一種山地果園運送車的自裝卸裝置及其結構優化方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及農業機械中自裝卸裝置設計領域，具體是一種山地果園運送車的自裝 卸裝置及其結構優化方法。
【背景技術】
[0002] 雖然自裝卸裝置在民用領域得到了廣泛的應用，但與其裝配的運輸車往往體積較 大，如常用的順裝式運輸車和側裝式運輸車，它們的貨物箱載重往往在上，其適用路況 也多為地勢平坦的水泥路面。
[0003] 對于水果多產的北締20°~40°亞熱帶地區，我國多為丘陵地帶。運會導致常規的 山地運輸車很難適應運一路況。特別在農村地區，由于年輕勞動力的流失，人口類型多W老 年人為主。勞動力在變得稀缺的同時，成本也在不斷上升，因此，研發更加自動化、可在山地 環境進行自裝卸的山地果園運送車變得具有實際意義。

【發明內容】

[0004] 針對現有技術中存在的技術問題，本發明的目的是：提供一種結構簡單且可適用 于山地的山地果園運送車的自裝卸裝置。
[0005] 本發明的另一個目的是:提供一種保障自裝卸裝置正常運行的山地果園運送車的 自裝卸裝置的結構優化方法。
[0006] 為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：
[0007] -種山地果園運送車的自裝卸裝置，包括:拉臂、油缸、副車架和貨物箱;副車架固 定在運送車上；在豎直平面內轉動的拉臂包括在豎直平面內相互成"7"字形的第一直臂和 第二直臂;第一直臂的端部與副車架轉動式連接，第二直臂的端部與貨物箱的前端轉動式 連接;驅動拉臂轉動的油缸的一端與副車架轉動式連接，油缸的另一端與第一直臂的中間 段轉動式連接;初始狀態時，貨物箱放置在副車架上;拉臂轉動時，貨物箱沿著副車架向后 平移，隨后貨物箱傾斜的落到地面上，最后貨物箱在地面上向后平移，直到貨物箱完全落到 地面上。
[000引作為一種優選，副車架包括:框體、固定板、橫梁、橫向安裝桿；固定板固定在框體 的兩側，副車架通過固定板安裝在運送車上;安裝拉臂的橫梁和安裝油缸的橫向安裝桿均 位于框體內，且橫向安裝桿位于橫梁的前方。
[0009] 作為一種優選，油缸有兩個，W拉臂為中屯、左右對稱設置;第一直臂的左右兩側各 設有一個圓柱銷，油缸的端部與圓柱銷相接。
[0010] 作為一種優選，第二直臂的端部設有掛鉤，貨物箱的前端設有拉把，拉把卡在掛鉤 中。
[0011] 作為一種優選，貨物箱的底部裝有供貨物箱滑動的滑輪。
[0012] -種山地果園運送車的自裝卸裝置的結構優化方法，包括如下步驟：（1)用Ξ維軟 件建立運送車和自裝卸裝置的Ξ維模型，進行運動分析確定自裝卸裝置能否運動；（2)對自 裝卸裝置進行動力學分析，得出在不同情況下受力大小與拉臂旋轉角度之間的關系，根據 結果對自裝卸裝置的結構進行優化；（3)對自裝卸裝置進行局部應力分析，獲得拉臂在實際 工作過程中的受力情況，每種危險工況時所受最大應力的大小及位置，并根據結果對拉臂 的結構進行優化。
[0013] 作為一種優選，步驟（1)采用CATIA軟件，步驟（2)采用ADAMS軟件，步驟（3)采用 ANSYS軟件;利用CATIA軟件建立自裝卸裝置模型，W此作為模板導入ADAMS和ANSYS軟件中。
[0014] 作為一種優選，步驟(2)中，貨物箱的運動過程分為兩個過程，過程一為貨物箱在 副車架上滑動，到接觸地面之前，過程二為貨物箱剛開始接觸地面到停止運動;通過ADAMS 進行仿真，得到拉臂的受力曲線。
[0015] 作為一種優選，步驟(3)中，利用ANSYS軟件，通過對拉臂進行建立模型、材料選取、 有限元模型簡化和施加邊界約束條件，從而對拉臂進行應力分析。
[0016] 作為一種優選，步驟(2)具體為:對自裝卸裝置進行動力學分析，根據其運動狀態， 將貨物箱的運動分為兩個運動過程，得出在不同坡度的情況下，拉臂主要受力處所受到的 力與拉臂旋轉角度之間的關系;通過對相關數據進行分析，得出拉臂不同受力處在第一個 運動過程和第二個運動過程工況時所受的力，為拉臂的有限元分析提供載荷依據。
[0017] 作為一種優選，步驟(2)中，在實際中，模型往往局部形狀復雜，支撐邊界不規則， 形狀變化多端，受多種復雜的載荷工況。如不進行簡化，則需考慮很多細小變化的情況，往 往給仿真帶來很多麻煩，甚至影響仿真的成功，因此將對分析影響較小且相互之間固連的 自裝卸裝置的零部件看成一個整體，零部件的質量參數和位置參數均采用CATIA提供的相 關系數。
[001引本發明的原理是：
[0019] 通過油缸驅動拉臂轉動，拉臂帶動貨物箱先在副車架上向后平移，再從副車架落 到地面，最后在地面向后平移同時調整貨物箱的斜度，直至貨物箱平放在地面上。拉臂設計 成"7"字形，初始狀態可位于貨物箱的前方和下方，運動狀態可帶動貨物箱的順利動作。
[0020] 本發明提供了一種利用ADAMS在不同坡度下，拉臂主要受力處所受到的力與拉臂 旋轉角度之間的關系的仿真方法:首先是建立模型，其次是模型的驗證，再次是模型的完 善，最后，根據所得結果的參數進行分析，得出需要進行優化的地方。
[0021] 本發明提供了一種利用ANSYS軟件分析拉臂在不同位置的受力情況的方法:根據 拉臂實際情況對模型進行簡化，然后將模型導入ANSYS，建立拉臂的有限元分析模型，然后 利用上述的ADAMS虛擬樣機計算出的數據進行有限元分析，得出拉臂在不同位置時所受應 力情況，找出所受平均應力最大及具有最大應力時的位置。
[0022] 總的說來，本發明具有如下優點：
[0023] 1.結構簡單，專用于山地果園運送車的自裝卸，不僅滿足山地的低坡度，而且適用 于載重不高的果蔬采摘。
[0024] 2.具有自裝卸功能，有效節約人力。
[0025] 3.通過對原始自裝卸裝置模擬真實環境找出其薄弱環節，并利用ADAMS和ANSYS軟 件進行相應優化設計出滿足虛擬樣機條件的模型，W達到設計出滿足減少勞動力成本、適 合山地果園條件的運送車的自裝卸裝置的基本要求。
[0026] 4.解決了目前山地果園缺乏自裝卸裝備的問題，并且該自裝卸裝置具有通用性 強、安全性高、使用壽命長等優點。
【附圖說明】
[0027] 圖1是拉臂的結構示意圖。
[0028] 圖2是副車架的結構示意圖。
[0029] 圖3是貨物箱的結構示意圖。
[0030] 圖4是運送車自卸開始時的示意圖。
[0031] 圖5是過程一中斜坡角度為20°時拉臂在與副車架連接處所受外力圖。
[0032] 圖6是過程一中斜坡角度為20°時拉臂在與貨物箱連接處所受外力圖。
[0033] 圖7是過程一中斜坡角度為20°時拉臂在與油缸連接處所受外力圖。
[0034] 圖8是過程二中斜坡角度為20°時拉臂在與副車架連接處所受外力圖。
[0035] 圖9是過程二中斜坡角度為20°時拉臂在與貨物箱連接處所受外力圖。
[0036] 圖10是過程二中斜坡角度為20°時拉臂在與油缸連接處所受外力圖。
[0037] 圖11是斜坡坡度-20°，旋轉角度0°時拉臂的受力圖。
[0038] 圖12是斜坡坡度20°，旋轉角度38°時拉臂的受力圖。
[0039] 圖13是斜坡坡度-20°，旋轉角度134°時拉臂的受力圖。
[0040] 圖14是斜坡坡度-20°，旋轉角度38°時拉臂的受力圖。
[0041] 其中，1為拉臂，2為油缸，3為副車架，4為貨物箱，5為運送車。11為第一垂直臂，12 為第二垂直臂，13為圓柱銷，14為掛鉤。31為框體、32為固定板、33為橫梁，34為橫向安裝桿。 41為拉把，42為滑輪。
【具體實施方式】
[0042] 下面來對本發明做進一步詳細的說明。
[0043] -種山地果園運送車的自裝卸裝置包括:拉臂、油缸、副車架和貨物箱。
[0044] 如圖1所示，拉臂采用的是不可伸縮的一體化折彎式結構，包括相互成"7"字形的 第一直臂和第二直臂。第一直臂的端部有一個安裝孔，與副車架的橫梁較接連接。第一直臂 的中間段的左右兩側均設有圓柱銷，用于與油缸相連。第二直臂的端部設有掛鉤，用于與貨 物箱的前端的拉把連接。
[0045] 如圖2所示，副車架由框體、固定板、橫梁、橫向安裝桿組成。框體為矩形框體，通過 螺釘和固定在框體外側的多個固定板將副車架固定在運送車上。橫向安裝桿和橫梁位于框 體中，且橫向安裝桿位于橫梁的前端。橫向安裝桿與油缸的下端轉動式連接，橫梁與拉臂相 接。副車架是自裝卸裝置的基礎，上部與貨物箱接觸，起著支撐貨物箱的作用。
[0046] 如圖3所示，貨物箱的周邊設有護欄，前端設置拉把，用于貨物箱的裝卸。底部裝有 滑輪和滑梁。安裝時要確保拉把、滑梁下表面和滑輪中屯、Ξ者相對距離正確，確保滑輪半徑 正確。貨物箱是自裝卸裝置的載物裝置，底部與副車架直接接觸或與地面接觸。
[0047] 油缸的數量為兩個，與油累、油箱、連接管道共同構成液壓系統。油累由發動機控 審IJ，主控閥控制油缸的伸縮，當油缸收縮完成時，會打開行程控制閥的開關，自動卸荷，防 止造成損傷。兩個油缸W拉臂為中屯、左右對稱設置。油缸的直徑選取50mm，對應的活塞桿直 徑為26mm。
[004引本發明的工作過程:在整車中，拉臂底端與副車架相連，拉臂中部與液壓桿相連， 頂部通過掛鉤與貨物箱相連，貨物箱與副車架直接接觸。其運動過程為：油缸伸長，拉臂在