车载吊运装置的设计

王东 昌钱炜 王佳茂

【摘 要】道路货物运输过程中，货物的装载及卸载效率较低，还会受到场地及设备的限制。为了解决以上问题，设计了一种滑移摇臂式的车载吊运装置。采用CAE技术，利用Solidworks建立三维模型，使用虚拟样机技术设计车载吊运装置的装配关系。其能很好的将货物从地面起吊装载到卡车车斗或从车斗卸载到地面上，同时该车载吊运装置不会受到场地的限制，能够满足不同的使用要求，操作简单方便，省时省力，给货物的运输带来很大的便利。

【关键词】车载吊运装置;CAE;Solidworks

中图分类号： U492.32文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）02-0019-003

【Abstract】In the process of road cargo transportation，the efficiency of loading and unloading cargo is low，and it is also limited by the site and equipment.In order to solve the above problems，a sliding rocker type vehicle mounted lifting device is designed.The CAE technology is used to establish the three-dimensional model by using Solidworks， and the virtual prototype technology is used to design the assembly relationship of vehicle-mounted lifting device.It can load the goods from the ground to the truck bucket or unload them from the truck bucket to the ground.At the same time，the truck-mounted lifting device will not be restricted by the site，and can meet different requirements of use.It is simple and convenient to operate，time-saving and labor-saving，which brings great convenience to the transportation of goods.

【Key words】Vehicle mounted lifting device;CAE;Solidworks

0 引言

在道路貨物的运输过程中，一般采用人工搬运、小型吊车吊运、叉车运送、斜坡输送带运输等形式来将货物从地面起吊装载到卡车车斗或从车斗卸载到地面上。人工搬运工作效率低，费时费力，且容易发生工伤事故;小型吊车、叉车等需要持证专业人员操作，且设备费用高昂，吊车可能还需要二次吊装或者叉车配合，另外叉车不能够实现货物的上下移动;斜坡输送带需求场地范围比较大，移动困难，且需要专人维护，在国内广大的农村作业环境中，大部分工作情况不具备这些硬性条件[1]。为了解决上述问题，本文提出了车载吊运装置的整体结构设计方案。设计过程就是修改的过程，参数化设计的目的是根据产品意图进行灵活的设计更改，因此易于修改是最重要的[2]。随着 CAE 软件的不断发展，采用先进计算机及配套软件对零件、组件、部件乃至整个设备的仿真计算已经非常成熟[3]。运用CAE技术对设计参数修改比较方便，能够有效缩短设计周期。本文采用CAE技术，利用Solidworks建立三维模型，使用虚拟样机技术[4-5]设计车载吊运装置的装配关系，实现车载吊运装置高效、连续、稳定的工作。

1 车载吊运装置整体结构设计

车载吊运装置的结构采用Solidworks三维建模技术进行设计，基于虚拟样机技术对零部件进行装配。如图1所示，该装置主要由支撑架、摇臂机构、卷扬机构、液压机构四部分组成[6]。

支撑架用于套在运货卡车车斗上，包括左支撑板和右支撑板，左支撑板的竖直部和右支撑板的竖直部靠近车斗的挡板上侧、靠近水平部的位置安装有主驱动轮，靠近车斗的挡板外侧的位置安装有与挡板外侧接触的辅助轮，主驱动轮与车斗的挡板上表面接触，内部安装有小型电机，用于带动支撑架在车斗上前后移动。摇臂机构包括摇臂电机、摇臂立柱和悬臂，摇臂电机安装在右支撑板上，摇臂立柱的下端安装在摇臂电机上，上端与悬臂连接。卷扬机构安装在悬臂远离摇臂立柱的一端，用于将货物吊起和放下。液压机构安装在悬臂靠近摇臂立柱的一端上，其液压推杆与卷扬机构连接，用于带动卷扬机构在悬臂上来回移动。

1.卷扬机构 2.液压机构 3.摇臂机构 4.支撑架

2 工作原理

车载吊运装置安装在运货卡车的车斗上，用于将货物吊运到运货卡车车斗内或车斗外指定位置。其安装方式如图2所示。非工作状态时，车载吊运装置整体移动至车斗内部靠近车头处，此位置贴近车头，不对其他工作造成影响，且占用空间少。工作状态时，车载吊运装置在主驱动轮的转动下，可在车斗上从车头到车尾来回移动;同时，摇臂电机工作，使得悬臂以摇臂立柱轴线为中心线自由转动，悬臂上的液压机构驱动液压推杆推动小型卷扬机在悬臂轨道上移动，从而实现笛卡尔坐标系下的沿X、Y的轴移动和绕Z轴的转动，即三个自由度。

吊运时，悬臂旋转到车斗以外的空间，对准地面货物，小型卷扬机放下钢丝绳，当钢丝绳末端的吊钩下降到货物时，人工把货物挂到吊钩上，小型卷扬机收起钢丝绳，吊起货物，悬臂回转，带动货物一起转到车斗上部空间，在通过上述三个自由度，调整好放置货物的位置，小型卷扬机放下货物，收起钢丝绳，完成一次吊运。整个过程中，摇臂电机、液压机构、小型卷扬机的控制均可通过控制机构来实现。

3 方案特点

该车载吊运装置具有支撑架，支撑架包括左支撑板和右支撑板，左支撑板和右支撑板均为L形，具有水平部和垂直部，左支撑板水平部为中空结构，可以以过渡配合方式套在右支撑板的水平部外部。右支撑板的水平部靠近左支撑板的一端设置有齿轮，左支撑板的水平部内壁与齿轮相对应的位置设置有齿条区域，齿轮处设有小型电机，用于驱动齿轮转动，从而带动齿条移动，进而使左支撑板和右支撑板之间实现相对移动。另外，在右支撑板的水平部靠近豎直部的两侧固定有旋转连接件，旋转连接件上分别安装有L形的支撑脚架，用于对支撑架进行支撑。

由于左支撑板和右支撑板套装在一起，能够调整自身宽度尺寸，因此能够用于不同型号和尺寸的卡车车斗。左支撑板和右支撑板上的主驱动轮能够使支撑架在车斗上前后移动，使吊运装置在车斗上的移动范围更大，加上悬臂的转动和卷扬机构的移动，能够更容易的将货物放置到车斗内的指定位置。

4 结语

采用Solidworks三维建模软件对车载吊运装置的各个零部件进行结构设计，并通过虚拟样机技术实现整体装置的装配，装配结果证明，所设计的车载吊运装置能够很好的将货物从地面起吊装载到卡车车斗或从车斗卸载到地面上。同时，该车载吊运装置不会受到场地的限制，能够满足不同的使用要求，操作简单方便，省时省力，给货物的运输带来很大的便利。

【参考文献】

[1]王佳茂，于忠海，王顺利，等.车载吊运装置：上海，CN106698209A[P].2017-05-24.

[2]王凌云，黄红辉，West R W.Impeller modeling and analysis based on UG NX/KF and Fluent[J].Journal of Central South University，2012，19（12）：3430-3434.

[3]王悦昶，刘莹，黄伟峰，等.过盈配合连接对核主泵机械密封性能影响的ANSYS分析[J].机械工程学报，2017，53（5）：153-159.

[4]贺兵.基于虚拟样机技术的包装机械系统仿真研究[J].包装工程，2008，29（2）：47-49.

[5]Zhang Y K，Xiao L J，Pei S Z，et al.Research on design of hydraulic support based on virtual prototype technology[J]. Materials Science Forum，2011：508-512.

[6]王文韬，于忠海，王佳茂.基于ANSYS Workbench的车载吊运装置优化[J].农业装备与车辆工程，2018，56（8）：63-65.