楚磊 齊明俠 黃魯蒙 李光美

摘要：1t掏箱叉車主要用于解決大型運(yùn)輸車和集裝箱的掏箱作業(yè)、物資伴隨裝卸及松軟場地內(nèi)物資倒運(yùn)問題。為了提高快速裝卸能力，本文對叉車貨叉機(jī)構(gòu)方案進(jìn)行優(yōu)選，利用ADAMS軟件對貨叉機(jī)構(gòu)進(jìn)行動態(tài)仿真，得到關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的受力曲線；并且采用參數(shù)化分析，研究多個(gè)參數(shù)變化對樣機(jī)性能的影響，獲得最優(yōu)化的樣機(jī)結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：1t掏箱叉車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)貨叉機(jī)構(gòu)ADAMS優(yōu)化設(shè)計(jì)

Abstract: 1 t box is mainly used for cutting forklift truck and solving large container cutting operation, material with loading and unloading box and soft materials in the field milestones. In order to improve the speed loading capacity, this paper for forklift truck goods fork institutions scheme selection, using the ADAMS software to goods fork institutions for the dynamic simulation, get the key nodes stress curves; And a parametric analysis, the multiple parameters on the influence on the performance of the prototype, get the prototype structure optimization.

Keywords: 1 t tao box forklift steering mechanism goods fork institutions ADAMS optimization design

中圖分類號：S611文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

0 引言

1t掏箱叉車是一種由折疊式裝卸臺運(yùn)輸，并通過折疊式裝卸臺進(jìn)入帶篷桿的高欄板運(yùn)輸車或集裝箱裝卸物資的叉車，主要用于解決大型運(yùn)輸車和集裝箱的掏箱作業(yè)、物資伴隨裝卸及松軟場地內(nèi)物資倒運(yùn)問題，有效提高物資的快速裝卸能力。本文對1t掏箱叉車的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析、設(shè)計(jì)與優(yōu)化[1-2]。

1 貨叉機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)關(guān)系分析

貨叉機(jī)構(gòu)由以下幾部分組成：舉升液壓缸（一套）的活塞桿和缸體分別與門架和臂鉸接，傾斜液壓缸（兩套）、臂（兩套）、門架與貨叉共同構(gòu)成四連桿機(jī)構(gòu)，貨叉與四連桿機(jī)構(gòu)鉸接，所以貨叉機(jī)構(gòu)的舉升過程屬于多體動力學(xué)范疇。

貨叉機(jī)構(gòu)的舉升過程中，舉升液壓缸的活塞桿和缸體做相對直線運(yùn)動，缸體整體繞門架結(jié)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)；在舉升液壓缸與傾斜液壓缸共同作用下，四連桿機(jī)構(gòu)按照四連桿運(yùn)動規(guī)律運(yùn)動；貨叉相對四連桿機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)。

1t掏箱叉車的一個(gè)重要特征就是叉車可以完成掏箱作業(yè)，本文采用四連桿貨叉機(jī)構(gòu)[3]，

貨物質(zhì)量：；貨叉質(zhì)量：；貨叉前固定端質(zhì)量：

四連桿機(jī)構(gòu)參數(shù)：；；；。收縮行程計(jì)算、、、：

記液壓缸段的長度為，液壓缸受力為，液壓缸受力為、。以點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立直角坐標(biāo)系。

貨叉處于伸展初始狀態(tài)時(shí)，與軸夾角，角。

貨叉收縮過程中，將與同步順時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度記為，點(diǎn)的坐標(biāo)為（，），點(diǎn)的坐標(biāo)為（，）。其中：

，，

，。

液壓缸段的長度：

受力分析如圖1所示，對點(diǎn)求力矩平衡得：

且

得到：

點(diǎn)到直線的距離：

圖2b 計(jì)算簡圖二圖2c 計(jì)算簡圖三

對點(diǎn)求力矩平衡：

得出：

通過MATLAB編程得出、、、關(guān)于角度的變化曲線[4]

2 基于ADAMS的貨叉機(jī)構(gòu)仿真分析

2.1 動力學(xué)模型的建立

貨叉機(jī)構(gòu)動力學(xué)模型的建立分為以下三步[5-6]：（1）檢查和設(shè)置建模的基本環(huán)境；（2）定義連接點(diǎn)，進(jìn)行幾何建模；（3）根據(jù)貨叉機(jī)構(gòu)各個(gè)構(gòu)件之間的相對運(yùn)動趨勢施加約束。

、

2.2 動力學(xué)特性分析

貨叉四連桿機(jī)構(gòu)是1t掏箱叉車的主要工作機(jī)構(gòu)，其工作狀態(tài)直接關(guān)系到叉車工作的穩(wěn)定性和使用壽命。A、B節(jié)點(diǎn)與門架連接，E、F節(jié)點(diǎn)與貨叉架連接，C、D節(jié)點(diǎn)分別連接舉升液壓缸的兩端。

在ADAMS中建立模型，進(jìn)行運(yùn)動過程中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的受力分析，

2.3 機(jī)構(gòu)參數(shù)化的仿真分析

對關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)D進(jìn)行參數(shù)化后得出貨叉舉升參考角隨時(shí)間變化規(guī)律如圖6所示。隨著D點(diǎn)坐標(biāo)相對門架距離逐漸減少，完成舉升過程所需要的時(shí)間逐漸增加。

對關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)D進(jìn)行參數(shù)化后得出貨叉舉升機(jī)構(gòu)的各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)隨時(shí)間變化規(guī)律如圖7所示。經(jīng)過對受力圖進(jìn)行分析，可以得出隨著D 點(diǎn)坐標(biāo)相對門架距離逐漸減少，同一時(shí)刻節(jié)點(diǎn)A受力逐漸減少，節(jié)點(diǎn)B、E、F受力逐漸增大，節(jié)點(diǎn)C、D受力經(jīng)歷先減小后增大的過程。

圖7 各點(diǎn)受力變化規(guī)律

由節(jié)點(diǎn)受力圖分析可知，節(jié)點(diǎn)E、C、D受力較大，相對其它節(jié)點(diǎn)而言屬于危險(xiǎn)節(jié)點(diǎn)，參數(shù)優(yōu)化時(shí)應(yīng)該優(yōu)先考慮其對整個(gè)貨叉機(jī)構(gòu)的影響。根據(jù)機(jī)構(gòu)參數(shù)化之后各個(gè)節(jié)點(diǎn)變化規(guī)律，節(jié)點(diǎn)E、C、D受力規(guī)律大體上屬于增大的過程，因此關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)D坐標(biāo)相對門架距離應(yīng)該相對增大。

3 結(jié)術(shù)語

1t掏箱叉車采用三支點(diǎn)式全輪驅(qū)動后輪轉(zhuǎn)向方案，叉車轉(zhuǎn)向機(jī)方案選取三支點(diǎn)單后輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。根據(jù)叉車工況需求，為了有效降低叉車的工作高度，進(jìn)一步提高叉車的自由行程，叉車的貨叉機(jī)構(gòu)方案選取四連桿貨叉機(jī)構(gòu)。通過基于ADAMAS的建模和仿真，分析了在理想情況下貨叉舉升過程中，機(jī)構(gòu)的載荷、舉升液壓缸的運(yùn)動特性；通過對虛擬樣機(jī)工作情況的動態(tài)仿真，得到關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的受力曲線；在參數(shù)化分析過程中，采用不同的設(shè)計(jì)參數(shù)值，自動運(yùn)行一系列的仿真分析，通過對參數(shù)化分析結(jié)果的分析，研究多個(gè)參數(shù)變化對樣機(jī)性能的影響，獲得最優(yōu)化的樣機(jī)結(jié)構(gòu)。

參考文獻(xiàn)

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(允許編輯在編改過程中添加其他相關(guān)的文章為參考文獻(xiàn))

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