混凝土泵车风动箱和传动轴性能研究

【摘要】混凝土泵车底盘普遍在通用重卡底盘的基础上进行改装，其传动系统一方面在泵车行驶过程中起传递运动和转矩的作用，另一方面在作业状态下驱动油泵组保证液压系统正常运行。由于传动轴、分动箱等的结构特点，不可避免地存在振动现象，对整车行驶平顺性、乘坐舒适性及传动系零部件使用寿命有着重要影响。因此对混凝土泵车分动箱传动性能进行深入细致的研究十分必要。通过不同工况下实车实验，获得传动系的振动特性。应用虚拟样机技术及有限元动态分析技术对改制传动系性能进行仿真分析，并对传动系布置方案进行改进尝试，获得更为合理的传动系布置方案。主要工作如下：（1）理论分析。对单十字轴式万向节和多万向节的传动轴系统进行运动学和动力学分析，为混凝土泵车分动箱传动运动学和动力学分析提供理论指导。（2）实车实验。针对行驶和工作两种不同状态，测量改制传动系在不同工况下关键件的加速度、速度及位移等数据并进行处理分析表明：传动轴在作业工况在随转速增大，跳动量增大；在行驶工况下，传动轴跳动量随转速增大先增大再减小；分动箱振动趋势与传动轴相同。（3）传动系多体动力学分析。利用ProE软件根据图纸要求对改制传动系各零部件进行三维建模及装配，并将其导入多体动力学分析软件ADAMS中。定义个零部件的材料属性，依据实际情况给系统添加载荷、约束、定义驱动等并对仿真模型与实验对比进行初步验证。以验证模型为基础，对传动系进一步分析表明分动箱前法兰轴向受力随转速升高有增大趋势，当发动机转速达到一定值时，分动箱内部受力状况较恶劣，可能导致疲劳受损甚至断裂破坏。（4）有限元动态分析。将装配体以正确的格式导入LS-DYNA软件中进行几何处理并进行离散，然后对网格模型定义材料、单元属性、接触、边界条件及求解条件（包括求解时间和输出文件）等，利用求解器进行计算后进行动态结果表明随传动轴转速增大，分动箱壳体应力增大，当传动轴转速达某转速时分动箱壳体将被破坏。且传动系分动箱最容易被破坏，其次是传动轴，最后传动轴连接螺栓。（5）传动系布置形式改进。本文对不同传动系布置方案进行传动轴刚柔耦合多体动力学分析及有限元分析表明：固定式双前轴性能优于单长轴传动系；可伸缩式双前轴传动系性能优于前两种（固定式双前轴、单长轴）；吊挂式分动箱固定、多点固定式方式力学性能均要优于原托举式固定方式传动系。（6）总结。合理的混凝土泵车传动系布置结构，能减小系统振动，受力更为合理，整体提高传动系统动态性能，提升整车的安全性、可靠性、寿命及舒适性等。
【作者】吴德志；
【导师】成凯；吴斌兴；
【作者基本信息】吉林大学，机械工程，2014，硕士
【关键词】传动性能；分动箱；多体动力学；有限元；混凝土泵车；

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