[发明专利]一种ROPS骨架中横梁优化设计方法及工程机械驾驶室

权利要求书

1.一种中轴对称ROPS骨架，其特征在于，包括立柱、横梁、纵梁、中横梁；

其中所述立柱包括A柱、B柱、D柱；横梁包括顶横梁和底横梁；纵梁包括顶纵梁和底纵梁；

两个A柱通过第一顶横梁和第一底横梁连接构成封闭矩形A环；

两个B柱通过第二顶横梁和第二底横梁连接构成封闭矩形B环；

两个D柱通过第三顶横梁和第三底横梁连接构成封闭矩形D环；所述中横梁的两端分别连接两个D柱中部内侧，所述第三顶横梁、中横梁和第三底横梁平行设置；

A环与B环对应的四角位置通过第一顶纵梁和第一底纵梁连接，B环与D环对应的四角位置通过第二顶纵梁和第二底纵梁连接，构成封闭空间框架结构。

2.根据权利要求1所述的中轴对称ROPS骨架，其特征在于，中横梁高度尺寸Ld和D柱长度尺寸L的比值为n₁，n₁的取值为0.45～0.55。

3.根据权利要求1所述的中轴对称ROPS骨架，其特征在于，中横梁与D柱的截面惯性矩比值为n₂，n₂的取值为1.15～1.45。

4.一种根据权利要求1至3任一项所述的中轴对称ROPS骨架中横梁优化设计方法，其特征在于，包括：

根据ROPS骨架结构，提取中横梁的长度尺寸W、立柱的长度尺寸L及中横梁的高度尺寸L_d，形成门架式超静定结构力学模型；

根据ROPS试验数据分析得到中横梁高度尺寸L_d能够影响ROPS侧向承载能力，选定中横梁高度尺寸L_d作为ROPS骨架结构的设计参数；根据型材截面惯性矩I是决定力学模型中弯矩分布的关键因子，选定型材截面惯性矩I作为型材的设计参数；

利用结构力学解析软件解析门架式超静定结构力学模型的弯矩应力值，得到立柱上最大弯矩Max(M_立柱底，M_立柱中)最小时的中横梁高度尺寸L_d，从而得到中横梁高度尺寸L_d和立柱长度尺寸L的比值n₁；

利用结构力学解析软件解析门架式超静定结构力学模型的弯矩应力值，得到当中横梁高度尺寸L_d采用最优高度尺寸且ROPS骨架中横梁和立柱的最大弯矩应力相等时，中横梁和立柱的截面惯性矩比值n₂，n₂的取值范围为1.15～1.45；

根据所述中横梁高度尺寸L_d和立柱长度尺寸L的比值n₁，得到中横梁最优高度尺寸关系式；

根据所述中横梁和立柱的截面惯性矩比值n₂，得到中横梁型材截面参数设计关系式；

根据所述中横梁最优高度尺寸关系式确定ROPS骨架中横梁高度布置位置，根据所述中横梁型材截面参数设计关系式选取中横梁与对应立柱的型材。

5.根据权利要求4所述的ROPS骨架中横梁优化设计方法，其特征在于，所述中横梁的长度尺寸W取值1.45m～1.6m；所述立柱的长度尺寸L取值1.65m～1.9m。

6.根据权利要求4所述的ROPS骨架中横梁优化设计方法，其特征在于，所述中横梁最优高度尺寸关系式为:L_d＝n₁·L。

7.根据权利要求4或6所述的ROPS骨架中横梁优化设计方法，其特征在于，n₁的取值范围为0.45～0.55。

8.根据权利要求4所述的ROPS骨架中横梁优化设计方法，其特征在于，中横梁优化设计关系式为：I_{中_横梁}＝n₂·I_立柱。

9.根据权利要求4或8所述的ROPS骨架中横梁优化设计方法，其特征在于，所述中横梁和立柱的截面惯性矩比值n₂的取值为1.15～1.45。

10.一种工程机械驾驶室，其特征在于，包括权利要求1-3任一项所述的中轴对称ROPS骨架。