劉晨思，顧 軍

（蘇州大學 機電工程學院，江蘇 蘇州215000）

0 引言

雙擴展示車是一種將移動性、靈活性與高科技融為一體的可雙向擴展的展示車。它是一個車載移動展覽館、一個流動的演示平臺、一個流動的產(chǎn)品體驗中心，具有廣闊的空間和豐富的廣告展示資源；車內(nèi)可以放置各種產(chǎn)品和設備，它可以從一個城市到另一個城市，走遍全國的每個角落，向各個市場中的客戶和潛在客戶，展示業(yè)務應用的未來；這是一種以獨特的方式讓用戶真切地感受到企業(yè)實力的新產(chǎn)品。它突破了時間和地域的限制，以前所未有的創(chuàng)新方式，把科學與理念廣泛傳播。

1 雙擴展示車整體結構與工作原理

雙擴展示車車身結構如圖1所示。其主要技術參數(shù)如表1。

雙擴展示車為廂型結構，廂體內(nèi)裝有主、副兩個伸縮廂，伸縮廂配有外接、車載兩套液壓驅動系統(tǒng)，廂體還裝有：空調(diào)、通風和配電系統(tǒng)。主車廂體與半掛車的車架采用分體式結構，廂體框架全部由鋼材焊接而成。伸縮廂是指在主廂體內(nèi)通過移動來達到擴展工作空間的移動廂體。框架結構全部采用鋁合金材料制作，使其重量大大降低。

主車廂里裝有3臺風冷式冷熱風空調(diào)機組，其中1臺供應機柜室，另外2臺供應展示室，分別被放置在主車廂的前后側，此結構能均勻送風，從而使廂體保持溫度均勻。

圖1 雙擴展示車車身結構圖

雙擴展示車的電源安裝在車廂尾部，配電功率為30k W，電壓380V。其中空調(diào)、風機和油泵電機功率為12 k W，照明和其他用電功率20k W。液壓系統(tǒng)安裝在展車的左、右兩側，配有相應的操作面板對液壓系統(tǒng)進行操控。液壓系統(tǒng)的最大設定壓力為12MPa，在滿足各個油缸能正常工作的前提下設定壓力越小越好。

表1 雙擴展示車主要技術參數(shù)

雙擴展示車被拖移至指定地點后，先用車載液壓系統(tǒng)將后門打開，接上外供電源，啟動電機依次執(zhí)行：主車廂前、后撐腳（撐腳撐起高度：撐腳落地后再撐高1～2cm）－伸縮廂－伸縮廂前、后撐腳。伸縮廂是由液壓馬達驅動，經(jīng)減速器減速后連接齒輪軸，通過齒輪齒條來執(zhí)行主、副伸縮廂沿直線導軌的滑移，從而實現(xiàn)伸縮廂打開和收回時的同步性，使廂體運行時更加穩(wěn)定可靠。在該設計中，伸縮廂收回時首先由撐板缸將展示車的底板向上頂出小段距離，以防止卡死，如圖2所示。

圖2 雙擴展示車擴展前后狀態(tài)圖

2 傳動機構設計方案

展示車的傳動有兩種設計方案，一種可由油缸直接帶動滑軌在導軌上實現(xiàn)直線運動（滑軌和導軌上分別裝有滑輪，滑輪在導軌不同位置上，其安裝方法如圖3所示），從而帶動伸縮廂伸縮，但是滑軌通過滑輪滑動時易產(chǎn)生振動。

圖3 滑輪安裝圖

圖4 雙擴展示車傳動機構圖

另一種是由線性滑軌與齒輪齒條組合成的傳動機構，通過齒輪齒條來推動滑塊滑移，線性滑軌以滾珠作為導軌與滑塊之間的動力傳輸界面，可進行無限滾動循環(huán)的運動，并將滑塊限制在導軌上，使得負載工作臺能沿導軌以高速度、高精度作直線運動［1］［2］，從而解決了伸縮廂打開或收回時的同步問題，使廂體運行時更加穩(wěn)定可靠。通過對比選擇第二種方案。

3 傳動部位模型的建立與分析

雙擴展示車（含車頭）總重28.5t，車頭重8.5t，主伸縮廂重1.8t，副伸縮廂重1.2t。參加實際演出活動時主副伸縮廂承受的重量不超過2t。主、副伸縮廂的端部裝在滑塊上，重量全部壓在直線導軌上，由底座支撐。為了解決伸縮廂伸縮過程中的波動和不穩(wěn)定，提高運動的精度，在底座上裝有4對線性導軌，每根導軌后端上裝有3個滑塊，前端安裝滾輪。其模型如圖5所示。本文設計根據(jù)實際經(jīng)驗，經(jīng)過計算［3］，選定：模數(shù) m＝3，行程L＝1800cm的齒條，與之配合的齒輪軸的m＝3，齒數(shù)z＝20，壓力角α＝20°，軸徑 R＝50cm；線性導軌HGW 45CA；鏈輪1寸15牙；減速器TIBK－40H（I＝20）以及液壓馬達BWM－160。

圖5 傳動部件前后端模型

線性導軌在底座上對稱分布，每根線性導軌上受均勻分布的載荷。利用Proe/MECHANICA［4］分析承受主伸縮廂重量的導軌，為了提高分析效率，對Proe/ENGINEER建立的模型進行簡化，主要是對于一些結構上的孔、臺階、凹槽、翻邊在截面形狀等效的結果上盡量簡化。

在Pro/MECHANICA環(huán)境中進行靜態(tài)分析，避免了導入ANSYS后可能發(fā)生特征丟失的情況，得到了如圖7所示的模型的應力與應變，設計使用的線性導軌HGW45CA，材質(zhì)為不銹軸承鋼AISI440（9Cr18），滿足使用要求。

圖6 導軌簡化模型后的網(wǎng)格劃分圖

圖7 導軌靜態(tài)分析結果

4 結語

（1）展示車主車廂體與半掛車的車架采用分體式結構，解決了整體結構維修困難的問題。（2）展車的開啟和收攏采用操作面板由液壓和電氣聯(lián)動實現(xiàn)，操縱設置為點動。設計具有結構簡單、制造精度高、制造成本低，尤其是展示車擴展和收縮時連續(xù)平穩(wěn)、沖擊力小、基本無噪音等優(yōu)點。（3）后期工作將提供對外生產(chǎn)，參與市場銷售，根據(jù)市場的需求，與企業(yè)合作對現(xiàn)有技術進行改進或升級。

［1］張沈生.直線導軌的原理及其應用［J］.洪都科技，2004，（2）：44－49.

［2］屈岳陵.直線導軌的原理及發(fā)展［J］.現(xiàn)代制造，2003，281（20）：40－42.

［3］吳宗澤.機械設計師手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2002.

［4］韋煜.從CAD到CAE設計方法——基于Pro/ENGINEER［M］北京：北京航空航天大學出版社，2011.