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一种可调间距液压拖车的设计与运动分析

2020-10-29白亚琼师平

河南科技 2020年26期
关键词:运动仿真间距

白亚琼 师平

摘 要:液压拖车大多为三轮支撑,并且两个货叉之间的距离固定,无法进行调节。当液压拖车在拖运比较宽的货物时,作为支撑的两个货叉之间的距离过小,导致货物的两头因没有有效支撑而容易发生晃动,大大降低了液压拖车的稳定性。因此,本文设计一种可调间距的液压拖车,同时使用Adams进行机构的运动仿真,从中获得机构的运动特性,验证机构设计的合理性。

关键词:液压拖车;间距;运动仿真;Adams

中图分类号:H124文献标识码:A文章编号:1003-5168(2020)26-0032-03

Abstract: Most hydraulic trailers are supported by three wheels, and the distance between the two forks is fixed and cannot be adjusted. When the hydraulic trailer is hauling relatively wide cargo, the distance between the two forks as a support is too small, which causes the two ends of the cargo to easily shake due to the lack of effective support, and greatly reduces the stability of the hydraulic trailer. Therefore, this paper designed a hydraulic trailer with adjustable spacing, and used Adams to simulate the motion of the mechanism to obtain the motion characteristics of the mechanism and verify the rationality of the mechanism design.

Keywords: hydraulic trailer;spacing;motion simulation;Adams

手动液压拖车是一种小巧方便、使用灵活、载重量大和结实耐用的货物搬运工具,俗称“地牛”。除了具有托运货物的功能外,为了方便起降货物,搬运车底盘与轮之间配备有液压装置,可以方便地将车推入货箱底座之下,然后用液压将底盘升高,托起货物,便可拖动货物移动,到达目的地后,用液压将底盘降落,货物也随之落地,可以方便地抽出搬运车,省去了人力搬运的复杂过程。手动液压拖车是车间货物搬运的好帮手。液压拖车大多为三轮支撑,并且两个货叉之间的距离固定,无法进行调节,当液压拖车拖运比较宽的货物时,作为支撑的两个货叉之间的距离过小,导致货物的两头因没有有效支撑而容易发生晃动,大大降低了液压拖车的稳定性。为了克服上述不足,本文设计一种可调间距的液压拖车,同时使用Adams进行机构的运动仿真,从中获得机构的运动特性,验证机构设计的合理性,为液压拖车机构设计提供了强有力的依据。

1 液压拖车的机构设计

手动液压拖车主要结构分为手柄、油缸、车体三大部分。本文从车体结构进行机构设计,把车体改为双轴电机、驱动丝杆、移动块、传动杆、驱动杆、货叉等组成的可调间距的液压拖车。改进的液压拖车结构如图1所示,改进的车体机构如图2所示。

当液压拖车需要拖运货物时,启动双轴电机,两个电机旋转方向相反,驱动左右丝杆转动,使左右移动块相向运动,相互靠近,从而带动驱动杆向远离把手的方向运动,在驱动杆的作用下,推动左右第二移动块一起向远离把手的方向运动,在第二传动杆、第三传动杆的作用下,驱动左右第三移动块相背运动,相互远离,从而使两个货叉之间的距离增大。反之,丝杆上的左右移动块相背运动,相互远离,从而使两个货叉之间的距离缩小。

2 液压拖车车体机构的运动分析

本设计运用软件Adams对车体机构进行建模,由于双轴电机旋转方向相反,驱动左右丝杆转动,使左右移动块相向或相背运动,因此建模时建立其中一半即可完成对机构运动特性的验证。在Adams/View中设定各构件长度,并在连接处进行铰链约束,其中,丝杆长度为630 mm,第一移动块的长、宽、高为90 mm×100 mm×180 mm,连接第一移动块的传动杆为233 mm,与传动杆连接的驱动杆长度為610 mm,第二移动块的长、宽、高为80 mm×90 mm×160 mm,连接第三移动块的传动杆为195 mm,第三移动块的长、宽、高为90 mm×100 mm×180 mm,连接第一移动块的传动杆初始运动条件为[θ]=168°,在第一移动块的移动副加载直线驱动为50 mm/s,周期T=4 s。车体机构仿真模型如图3所示。

各参数设定完毕后,在Adams仿真模块中对车体机构进行运动仿真,仿真完成后通过软件中的测量模块对机构的运动参数进行测量。车体机构仿真运行到第4 s时,仿真位置如图4所示。在Adams/Postprocessor窗口中分别得出第一移动块和第三移动块的位移、速度曲线,如图5至图8所示。

从图4可以看出,机构运动仿真至第4 s时,第一移动块与传动杆共线,并且传动杆垂直于驱动杆,垂直于水平面,说明此时为第一移动块从左至右的最大位移,也是仿真结束时的位置,还可以看出第一移动块在整个仿真过程中速度恒定,而第三移动块的速度呈缓慢下降趋势。从图5可以看出,第一移动块的位移从662.5 mm降到510 mm,间距为152.5 mm。从图6可以看出,第一移动块的加速度一开始就急剧增加,而后又急剧下降,再增加而又下降,形成了前2 s锯齿形,后2 s的平稳波浪线,说明第一移动块开始就要克服比较大的摩擦阻力,后期摩擦阻力变小。从图7可以看出,第三移动块的位移从437.5 mm升到562.5 mm,间距为125 mm。在同一时间内,第一移动块位移为152.5 mm,第三移动块位移为125 mm,可以找出第三移动块的位移与第一移动块的位移之间的函数关系,设第三移动块的位移为X3,第一移动块的位移X1,得X3=0.82X1,这个关系式为后期设计提供了依据。从图8可以看出,第三移动块的速度从0 s获得42 mm/s,在前3 s迅速下降至21 mm/s,后1 s保持速度21 mm/s至仿真结束。从图4可以看出。第三移动块的加速度与第三移动块的速度一样呈迅速下降趋势,只不过加速度从开始550 mm/s2下降至25 mm/s2用了1 s时间,在整个仿真的后3 s中,加速度趋向0直至结束。通过运用Adams软件对该车体机构进行仿真,分析第一移动块、第三移动块的位移、速度和加速度,已将该机构的运动特性完整地展示在图表中。

3 结语

本文设计一种可调间距的液压拖车,在原有的液压拖车车体基础上增加双轴电机、驱动丝杆、移动块、传动杆、驱动杆、货叉等机构实现两个货叉之间的距离增大或缩小。同时,使用Adams进行机构的运动仿真,从中获得了机构的运动特性,并且达到设计的目的,为同类产品的设计开发提供了参考。

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