1 引言

    T式（馬勒里式）舉升機(jī)構(gòu)因具有省力、油缸最大推力較小、油壓特性號(hào)、液壓系統(tǒng)壓力隨舉升角變化平緩等優(yōu)點(diǎn)，所以廣泛應(yīng)用于自卸汽車中。分析該機(jī)構(gòu)的方法有解析法、作圖法等。解析法精確，但數(shù)學(xué)公式復(fù)雜，作圖法雖簡單，但誤差較大。二維繪圖軟件的應(yīng)用使得作圖法更容易實(shí)現(xiàn)，但機(jī)構(gòu)上構(gòu)件的位置還需依靠傳統(tǒng)的作圖法來實(shí)現(xiàn)，工作量仍然很大。分析機(jī)構(gòu)的干涉及受力狀況往往是簡單重復(fù)的工作，分析者極易出現(xiàn)差錯(cuò)，造成錯(cuò)誤的結(jié)果。參數(shù)化設(shè)計(jì)的出現(xiàn)，使得這項(xiàng)工作大大簡化，縮短了分析計(jì)算的時(shí)間，減輕技術(shù)人員的工作量，提高了效率。

    參數(shù)化設(shè)計(jì)，就是將機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的尺寸定義成參數(shù)變量，通過改變其中的一個(gè)或數(shù)個(gè)參數(shù)的數(shù)值，整個(gè)機(jī)構(gòu)其它部分跟著聯(lián)動(dòng)，CATIA可以很直觀的將需要的數(shù)值顯示出來，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)快速設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2 T式舉升機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)干涉的確定

    T式舉升機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中可能存在干涉，如三角臂與拉桿加強(qiáng)板之間、拉桿上部與車廂油缸支承橫梁之間、拉桿下部與底盤儲(chǔ)氣筒之間、三角臂與車廂底板之間等。前三種情況一般在機(jī)構(gòu)初始位置時(shí)就可以發(fā)現(xiàn)是否存在，在這里主要談如何利用CATIA參數(shù)化確定T式舉升機(jī)構(gòu)中三角臂與底板之間的干涉。將舉升機(jī)構(gòu)各參數(shù)在CATIA草圖中繪制出來并標(biāo)注其尺寸，如圖1所示，其中A、B、C三點(diǎn)為三角臂的三頂點(diǎn)，0點(diǎn)為車廂后旋轉(zhuǎn)點(diǎn)，D點(diǎn)為拉桿固定座，E點(diǎn)為舉升油缸固定座。

圖1 CATIA中各機(jī)構(gòu)位置草圖

    舉升機(jī)構(gòu)處于初始位置時(shí)，舉升角為0度，點(diǎn)擊CATIA工具欄上按鈕，然后標(biāo)選中尺寸0度，這時(shí)會(huì)彈出“制作約束動(dòng)畫”對(duì)話框，如圖2。

圖2 約束動(dòng)畫對(duì)話框

    因大部分干涉發(fā)生在5度左右，為了觀察干涉情況，將最大舉升角設(shè)置成略大于干涉發(fā)生時(shí)的角度，把“最后一個(gè)值”參數(shù)改為10deg，“步驟數(shù)”可根據(jù)實(shí)際要求輸入，數(shù)值越大，運(yùn)動(dòng)越快，這里設(shè)置為50，接著點(diǎn)擊“工作指令”下面的播放按鈕，這時(shí)整個(gè)舉升機(jī)構(gòu)就開始仿真運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中我們主要觀察三角臂的C點(diǎn)與車廂地板之間的間隙，如果發(fā)生干涉則在CATIA草繪中重新調(diào)整相關(guān)構(gòu)件參數(shù)，其余參數(shù)將隨之聯(lián)動(dòng)，接著重復(fù)上述操作，直至消除干涉。

3 舉升機(jī)構(gòu)的受力分析及計(jì)算方法

    當(dāng)舉升角為0°時(shí)，取車廂為研究對(duì)象受力分析見圖3。

圖3 舉升機(jī)構(gòu)受力分析圖

    由力矩平衡圖可知∑MO=0，即G×XG-FFB×DOFB=0，

    代入數(shù)據(jù)得車廂對(duì)三角臂A點(diǎn)反力FFB=G×xG/DOFB (1)

    當(dāng)舉升角為0°時(shí)，取三角臂為研究對(duì)象受力分析見圖4。

圖4 舉升機(jī)構(gòu)受力分析圖

    由力矩平衡圖可知∑MA=0，即FEC×DAEC-FBF×DABF=0，

    代入數(shù)據(jù)得油缸最大舉升力FEC=FBP×DABF/DAEC (2)

    又∑MB-O，即FAD×DBAD-FEC×DBEC=0，

    代入數(shù)據(jù)得拉桿最大拉力FAD=FEC×DBEC/DBAD (3)

    式(1)、(2)、(3)中，

    G-貨箱與貨物重量之和，單位N；

    XG-貨箱與貨物重心X軸坐標(biāo)，單位mm；

    DOFB-O點(diǎn)到直線FB的距離，單位mm

    DABF-A點(diǎn)到直線BF的距離，單位mm

    DAEC-A點(diǎn)到直線EC的距離，單位mm

    DBEC-B點(diǎn)到直線EC的距離，單位mm

    DBAD-B點(diǎn)到直線AD的距離，單位mm

    式(1)、(2)、(3)中，可以看出計(jì)算各力的大小歸根到底還是要計(jì)算式中DDFE、DABF、DAEC、DBEC、DBAD這幾種距離，而計(jì)算這幾種距離有兩種方法：

    一是利用純數(shù)學(xué)方法，先根據(jù)已知條件求出AD與EC的交點(diǎn)F坐標(biāo)后，然后再求出各點(diǎn)到直線的距離，這樣會(huì)有大量繁瑣的計(jì)算，而且即使計(jì)算出的也只是在舉升機(jī)構(gòu)在初始時(shí)的數(shù)值，計(jì)算每一個(gè)舉升角度時(shí)都需要在重新計(jì)算一下，這樣就增加了設(shè)計(jì)人員的工作量。

    二是利用CATIA草繪中的參數(shù)化功能先將機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖按1：1比例輸入后，再由計(jì)算機(jī)運(yùn)算后可直接在草圖上獲取需要的數(shù)值，如圖1所示，而且在舉升角度變化時(shí)，各尺寸隨之聯(lián)動(dòng)，能夠準(zhǔn)確顯示出各個(gè)需要的參數(shù)，使計(jì)算過程大大簡化，減少計(jì)算過程中的重復(fù)勞動(dòng)，進(jìn)而減輕設(shè)計(jì)人員工作量。

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