叉车转向机构优化设计-论文.pdf

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1、设计·计算DesignandCatcutation叉车转向机构优化设计吴信丽，章文誉，葛立银，吴天福，杨鸥安徽合力股份有限公司摘要1分析叉车转向机构转向特性、结构形式和转向液压缸活塞杆受力情况，建立转向机构数学模型。在此基础上以转角误差为约束条件，以转向液压缸推拉力最小为目标函数，对叉车转向机构进行优化设计，并对其进行实例计算，结果表明优化后的转向机构不仅满足转角误差的限定条件，还可有效减少转向液压缸推拉力。该优化方法可对叉车转向机构的设计和叉车性能的改善提供一定的参考依据。关键词：叉车；转向桥；MATLAB；带约束优化；转向液压缸推

2、拉力叉车是在工厂、车间、仓库或工地完成叉取、铲运、堆垛等作业的一种工程车辆，具有直线行驶较少而转向频1转向机构分析率较高的作业特点。转向机构是叉车的关键部件，其结构1．1叉车转向机构的组成及工作原理和尺寸对叉车的转向性能以及转向桥的可靠性有着重要叉车转向轮转角大，常见的转向机构多为双梯形结影响。目前，大部分关于叉车转向桥的优化都是针对转角构，按结构布置形式可分为交叉式、八字式和双曲柄滑块误差的，这样优化可使得轮胎磨损量减少，但叉车转向液机构。横置液压缸式转向桥是双曲柄滑块机构，具有形式压缸推拉力也对转向桥的可靠性及寿命有很大影响，如简

3、单、结构紧凑、布置方便和转角大等优点，广泛应用在转向节断裂，液压缸接头渗漏等，因此，本文以横置液压叉车与牵引车等工程机械中【1)。缸式转向桥为研究对象，以转角误差为约束条件，以液压本文所研究的横置液压缸式转向桥由转向桥体、转缸推拉力最小为目标函数，对其结构进行了优化设计。向节、连杆、转向液压缸和转向轮等组成，如图1所示。该作者简介：吴信丽(197O一)，女，安徽淮北人，高级工程师，研究方向：电动叉车的研究和设计。柏1I一．7杠械第45卷f第7期总第489期minF(x)=(L1，L2,L3，L5)(6)综合以上分析，并参照本单位所使用

4、的转向桥的实即该转向机构在转向过程中得到的最大转向液压缸际情况发现，外轮转角误差在2。以下是合理的，故将转角推拉力最小。误差约束表示为：2．3约束条件max(Abs广2))一2<0(7)关于转向桥的约束条件有很多，诸如结构形式、是否式中：和分别为外轮转角的理论值和计算值，(。)。存在死点和一些变量尺寸约束等，本文重点考虑转角误差的约束条件。相关文献关于转角误差的角度要求如下：3优化设计实例(1)目前国产叉车转向双梯形机构的偏转角误差可以我厂某转向桥为例，对其转向机构进行优化设计。以控制在3。以内，其中设计较好的转向双梯形机构，其偏原机

5、构转向节臂长95．8mm，连杆长95．8rnlTl，活塞杆长转角的最大误差仅有1。46[21。586．51TIITI，主销中心距长760n1n1，液压缸偏心距48．6(2)具有良好特性的转向机构转角误差一般较小(1。ITLrn。针对已构建好的转向机构数学模型，以上述结构尺～2。)，这样有利于减小转向阻力，减轻轮胎磨损嘲。寸为初始值，采用MATLAB编制优化程序对转向机构进(3)转角误差分析时，一般采用给定外转角值，检查行优化计算，得到的结果如表1所示，转角误差的结果对对应的内转角与理论转角的误差值，以绝对误差不超过比如图5和图6所示，

6、转向液压缸推拉力的结果对比如5o或相对误差不超过转角值的5％为理想值。图7和图8所示。表I优化结果对比参数原转向桥优化后转向桥转向节臂长度L。／mm95．8100连杆长度L#mm95．8101活塞杆长度LJmm586．5589主销中心距LJmm760760液压缸偏心距LJmm48．655．4内轮最大转角口／(。)8282外轮最大转角(。)56．5656．221外轮最大转角误差／(。)0．761．o6活塞杆最大推拉力／N67355556一l二≯≯⋯I．：__ll_；：I．I一：⋯l．：、；：：ji．踬—辱；；蜱；：：：，!：．：：：：：

7、：：：_去：—，—一：暑一一j：ff：fiif0102(】30405060708090l00液餍缸行程／mm图5原转角误差2口’7f工稚缸敞f51设计-计算DesignandCatcutation—、岂液缸行程／mm图6优化后转角误差活塞杆两端在水平疗向所施的合力情况70o04结论6500·≯(1)根据叉车转向机构的几何特性和力学算法，确定60()o-目标函数和约束条件，采用MATLAB编程对转向机构进Z。、5500!行优化设计。利用MATLAB在优化和作图方面的优势，}；莲5000f既保证了机构设计的精度和速度，又运用图形使得计算L

8、·／露45()0l结果更加直观。一l／(2)通过实例分析得到，本文提出的转向桥优化方式4()f)()●●相对于只针对转角误差的优化来说，转角误差并没达到35()o0l02030405060708090】O0最优值，但是通