(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210748312.5 (22)申请日 2022.06.29 (71)申请人 江苏徐工 工程机械研究院有限公司 地址 221004 江苏省徐州市徐州经济技 术 开发区驮蓝山路26号 (72)发明人 房有年　杨兰仲　肖利伟　 (74)专利代理 机构 南京纵横知识产权代理有限 公司 32224 专利代理师 刘艳艳 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种ROPS骨架顶横梁优化设计方法及工程 机械驾驶室 (57)摘要 本发明公开了一种ROPS骨架顶横梁优化设 计方法及工程机械驾驶室， 设计方法包括： 通过 解析门架式超静定结构力学模型的弯矩应力值， 得到当顶横梁和立柱的最大弯矩应力相等时的 顶横梁和立柱的惯性矩I比值， 即顶横梁与立柱 的截面惯性矩最优比值 关系， 实现ROPS骨架轻量 化设计。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 115168989 A 2022.10.11 CN 115168989 A 1.一种中轴对称ROP S骨架， 其特 征在于， 包括 立柱、 横梁、 纵梁； 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； 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， 第一顶横梁与A柱的惯性矩I 比值为n， n的取值 为0.6～0.7。 3.根据权利 要求1所述的中轴对称ROPS骨架， 其特征在于， 第二顶横梁与B柱的惯性矩I 比值为n， n的取值 为0.6～0.7。 4.根据权利 要求1所述的中轴对称ROPS骨架， 其特征在于， 第三顶横梁与D柱的惯性矩I 比值为n， n的取值 为0.6～0.7。 5.一种根据权利要求1至4任一项所述的中轴对称ROPS骨架顶横梁优化设计方法， 其特 征在于， 包括： 根据ROPS骨架结构， 提取顶横梁的长度尺寸W及立柱的长度尺寸L， 形成门架式超静定 结构力学模型， 根据所述门架式超静定结构力学模型分析得到顶横梁与立柱弯矩分布关系 式； 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， 得到当顶横梁 和立柱的最大弯 矩应力相等时的顶横梁和立柱的惯性矩I比值 n； 根据所述顶横梁和立柱的惯性矩I比值 n， 得到顶横梁 优化设计关系式； 根据所述顶横梁 优化设计关系式选取顶横梁与对应立柱的型 材。 6.根据权利要求5所述的ROPS骨架顶横梁优化设计方法， 其特征在于， 所述顶横梁的长 度尺寸W取值1.45m～1.6m； 所述 立柱的长度尺寸 L取值1.6 5m～1.9m。 7.根据权利要求5所述的ROPS骨架顶横梁优化设计方法， 其特征在于， 所述顶横梁与立 柱弯矩分布关系式为:立柱 弯矩M立柱＞顶横梁弯 矩M顶_横 梁。 8.根据权利要求5所述的ROPS骨架顶横梁优化设计方法， 其特征在于， 顶横梁优化设计 关系式为： I顶_横 梁＝nI立柱。 9.根据权利要求5或8所述的ROPS骨架顶横梁优化设计方法， 其特征在于， 所述顶横梁 和立柱的惯性矩I比值 n的取值为0.6～0.7。 10.一种工程机械驾驶室， 其特征在于， 包括权利要求1 ‑4任一项所述的中轴对称ROPS 骨架。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115168989 A 2一种ROPS骨架顶横梁优化 设计方法及工程机械驾驶室 技术领域 [0001]本发明属于工程机械驾驶室技术领域， 涉及一种ROPS骨架顶横梁优化设计方法及 工程机械驾驶室。 背景技术 [0002]工程车辆工作环境恶劣， 行驶路面复杂多变， 滚翻事故经常发生。 工程车辆的质量 较大， 翻车事故的致命伤害率极高， 造成致命伤害的根本原因是在事故发生后驾驶室的极 度变形。 翻车事故是不可避免的， 为了降低事故及发生后造成的生命财产损失， 最为有效简 便的方法是采取被动保护， 即在车辆上加装可提供一定安全保护的滚翻保护结构(ROP S)。 [0003]工程机械工作环境恶劣， 滚翻保护结构ROPS骨架已经成为驾驶室标准配置。 试验 要求ROPS骨架需满足侧向、 垂 直和纵向载荷及侧向载荷能量的加载要求。 侧向加载时， 驾驶 室处于弹塑性变形状态， 骨架在弯矩最大或结构薄弱处出现塑性铰， 塑性铰实现了骨架的 侧向大幅度变形位移， 利于侧向冲击载荷能量的吸收。 合理规划塑性铰产生的位置和先后 顺序， 是ROP S骨架实现轻量 化及高质量设计的关键 。 [0004]目前行业内依据经验进行顶横梁设计存在过量或不足的问题， 顶横梁设计不足 时， 塑性铰过早产生在顶横梁上， 致使顶横梁对立柱支撑力不足； 顶横梁设计过量时， 塑性 铰产生在立柱上， 致使立柱本身变形量大； 这两种情况都不利于ROP S骨架的轻量 化设计。 发明内容 [0005]目的： 为了克服现有技术中存在的不足， 本发明提供一种ROPS骨架顶横梁优化设 计方法及工程机 械驾驶室。 [0006]本发明给出ROPS骨架顶横梁和立柱截面惯性矩最优比值关系的设计方法； 合理的 顶横梁设计应能够实现顶横梁和立柱根部同时进入塑性变形区， 实现冲击载荷能量的有效 吸收。 [0007]本发明通过分析ROP S试验加载 特点， 给出优化ROP S骨架结构形式。 [0008]技术方案： 为 解决上述 技术问题， 本发明采用的技 术方案为： [0009]第一方面， 提供一种中轴对称ROP S骨架， 包括 立柱、 横梁、 纵梁； [0010]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； [0011]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； [0012]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； [0013]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； [0014]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。 [0015]在一些实施例中， 第一顶横梁与A 柱的惯性矩I比值 为n， n的取值 为0.6～0.7。 [0016]在一些实施例中， 第二顶横梁与B柱的惯性矩I比值 为n， n的取值 为0.6～0.7。说　明　书 1/5 页 3 CN 115168989 A 3