基于ADAMS的1t掏箱叉车优化设计

基于ADAMS的1t掏箱叉车优化设计
摘要：1t掏箱叉车主要用于解决大型运输车和集装箱的掏箱作业、物资伴随装卸及松软场地内物资倒运问题。

为了提高快速装卸能力，本文对叉车货叉机构方案进行优选，利用ADAMS软件对货叉机构进行动态仿真，得到关键节点的受力曲线；并且采用参数化分析，研究多个参数变化对样机性能的影响，获得最优化的样机结构。

关键词：1t掏箱叉车转向机构货叉机构ADAMS优化设计
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
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
0 引言
1t掏箱叉车是一种由折叠式装卸台运输，并通过折叠式装卸台进入带篷杆的高栏板运输车或集装箱装卸物资的叉车，主要用于解决大型运输车和集装箱的掏箱作业、物资伴随装卸及松软场地内物资倒运问题，有效提高物资的快速装卸能力。

本文对1t掏箱叉车的结构进行了分析、设计与优化[1-2]。

1 货叉机构的运动学、动力学关系分析
货叉机构由以下几部分组成：举升液压缸（一套）的活塞杆和缸体分别与门架和臂铰接，倾斜液压缸（两套）、臂（两套）、门架与货叉共同构成四连杆机构，货叉与四连杆机构铰接，所以货叉机构的举升过程属于多体动力学范畴。

货叉机构的举升过程中，举升液压缸的活塞杆和缸体做相对直线运动，缸体整体绕门架结点旋转；在举升液压缸与倾斜液压缸共同作用下，四连杆机构按照四连杆运动规律运动；货叉相对四连杆机构旋转。

1t掏箱叉车的一个重要特征就是叉车可以完成掏箱作业，本文采用四连杆货叉机构[3]，
货物质量：；货叉质量：；货叉前固定端质量：
四连杆机构参数：；；；。

收缩行程计算、、、：
记液压缸段的长度为，液压缸受力为，液压缸受力为、。

以点为坐标原点，建立直角坐标系。

货叉处于伸展初始状态时，与轴夹角，角。

货叉收缩过程中，将与同步顺时针旋转角度记为，点的坐标为（，），点的坐标为（，）。

其中：
，，
，。

液压缸段的长度：
受力分析如图1所示，对点求力矩平衡得：
且
得到：
点到直线的距离：
图2b 计算简图二图2c 计算简图三
对点求力矩平衡：
得出：
通过MATLAB编程得出、、、关于角度的变化曲线[4]
2 基于ADAMS的货叉机构仿真分析
2.1 动力学模型的建立
货叉机构动力学模型的建立分为以下三步[5-6]：（1）检查和设置建模的基本环境；（2）定义连接点，进行几何建模；（3）根据货叉机构各个构件之间的相对运动趋势施加约束。

、
2.2 动力学特性分析
货叉四连杆机构是1t掏箱叉车的主要工作机构，其工作状态直接关系到叉车工作的稳定性和使用寿命。

A、B节点与门架连接，E、F节点与货叉架连接，C、D节点分别连接举升液压缸的两端。

在ADAMS中建立模型，进行运动过程中各个节点的受力分析，
2.3 机构参数化的仿真分析
对关键节点D进行参数化后得出货叉举升参考角随时间变化规律如图6所示。

随着D点坐标相对门架距离逐渐减少，完成举升过程所需要的时间逐渐增加。

对关键节点D进行参数化后得出货叉举升机构的各个关键节点随时间变化规律如图7所示。

经过对受力图进行分析，可以得出随着D 点坐标相对门架距离逐渐减少，同一时刻节点A受力逐渐减少，节点B、E、F受力逐渐增大，节点C、D受力经历先减小后增大的过程。

图7 各点受力变化规律
由节点受力图分析可知，节点E、C、D受力较大，相对其它节点而言属于危险节点，参数优化时应该优先考虑其对整个货叉机构的影响。

根据机构参数化之后各个节点变化规律，节点E、C、D受力规律大体上属于增大的过程，因此关键节点D坐标相对门架距离应该相对增大。

3 结术语
1t掏箱叉车采用三支点式全轮驱动后轮转向方案，叉车转向机方案选取三支点单后轮转向机构。

根据叉车工况需求，为了有效降低叉车的工作高度，进一步提高叉车的自由行程，叉车的货叉机构方案选取四连杆货叉机构。

通过基于ADAMAS的建模和仿真，分析了在理想情况下货叉举升过程中，机构的载荷、举升液压缸的运动特性；通过对虚拟样机工作情况的动态仿真，得到关键节点的受力曲线；在参数化分析过程中，采用不同的设计参数值，自动运行一系列的仿真分析，通过对参数化分析结果的分析，研究多个参数变化对样机性能的影响，获得最优化的样机结构。

参考文献
[1] 詹隽青．军用特种车辆结构与设计[M]．北京：国防工业出版社，2003：1-50
[2] 陈道南．起重运输机械[M]．北京：冶金工业出版社，2003：20-40
[3] 游骏．平衡重式电池叉车总体性能参数设计系统的研究[D]，合肥工业大学，2003
[4] 张志涌．精通MATLAB[M]．北京：航空航天大学出版社，2000：1-200
[5] 岳惊涛，王太勇，詹文章．随行叉车牵引行驶性能虚拟样机分析[J]．叉车技术，2006，（1）：13-15
[6] 吴晓，王金诺，丁国富．叉车的运动学仿真建模研究[J]．起重运输机械，2001，（7）：4-7
(允许编辑在编改过程中添加其他相关的文章为参考文献)
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。