吉 喆 董文龙 刘 涛 崔红韦

1北京起重运输机械设计研究院有限公司 北京 100007 2太原科技大学 太原 030024

0 引言

剪叉机构便于折叠，占用空间小，结构坚固，升降过程中能够保持较高的稳定性，广泛应用于各种仓储装卸场所。剪叉机构的液压升降装置受力复杂，叉臂与液压缸的运动速度为非线性关系，升降液压缸的安装位置很大程度上影响了机构的工作效率。殷彬[1]采用Ansys对剪叉式机构进行有限元分析，并得到应力分布情况，对机构进行优化设计；高希功[2]通过建立剪叉式升降机剪叉臂的受力分析理论，进而对剪叉臂的结构设计优化；郑玉巧等[3]利用 Matlab对液压缸最大推力的参数进行优化计算；高月玲[4]采用Ansys对剪叉升降机构进行疲劳寿命分析及结构改进。本文通过采用虚位移原理法，利用Design-Expert设计参数优化方案，综合考虑液压缸各安装参数之间的交互影响，选择出最优参数组合，为实际工程中剪叉机构的设计、评估提供了参考价值。

1 剪叉机构的力学模型

以往剪叉机构的力学模型与运动模型大多都是在计算其稳定性过程中采用动静法[5]与瞬心法[6]建立的。而虚位移原理应用功的概念分析系统的平衡问题，是研究静力学平衡问题的另一途径，也有许多学者采用该方法解决了剪叉臂受力分析的问题[7,8]。根据虚位移原理：在一个平衡系统中，作用于质点系的所有主动力在虚位移上所做的功与所有内力在虚位移上所做的功之和为0。即为

式中：Fix、Fiy、Fiz为作用于质点的主动力，Fi为在直角坐标系中的分量；……