个旋转副和1个移动副即可实现料斗的倾翻。

基于ANSYS/workbench的矿用自卸车货箱轻量化结构设计作者：李晓华来源：《科技创新与生产力》 2015年第9期李晓华（内蒙古生力（资源）集团有限责任公司，内蒙古鄂尔多斯 017000）摘要：将模型导入到ansys中对模型进行有限元静态、动态分析，得到模型的整体应力分布及其变形状况。

将货箱结构改为U型结构，并利用有限元软件对U型斗结构实施校核。

计算结果和结构设计可作为生产企业理论依据。

经过轻量化结构设计，货箱的重量减轻了1 t，原先可以载货19.3 t，现在可以达到23 t。

关键词：ANSYS；静态分析；动态分析；U型结构中图分类号：U463.32 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2015.09.047收稿日期：２０15－04－10；修回日期：２０15－06－11作者简介：李晓华（1986-），男，山东潍坊人，主要从事轻量化与自动化研究，E-mail：939435998@。

随着节能降耗要求的提高，车厢轻量化以及自洁性好成为矿用自卸车主要发展趋势[1-2]。

传统的自卸车货箱设计的边角存在死角，在卸货时容易粘箱，卸货不干净；自重较重，结构不够优化。

应力集中比较明显。

利用ansys对传统车厢进行分析发现弊端比较明显。

基于此种情况在传统车厢的基础上开发出U型的结构。

并利用ansys对其进行强度校核，观察其应力和强度情况。

1 传统货厢有限元分析传统货厢也就是平时所见的方型结构，基于传统货箱存在的种种弊端对其进行有限元分析，分析分为两种情况，一种为车辆禁止时货箱的静态分析；另一种为车辆行驶过程中，在转弯、爬坡和刹车时车辆除受货物的静载压力外，还会由于加速度原因承受一定的动载荷作用，一般对动载荷不做单独分析计算，而在静载的基础上乘以动载系数作为计算载荷[3]。

由于矿用车行驶速度偏低取动载系数为1.4，为简化货物载荷的描述，假设货物满载时呈现静水压力，载荷大小以装载不同货物的密度表示[4]。

文章编号:1674-9146(2015)09-0047-02随着节能降耗要求的提高,车厢轻量化以及自洁性好成为矿用自卸车主要发展趋势[1-2]。

传统的自卸车货箱设计的边角存在死角,在卸货时容易粘箱,卸货不干净;自重较重,结构不够优化。

应力集中比较明显。

利用ansys 对传统车厢进行分析发现弊端比较明显。

基于此种情况在传统车厢的基础上开发出U 型的结构。

并利用ansys 对其进行强度校核,观察其应力和强度情况。

1传统货厢有限元分析传统货厢也就是平时所见的方型结构,基于传统货箱存在的种种弊端对其进行有限元分析,分析分为两种情况,一种为车辆禁止时货箱的静态分析;另一种为车辆行驶过程中,在转弯、爬坡和刹车时车辆除受货物的静载压力外,还会由于加速度原因承受一定的动载荷作用,一般对动载荷不做单独分析计算,而在静载的基础上乘以动载系数作为计算载荷[3]。

由于矿用车行驶速度偏低取动载系数为1.4,为简化货物载荷的描述,假设货物满载时呈现静水压力,载荷大小以装载不同货物的密度表示[4]。

MK32-50货箱内部结构尺寸为5632mm ×2300mm ×1537mm ,底板厚度10mm ,前板厚度10mm ,后板厚度11mm ,侧板厚度10mm 。

1.1静载该车厢满载煤粉时(相当于载重19.3t )、静载工况下,不计自重。

若车厢采用Q235材料制造,则满载煤粉时安全裕度很高,甚至可以进行减薄。

1.2动载在静载的前提下乘以动载系数1.4,则车厢在动载工况下相当于载重27.02t 。

动载工况下车厢各部位最大Mises 及位移的仿真计算侧板、后板、底板、前板的最大应力和最大位移分别为42.16MPa 、118mm ,92.64MPa 、118mm ,117.88MPa 、78mm ,67.4MPa 、17.4mm 。

动载工况下车厢的最大应力与位移的分布情况基本上与静载工况下相同,但是由表2可知,各数值均显著增大,最大增加约40%,这样车厢的轻量化有很宽的范围。

煤矿机械Coal Mine MachineryVol.31No.02Feb.2010第31卷第02期2010年02月4讨论双伸缩臂装载机工作装置上的阻力矩可分为2个阶段，即掘起和举升。

掘起阶段的掘起力发生在一个瞬间，由于掘起力、部件重力的位置相对不变，因此阻力矩也相对不变。

此时虽然阻力矩大（约为365kNm ），但举升缸轴线对装载塔铰点的距离也大（约为582mm ），因此举升缸的受力也仅为726kN 。

在举升阶段（包括提臂和伸出），各个载荷的位置是变化的，因此阻力矩则是各载荷位置的函数，常规计算是比较繁琐的。

尽管此时的阻力矩要比掘起阶段的小，但举升缸轴线对装载塔铰点的距离也在变化，并不断变小（最小约为236mm ），因此当铲斗达到最高最远卸载位置时举升缸的受力也达到了712kN 。

为验证仿真的可靠性，对举升液压缸在上述2种工况下的受力情况进行了常规方法的计算校核，计算表明仿真结果是正确的。

参考文献：［1］宁晓斌，孟彬，姚宏，等.装载机工作装置强度的动态仿真研究［J ］.工程机械，2008（5）：16-19.［2］郑夕健，莽琦，谢正义，等.基于ADAMS 的轮式装载机运动学及动力学仿真分析［J ］.机械设计与制造，2009（2）：206-208.［3］曹旭阳.装载机工作装置的仿真与校核［J ］.建筑机械，2008（3）：76-80.［4］夏兆沂，赵鹏，张涛.装载机工作装置特性曲线实用问题分析［J ］.工程机械，2009（2）：20-22.［5］王虎奇，陈树勋.装载机工作装置动作仿真求解前车架动力载荷［J ］.工程机械，2008（2）：32-34.作者简介：焦恩璋（1954－），江苏苏州人，副教授，研究方向：机器人学，机电一体化，工程机械，计算机图形学，电子信箱：jez@.责任编辑：于秀文收稿日期：2009－08－03!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!1自卸车原始结构有限元模型的建立1.1原始结构的几何模型的建立自卸车常常是用于矿山、工地、港口等路况较差的三级公路以下或矿山自修土路的运输设备，其运行环境复杂，工作条件恶劣。

高位自卸车原理的仿真姓名：马君学院：生物机电研究院学号：S1016006高位自卸车模拟图高位自卸车原理的仿真一、建立模型构件高位自卸车由车体、轮系、以及液压装置和车厢组成，下面依次进行建模：1、创建车体（1）启动ADAMS/View勾选一栏，以创建一个性新的Model ； 然后点将新建的个体的保存路径更改为事先相好的文件夹；最后在凹陷的框框里将新创建的个体名称改为想好的名称，这里是改为：wangbin_2007307200397（2）设置工作栅格。

单击菜单【Settings 】→【Working Gird 】后，在弹出的设置工作栅格对话框中，将Size 设置为X （10m ），Y （10m ），Spacing 设置为X （0.5m ），Y （0.5m ）。

（3）设置完后，需点击来对栅格范围进行适当的缩放，以确保作图方便。

（4）设置图标。

单击菜单【Settings 】→【Icon 】，弹出图标设置对话框，在New Size 输入框中输入0.5m 。

图一：高位自卸车原理图（5）打开坐标窗口。

按下F4键或者单击菜单选项中的【View】→【Coordinate window F4】，打开坐标窗口，当鼠标在图形区移动时，在坐标窗口中显示了当前鼠标所在位置的坐标值。

（6）绘制长方体1。

单击工具栏中的绘制长方体按钮，并在工具栏下端的输入框中将Length、Height和Depth勾选中，并分别设置为12m、0.5m和4m，然后在图形区移动鼠标，当鼠标的坐标值显示为X=-6000，Y=0，Z=0时，单击鼠标左键，就创建了长方体Part_2，然后将鼠标移至该物体并单击鼠标右键指向Part_2选择【Rename】，将其命名为“dizuo”。

（7）绘制长方体2。

单击工具栏中的绘制长方体按钮，并在工具栏下端的输入框中将Length、Height和Depth勾选中，并分别设置为3m、3.5m和4m，然后在图形区移动鼠标，当鼠标的坐标值显示为X=-6000，Y=0，Z=0时，单击鼠标左键，就创建了长方体Part_3，然后将鼠标移至该物体并单击鼠标右键指向Part_3选择【Rename】，将其命名为“chetou”。

关于ADAMS重型自卸车举升机构的仿真优化研究论文[共五篇]第一篇：关于ADAMS重型自卸车举升机构的仿真优化研究论文引言近年来,随着经济的发展,市场对重型自卸车的需求量大大增加,这类自卸车广泛应用于使用条件比较恶劣的矿山工地,举升机构是自卸车的核心机构,设计时既要考虑运动学问题,又要考虑机构的强度问题。

若举升机构设计不当,容易发生结构的早期断裂现象。

自卸车的举升机构可分为直推式和连杆组合式两大类。

直推式设计简单,易于计算,但油缸行程长,一般采用多级油缸,成本高。

连杆组合式油缸行程短,可采用单级油缸,制造工艺简单,机构经优化后可得到较小的油缸力曲线,但由于其结构复杂,设计计算比较困难。

传统的设计方法是采用“作图法” ,效率低且精度差。

近来出现利用计算机编制优化程序进行设计的一些方法,计算精度得到了提高,但程序一般只针对一种类型的举升机构,程序通用性差而调试工作量大,如何保证程序的可靠性也是令人头疼的问题。

随着CAE技术的成熟,虚拟样机技术得到了广泛应用,工程技术人员可以利用CAD软件建立三维机构模型,在CAE软件中对其施加铰链及运动约束,模拟现实中的机构运动并进行仿真优化,得到所需的设计数据,精确度高并大大缩短开发周期,降低了成本。

采用世界一流的多体动力学仿真软件—— ADAM S的虚拟样机技术,对某汽车厂重型自卸车的浮动油缸式举升机构进行仿真优化研究,目的是对原有机构进行优化,在给定举升质量和满足最大举升角的前提下,改变机构尺寸,使油缸举升力最小,降低油缸的制造成本。

虚拟样机的建立1.1 建立模型ADAMS软件的建模能力不强,虚拟样机的三维模型可利用Catia、UG等三维CAD软件建立,再导入ADAMS软件中。

本次设计为了简化模型、加快设计进度,在ADAM S直接建立图1所示的抽象模型,并不影响计算结果。

长方体为装载货物的车箱,总质量为40 t,假设在工作过程中总质量不发生变化;A 为后铰链点, BD为拉杆, CE为油缸, DEF为三角板。

基于ADAMS的铰接式自卸车刚柔耦合动力学建模与仿真分析姜勇;顾洪枢;张文明【摘要】以60 t铰接式自卸车为研究对象,根据拓扑原理设计出整车的拓扑结构图,初步建立整车的多刚体系统动力学模型,在此基础上再建立考虑车架弹性变形的铰接式自卸车刚—柔耦合多体动力学模型,并对不同行驶工况下的动态特性进行仿真分析,得到了车架关键位置处的加速度响应及加速度功率谱密度曲线.仿真结果为铰接式自卸车的设计改进、车架的疲劳寿命预测分析提供了重要参考依据.【期刊名称】《有色金属（矿山部分）》【年(卷),期】2014(066)003【总页数】4页(P64-67)【关键词】铰接式自卸车;刚柔耦合;动力学建模;仿真分析;ADAMS【作者】姜勇;顾洪枢;张文明【作者单位】北京矿冶研究总院,北京100160;北京矿冶研究总院,北京100160;北京科技大学机械工程学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TD422.4多刚体动力学系统仿真时认为零部件不会产生变形，而车辆行驶过程中，由于其零部件本身具有弹性，它一方面绕固定坐标系运动，另一方面相对自身局部坐标系做弹性变形，因此当零部件的变形对整车动态特性的贡献不可忽略时，为了使模型更接近真实系统，使仿真结果更为准确，就必须要从多柔体系统动力学角度来进行分析［1－4］。

目前有很多学者从模型精确性和仿真经济性两方面考虑，建立系统的刚柔耦合模型。

本文以60t铰接式自卸车为研究对象，建立以车架为柔性体，其它零部件为刚性体的整车刚柔耦合多体动力学模型，对不同行驶工况下的动态特性进行仿真分析，得到了车架关键位置处的加速度响应及加速度功率谱密度曲线，仿真数据可为铰接式自卸车的设计改进、车架的疲劳寿命预测分析提供重要参考依据。

1 铰接式自卸车基本结构铰接式自卸汽车（Articulated Dump Truck，简称“ADT”）是驾驶室和车体之间具有铰接点和摆动环的自卸汽车［5－6］。

它起源于20世纪60年代末的欧洲，是适应恶劣天气及空间受限制的工作条件的一种界于传统刚性后卸式运输汽车和铲运机之间的铲土运输设备。