基于SolidworksMotion的备胎架收放装置结构优化研究

    1 前言

    某专用车底盘采用常流式动力转向系统，并在动力转向系 统的基础上增加一个回路，通过液压缸实现备胎架的收放，备 胎架收放液压原理图如图1所示。备胎架收放过程中，发动 机处于怠速状态，液压缸液压杆速度恒定，但备胎在下降的起 始阶段和收放的结束阶段，速度很快，加速度较大，备胎架运动不平稳。为了解决这个问题，笔者分析了备胎架结构方面存在的问题，对备胎收放装置的机架进行了改进，经过仿真验证，机构运动问题得到了较好地改进。

    图l 备胎絮收放液压原理图

    2 备胎架建模与运动仿真

    2.1 建模

    备胎架各组成部分如图2所示。

    图2 备胎架装置组成

    为便于分析，本文对备胎架装置的结构进行了简化，在计算时忽略了液压缸和各杆件的质量， 只考虑车轮的质量l08.5kg，摇臂的摆角范围为64°～232°，建立了三维实体模型，备胎架运动设定的极限位置如图3所示。

    图3 备胎架极限位置

    2.2 Motion仿真

    Motion是内部运动仿真插件，不需复杂设置，即可获得机械运动到任意位置时零件的运动轨迹、位移、速度、加速度等仿真结果。因为备胎架下降时，发动机处于怠速状态，泵的流量近似等于液压缸的流量，因而对于液压缸活塞杆的运动，有：

    查阅资料得知，该型号车辆的转向助力泵怠速状态下流量Q2=6 L/min，无杆腔活塞直径D=66mm。计算可得，备胎架下放过程，活塞杆的速度V近似等于29.2 mm/s。在软件中，先设定好备胎收放装置的起始角度，与水平面夹角为64°，设定活塞杆添加相对液压缸的速度为29.2 mm/s, 设置仿真时间为18s,每秒仿真步数为25步。运行仿真，并对仿真结果进行处理，如图4所示。图4中，a1、a2点分别表示备 胎架高处起始点的角速度和角度，b1、b2点分别表示备胎架下 降末位置的角速度和角度。从a2点到b2点，备胎架从高处起始 位置下降到底端末位置，实现了备胎所在运动杆件与水平面从64°转动到232°的过程。备胎架下降的过程，前一段时间速度较大，其中备胎起始速度为34.5 rad/s，之后角速度减小且变化较快，在最小速度附近一段时间内趋于稳定，最小速度约为7.4md/s,之后速度缓慢上升至末端速度，约为13.6rad/s。