基于solidworks工程车倾斜试验系统设计
摘 要
随着中国的快速发展，各式各样的工程车在城市建设中使用也越来越广泛。
特种车辆发生倾翻是一种很严重的事故，因此研发一种工程车倾斜试验系统是十
分重要的安全措施，此倾翻测试台主要用于检测特种车辆静态稳定及工作时的性
能，测试时需要将车辆使用铁链固定在平台上。将车辆的伸缩臂伸出，使得车辆
处于最不稳定位置，起升倾翻测试平台台面到不同角度，并于车辆的平台增加适
当的配重或者拉力，直至车辆产生失稳，重心超过倾翻线。车辆倾翻后，由铁链
拉住车辆在平台上，防止倒塌。目前，全球的工程车倾斜实验平台设备技术已经
发展成多样化，其研发技术几乎包含了机械技术、液压技术、电子技术、计算机
技术等多个领域且成熟的先进技术，因为现代科技对机械产业产生了很大的影
响，很多新型的材料、工艺、理念已经被应用到工程车倾斜试验平台上。本文主
要研究工程车倾斜试验系统的结构上的设计以及在各种载荷下的受力情况。利用
三维软件及有限元分析软件来实现计算机辅助设计及评价，在计算机中建立三维
模型并且模拟出施加载荷后工程车倾斜试验系统的应力应变及位移情况，最终设
计出性能良好、安全可靠、符合实际的工程车倾斜试验系统。
关键词：倾斜试验；辅助设计；运动仿真；静力学分析
第一章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.1.1 课题研究的背景
随着我国城市化进程的不断加快以及工业现代化的快速发展，工程车成为城市建设
中不可缺少的重要组成部分，各类工程车使用的越来越广泛。在一些场外作业和高空作
业时，会广泛应用到升降设备，例如用到剪升机构的平台车、移动式塔台，采用多支臂
举升机构的高空作业平台。随着平台高度的上升，其重心变高，质量变大，一旦发生事
故操作人员可能面临坠落的风险，造成不必要人员的伤亡和财产的损失。根据以往的事
故调查显示，大多数是因为机构倾翻和工人操作失误导致的，在施工作业中工人往往会
忽略一些细节，无意识的倚靠工程车或将生产材料堆积倚靠工程车辆上，对工程车施加
了额外的作用力，由于自身的重心过高，使得重心偏移导致倾翻，所以通过规范化施工
完全可以避免一些事故的发生。同时施工安全与周围环境也息息相关，例如地面崎岖不
平、空间狭小、风力较大都会导致工程车倾翻。在库房管理中，也会应用到叉车运输和
堆垛货物，如操作不当，货物掉落同样会造成不必要的损失，所以做到安全生产必须对
工程车辆进行平衡试验[1]。
工程车辆安全性与稳定性也逐渐成为了行业发展的必然要求。特别是近年来道路交
通事故呈现逐年上升的趋势，汽车倾翻事故的危害程度仅次于汽车碰撞事故，而工程车
质量重、惯性大等特点，由倾翻引发的事故会造成更为严重的损失。所以工程车安全生
产的问题更显突出，目前我国在汽车管理公告中明确表明了对车辆静态稳定性实施强制
性检测，在《机动车运行安全技术条件》中规定对新开发的产品进行定型试验，侧倾稳
定角是必须检测的安全项目之一[2]
。
1.1.2 课题的研究意义
工程建设为国民经济的发展注入强劲的动力，提高了人民的生活水平，在国民经济
中占有十分重要的地位，保障生产安全就是保障人民生活的和谐稳定。工程车倾斜试验
系统可以为工程车辆提供侧倾稳定性试验，可以大大降低车辆在出厂时问题发生率，减
小生产安全隐患，我国《中华人民共和国特种设备安全法》中详细说明为特种设备生产
使用单位提供安全、便捷、可靠、诚信的检验。一个可靠的试验系统应具备主要几个特
点：
（1）安全系数高，做好对车辆的固定，通过自动化检测得到安全的侧倾角度。
占地面积小，节省空间。
（2）造价较低，可以减小企业经营负担。
（3）设计合理，操作简便，零件拆卸方便，易替换[3]
。
1.2 工程车倾斜试验系统的发展历程
1.2.1 工程车倾斜试验系统的国内发展现状
随着工程建设的快速发展，我国工程车辆数量也越来越庞大，但是具有一定规模的
制造单位并不多，大多数制造单位都是中小企业，这些企业的显著特点是运营成本低、
研发能力不足，特别是在产品的安全性上存在很多问题，在投入生产前并没有进行专业
的稳定性试验，导致产品质量无法保证。虽然少数制造单位配备了倾斜试验台，但试验
台多数为仅用钢板焊接的临时试验台，没有足够的安全防护措施，试验结果不具备准确
性、可靠性。在试验过程中，试验台会因为刚度不够很容易出现变形或断裂的情况，不
仅无法准确测量平台的倾斜角度，甚至会造成工程车侧翻及更严重的事故发生。所以建
立一个专业的稳定性试验台是至关重要的，它能减少试验过程中的风险，减小生产中事
故发生率，为工程建设提供更安全的保障。目前，越来越多的制造企业开始关注倾翻试
验台的重要性，技术人员越来越专业，国内的钢结构焊接技术也日益进步，建立专业的
稳定性试验台可以满足更多的生产需要，确保稳定性试验顺利进行[4]
。
1.2.2 工程车倾斜试验系统的国外发展现状
国际上各国对工程机械生产的安全性高度重视，对机械安全的追求不仅依赖于法律
法规的制约，也制定了更多高要求的安全标准。目前欧盟为了实现欧洲市场的统一，各
国积极采用相同的安全标准，对机械生产进行强制性的安全管理，通过一系列措施要求
机械产品在出厂前必须符合安全标准。目前国际市场上，工程车倾斜试验平台设备技术
已经发展成多样化的形式，研发技术包含了电子、机械、液压、计算机技术等多个领域，
因为现代科技对机械产业产生了很大的影响，推动的机械生产的进步，很多新材料、新
工艺、新理念被应用到了工程车倾斜试验平台上。其中计算机技术影响深远，计算机辅
助设计（CAD）、计算机辅助加工（CAM）、计算机辅助检测（CAT）、计算机辅助评价（CAE）
不仅能够提高工人提工作效率和工作质量，还能得到工程车倾斜角度的准确数据[5]
。在电
子技术上，远程图像采集、传感器等电子件的发展十分迅速。液压技术快速发展，完善
了恒压变量控制技术、压力限定保护技术，使整个平台的使用寿命更长。
目 录
第一章 绪论......................................................1
1.1 课题背景及研究意义......................................1
1.1.1 论文研究的背景 .....................................1
1.1.2 论文的研究意义 .....................................1
1.2 工程车倾斜试验系统的发展历程 ............................1
1.2.1 工程车倾斜试验系统的国内发展现状 ...................2
1.2.2 工程车倾斜试验系统的国外发展现状 ...................2
第二章 工程车倾斜试验系统的总体结构研究.....................3
2.1 工程车倾斜试验系统的工作原理 ............................3
2.2 工程车倾斜试验系统的总体结构布局 ........................3
2.3 工程车倾斜试验系统的结构框架 ............................4
2.4 液压传动技术的特点及应用 ................................6
2.4.1 液压传动技术的原理及组成...........................6
2.4.2 液压传动技术的优点.................................6
2.4.3 液压传动技术的缺点.................................7
2.4.4 液压传动技术的发展趋势.............................7
2.4.5 液压传动技术的应用.................................7
第三章 工程车倾斜试验系统三维建模............................8
3.1 工程车倾斜试验系统台面建模 ..............................8
3.2 钢格板边框建模 ..........................................9
3.3 其他零件建模 ...........................................10
3.4 标准件应用 .............................................10
3.5 工程车倾斜试验系统总体装配 .............................11
3.5.1 装配过程 ..........................................11
3.5.2 干涉检查 ..........................................11
第四章 工程车倾斜试验系统运动仿真...........................13
4.1 运动算例 ...............................................13
4.2 添加马达 ...............................................13
4.3 生成动画 ...............................................14
第五章 工程车倾斜试验系统静应力分析.........................15
5.1 SolidWorks 静力学分析 ...................................15
5.2 锚定静力学分析 .........................................15
5.3 台面静力学分析 .........................................16
5.4 ABAQUS 静力学分析 ....................................17
5.5 工程车倾斜试验系统静力学分析 ...........................17
5.6 工程车倾斜试验系统力学分析内容 .........................18
5.6.1 分析方法与工具 ....................................18
5.6.2 倾翻测试台机械性能 ................................18
5.6.3 倾翻测试台分析案例 ................................19
5.6.4 倾翻测试台具体案例分析 ............................19
第六章 结论与展望..............................................29
6.1 研究结论 ...............................................29
6.2 前景展望 ...............................................29
参考文献 .........................................................30
致 谢 .........................................................31
参考文献
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