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基于MDT的推土机转向离合器参数化设计

设?

计算DesignandCalculation

2006(3)

工程机械推土机的转向机构是整个传动系统的重要组成部分,履带式推土机是靠转向离合器的分离与接合

来改变两侧驱动轮上的驱动转矩实现转向的。转向离合器安装在伞齿轮轴的两端,以控制车辆的行驶方向。这些离合器可以切断从伞齿轮到终传动的动力传输,从而改变行驶方向。图1所示为多片湿式转向离合器的结构。

参数化技术

对于转向离合器,不同生产厂家之间的设计标准也各不相同,对其中一些重要部件的受力分析、动力学分析有些不尽合理,也就是说,对转向离合器还没有形成一套完整的设计体系。为此,我们以MDT软件为平台,对转向离合器进行三维参数化设计。

MDT软件是Autodesk公司在PC平台上开发的三维机械CAD系统。它以三维设计为基础,集设计、分析、制造以及文档管理等多种功能于一体,为用户提供了从设计到制造一体化的解决方案。

参数化设计技术是采用参数预定义的方法建立图形的集合约束集,指定一组尺寸作为参数使其与几何约束集相关联,并将所有的关联式融入到应用程序中,然后以人机交互方式修改参数尺寸,通过参数化尺寸驱动实现对设计结果的修改。参数化设计

过程中,参数与设计对象的控制尺寸有明显的对应关系,并具有全局相关性。参数化设计不同于传统的设计,它储存了设计的整个过程,能设计出一族而非单一的在形状和功能上具有相似性的产品模型。正是有了这种参数化建模技术,才使得数据的改变在不同层次(如不同的子装配系统和不同的零件)之间的传递可以即时而准确的实现。这样,才有了真正意义上的自顶向下设计及以这种设计为基础的并行设计,而且它也是团队设计的基础。

2参数化建模

要实现参数化设计系统,关键在于建立参数化的模型。参数化建模是几何建模的一个发展方向,它可以大大提高模型的生成和修改的速度,在产品的系列化、相似设计及专用系统开发等方面具有较大的应用价值,目前参数化建模方法主要有变量几何法和基于结构生成历程的方法。

该设计系统采用基于结构生成历程的方法,即通过记录模型生成过程中的所有信息,且赋予参数不同的值时,自动查询图形数据库,更新模型生成历程,以得到不同大小或形状的几何模型。

我国大中型推土机的品种很多,要满足它作为主要工程机械的不同转向性能的要求,所需要的转

基于MDT的推土机转向离合器参数化设计

济宁职业技术学院

吴晓路

图1转向离合器结构

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要:履带式推土机的转向离合器是其转向机构的主要组成部件之一,其手工设计、绘图是一

个复杂的过程。以国内外履带式推土机多采用的多片湿式摩擦离合器为例,以功能强大的三维设计软件MDT为平台,对转向离合器进行了参数化设计。介绍了主要零件的三维参数模型的构建,并利用

MDT的表驱动功能对其进行参数化绘图,建立零件库,最终实现三维装配。该技术的应用,使转向离合器的设计规范化、参数化,可以大大减少设计人员的工作量,提高了设计效率,缩短了产品开发周

期,可供其它机械产品的参数化设计参考。

关键词:

MDT软件参数化设计转向离合器

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计计算DesignandCalculation

2006(3)

工程机械

图4压板零件图

由此获得所需参数,建立主要零件的结构参数模型。

我们所采用的MDT软件本身具有参数化实体造型功能,可以通过创建零件模型、定义设计变量,而不需编程,即可方便地建立结构参数化模型。

如图3所示为外齿片零件图,通过拉伸可得其三维模型。在通过系统提供的变量定义命令定义完变量后,将这些变量的变量名赋予零件的三维模型中的相应尺寸,从而实现三维模型的参数化设置。

3)由上述流程图建立内齿片和外齿片的结构参

数模型,其它参数模型可由装配关系建立。如转向内鼓的外齿要和内齿片的内齿配合,而转向外鼓的内齿要和外齿片的外齿配合等,可建立转向内鼓、转向外鼓、活塞、压板等零件的结构参数模型。图4是根据零件之间的装配关系得出的压板零件图。

正确合理地确定零件之间的结构参数模型对整个设计十分重要。当然,不同型号的转向离合器结构

差别较大,相互之间的装配关系也有很大的差异,所以在建模过程中,要综合考虑不同的结构因素,正确

图3

外齿片零件图

(图中尺寸为变量代码)图2转向离合器主要参数模型流程图

向离合器的品种更多。所以,整个转向离合器的零件种类很多,型式也比较复杂,不同种类型号的零件结构差别很大,下面仅以多片湿式转向离合器的参数化建模过程进行以下几个方面的分析:

1)首先根据用户的需要,确定传动轴轴径和传递转矩的范围。

2)根据转向离合器零件的结构,建立若干参数设置合理的参数化模型以及与用户输入参数直接相关的结构参数模型。

图2系多片湿式转向离合器的主要参数模型的流程图。

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工程机械图7

摩擦片三维图形

建立各个零件之间的约束关系。

3表驱动

表驱动变量参数设计是MDT软件的一大特色。

表驱动设计变量是由一个外部电子表格控制的全局变量或局部变量。标准件、通用件、某些专用零件是一系列形状相同但大小不同的零件,可以用表驱动

通过外部电子表格来驱动零件不同尺寸的规格,实现用一个模型来获得不同规格零件的目的。

以下以转向离合器中的摩擦片为例介绍表驱动的建立过程:

摩擦片是转向离合器中主要的传动零件,我们首先进行设计变量的定义,如图5所示,并将da、df等变量名赋予零件三维模型中的相应尺寸。

再将零部件之间的关联参数定义为全局变量,建立一个通用表,各零件独有的参数定义为内部变量,每类零件都建立自己的内部变量表。摩擦片的内

部变量表如图6所示,利用表驱动,可以为同类型不

同型号的零件建立一个零件库。

图5变量定义对话框

基于MDT的零件三维参数化实体造型方法,在模型建立以后,通过EXCEL编辑电子表格(数据)实现对零件形状的修改,如此可避免由于更改设计而不得不修改大量模型参数所带来的损失,并且仅用一个模型便可表达多个零件。如图7所示,当激活图5中的不同版本时,图7中零件尺寸便会变化。

用同样的方法可为其它转向离合器的零件建立零件库。

图6摩擦片内部变量表

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设?计计算

DesignandCalculation

2006(3)

工程机械

图8转向离合器装配图

4装配对转向离合器的装配模型采用自上而下的设计方法,即先建立零部件库,再从零部件库中调用所需的零件进行装配设计。选取了标准件后,通过装配约束,使零件之间具有确定的相互位置,并利用MDT软件中的干涉检查命令,检查各零部件之间有无干涉现象,装配约束后的总成如图8所示。

5结束语

本文以推土机转向离合器为例,介绍了利用三维

设计软件MDT进行参数化设计的方法,提高了设计效率,并为以后设计其它参数化系统奠定了基础。

参考文献

1沈松云.工程机械底盘构造与维修.北京:人民交通出版社,2002

2唐经世.工程机械底盘学.成都:西南交通大学出版社,1999

3童秉枢.现代CAD技术.北京:清华大学出版社,20004

范云霄.实用三维机械CAD-MDT应用.北京:中国矿业大学出版社,2001

通信地址:山东省济宁市济宁职业技术学院机电工程系(272037)

(收稿日期:2005-09-12)

装载机驱动桥壳有限元分析

驱动桥壳的功用是支撑并保护主减速器、差速器

和半轴等,使左右驱动车轮的轴向相对位置固定;同从动桥一起支撑车架及其上的各总成重量;车辆行驶时,承受由车轮传来的路面反作用力和力矩,并经悬架传给车架。驱动桥壳应有足够的强度和使用寿命,质量又要小;具有高的刚度,以保证主减速器齿轮副的正常工作,不致使半轴产生附加的弯曲应力。

在桥壳的传统设计中,往往采用类比的方法,对已有产品加以改造,然后进行试验、试生产。为安全起见,一般要加大安全系数,这就使得生产周期较长,设计成本增加,而且生产出来的产品往往过于笨重。在现代CAD设计中,比如利用有限元分析,在图

纸设计阶段就通过建立桥壳的物理和数学模型,对

所设计的产品进行实况模拟,找出可能出现的问题,然后改进图纸设计。这样,在图纸最终完成后,就可以正式投入生产,对实现最优化设计、提高设计效率、节约设计成本具有重要作用。

某厂为适应市场需求,在5t装载机的基础上,研制3t装载机。本文介绍对新桥壳进行有限元静力分析的过程。由于装载机前驱动桥壳的工况比后桥壳恶劣,故而只对前桥壳进行分析。所用分析软件为ANSYS,它由世界上著名的有限元分析软件公司ANSYS开发,是现代产品设计中的高级CAD工具之一。

河南职业技术学院

河南科技大学

唐志祥邓四二

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要:利用有限元分析软件ANSYS建立了轮式装载机前驱动桥壳的有限元模型,对桥壳在

3种特殊工况下进行了模拟分析,得到了桥壳在各种工况下的最大变形、最大应力及位置,对改进桥壳的设计、提高设计效率、节约设计成本发挥了积极作用。

关键词:装载机

有限元

驱动桥壳

31——

ConstructionMachineryandEquipment

Vol.37No.3

AbstractsinEnglish

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DSPBasedTrajectoryControlSystemforExcavatorAt-tachment

Aimingatthemultiplevariablesandstrongcouplingcharactersofexcavatorattachment,afuzzyself-adaptingPIDcontrolalgorithmwasemployedtorealizetrajectorycontrolforexcavatorattachmentwithDSPchipTMS320LF2407Aaselectriccontrolkernel,whichfeaturessatisfactorystabilityandaccuracy.Theautomationwoulddecreasedriver'sfatigueandspeedupconstructionschedule.

Keywords:ExcavatorAttachmentControlontrajectoryDSPcontrollerFuzzyself-adaptingPID

DesignandDevelopmentofaRealTimeMonitoringandAlarmSystemforOperationParametersofConstructionVehicles

Whatdescribedinthearticleistheoverallstructure,designofmainhardwarecircuitandsoftwaredevelopmentofarealtimemonitoringandalarmsystemforoperationparametersofconstruc-tionvehicles.Measurestoresistelectromagneticinterferenceinthesystemwerebrieflypresented.Withthesystem,realtimemonitor-ingonoperationparametersofconstructionvehicles,failurediag-nosingandalarm,recordingandretrievingoffailureparameterscouldallberealized.

Keywords:ConstructionvehicleMonitoringAlarm

Singlechipcomputer

DesignofaNewTypeofCutterOpeningRatioAdjustingDeviceofShield

Widegeologicaladaptabilityofashieldcouldbeachievediftheadjustmentofitscutteropeningratioisrealizedinatunnel,andatthesametime,theshieldcanbeusedasaconstructiontestma-chinetodiscovertherelationshipbetweenopeningratioandgeo-logicalconditions.Anembeddedconetypecontroldeviceforopeningratioisakindofnewmechanismtoadjustthecutteropeningratio.Itfeaturestheadvantagesofwiderangeofadjust-ment,highautomationlevelandworkreliability.Structuresofdif-ferentparts,compositionandworkprincipleoftheadjustingde-viceareexpatiated.

Keywords:ShieldOpeningratioConeEmbeding

Adjustment

ResearchonaEnergy-savingSystemwithPowerCoordi-natedControlforaHydraulicExcavator

Astrategyofenergy-savingcontrolforexcavator,coordinatedcon-trolbetweenconstantpowerandvariablepower,issuggestedinthearticle.Accordingtothediversityandcomplexityofloadsvaria-tion,thecontrolleradjustsengineandpumpseparatelytocreateasatisfactorymatchstatebetweenthem.Thehydraulicpumpfullyabsorbsandutilizesthepowerfromenginetoincreasefuelutiliza-tionratioandoverallmachineefficiency.Thetestonexcavatorprototypeshowsexcellentenergy-savingresult.

Keywords:HydraulicexcavatorPowermatch

Energy-saving

ASimulationStudyonTransientTemperatureFieldofFrictionPairsinaWetShiftClutch

Inviewofthewetshiftclutchusedonanexistingdevelopedcom-pounddrivedevice,modelandboundaryconditionsforfiniteele-mentanalysisofthefrictionpairsaredetermined.Formulastocal-culateheatflowdensityandheatconvectioncoefficientofthefric-tionpairsarepresented.WithANSYSfiniteelementanalysissoft-ware,simulationanalysisofinteriortransienttemperaturefieldofthefrictionpairsduringclutchengagementunderdifferentworkconditionswasconducted.

Keywords:ClutchFrictionpairTransienttemperaturefieldFiniteelementSimulationresearch

MDTBasedParametricDesignofaSteeringClutchonDozer

Steeringclutchisoneoftheimportantpartsinsteeringmechanismofcrawlerdozer,itsmanuallydesigninganddrawingareverycomplicateprocedures.Takingwetmulti-discfrictionclutch,whichiswidelyusedondozershomeandabroad,asanexample,parametricdesignisappliedtosteeringclutchontheplatformofpowerfulMDT3Ddesignsoftware.3Dparametricmodelbuildingofsomemaincomponentsaredescribed:parametricdrawingwasconductedwiththechartdrivefunctioninMDT,partsandcompo-nentsdatabasewassetupand3Dassemblywasachievedfinally.TheapplicationofMDTstandardizesandparameterizesthedesignofsteeringclutch,whichgreatlydecreasetheworkvolumeofde-signers,increasedesignefficiencyandshortenproductdevelop-mentperiod,itprovidesareferencefortheparametricdesignofothermachineryproducts.

Keywords:MDTsoftwareParametricdesignSteeringclutch

FiniteElementAnalysisofaLoaderDriveAxleCasing

AfiniteelementmodeloffrontdriveaxlecasingonawheelloaderisestablishedwithfiniteelementanalysissoftwareANSYS.Simu-

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