厢式面包车尾板举升机构的设计分析文献综述

 2022-05-12 21:01:53

厢式面包车尾板举升机构对于现代化货物运输车辆来说是必不可少的设备之一。厢式面包车尾板举升机构可以通过自动搬运来提高车辆的装卸效率以及减少劳动力成本。近些年来,运输市场对汽车尾板的需求量不断上升,所以有必要对厢式面包车尾板举升机构进行研究和分析。

一、国外研究概况

汽车尾板举升机构制造商一直在追求三个目标。一是具有较轻的质量,二是具有较强的耐用性,三是具有较低的制造成本。尽管这三种目标存在着相互制约,但通过大量的试验设计,研发技术人员已经取得一定的突破。首先采取的方法是减低厢尾板举升机构的自重,近些年来,随着铝合金材料的不断研究,生产制造商已逐步采用铝制材料代替钢铁来制造尾板,从而大幅度减低尾板的自重,另外还不断尝试采用新的复合材料和新的加工技术来满足一些高强度低自重的需要。此外减少油缸数量也是一种常用的方法,由原先四个油缸减少至两个油缸,Zepro厂商是唯一采用三个液压缸的厂商,根据运动学的原理,每个尾板举升机构都要采用起到升降作用的液压缸,为了避免运动干涉和装卸平台的扭转或倾斜,大多数的制造商采用左右各两个液压缸对称布置的设计方法。而在1997年,位于德国汉堡的制造商Sorensen公司研发出一种XI技术的专利产品,采用这种专利的技术,可以在只用两个液压缸的情况下就能够使尾板在负载状态下受到扭转得以平衡,通过增大液压缸横截面可以提高承受压力。一些其他制造厂商通过获得授权来使用这项技术,这一市场的先驱,位于德国海尔布隆市的Bar Cargolift公司早在2003年之前就已经使用了Sorensen公司的专利授权来生产汽车的尾板,现在Bar Cargolift公司已使用自己研制的一套系统。Sorensen公司的XI技术也只能承受2500kg的极限载荷。为避免长期扭转的状态而导致损坏,采用两个液压油缸系统最好只承受1500kg的载荷,而且仅用于最大宽度1810mm的装卸平台。

国外关于尾板举升机构研究有FINCHSTEVENCAFFALL设计的一种具有负载传感装置的起重设备,当一重物被该设备升降时初始数据被储存作为一个参考值,并且该数据在升降周期中使用电子处理器连续与感测载荷进行比较,如果过程中遇到障碍物使参考值超过预设的阈值时,使用停止装置中断尾板升降机构,该机构通过液压系统来驱动连杆单元从而实现尾板升降,这种方式十分简单,只需一人通过操作控制单元就可以实现货物的装卸,从而有效降低劳动强度。

目前,在工业发达的德国每年大约有2万台左右的普通货车以及厢式货车会新安装上汽车液压尾板,为了提高液压尾板的多领域运用,生产厂家不断地进行改进和创新。为了更高效率的投入到市场的运用,厂家在设计结构方面不断发展新形式。各种尾板举升机构不仅仅在装卸货物时能变成工作斜面和一种辅助的卸载工具,而且能够在汽车运输过程中尾板处于关闭状态,充当汽车车厢的后壁板[1]。早在上个世纪八十年代初,就已经存在汽车制造商开始研制下藏式折叠尾板,它能够在不使用时折叠存放在车厢下面。所以这种液压尾板目前依旧广泛运用于重型货车及挂车上,尤其是在冷链车上的使用。近三年来,欧洲市场上的轻型厢式货车发展速度十分快,从而产生了对液压尾板的大量需求[2]

二、国内研究概况

目前,我国对汽车尾板主要有以下几项研究:程东霁、胡雯婷、雷定中、邬志军[3]介绍了汽车尾板的举升机构原理及设计方法。针对具体一款货车进行了尾板设计,绘制了三维模型,利用有限元的方法对模型做了应力分析,得出了最大应力和最大变形,均满足材料的强度和刚度的要求。田杰、高商商、周黎敏[4]在利用Pro/E建立了车用起重尾板举升机构的三维模型后,对举升机构进行了运动仿真,根据检查到的干涉情况对设计中潜在的问题进行了修改。并对仿真过程中机构的关键点和重要参数进行了测量和分析,结果表明该举升机构运动平稳,且油缸行程均在设计范围内.因此能够满足使用要求,同时也验证了该模型的正确性。朱永强、高丽[5]等基于普通液压尾板设计开发了一种基于平行臂的液压尾板,并建立了液压尾板的力学方程和约束方程,进行了求解,编制了计算程序,可根据需要非常方便地调整各个参数,使液压尾板能够满足不同车型安装的需要,而且此种液压尾板与目前运输中使用的液压尾板不同,这种尾板的特点是操作方便;制造成本低;安装简单;故障率低,使用寿命长;易维护。邓亚东、陈森涛[6]等提出了一种新的厢式载货汽车液压尾板举升机构,介绍了其结构和工作原理,对该机构进行了运动学和动力学的分析与计算,为该机构建立了结构与性能等参数间的数学关系,并给出了电器及液压控制系统的原理图,相对传统的举升机构,该尾板举升机仅采用了单油缸,使液压系统的管路简单、控制方便、可靠性高,且安装方便。介绍了一种适用于汽车尾板等运动机构在新产品开发过程中应力分析方法。方涛,陈文杰[7]等通过ADAMS虚拟样机仿真对新型汽车尾板的简化模型进行动力学仿真,找出各部件的最危险工况,并且读出此工况下的加速度条件,利用达朗贝尔定理,将动力学问题转化为静力学问题,将模型导入ANSYSWorkbench,对其施加合适的载荷和加速度,对尾板的强度进行校核。梁应选[8]介绍了汽车液压升降尾板的结构、作用,设计了汽车液压升降尾板的液压传动系统,对尾板、举升臂进行了受力分析,计算了关门缸、举升缸的负载;并给出了汽车液压升降尾板的设计原则。刘加文、苏欣平[9]等对车载自升降尾板机构液压 缸的受力和载物平台的速度等重要参数进行了计算和分析,同时提出了一种更加可靠的液压工作原理,根据对升降液压缸和旋转液压缸所承受的负载计算和分析以及升降尾板机构的运动要求,重新设计了液压传动回路,应用对称的液控单向阀使系统在承载上升时更加可靠。朱永强、高利等为方便货车上的货物上下搬运,利用SolidWorks设计了简易液压尾板,并针对以前运动受力优化设计较繁琐这一问题,采用COSMOSMotion对尾板运动进行了仿真,绘制出尾板运动过程中油缸推力的变化曲线,依据该曲线,对油缸安装位置进行了优化调整,降低了原系统对油缸最大推力的要求。巩朝冬,齐小剑[10]等介绍了汽车液压尾板的结构,对液压尾板中平行四边形机构的运动进行综合,绘制出运动简图从而进行仿真与分析,通过有限元分析方法对液压尾板进行力学性能分析,分析得到的结果,然后对机构性能进行优化。梁应选介绍了自主设计的汽车尾板液压系统,设备在工作过程中尾板调平、举升、关门,以及开门、下降,全部采用液压实现;结构上则采用分体形式,控制盒置于方便操作的位置,该设备举升重量大,安装方便且操作简单,经过数年现场实际应用证明,该液压系统管路布置合理,工作平稳,性能良好[11]

国内的汽车尾板升降机构主要是存在三种类型。第一种是悬臂式尾板,其特点是结构较复杂,载重质量大,板面角度可调节,适用于各类厢式货车,且适用范围最广泛。第二种是垂直式尾板,其特点是尾板由液压油缸带动链条而使承载平台实现垂直上升、下降的运动,安装过程简便,载重质量较小。第三种是折叠式尾板,其特点是尾板适用于冷藏车,这种车不需要液压尾板、直接对接卸货平台,节省操作空间使操作效率更高。随着国家经济的高速发展,随着有效提高装卸效率的同时,也在不断降低运营成本,从而使液压尾板技术也不断提升,从技术、品种及功能上渐渐的缩小与发达国家的差距。国外相关研究表明,整车的质量轻量化对于整车油耗是最有效、最直接的方法,总质量每减少10%,燃油消耗可减低6%—8%。同时减少劳动力成本也促进液压尾板不断创新。我国液压尾板主要集中朝着轻量化、多元化、智能化、信息化方向研究发展[12]

参考文献:

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