畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于adams2t叉車液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真

1、基于基于 ADAMS-2 噸叉車液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真噸叉車液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真摘摘 要要叉車是一種自行式搬運(yùn)設(shè)備。叉車要完成作業(yè)任務(wù)需具備行駛、轉(zhuǎn)向、貨叉起升、門架傾斜四個(gè)子功能。行駛、轉(zhuǎn)向功能的設(shè)計(jì)與一般內(nèi)燃機(jī)車輛行駛功能的設(shè)計(jì)沒有什么不同，在此不做探討。這里主要完成滿足貨叉起升、門架傾斜子功能的設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)以上功能的原理有機(jī)械傳動(dòng)原理及液壓傳動(dòng)原理等，在此我們選擇液壓傳動(dòng)原理作為貨叉起升、門架傾斜功能實(shí)現(xiàn)手段。本文首先簡(jiǎn)述了國(guó)內(nèi)外叉車的研究現(xiàn)狀和開展趨勢(shì)，概述了虛擬樣機(jī)技術(shù)的根本理論框架，論證了將虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用于后裝壓縮式叉車設(shè)計(jì)的必要性，分析了叉車工作過程，繪制了液壓系統(tǒng)原理圖，進(jìn)行了液壓系

2、統(tǒng)的計(jì)算與液壓元件的選擇；其次簡(jiǎn)單介紹了 UG NX 軟件及使用 UG NX 建立叉車模型的過程；最后使用 ADAMS 軟件對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行仿真，包括運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真以及液壓缸的動(dòng)力學(xué)仿真，并分析了仿真結(jié)果。通過仿真結(jié)果的分析，證明了液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性與可行性。并通過對(duì)虛擬樣機(jī)的性能模擬測(cè)試，到達(dá)了提高設(shè)計(jì)性能，降低設(shè)計(jì)本錢、減少產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間的目的。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：叉車；液壓系統(tǒng)；ADAMS 仿真；模型Based On ADAMS-2-ton Forklift Hydraulic System Design And Simulation Abstract Forklift is a self-prop

3、elled material handling equipment. Forklifts need to complete their tasks with driving, steering, crossed his goods rise, gantry tilt of four sub-functions, driving, turning functional design features and general design of internal combustion engine vehicles are no different, do not do in this study

4、. This involves the completion of cargo crossed his rise to meet the door frame tilt sub-functional design. Functions to achieve the above principle the principle of a mechanical transmission and hydraulic drive principle, etc., in which we choose to hydraulic principles as the cargo crossed his ris

5、e, gantry tilt function principle means of achieving.This paper firstly introduces the virtual prototyping technologys basic theory framework , reviews the present research and development of the aspect which is both home and abroad and demonstrates the necessity of virtual prototyping technology wh

6、ich is used for designing the back loading compression collector .At the same time ,the work process of forklift is analyzed ,the hydraulics system schematic diagram is drawn , the hydraulic system is calculated and organs are chosen .Secondly, UG NX is simply introduced and the virtual prototype of

7、 refuse collector is established. At last, the hydraulics system is emulated by ADAMS, the simulations consist of kinematic simulation and dynamics simulation of a barrel hydraulic cylinder system, the result of simulation is analyzed.The design of the hydraulic system is further optimized by analyz

8、ing the results of simulations . The design performance is improved, the cost of design is decreased and the time for product development is reduced by the performance of virtual prototype simulation tests.Key Words：forklift ；hydraulic system ；ADAMS simulation；model目目 錄錄引引 言言1第第 1 1 章章 緒論緒論21.1 叉車的開

9、展概況21.2 虛擬樣機(jī)技術(shù)概述31.3 虛擬樣機(jī)技術(shù)與叉車的研發(fā)4第第 2 2 章章 叉車液壓系統(tǒng)工況分析叉車液壓系統(tǒng)工況分析62.1 動(dòng)力參數(shù)分析62.2 運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析82.3 液壓系統(tǒng)原理圖擬定9第第 3 3 章章 液壓元件確實(shí)定液壓元件確實(shí)定113.1 執(zhí)行元件參數(shù)確實(shí)定113.2 動(dòng)力元件的選定133.3 液壓輔助元件確實(shí)定14第第 4 4 章章 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算164.1 液壓系統(tǒng)壓力損失的驗(yàn)算164.2 液壓系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算19第第 5 5 章章 叉車的幾何建模叉車的幾何建模21軟件簡(jiǎn)介215.2 叉車零部件的實(shí)體建模21第第 6 6 章章 ADAMSADAMS 仿

10、真分析仿真分析276.1 ADAMS 軟件簡(jiǎn)介27動(dòng)力學(xué)仿真環(huán)境設(shè)置276.3 虛擬樣機(jī)模型動(dòng)力學(xué)仿真分析28結(jié)論與展望結(jié)論與展望33致致 謝謝34參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)35附錄附錄 A A 外文文獻(xiàn)及翻譯外文文獻(xiàn)及翻譯36附錄附錄 B B 參考文獻(xiàn)的題錄及摘要參考文獻(xiàn)的題錄及摘要49插圖清單插圖清單圖 2-1 門架受力分析圖6圖 2-2 傾斜缸受力分析圖7圖 2-3 叉升降速度分析圖 8圖 2-4 貨叉速度循環(huán)圖9圖 2-5 升降液壓缸負(fù)載圖9圖 2-6 液壓系統(tǒng)原理圖10圖 5-1 貨叉模型22圖 5-2 貨叉架模型22圖 5-3 內(nèi)門架模型23圖 5-4 外門架模型23圖 5-5 傾斜缸模型2

11、4圖 5-6 傾斜桿模型24圖 5-7 升降缸模型25圖 5-8 升降桿模型25圖 5-9 車輪模型25圖 5-10 叉車車身模型26圖 5-11 叉車裝配模型26圖 6-1 導(dǎo)入成功信息檢測(cè)圖27圖 6-2 添加運(yùn)動(dòng)副后信息檢測(cè)圖28圖 6-3 貨叉位移曲線圖30圖 6-4 門架轉(zhuǎn)角曲線圖30圖 6-5 升降缸速度曲線圖31圖 6-6 傾斜缸速度曲線圖31圖 6-7 升降缸壓力曲線圖32圖 6-8 傾斜缸壓力曲線圖32表格清單表格清單表 2-1 工況循環(huán)液壓桿負(fù)載8表 2-2 升降缸運(yùn)動(dòng)參數(shù)9表 3-1 液壓缸參數(shù)13表 3-2 齒輪泵技術(shù)參數(shù)14表 3-3 液壓輔件及相關(guān)參數(shù)15引引 言言

12、叉車是一種自行式搬運(yùn)設(shè)備。叉車要完成任務(wù)需具備行駛、轉(zhuǎn)向、貨叉起升、門架傾斜四個(gè)子功能,行駛功能的設(shè)計(jì)與一般內(nèi)燃機(jī)車輛行駛功能的設(shè)計(jì)沒有什么不同,在此不做探討。這里涉及是完成滿足貨叉起升、門架傾斜子功能的設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)以上功能的原理齒輪傳動(dòng)、齒輪齒條傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、帶傳動(dòng)及液壓傳動(dòng)等。由于液壓傳動(dòng)相比于其他形式的傳動(dòng)在此處有更多的優(yōu)越性，為此我們選擇液壓轉(zhuǎn)動(dòng)作為叉車的貨叉起升、門架傾斜運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)手段。此次設(shè)計(jì)應(yīng)用ADAMS軟件對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行CAE輔助分析。ADAMS軟件使用交互式圖形環(huán)境和零件庫、約束庫、力庫，創(chuàng)立完全參數(shù)化的機(jī)械系統(tǒng)幾何模型，其求解器采用多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論中的拉格郎日方程方法，建

13、立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程，對(duì)虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，輸出位移、速度、加速度和反作用力曲線。ADAMS軟件的仿真可用于預(yù)測(cè)機(jī)械系統(tǒng)的性能、運(yùn)動(dòng)范圍、碰撞檢測(cè)、峰值載荷以及計(jì)算有限元的輸入載荷等。通過對(duì)叉車液壓系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析，在不需要制造出實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的前提下，就可以知道液壓系統(tǒng)在實(shí)際工作中的運(yùn)動(dòng)情況和受力情況?？梢酝ㄟ^改變虛擬樣機(jī)的參數(shù)到達(dá)對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。進(jìn)而縮短產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間，降低產(chǎn)品開發(fā)本錢。第第 1 1 章章 緒論緒論 叉車的開展概況叉車的開展概況.1 叉車現(xiàn)狀國(guó)產(chǎn)叉車液壓系統(tǒng)一般采用定量泵和開關(guān)型多路閥組成的節(jié)流控制型液壓系統(tǒng),該系統(tǒng)的特點(diǎn)是油路簡(jiǎn)單,元件技術(shù)成熟

14、,可靠性較好,但缺點(diǎn)也是明顯的,即微調(diào)特性差、能耗大、轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)一般由定量泵、單穩(wěn)分流閥和全液壓轉(zhuǎn)向器或優(yōu)先閥和負(fù)荷傳感型全液壓轉(zhuǎn)向器組成,后一種組合由于采用了負(fù)荷傳感技術(shù)且具有一定的節(jié)能效果是中小型叉車轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的開展方向。國(guó)外叉車液壓系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是高壓、節(jié)能、集成化、低噪音、平安可靠,控制性能好、無滲漏、廣泛采用機(jī)電一體化等,相應(yīng)的液壓元件也圍繞上述要求開展。目前,國(guó)內(nèi)大局部工業(yè)企業(yè)中機(jī)械零件及機(jī)構(gòu)組織的設(shè)計(jì)加工過程,還是沿習(xí)著老一套的傳統(tǒng)方法。這種人工設(shè)計(jì)過程工期長(zhǎng)、設(shè)計(jì)更新速度慢、成功率低機(jī)構(gòu)模型的反復(fù)制作與組裝調(diào)試就更加費(fèi)時(shí)、費(fèi)力。CAD的出現(xiàn)給機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化注人了新生力量,過

15、去繁重的設(shè)計(jì)制圖過程,如今可以通過在計(jì)算機(jī)屏幕上的“涂涂改改而得到驚人的改善。而3DS動(dòng)畫制作軟件的出現(xiàn),那么為機(jī)構(gòu)組裝運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)試過程搬上屏幕提供了可能,這就是運(yùn)行仿真。計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用,在我國(guó)正逐步滲透到各行各業(yè)。在機(jī)械方面,計(jì)算機(jī)日益顯現(xiàn)出傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法所無法比較的優(yōu)越性。 叉車的開展趨勢(shì)由于市場(chǎng)前景廣闊，近年來很多國(guó)內(nèi)企業(yè)參加生產(chǎn)行列，使得競(jìng)爭(zhēng)加劇，而目前大局部的產(chǎn)品開發(fā)根本上是先行者模仿國(guó)外產(chǎn)品，后入者模仿國(guó)內(nèi)成熟產(chǎn)品。隨著競(jìng)爭(zhēng)的進(jìn)一步加劇，產(chǎn)品開發(fā)手段的完善和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的提升，必然成為各廠家競(jìng)爭(zhēng)的核心內(nèi)容，也是企業(yè)做大做強(qiáng)的一個(gè)重要法寶。一直以來我國(guó)以中小車型為主，大型、重型車的比例

16、明顯偏低，隨著道路條件的改善和專用車底盤生產(chǎn)的大型化，伴隨重型化、高標(biāo)準(zhǔn)的叉車的壓縮設(shè)備將逐漸成為熱點(diǎn)，其也是國(guó)家專用汽車“十一五規(guī)劃中重點(diǎn)開展方向之一。當(dāng)前，叉車正朝著以下幾個(gè)方面進(jìn)行開展：社會(huì)需求永遠(yuǎn)是推動(dòng)技術(shù)開展的動(dòng)力，降低能耗，提高效率，適應(yīng)環(huán)保需求，機(jī)電一體化，高可靠性等是液壓氣動(dòng)技術(shù)繼續(xù)努力的永恒目標(biāo)，也是液壓氣動(dòng)產(chǎn)品參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)是否取勝的關(guān)鍵。由于液壓技術(shù)廣泛應(yīng)用了高技術(shù)成果，如自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、磨擦磨損技術(shù)、可靠性技術(shù)及新工藝和新材料，使傳統(tǒng)技術(shù)有了新的開展，也使液壓系統(tǒng)和元件的質(zhì)量、水平有一定的提高。盡管如此，走向二十一世紀(jì)的液壓技術(shù)不可能有驚人的技術(shù)突破

17、，應(yīng)當(dāng)主要靠現(xiàn)有技術(shù)的改良和擴(kuò)展，不斷擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域以滿足未來的要求。綜合國(guó)內(nèi)外專家的意見，其主要的開展趨勢(shì)將集中在以下幾個(gè)方面：1減少能耗,充分利用能量液壓技術(shù)在將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成壓力能及反轉(zhuǎn)換方面，已取得很大進(jìn)展，但一直存在能量損耗，主要反映在系統(tǒng)的容積損失和機(jī)械損失上。如果全部壓力能都能得到充分利用，那么將使能量轉(zhuǎn)換過程的效率得到顯著提高。為減少壓力能的損失，必須解決下面幾個(gè)問題：減少元件和系統(tǒng)的內(nèi)部壓力損失，以減少功率損失。主要表現(xiàn)在改良元件內(nèi)部流道的壓力損失,采用集成化回路和鑄造流道,可減少管道損失,同時(shí)還可減少漏油損失。減少或消除系統(tǒng)的節(jié)流損失，盡量減少非平安需要的溢流量，防止采用節(jié)流

18、系統(tǒng)來調(diào)節(jié)流量和壓力。采用靜壓技術(shù)，新型密封材料，減少磨擦損失。開展小型化、輕量化、復(fù)合化、廣泛開展 3 通徑、4 通徑電磁閥以及低功率電磁閥。改善液壓系統(tǒng)性能，采用負(fù)荷傳感系統(tǒng)，二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)和采用蓄能器回路。為及時(shí)維護(hù)液壓系統(tǒng)，防止污染對(duì)系統(tǒng)壽命和可靠性造成影響，必須開展新的污染檢測(cè)方法，對(duì)污染進(jìn)行在線測(cè)量，要及時(shí)調(diào)整，不允許滯后，以免由于處理不及時(shí)而造成損失。2主動(dòng)維護(hù)要實(shí)現(xiàn)主動(dòng)維護(hù)技術(shù)必須要加強(qiáng)液壓系統(tǒng)故障診斷方法的研究，必須使液壓系統(tǒng)故障診斷現(xiàn)代化，加強(qiáng)專家系統(tǒng)的研究，要總結(jié)專家的知識(shí),建立完整的、具有學(xué)習(xí)功能的專家知識(shí)庫，并利用計(jì)算機(jī)根據(jù)輸入的現(xiàn)象和知識(shí)庫中知識(shí)，用推理機(jī)中存在的推理

19、方法，推算出引出故障的原因，提高維修方案和預(yù)防措施。要進(jìn)一步引發(fā)液壓系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)通用工具軟件，對(duì)于不同的液壓系統(tǒng)只需修改和增減少量的規(guī)那么。另外，還應(yīng)開發(fā)液壓系統(tǒng)自補(bǔ)償系統(tǒng)，包括自調(diào)整、自潤(rùn)滑、自校正，在故障發(fā)生之前，進(jìn)市補(bǔ)償，這是液壓行業(yè)努力的方向。3機(jī)電一體化電子技術(shù)和液壓傳動(dòng)技術(shù)相結(jié)合，使傳統(tǒng)的液壓傳協(xié)與控制技術(shù)增加了活力，擴(kuò)大了應(yīng)用領(lǐng)域。實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化可以提高工作可靠性，實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)柔性化、智能化，改變液壓系統(tǒng)效率低，漏油、維修性差等缺點(diǎn)，充分發(fā)揮液壓傳動(dòng)出力大、貫性小、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn),其主要開展動(dòng)向如下：(1)電液伺服比例技術(shù)的應(yīng)用將不斷擴(kuò)大。液壓系統(tǒng)將由過去的電氣液壓 on-

20、oE 系統(tǒng)和開環(huán)比例控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)向閉環(huán)比例伺服系統(tǒng),為適應(yīng)上述開展,壓力、流量、位置、溫度、速度、加速度等傳感器應(yīng)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。計(jì)算機(jī)接口也應(yīng)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一和兼容。(2)開展和計(jì)算機(jī)直接接口的功耗為 5mA 以下電磁閥，以及用于脈寬調(diào)制系統(tǒng)的高頻電磁閥(小于 3mS)等。(3)液壓系統(tǒng)的流量、壓力、溫度、油的污染等數(shù)值將實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量和診斷,由于計(jì)算機(jī)的價(jià)格降低,監(jiān)控系統(tǒng),包括集中監(jiān)控和自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)將得到開展。(4)計(jì)算機(jī)仿真標(biāo)準(zhǔn)化，特別對(duì)高精度、 “高級(jí)系統(tǒng)更有此要求。(5)由電子直接控制元件將得到廣泛采用，如電子直接控制液壓泵，采用通用化控制機(jī)構(gòu)也是今后需要探討的問題，液壓產(chǎn)品機(jī)電一體化現(xiàn)狀及開展。1

21、.21.2 虛擬樣機(jī)技術(shù)概述虛擬樣機(jī)技術(shù)概述 虛擬樣機(jī)技術(shù)的概念 虛擬樣機(jī)有兩種提法：Virtual Prototype 和 Virtual Prototyping。前者相對(duì)于物理樣機(jī)而言，可以定義為利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)建立的，取代物理樣機(jī)進(jìn)行評(píng)估和測(cè)試獲取候選設(shè)計(jì)方案特性的等效數(shù)字模型，是存在于計(jì)算機(jī)中的參數(shù)化“軟模型它能像物理樣機(jī)一樣，反映最終產(chǎn)品的外觀、結(jié)構(gòu)、動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)等綜合特性。后者是指為了測(cè)試和評(píng)價(jià)一個(gè)系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)，使用上述虛擬樣機(jī)技術(shù)的過程。目前所泛指的虛擬樣機(jī)包含以上兩局部?jī)?nèi)容，簡(jiǎn)稱 VP。虛擬樣機(jī)環(huán)境是指包含虛擬樣機(jī)，將 CAD 實(shí)體造型技術(shù)、系統(tǒng)仿真、人機(jī)交互技術(shù)等集成，

22、形成的一個(gè)支持虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)的集成仿真環(huán)境。Jasnoch 和 Kress 從并行工程方法角度理解，認(rèn)為虛擬樣機(jī)環(huán)境是將多個(gè) CAD 過程、知識(shí)推理過程等，通過計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同工作技術(shù)(CSCW)、用戶界面技術(shù)、設(shè)計(jì)過程管理和文檔化技術(shù)集成起來，形成一個(gè)分布式環(huán)境以支持產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的并行工程方法。虛擬樣機(jī)技術(shù)正是以虛擬樣機(jī)和虛擬樣機(jī)環(huán)境為根底，將系統(tǒng)工程方法、反求工程方法、優(yōu)化方法、計(jì)算機(jī)建模仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)和計(jì)算機(jī)支持協(xié)同(CSCW)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)等有機(jī)地結(jié)合在一起，為產(chǎn)品的全壽命周期設(shè)計(jì)和評(píng)估提供分布的集成環(huán)境，以到達(dá)優(yōu)化整個(gè)設(shè)計(jì)周期,節(jié)約開發(fā)本錢的目的。.2 虛擬樣

23、機(jī)技術(shù)的特點(diǎn) 虛擬樣機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)必備的三個(gè)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域是：CAD 技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)和以虛擬現(xiàn)實(shí)為最終目標(biāo)的人機(jī)交互技術(shù)。虛擬樣機(jī)是代替物理樣機(jī)進(jìn)行檢測(cè)的數(shù)學(xué)模型，它的內(nèi)核是包含組成整機(jī)的不同學(xué)科子系統(tǒng)的大模型，即 Digital Mock-up,簡(jiǎn)稱 DMU。由于 DMU 同時(shí)包含產(chǎn)品涉及的所有學(xué)科，提供多個(gè)視角同時(shí)對(duì)產(chǎn)品的外形、功能等多方面進(jìn)行科學(xué)、連貫的評(píng)價(jià)，因此通過虛擬樣機(jī)能進(jìn)行產(chǎn)品綜合性能評(píng)測(cè)。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法注意力集中于單學(xué)科，重視子系統(tǒng)細(xì)節(jié)而忽略整機(jī)性能，就是因?yàn)闊o法多視角對(duì)產(chǎn)品綜合性能進(jìn)行評(píng)定。虛擬樣機(jī)必須具備交互的功能。設(shè)計(jì)師通過交互界面對(duì)參數(shù)化“軟模型進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)虛擬樣機(jī)原型

24、多樣化。而虛擬樣機(jī)反過來通過動(dòng)畫、曲線和圖表等方式向設(shè)計(jì)師提供產(chǎn)品感知和性能評(píng)價(jià)。虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下，除應(yīng)用上述傳統(tǒng)方式外，設(shè)計(jì)師還能通過修改虛擬部件的參數(shù)，對(duì)虛擬部件重新裝配，生成新的虛擬樣機(jī)。虛擬樣機(jī)仿真模型那么通過力反響操縱桿等傳感裝置向設(shè)計(jì)師傳遞虛擬樣機(jī)操縱力感，通過立體眼鏡向設(shè)計(jì)師提供實(shí)時(shí)的立體圖像。有了這些人類對(duì)產(chǎn)品的直觀感知，能使設(shè)計(jì)師產(chǎn)生強(qiáng)烈的“虛擬現(xiàn)實(shí)沉浸感(immersive)，協(xié)助設(shè)計(jì)師和用戶對(duì)產(chǎn)品性能作出評(píng)價(jià)。虛傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想是個(gè)穿行的過程，從設(shè)計(jì)到產(chǎn)品的評(píng)量生產(chǎn)按照從前之后的順序進(jìn)行。這種方法因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)開發(fā)的最后階段前無法得到整個(gè)樣機(jī)，所以在開發(fā)過程中各個(gè)小組往往把注意力

25、集中在各自的細(xì)節(jié)上而忽略了整機(jī)性能，最終產(chǎn)品集成后存在沖突缺陷。目前并行工程的概念(Concurrent Engineering)在設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，但大多僅對(duì)單個(gè)零部件采用并行設(shè)計(jì)方法，同樣導(dǎo)致整機(jī)系統(tǒng)效果不夠理想。而虛擬樣機(jī)技術(shù)的核心是包含各個(gè)學(xué)科子系統(tǒng)的數(shù)學(xué)大模型 DMU，使虛擬樣機(jī)技術(shù)具備整機(jī)性能評(píng)估的條件，強(qiáng)調(diào)從系統(tǒng)層面上優(yōu)化，重視整機(jī)性能。因此在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)階段就可快速比較不同設(shè)計(jì)方案。這樣在開發(fā)早期及整個(gè)設(shè)計(jì)過程中能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并反響，整個(gè)設(shè)計(jì)過程得到優(yōu)化。虛擬樣機(jī)技術(shù)結(jié)合虛擬制造進(jìn)行可制造性評(píng)價(jià)后，能具備高度的生產(chǎn)柔性化和快速的市場(chǎng)反響能力，大大增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。1.2.

26、3 虛擬樣機(jī)技術(shù)的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀目前國(guó)際上商品化專用虛擬樣機(jī)軟件逐漸在工程設(shè)計(jì)實(shí)踐中得到應(yīng)用。功能強(qiáng)大的商業(yè)軟件正由少數(shù)專家使用的研究工具逐漸面向普通工程設(shè)計(jì)人員。虛擬樣機(jī)技術(shù)在國(guó)內(nèi)的研究范圍還較小，一般僅集中在多體動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室研究階段，由于缺乏相應(yīng)軟件，很少用于解決工程實(shí)踐問題。虛擬樣機(jī)技術(shù)在一些較興旺國(guó)家，如美國(guó)、德國(guó)、日本等己得到廣泛的應(yīng)用，應(yīng)用領(lǐng)域從汽車制造業(yè)、工程機(jī)械、航空航天業(yè)、造船業(yè)、機(jī)械電子工業(yè)、國(guó)防工業(yè)、通用機(jī)械到人機(jī)工程學(xué)、生物力學(xué)、醫(yī)學(xué)以及工程咨詢等很多方面。美國(guó)航空航天局(NASA)的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(PJL)成功地實(shí)現(xiàn)了火星探測(cè)器“探路者號(hào)在火星上的軟著陸，成為轟動(dòng)

27、一時(shí)的新聞。PJL 工程師利用虛擬樣機(jī)技術(shù)仿真研究宇宙飛船在不同階段(進(jìn)入大氣層、減速和著陸)的工作過程。在探測(cè)器發(fā)射以前，PJL的工程師們運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù)預(yù)測(cè)到由于制動(dòng)火箭和火星風(fēng)的相互作用，探測(cè)器可能在著陸中翻滾。工程師針對(duì)這個(gè)問題修改了技術(shù)方案，將靈敏的科學(xué)儀器平安送抵火星外表，保證了火星登陸的成功?，F(xiàn)在世界上主要汽車制造商、零部件供給商、輪胎制造商都在應(yīng)用 ADAMS 數(shù)字化虛擬樣機(jī)軟件，他們利用虛擬樣機(jī)技術(shù)可模擬任何運(yùn)動(dòng)零部件，例如修改驗(yàn)證懸架、輪胎、轉(zhuǎn)向系、車窗機(jī)構(gòu)、門鎖機(jī)構(gòu)、刮雨器等方案設(shè)計(jì)。用戶在計(jì)算機(jī)上還可進(jìn)行整機(jī)測(cè)試，并進(jìn)行不同工況的操縱穩(wěn)定性試驗(yàn)，他們甚至利用計(jì)算機(jī)模擬駕

28、駛員在各種工況下的響應(yīng)。1.31.3 虛擬樣機(jī)技術(shù)與叉車的研發(fā)虛擬樣機(jī)技術(shù)與叉車的研發(fā)當(dāng)前，國(guó)內(nèi)的后裝壓縮式叉車根本是仿照國(guó)外成熟的技術(shù)，進(jìn)行消化吸收制造而成，根本上沒有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和概念創(chuàng)新的產(chǎn)品。因此，在消化、吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的根底之上，把現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法融入到產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)過程中，是實(shí)現(xiàn)環(huán)衛(wèi)裝備事業(yè)快速開展的重要手段之一；對(duì)增強(qiáng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)創(chuàng)新也有重要意義。叉車特點(diǎn)是：工作環(huán)境較惡劣、載荷情況多變等。叉車物理樣機(jī)試驗(yàn)必須模擬不同工況，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，另外叉車制造本錢較高，尤其是附帶各種檢測(cè)裝置的物理樣機(jī)單機(jī)本錢很高，而試驗(yàn)的破壞性往往很大，反復(fù)試驗(yàn)不僅延長(zhǎng)設(shè)計(jì)周期，還容

29、易造成損壞，無形中提高了設(shè)計(jì)本錢。采用虛擬樣機(jī)技術(shù)，可使設(shè)計(jì)人員在虛擬環(huán)境中真實(shí)地模擬叉車的工作情況，快速分析多種設(shè)計(jì)方案，幫助設(shè)計(jì)人員完成危險(xiǎn)試驗(yàn)，在整個(gè)仿真過程中，可以隨時(shí)按照優(yōu)化建議或市場(chǎng)用戶需求修改參數(shù)，得到改良的虛擬樣機(jī)，反復(fù)此過程直至獲得系統(tǒng)優(yōu)化級(jí)的整機(jī)設(shè)計(jì)方案。第第 2 2 章章 叉車液壓系統(tǒng)工況分析叉車液壓系統(tǒng)工況分析工況分析是擬定液壓系統(tǒng)方案，計(jì)算和選擇或設(shè)計(jì)液壓元件的依據(jù)。明確液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求之后，就可以選定執(zhí)行元件，確定它的種類與數(shù)量及各個(gè)執(zhí)行元件的工作順序，然后再分析工作執(zhí)行元件的工況情況。其中包括動(dòng)力參數(shù)分析和運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析，可以繪制負(fù)載圖和速度圖從而選定工作壓力和系統(tǒng)

30、所需要的流量。 動(dòng)力參數(shù)分析動(dòng)力參數(shù)分析動(dòng)力參數(shù)分析就是確定叉車液壓缸的負(fù)載情況。 起升液壓缸動(dòng)力參數(shù)分析起升液壓缸的負(fù)載為： (2-1)mfFFFFw式中：-工作負(fù)載，對(duì)叉車來說，即在活塞運(yùn)動(dòng)方向克服貨物的推力，在此為：wFFw=Mg=25009.8N=24500N -導(dǎo)軌摩擦阻力負(fù)載，F(xiàn)f=fsNfF式中 N 為正壓力分析如下列圖 2-1. MgL/2=NH貨叉總長(zhǎng)為 L=920，高為 H=400，代入上式：N=28175N,由于叉車載重量相對(duì)較大，導(dǎo)軌材料選用淬火鋼。查?液壓技術(shù)手冊(cè)?表 37-1 摩擦系數(shù)，取 fs那么：Ff= fs28175N =113N . 圖 2-1 門架受力分析

31、 -慣性負(fù)載，是由運(yùn)動(dòng)部件速度變化加速或減速是由于慣性產(chǎn)生的mF負(fù)載 Fm=Ma 式中 a 為貨叉帶動(dòng)貨物上升時(shí)的加速度，貨叉上升的最大速度Vmax=300/s,取其加速時(shí)間為 3s, 那么：=m/s2tVa=25000.1=250NaMFm起升缸下降時(shí)的受力小于上升時(shí)的受力，因此在起升缸能滿足上升要求時(shí)肯定能滿足下降時(shí)的需求，在這里對(duì)起升缸的下降過程不在具體分析。貨叉減速上升時(shí) a=-150/s2， =2500(-15010-3)=-375NaMFm 傾斜缸動(dòng)力參數(shù)分析傾斜缸主要完成門架的前傾和后傾，根據(jù)原始資料要求前傾 6o和后傾 12o。運(yùn)動(dòng)相對(duì)簡(jiǎn)單，其受力分析如下列圖 2-2圖 2-2

32、 傾斜缸受力分析傾角相對(duì)較小，運(yùn)動(dòng)速度為 =2o/s,即 Vrtan2o=28/s,其運(yùn)動(dòng)速度相對(duì)很小，那么慣性負(fù)載可忽落不計(jì)。門架與活塞桿的鏈接為轉(zhuǎn)動(dòng)副鏈接，其摩擦負(fù)載忽落不計(jì)，那么： MgL/2=Tr式中：r-傾斜液壓缸作用點(diǎn)到門架下支撐點(diǎn)的距離約 800 T-傾斜液壓缸的拉力 T=MgL/2r=2500800N=14088N傾斜液壓缸有兩個(gè)液壓缸組成，所以每個(gè)液壓缸的實(shí)際受力為：To=T/2=7044N表 2-1 工況循環(huán)活塞桿負(fù)載工況負(fù)載組成負(fù)載值 FN推力 F/ (N)貨叉加速上升F=FwFfFm2468327625貨叉勻速上升F=FwFf2461327347貨叉減速上升F=Fw-F

33、f-Fm2401226680門架傾斜F=T/270447827取液壓缸的機(jī)械效率為=0.9。 運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析就是研究工作機(jī)械依工藝要求應(yīng)以怎樣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律完成一個(gè)工作循環(huán)，即研究其運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，運(yùn)動(dòng)速度的變化，行程大小等。叉車的工作裝置主要有升降運(yùn)動(dòng)和傾斜運(yùn)動(dòng)，其中傾斜運(yùn)動(dòng)相比照較簡(jiǎn)單，不在探討，在此主要分析叉車的貨叉帶動(dòng)貨物的升降運(yùn)動(dòng)。參數(shù)有門架高度=2000.貨叉上升高度為 1500，貨叉高400。上升加速時(shí)間設(shè)為 t13，上升最大速度 V1max300，勻速上升時(shí)間為 t2=2.5s,加速下降時(shí)間 t4=0.8s,H4=200,下降的最大速度為 V2max=500/s,減

34、速下降 t6=3.2s,高度H6=800mm.分析如圖 2-3，貨叉的具體運(yùn)動(dòng)參數(shù)如表 2-2.圖 2-3 貨叉升降運(yùn)動(dòng)速度分析表 2-2 升降缸運(yùn)動(dòng)參數(shù)位移時(shí)間s加速度(/s2)速度(/s)貨叉加速上升450100貨叉勻速上升7500300貨叉減速上升300-150貨叉加速下降200-625貨叉勻速下降5000500貨叉減速下降800156根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果繪制速度循環(huán)圖 2-4 和負(fù)載圖 2-5圖 2-4 貨叉升降速度位移循環(huán)圖 2-5 升降液壓缸負(fù)載 液壓系統(tǒng)原理圖擬定液壓系統(tǒng)原理圖擬定擬定液壓系統(tǒng)原理圖主要包括兩項(xiàng)內(nèi)容：一是選擇液壓根本回路，二是把選出的根本回路組成液壓系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)的工

35、作壓力、流量、功率的大小以及系統(tǒng)溫升、工作平恒穩(wěn)定性等方面的要求選擇調(diào)速回路。具體到叉車液壓系統(tǒng)，起升液壓系統(tǒng)要求平穩(wěn)性選用節(jié)流閥控制流量，由于換向由操作者當(dāng)場(chǎng)操作因此選取手動(dòng)多路換向閥控制夢(mèng)想系統(tǒng)，貨叉定位要求穩(wěn)定可靠，在此選用液壓鎖定位貨叉高度。傾斜系統(tǒng)速度相對(duì)較小，要求相對(duì)也較小，定位要求較高，在此選用單向節(jié)流閥控制流量，手控多路換向閥控制傾斜運(yùn)動(dòng)方向。在此的速度相比照較單一，起升系統(tǒng)和傾斜系統(tǒng)共用一定量液壓泵，綜上所述，初定液壓系統(tǒng)原理圖如下列圖 2-6、 、 、 、 構(gòu)成液壓鎖 、8.9.單向節(jié)流調(diào)速閥 圖 2-6 液壓系統(tǒng)原理第第 3 3 章章 液壓元件確實(shí)定液壓元件確實(shí)定各類液壓

36、設(shè)備由于各自的工作性能、工況特點(diǎn)以及使用場(chǎng)合不同，系統(tǒng)的工作壓力也不盡相同，在充分考慮系統(tǒng)所需流量、系統(tǒng)效率和性能、工作可靠性、工藝性和經(jīng)濟(jì)性等因素后，參照?液壓技術(shù)手冊(cè)?表 37-2 選取起升液壓缸的工作壓力為 15Mpa，傾斜液壓缸的工作壓力為 5Mpa。 執(zhí)行元件參數(shù)確實(shí)定執(zhí)行元件參數(shù)確實(shí)定起升液壓缸主要尺寸確實(shí)定 由負(fù)載圖知起升液壓缸最大負(fù)載 F=27625N，查?液壓技術(shù)手冊(cè)?表 37-3 取背壓P2=1Mpa。升液壓缸上升的最大速度 V1max=300/s,下降最大速度 V2max=500/s，67. 1300500max1max2VV查?液壓技術(shù)手冊(cè)?表 37-5 取那么：65.

37、 0Dd 3-12121114DdpppFDmW式中：D-液壓缸內(nèi)徑 -液壓缸最近大推力 NwF -無桿腔工作壓力 Mpa1p -有桿腔工作壓力 Mpa2p -液壓缸工作效率mD=265. 0115119 . 015276254=52.152.1=33.9，查?液壓技術(shù)手冊(cè)?表 37-6 液壓缸內(nèi)徑系列，取 D=50，查表37-7 液壓缸活塞桿內(nèi)徑系列，取 d=32。 快速上升時(shí)的流量：=10m3/s =/min 3-21qmax124VD3 . 010504233快速下降時(shí)的流量： =10-3m3/s=/minmax22224VdDq622105 . 032504 根據(jù)起升缸的最大行程 H=

38、1500，查?液壓設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)?表 2-6 液壓缸活塞行程參數(shù)系列，取起升缸行程 S=1600.傾斜液壓缸參數(shù)確實(shí)定傾斜液壓缸的負(fù)載相對(duì)很小,查?液壓技術(shù)手冊(cè)?表 37-3 取p2pa。NTF70442起升液壓缸上升的傾斜速度=20/s,V=800tan2=28/s，查?液壓技術(shù)手冊(cè)?表tanr37-5 取那么：62. 0Dd2121114DdpppFDmW = =47.1262. 0158 . 019 . 057044447.1=29.2, 查?液壓技術(shù)手冊(cè)?表 37-6 液壓缸內(nèi)徑系列，取 D=50，查表 37-7 液壓缸活塞桿內(nèi)徑系列，取 d=32. 門架前傾時(shí)的流量：q1=/s=/mi

39、nVD24028. 01050423快速下降時(shí)的流量：=/sVdDq2224103028. 03250422 =/min根據(jù)傾斜缸的最大行程=800tan(60+120)=260，查?液壓設(shè)計(jì)21tan rL簡(jiǎn)明手冊(cè)?表 2-6 液壓缸活塞行程參數(shù)系列，取起升缸行程 S=320.液壓缸壁厚確實(shí)定起重運(yùn)輸機(jī)械和工程機(jī)械的液壓缸，一般用無縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其避厚按公式 3-4 計(jì)算 3- 2DPy3式中：-液壓缸壁厚 D-液壓缸內(nèi)徑 -實(shí)驗(yàn)壓力，一般去最大工作壓力的1.251.5倍 MpayP -液壓缸筒材料的許用應(yīng)力，無縫鋼管：=100110Mpa 起升液壓缸：D=50，取 Py

40、15=19.5Mpa,取=105Mpa,那么： =9.29 2DPy105505 .19取=10傾斜液壓缸：D=50，取 Pypa,取=105Mpa,那么： =3.56 2DPy105505 . 7取=8表 3-1 液壓缸參數(shù)工作壓力 Mpa背壓MPa內(nèi)徑活塞桿直徑壁厚行程起升液壓缸1515032101600傾斜液壓缸550328320 動(dòng)力元件的選定動(dòng)力元件的選定 泵工作壓力確實(shí)定考慮到正常工作中進(jìn)油管有一定的壓力損失，所以泵的工作壓力為 3-4pppp1式中 -液壓泵的最大工作壓力；pp-執(zhí)行元件的最大工作壓力；1pppa，在此取 1Mpa。p=15+0.5=16 Mpapppp1上述計(jì)算

41、所得是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各工況的國(guó)度階段出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)pp壓力往往超過靜態(tài)壓力。另外考慮到一定的壓力儲(chǔ)藏量，并保證泵的壽命，因此泵的額定壓力應(yīng)滿足1.251.6。中低壓系統(tǒng)取小值高壓系統(tǒng)取大值，npnppp在此取pa。nppp 泵流量確實(shí)定泵的最大流量應(yīng)為 3-5maxqKQLP式中 -液壓泵的最大流量；PQ -同時(shí)動(dòng)作的各執(zhí)行元件所需要流量之和的最大值。如果這時(shí)溢流maxQ閥正在工作尚需加溢流閥的最小流量 23L/min； -系統(tǒng)泄露系數(shù)，一般取=1.11.3，現(xiàn)取=1.2。LKLKLK35.3=/minmaxqKQLP 液壓泵規(guī)格確實(shí)定根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果和，查?液壓元件及選用手冊(cè)?表

42、2-5 選取 CBIF4-20 型ppPQ齒輪泵，該齒輪泵技術(shù)參數(shù)如下表 3-2表 3-2 齒輪泵技術(shù)參數(shù)額定工作壓力 Mpa25最高壓力 Mpa30 排量 ml/r20額定轉(zhuǎn)速 r/min2500最高轉(zhuǎn)速 r/min3000最低轉(zhuǎn)速 r/min500容積效率%90總效率%81質(zhì)量生產(chǎn)廠家阜新液壓元件廠 液壓輔助元件確實(shí)定液壓輔助元件確實(shí)定根據(jù)擬定的液壓系統(tǒng)原理圖按通過各元件的最大流量來選擇液壓元件的規(guī)格，選定的液壓原件如下：1選取溢流閥 1查?液壓元件及選用手冊(cè)?表 4-117 選取溢流閥為 FBG-03-125-10,使用壓力為25Mpa 額定流量 125L/min，流量調(diào)節(jié)范圍 1125

43、L/min，調(diào)壓范圍 125Mpa 進(jìn)出口最小壓差 6Mpa，生產(chǎn)企業(yè)為榆次油研液壓。2)選取調(diào)速閥 2pa 最小穩(wěn)定流量為 1L/min，生產(chǎn)企業(yè)為榆次油研液壓。3選取節(jié)流閥 3pa，最大流量為 200L/min，生產(chǎn)企業(yè)為榆次油研液壓。4選取多路換向閥 4、5ppa，流量為 100L/min，生產(chǎn)企業(yè)為四川長(zhǎng)江液壓元件有限責(zé)任5選取液控單向閥液壓鎖6、7查?液壓元件及選用手冊(cè)?表 4-141 選取液控單向閥 CPT-06-50，最高壓力為 25Mpa,額定流量為 125L/min，質(zhì)量為 5.5，生產(chǎn)企業(yè)為河北保液集團(tuán)。6選取單向節(jié)流調(diào)速閥 8、9查?液壓元件及選用手冊(cè)?表 4-109 選

44、取單向節(jié)流調(diào)速閥為 DV-20，通徑為 20，壓力 35Mpa，最大流量為 200L/min，生產(chǎn)企業(yè)為上海二液壓件制造。7選擇濾油器選擇濾油器時(shí)，主要考慮濾油器的通流能力，過濾精度和承載能力，濾油器的通流能力一般應(yīng)為液壓泵流量的兩倍以上，濾油器安裝在液壓泵的吸油口，按照?液壓技術(shù)手冊(cè)?表 37-11 濾油器的過濾精度選為 100,查?液壓元件及選用手冊(cè)?表 5-17 選濾vm油器為 XU- B80100，其通徑為 32，流量為 80L/min,壓降為pa，生產(chǎn)企業(yè)為溫州遠(yuǎn)東液壓。選定液壓輔件及其主要參數(shù)如下表 3-3表 3-3 液壓附件及相關(guān)參數(shù)序號(hào)閥的名稱代號(hào)相關(guān)參數(shù)1溢流閥FBG-03-

45、125-10調(diào)壓范圍 125Mpa2調(diào)速閥2FRM1621/80L流量調(diào)節(jié)范圍 080L/min3節(jié)流閥MG(K)-20最大流量為 200L/min4、5多路換向閥ZL20流量為 100L/min6、7液控單向閥CPT-06-50額定流量為 125L/min8、9單向節(jié)流調(diào)速閥DV-20最大流量為 200L/min第第 4 4 章章 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成以后，對(duì)其性能參數(shù)應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)算，以便于評(píng)估系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量，正確調(diào)整系統(tǒng)的工作壓力。 液壓系統(tǒng)壓力損失的驗(yàn)算液壓系統(tǒng)壓力損失的驗(yàn)算由于此次設(shè)計(jì)叉車液壓系統(tǒng)，很多細(xì)化到參數(shù)并沒有給出，在此根據(jù)叉車的實(shí)際尺寸估計(jì)出液壓系統(tǒng)油

46、路的尺寸，對(duì)照液壓系統(tǒng)圖圖 6 現(xiàn)估計(jì)如下數(shù)據(jù)AB=,BC=,CD=,CE=,BF=,BG=,FH=,GH=,DH=2m,EH=，由上一章選取的液壓元件知液壓系統(tǒng)進(jìn)、回油路的內(nèi)徑均為 20。查?液壓技術(shù)手冊(cè)?表 2-10 選用 L-HM32 型液壓油，該液壓油 040是運(yùn)動(dòng)粘度為4202/s=4.22/s，油的密度為 920/m3。 快速上升時(shí)油路的壓力損失1起升缸上升時(shí)進(jìn)油路的壓力損失 起升液壓缸帶動(dòng)貨叉上升時(shí)最大速度為 300/s=18m/s,上升時(shí)的最大流量為 Q=/min,那么液壓油在管內(nèi)的流速為： =/min=187/s 4-1214dQV11242243 .352進(jìn)油管道流動(dòng)雷諾數(shù)

47、: =89 4-2dVRe112 . 42187查?液壓氣壓傳動(dòng)與控制?表 2-6 知：當(dāng)2000 時(shí)管道中油液的流動(dòng)為層流，其1eR沿程阻力系數(shù)： = 4-31175eR8975進(jìn)油管道 AG 段的沿程壓力損失： 4-42211VdlP106Pa287. 1920102)5 . 08 . 0(84. 022查得多路換向閥 ZL20 的壓力損失：106Pa05. 021P查得單向節(jié)流調(diào)速閥 DV-20 的壓力損失：106Pa31P忽略油液通過管接頭、油路板等處的局部壓力損失，那么進(jìn)油路總壓力損失為：1P3121111PPPP=106106106106Pa2起升缸上升時(shí)回油路的壓力損失由于起升缸

48、為單桿雙作用液壓缸，液壓缸有桿腔的工作面積是無桿腔工作面積的0.59 倍，那么回油管道的流量是進(jìn)油管道的 0.59 倍，即scmVV/5 .9318759. 059. 012回油管道流動(dòng)雷諾數(shù)：2 . 425 .9322dVRe查?液壓氣壓傳動(dòng)與控制?表 2-6 知：當(dāng) 2000 時(shí)管道中油液的流動(dòng)為層流，1eR其沿程阻力系數(shù)：=1175eR5 .4475回油路的沿程壓力損失為：8106Pa2935. 09201023 . 269. 1222212VdlP查取單向調(diào)速閥的壓力損失為：106Pa01. 022P查取多路換向閥的壓力損失為：106Pa32P那么回油路總壓力損失為：2P3222122

49、PPPP 106106106根據(jù)上述計(jì)算，貨叉上升運(yùn)動(dòng)時(shí)定量泵出口處的壓力： 4-51122PAPAFPmp =64641015. 01063.191014. 01059.119 . 027625=17.4106pa 傾斜缸動(dòng)作前傾時(shí)系統(tǒng)的壓力損失1前傾進(jìn)油回路的壓力損失傾斜缸帶動(dòng)門架作傾斜運(yùn)動(dòng)時(shí)20/s,即/s=/min,28tan0rV前傾運(yùn)動(dòng)時(shí)的流量為 Q=/min,那么液壓油在管內(nèi)的流速為：=17.5/s6024103 . 342321dQV前傾運(yùn)動(dòng)時(shí)管道的雷諾數(shù)為：1eR2 . 425 .1711dVRe查?液壓氣壓傳動(dòng)與控制?表 2-6 知：當(dāng)2000 時(shí)管道中油液的流動(dòng)為層流，其

50、沿程1eR阻力系數(shù)：=91175eR3 . 875前傾運(yùn)動(dòng)時(shí)進(jìn)油管道 AE 段的沿程壓力損失為：=106Pa21113VdlP25 .17920102)5 . 02 . 08 . 0(92查取多路換向閥的壓力損失為：106Pa23P查取液控單向閥的壓力損失為：1106Pa33P忽略油液通過管接頭等處的局部壓力損失，那么進(jìn)油路的總壓力損失為：106Pa3323133PPPP2傾斜液壓缸前傾時(shí)回油路的壓力損失傾斜液壓缸也是單桿雙作用液壓缸，且有桿腔的有效工作面積是無桿腔工作面積的0.59 倍，那么回油管道的流量為：917.5=10.3/s1259. 0VV 回油路的管道流動(dòng)雷諾數(shù)為：=dVRe22

51、2 . 423 .10查?液壓氣壓傳動(dòng)與控制?表 2-6 知：當(dāng)2000 時(shí)管道中油液的流動(dòng)為層流，其沿程1eR阻力系數(shù)：=2275eR9 . 475回油管道的沿程壓力損失為：=106Pa222214VdlP2103. 092010223 .1522查取節(jié)流調(diào)速閥的壓力損失為：106Pa24P查取多路換向閥的壓力損失為：106Pa4 3查取液控單向閥的壓力損失為：1106Pa4 3忽略油液通過管接頭等處的局部壓力損失，前傾時(shí)回油路的壓力損失為: 4= 4 1+ 4 2+ 4 3+ 4 4=106106106+1106Pa =0.093 MPa根據(jù)上述計(jì)算，門架前傾運(yùn)動(dòng)時(shí)定量泵出口處的壓力： =

52、+ 2 21+ 1a1011. 01063.1910093. 01059.119 . 0704464-64-PMpa 106選定的液壓泵額定壓力為均大于液壓泵的實(shí)際出口壓力，選定的液壓發(fā)所承受的壓力也均大于液壓泵出口壓力，所以以上選取液壓原件均滿足要求。 液壓系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算液壓系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算叉車的工作主要是舉升工況，為簡(jiǎn)化計(jì)算，主要考慮舉升時(shí)的發(fā)熱，故按舉升工況驗(yàn)算系統(tǒng)溫升1 液壓泵的輸入功率當(dāng)液壓泵快速上升時(shí)，V=/s , 壓力損失為= MPa ,P =/min=/sQ入= =17.6 0.590.9= 9.12 有效功率舉升時(shí)，液壓缸的負(fù)載 F=27347N，舉升速度 V=m/s、輸出功率

53、為出= = 27347 0.3 = 8.2 3 系統(tǒng)發(fā)熱功率 = 入 出 4 散熱面積油箱容積 = 查?液壓技術(shù)手冊(cè)?表取10 = 10 35.3 = 353 = 0.3533油箱近似散熱面積 = 0.06533532= 3.252T根據(jù)實(shí)際情況采用風(fēng)冷，查?液壓技術(shù)手冊(cè) 3?表 37-1風(fēng)冷散熱系數(shù) K=23 /(2 ) 2-14 = =90023 3.25= 12式中系統(tǒng)發(fā)熱功率設(shè)夏天溫度為 30，那么油溫為 T=30+12=42對(duì)一般冶金機(jī)械、液壓機(jī)械最高允許溫度可取T=60，TT,故熱平衡滿足要求。第第 5 5 章章 叉車的幾何建模叉車的幾何建模 軟件簡(jiǎn)介軟件簡(jiǎn)介UGUnigraphi

54、cs NX是 Siemens PLM Software 公司出品的一個(gè)產(chǎn)品工程解決方案，它為用戶的產(chǎn)品設(shè)計(jì)及加工過程提供了數(shù)字化造型和驗(yàn)證手段。Unigraphics NX針對(duì)用戶的虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)的需求，提供了經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證的解決方案。UG 同時(shí)也是用戶指南user guide和普遍語法Universal Grammer的縮寫。UG NX 主要功能、工業(yè)設(shè)計(jì)和風(fēng)格造型、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、NC 加工、模具設(shè)計(jì)、開發(fā)解決方案NX 產(chǎn)品開發(fā)解決方案完全支持制造商所需的各種工具，可用于管理過程并與擴(kuò)展的企業(yè)共享產(chǎn)品信息。 NX 與 UGS PLM 的其他解決方案的完整套件無縫結(jié)合。這些對(duì)于 CAD 、

55、CAM 和 CAE 在可控環(huán)境下的協(xié)同、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字化實(shí)體模型和可視化都是一個(gè)補(bǔ)充。 UG 主要客戶包括，通用汽車，通用電氣，福特，波音麥道，洛克希德，勞斯萊斯，普惠發(fā)動(dòng)機(jī)，日產(chǎn)，克萊斯勒，以及美國(guó)軍方。幾乎所有飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和大局部汽車發(fā)動(dòng)機(jī)都采用 UG 進(jìn)行設(shè)計(jì)，充分表達(dá) UG 在高端工程領(lǐng)域，特別是軍工領(lǐng)域的強(qiáng)大實(shí)力。在高端領(lǐng)域與 CATIA 并駕齊驅(qū)。 叉車零部件的實(shí)體建模叉車零部件的實(shí)體建模三維實(shí)體模型的構(gòu)建對(duì)于虛擬樣機(jī)的仿真和分析十分重要，必須充分理解所構(gòu)造的機(jī)械結(jié)構(gòu)的各個(gè)零部件的外形以及它們之間的相對(duì)位置和裝配關(guān)系，在實(shí)體建模時(shí)嚴(yán)格按照實(shí)際的尺寸來進(jìn)行，只有這樣才能構(gòu)

56、建出與實(shí)際相符合的叉車實(shí)體模型。叉車是一個(gè)復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，考慮到 UG NX 所建立的三維模型導(dǎo)入到 ADAMS 中需要添加約束的數(shù)量，特別是 ADAMS 對(duì)于總體構(gòu)造進(jìn)行仿真分析所需要的時(shí)間和成功率，所以在不影響本文對(duì)叉車進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)仿真分析的前提下，在 UG NX 中盡量略去一些零部件幾何模型的構(gòu)建，如一般不必繪制過渡圓角、倒角等非關(guān)鍵性信息.由于在 UG NX 中實(shí)體模型可以有多種不同的構(gòu)造方法，采取何種方法更為合理、高效，需要有一個(gè)經(jīng)驗(yàn)積累過程。一般來說，要根據(jù)圖形的形狀選擇適宜的構(gòu)造模型的方式。對(duì)于像叉車裝置中尾斗、刮板、翻桶機(jī)構(gòu)等復(fù)雜的零件，選擇合理的構(gòu)造方法是尤其重要的。因

57、此，在設(shè)計(jì)實(shí)體模型之前，必須要考慮好模型的生成方法和步驟其中建模的難點(diǎn)在于輔助平面和輔助點(diǎn)的建立，只有建立好輔助平面和輔助點(diǎn)的正確位置以及正確的選取再進(jìn)行相關(guān)建模操作才能保證零件模型的精性。按照是否存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)將叉車劃分為：車體 、車輪、外門架、內(nèi)門架、貨叉架、貨叉、舉升缸、傾斜缸、滾輪機(jī)構(gòu)。為了仿真和裝配的方便，此叉車模型為簡(jiǎn)化模型。主要零部件建模如下：圖 5-1 貨叉模型用于插入貨物下挑起貨物，并帶動(dòng)貨物升降、行走，堆放到需要的位置。圖 5-2 貨叉架模型貨叉架用于放置貨叉并帶動(dòng)貨叉在內(nèi)門架內(nèi)滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)貨叉的升降運(yùn)動(dòng)。圖 5-3 內(nèi)門架模型 內(nèi)門架相對(duì)于外門架活動(dòng)，主要作用是增加門架的高度

58、，使貨叉有足夠的上升空間。圖 5-4 外門架模型 外門架主要運(yùn)動(dòng)是繞固定軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，完成貨叉所要求的前傾和后傾，同時(shí)為內(nèi)門架滑動(dòng)提供軌道，保證內(nèi)門架的上升，進(jìn)而保證貨叉的上升高度。圖 5-5 傾斜缸模型圖 5-6 傾斜桿模型傾斜缸筒與傾斜缸桿構(gòu)成傾斜液壓缸，由液壓桿的伸縮運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)門架，實(shí)現(xiàn)門架的轉(zhuǎn)角運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)貨叉的傾斜運(yùn)動(dòng)，保證挑起、放置貨物的方便性，同時(shí)保證行駛的平安性。圖 5-7 升降缸模型圖 5-8 升降桿模型升降杠筒和升降缸桿構(gòu)成升降液壓缸，主要任務(wù)是完成貨叉的升降運(yùn)動(dòng)。圖 5-9 車輪模型圖 5-10 叉車車身模型建模時(shí)車輪與車身分開單獨(dú)建模，目的在于使運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫仿真更加逼真。圖

59、 5-11 叉車裝配模型 按照相應(yīng)的配合關(guān)系裝配完成，以相應(yīng)的格式保存，用于在 ADAMS 中仿真分析中。第第 6 6 章章 ADAMSADAMS 仿真分析仿真分析 ADAMSADAMS 軟件簡(jiǎn)介軟件簡(jiǎn)介ADAMS 的核心軟件包括交互式圖形環(huán)境 ADAMS/View 和仿真求解器 ADAMS/Solver，二者之間形成了無縫連接。ADAMS/View 是 ADAMS 系列產(chǎn)品的核心模塊之一，它是以用戶為中心的交互式圖形環(huán)境，可以進(jìn)行交互式圖形建模、仿真過程控制、仿真結(jié)果輸出控制。用戶可以利用 ADAMS 在計(jì)算機(jī)工作站或 PC 機(jī)上建造、試驗(yàn)“虛擬樣機(jī)，在此根底上與其它模塊集成就可以滿足多方面

60、的仿真要求。 ADAMS 軟件可以廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車工程、鐵路車輛及裝備、工業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械等領(lǐng)域。動(dòng)力學(xué)仿真環(huán)境設(shè)置動(dòng)力學(xué)仿真環(huán)境設(shè)置在 UG 軟件中將叉車零部件裝配好，選定文件格式為*.x_t 。啟動(dòng) ADMAS 軟件，設(shè)置工作目錄，在文件“類型項(xiàng)選擇*.x_t格式，即 Parasolid 格式，文件類型選擇 Import。完成導(dǎo)入文件工作并對(duì)叉車模型進(jìn)行檢測(cè)結(jié)果如圖 6-1。圖 6-1 導(dǎo)入成功信息檢測(cè)設(shè)置工作環(huán)境：工作柵格和單位對(duì)設(shè)置對(duì)話框如圖 6-3 與 6-4 所示。工作柵格設(shè)置為顯示，形狀為矩形，柵格大小為 X=600mm,Y=400mm,間距為 X 方向?yàn)?10mm，Y方