自装卸集装箱运输汽车吊装机构设计与分析
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（Southwest Jiaotong University，Chengdu，Sichuan 611756，China）
Abst ract:Based on the practical and economical of loading container trailer and the importance of the development to the national economy，design the hoisting mechanism，work out the dimension，make dynamic simulation. Keywords：self- loading container trailer；hoisting mechanism；displacement matrix；matlab；Adams
近年来，我国港口集装箱的快速发展极大地刺激和 带动了公路集装箱运输业的发展，这是发展我国大交通 和集装箱多式联运模式的客观要求。10 t 及以上的大型 集装箱在装卸时需用较大型的起重机进行起吊搬移。这 对安装了龙门式起重机的货场是不成问题的，对于处在 运输环节两端的托运人和收货人来说比较困难。小型企 业不一定自有 10 t 以上起重机，将集装箱装上汽车或从 汽车上卸下时须求助解决起吊问题。
③添加运动。一个运动是支杆 BD 绕支架的转动，假 设是匀速转动。转过了 173，设其速度为 17.3°/s，则可令 步长 endtime 为 10 s。第二个运动是活塞缸与活塞杆的移 动，也假设为匀速移动。最终伸长了 830.2 mm，已知步长 为 10 s，则令其速度为 83.2 mm/s 即可。
[1] 陈家瑞.汽车构造[M].北京：机械工业出版社，2004. [2] 柳杨，刘红领，陈伟，等.影响汽车跑偏的因素[J].计算机辅
助工程，2006，（9）：165-168. [3] 沈逸敏.轮胎对汽车行驶跑偏的影响[J].轮胎工业，2005，
（25），498-499. [4] 王其东，赵韩，李岩，等.汽车双横臂式独立悬架机构运动
的吊装机构，计算相关尺寸，做出运动仿真。
关键词：自装卸汽车；吊装机构；位移矩阵；matlab；Adams
中图分类号：U469.4
文献标识码：A
文章编号：1006-8937 （2011）11-0009-02
Design and analysis of self-loading container of logging truck hoisting mechanism WANG Ying，ZHU Bin，LI Xin
特性的分析[J].合肥工业大学学报（自然版），2001，（12）： 1066-1071.
第 30 卷第 11 期 第V3ol0.3卷0 第N1o1.1期1
企业技术开发 TECHNOLOGICAL DEVELOPMENT OF ENTERPRISE
2011 年 6 月 Jun.2011
自装卸集装箱运输汽车吊装机构设计与分析
王 颖，朱 斌，李 辛
（西南交通大学，四川 成都 611756）
摘 要：基于自装卸汽车的实用性和经济性以及开发自装卸汽车对国民经济的重要性，文章设计了自装卸集装箱汽车
xB，yB，xD1，yD1，共 2 个方程。
②Lmax1.7Lmin，假定在第Ⅰ位置液压缸完全收缩，第Ⅲ 位置液压缸完全伸开，则有（xE3-xA）2+（yE3-yA）2＝1.72［（xE1xA）2+（yE1-yA）2］。将 xE3，yE3 用 xE1，yE1 表示代入，得 4 个未 知数 xA，yA，xE1，yE1，共1 个方程。
③A、C、E 始终在一条直线上，有 xE1-xA ＝ yE1-yA 。新 xC1-xA yC1-yA
增 2 个未知数 xC1，yC1，只有 1 个方程。
④在第Ⅲ位置时，各杆在轮廓线范围内，即 xA，xB，xD3，
xE3∈［-1 100，1 100］，yA，yB，yD3，yE3∈［0，2 200］。
利用 matlab 解方程，得 BD=1 513.85，AC=355.8，DE=
如果运输公司的车辆带有自装卸设备，如集装箱侧 面吊等，则既节省了自己的时间，也为货主赢得了时间。 目前，我国对专门用于公路集装箱的自装卸装置的开发 和应用还处在起步阶段，与欧洲等经济和物流发达国家 相比差距很大。大力发展自装卸式集装箱运输车辆时不 我待。
1 设计要求
采用一级液压油缸驱动吊装。确定其工作长范围 Lmin 和 Lmax。（一级 Lmax≈1.7 Lmin）。钩挂铁链将集装箱从地 面的第Ⅰ位置平稳吊装平动到车上的第Ⅲ位置，为了防 止箱、车碰撞，还须使集装箱经过第Ⅱ位置。吊装完毕后 起重装置也收回到集装箱第Ⅲ位置的轮廓线以内。这一 作业过程必须可以逆向进行，即可用同一套起重装置， 将集装箱从车上的第Ⅲ位置平稳地卸下，放到地面的第 Ⅰ位置。此项作业不超过两个自由度，如图 1 所示。据常 用机构功能及特点设计吊装结构，如图 2 所示。
2 尺寸分析与计算
假设杆 3（DEF）随集装箱一起平动，则有位移矩阵
10
0
0
xpi-xp1
0 0
0
0
Dli=
00
0 0
1
ypi-yp1
00，i=2，3。
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0
1
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x0
0
Di
0 0
x0
0
D1
0 0
0
0
0
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已知 P
点三位置坐标，对于杆
3，有
y0
0 0
Di
=D = y 0
0
0 0
1i
0 0
收稿日期：2011 － 03 － 21 作 者 简 介 ：王 颖（1991—），女 ，河 南 濮 阳 人 ，在 读 大 学 本 科 ，研 究 方
向：机械设计制造及自动化。
Ⅱ Ⅲ
2200 7）
2200
2700
图 1 自装卸集装箱汽车工作过程简图
3
E
D
2 C
A
1 B
图 2 吊装机构方案模型图
658.88，EF=1 820.82，活塞缸顺时针转过 θ≈140°，杆 BD
顺时针转过。
3 ADAMS 建模及仿真
①根据坐标和尺寸建立机构的初始位置模型，对每 个构建重命名，找到各关键点，也进行重命名。
②施加约束，并给约束命名。其中车板与地面固结， 支架又与车板固结。支架用于支撑机构和链接 A 和 B。
（上接第 8 页） 驶跑偏现象，故调整车架的上摆臂安装支架是解决汽车 行驶跑偏的有效方法。
4 结论
通过以上分析，整车的质心分布和轮胎锥度力对汽 车行驶跑偏有一定的影响，但四轮定位参数是引起汽车 行驶跑偏的重要原因，其中四轮定位参数中的左右轮的 主销后倾角差异太大是引起汽车行驶跑偏的直接因素。
参考文献：
④添加重物，即在货物上施加重力。此次加载 20 kN， 相当于 2 000 kg 的重物。
⑤仿真分析。设 steps 为 500，观察机构的运动，如图 3 所示。
图 3 ADAMS 建模仿真图
4 实现功能 ①由前面运动分析可知，该吊装机构具有两个自由
度 ，当 给 它 提 供 一 个 转 动 和 一 个 移 动 时 ，机 构 基 本 能 按 照预定轨迹运动。
D1
， 0
0 0
100
00
0
0
100
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10
企业技术开发
2011 年 6 月
xEi
xE1
yEi =Dli= yE1 ，i=2，3。
1
1
列约束方程：
①B、D 距离不变，有（xD1-xB）2+（yD1-yB）2=（xDi-xB）2+（yDiyB）2，i=2，3。将 xDi，yDi 用 xD1，yD1 表示代入，得 4 个未知数
②实现了液压缸完全伸长和压缩时的长度比为 1.7。 ③从动画可看出，负载在整个过程中运动较平稳。 参考文献： [1] 谢进，万朝燕，杜立杰.机械原理[M].北京：高等教育出版 社，2004. [2] 郑凯，胡任喜，陈鹿民，等.ADAMS 2005 机械设计高级应 用实例[M].北京：机械工业出版社，2006.
Abst ract:Based on the practical and economical of loading container trailer and the importance of the development to the national economy，design the hoisting mechanism，work out the dimension，make dynamic simulation. Keywords：self- loading container trailer；hoisting mechanism；displacement matrix；matlab；Adams
近年来，我国港口集装箱的快速发展极大地刺激和 带动了公路集装箱运输业的发展，这是发展我国大交通 和集装箱多式联运模式的客观要求。10 t 及以上的大型 集装箱在装卸时需用较大型的起重机进行起吊搬移。这 对安装了龙门式起重机的货场是不成问题的，对于处在 运输环节两端的托运人和收货人来说比较困难。小型企 业不一定自有 10 t 以上起重机，将集装箱装上汽车或从 汽车上卸下时须求助解决起吊问题。
③添加运动。一个运动是支杆 BD 绕支架的转动，假 设是匀速转动。转过了 173，设其速度为 17.3°/s，则可令 步长 endtime 为 10 s。第二个运动是活塞缸与活塞杆的移 动，也假设为匀速移动。最终伸长了 830.2 mm，已知步长 为 10 s，则令其速度为 83.2 mm/s 即可。
[1] 陈家瑞.汽车构造[M].北京：机械工业出版社，2004. [2] 柳杨，刘红领，陈伟，等.影响汽车跑偏的因素[J].计算机辅
助工程，2006，（9）：165-168. [3] 沈逸敏.轮胎对汽车行驶跑偏的影响[J].轮胎工业，2005，
（25），498-499. [4] 王其东，赵韩，李岩，等.汽车双横臂式独立悬架机构运动
的吊装机构，计算相关尺寸，做出运动仿真。
关键词：自装卸汽车；吊装机构；位移矩阵；matlab；Adams
中图分类号：U469.4
文献标识码：A
文章编号：1006-8937 （2011）11-0009-02
Design and analysis of self-loading container of logging truck hoisting mechanism WANG Ying，ZHU Bin，LI Xin
特性的分析[J].合肥工业大学学报（自然版），2001，（12）： 1066-1071.
第 30 卷第 11 期 第V3ol0.3卷0 第N1o1.1期1
企业技术开发 TECHNOLOGICAL DEVELOPMENT OF ENTERPRISE
2011 年 6 月 Jun.2011
自装卸集装箱运输汽车吊装机构设计与分析
王 颖，朱 斌，李 辛
（西南交通大学，四川 成都 611756）
摘 要：基于自装卸汽车的实用性和经济性以及开发自装卸汽车对国民经济的重要性，文章设计了自装卸集装箱汽车
xB，yB，xD1，yD1，共 2 个方程。
②Lmax1.7Lmin，假定在第Ⅰ位置液压缸完全收缩，第Ⅲ 位置液压缸完全伸开，则有（xE3-xA）2+（yE3-yA）2＝1.72［（xE1xA）2+（yE1-yA）2］。将 xE3，yE3 用 xE1，yE1 表示代入，得 4 个未 知数 xA，yA，xE1，yE1，共1 个方程。
③A、C、E 始终在一条直线上，有 xE1-xA ＝ yE1-yA 。新 xC1-xA yC1-yA
增 2 个未知数 xC1，yC1，只有 1 个方程。
④在第Ⅲ位置时，各杆在轮廓线范围内，即 xA，xB，xD3，
xE3∈［-1 100，1 100］，yA，yB，yD3，yE3∈［0，2 200］。
利用 matlab 解方程，得 BD=1 513.85，AC=355.8，DE=
如果运输公司的车辆带有自装卸设备，如集装箱侧 面吊等，则既节省了自己的时间，也为货主赢得了时间。 目前，我国对专门用于公路集装箱的自装卸装置的开发 和应用还处在起步阶段，与欧洲等经济和物流发达国家 相比差距很大。大力发展自装卸式集装箱运输车辆时不 我待。
1 设计要求
采用一级液压油缸驱动吊装。确定其工作长范围 Lmin 和 Lmax。（一级 Lmax≈1.7 Lmin）。钩挂铁链将集装箱从地 面的第Ⅰ位置平稳吊装平动到车上的第Ⅲ位置，为了防 止箱、车碰撞，还须使集装箱经过第Ⅱ位置。吊装完毕后 起重装置也收回到集装箱第Ⅲ位置的轮廓线以内。这一 作业过程必须可以逆向进行，即可用同一套起重装置， 将集装箱从车上的第Ⅲ位置平稳地卸下，放到地面的第 Ⅰ位置。此项作业不超过两个自由度，如图 1 所示。据常 用机构功能及特点设计吊装结构，如图 2 所示。
2 尺寸分析与计算
假设杆 3（DEF）随集装箱一起平动，则有位移矩阵
10
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xpi-xp1
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点三位置坐标，对于杆
3，有
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收稿日期：2011 － 03 － 21 作 者 简 介 ：王 颖（1991—），女 ，河 南 濮 阳 人 ，在 读 大 学 本 科 ，研 究 方
向：机械设计制造及自动化。
Ⅱ Ⅲ
2200 7）
2200
2700
图 1 自装卸集装箱汽车工作过程简图
3
E
D
2 C
A
1 B
图 2 吊装机构方案模型图
658.88，EF=1 820.82，活塞缸顺时针转过 θ≈140°，杆 BD
顺时针转过。
3 ADAMS 建模及仿真
①根据坐标和尺寸建立机构的初始位置模型，对每 个构建重命名，找到各关键点，也进行重命名。
②施加约束，并给约束命名。其中车板与地面固结， 支架又与车板固结。支架用于支撑机构和链接 A 和 B。
（上接第 8 页） 驶跑偏现象，故调整车架的上摆臂安装支架是解决汽车 行驶跑偏的有效方法。
4 结论
通过以上分析，整车的质心分布和轮胎锥度力对汽 车行驶跑偏有一定的影响，但四轮定位参数是引起汽车 行驶跑偏的重要原因，其中四轮定位参数中的左右轮的 主销后倾角差异太大是引起汽车行驶跑偏的直接因素。
参考文献：
④添加重物，即在货物上施加重力。此次加载 20 kN， 相当于 2 000 kg 的重物。
⑤仿真分析。设 steps 为 500，观察机构的运动，如图 3 所示。
图 3 ADAMS 建模仿真图
4 实现功能 ①由前面运动分析可知，该吊装机构具有两个自由
度 ，当 给 它 提 供 一 个 转 动 和 一 个 移 动 时 ，机 构 基 本 能 按 照预定轨迹运动。
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企业技术开发
2011 年 6 月
xEi
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列约束方程：
①B、D 距离不变，有（xD1-xB）2+（yD1-yB）2=（xDi-xB）2+（yDiyB）2，i=2，3。将 xDi，yDi 用 xD1，yD1 表示代入，得 4 个未知数
②实现了液压缸完全伸长和压缩时的长度比为 1.7。 ③从动画可看出，负载在整个过程中运动较平稳。 参考文献： [1] 谢进，万朝燕，杜立杰.机械原理[M].北京：高等教育出版 社，2004. [2] 郑凯，胡任喜，陈鹿民，等.ADAMS 2005 机械设计高级应 用实例[M].北京：机械工业出版社，2006.