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叉车助力转向开题报告 白纪龙
叉​车​助​力​转​向​开​题​报​告​ ​电​路​设​计
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叉车转向桥设计说明书
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3秒自动关闭窗口叉车转向系统CAD技术研究--《太原科技大学》2011年硕士论文
叉车转向系统CAD技术研究
【摘要】：本论文针对目前我国叉车行业在CAD领域设计制造等方面存在的不足,以叉车转向系统为研究对象,以CAD为研究核心,以面向对象为设计思想,对叉车转向系统进行深入研究,实现计算机辅助设计。
通过对叉车转向系统CAD软件各个部分功能及其特点的分析,将该软件系统分为以下几个部分:总框架的构建及软件集成、可视化设计、优化设计、二维参数化绘图、变量化三维建模、自动化文档等。具体工作如下:
1.将可视化思想引入到叉车转向系统CAD软件中,采用数据可视化技术,充分发挥Visual C++这一可视化开发平台的作用,进行叉车转向系统CAD软件开发,主要包括叉车转向系统总体可视化设计、转向机构可视化设计、转向液压系统可视化设计和转向桥可视化设计。
2.用网格法对转向机构进行优化,提取优化样本,利用优化样本训练BP神经网络,探索出样本的内在规律,求得其输入输出的映射关系。利用该映射关系,对转向机构各个参数进行优化,以获取最佳的机构尺寸组合,尽量达到最优的效果。
3.将可视化设计中求得的叉车转向桥结构参数尺寸通过中间数据文件传递给参数化绘图模块,通过绘图函数生成的AutoCAD绘图命令,以SCR(脚本文件)的格式保存起来,调用AutoCAD图形支撑软件,读取SCR文件的绘图命令,生成叉车转向桥的二维图纸。
4.运用面向对象的参数化特征造型方法,结合Windows的COM技术和Solidworks自身具有的强大的二次开发接口,对Solidworks进行二次开发,使其具备变量化三维建模的能力,并将其应用到叉车转向系统的参数化设计中,读取可视化设计或优化设计传递来的数据,自动建立转向液压缸、转向桥等实体模型并进行装配。
5.利用Visual C++的文件输入与文件输出技术,实现了参数化生成设计计算书的目的,计算书的书写格式保持不变,其中的设计参数随设计结果的改变而及时更新。
基于面向对象技术的叉车转向系统CAD软件结合面向对象技术、可视化设计和参数化设计的思想,充分利用各种相关技术,对叉车转向系统的机构和结构进行设计计算,可以方便设计人员设计,缩短设计周期,提高工作效率。
【关键词】：
【学位授予单位】：太原科技大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2011【分类号】：TH242;TP391.72【目录】：
中文摘要4-5
ABSTRACT5-10
第一章 概述10-20
1.1 叉车发展现状分析10-11
1.1.1 国外叉车的技术特点和发展趋势10
1.1.2 国内叉车现状及存在的问题10-11
1.2 叉车转向系统工作的特殊性11-12
1.2.1 叉车工作条件的特殊性11
1.2.2 对叉车转向系统的特殊要求11-12
1.3 CAD 技术概况及发展趋势12-16
1.3.1 CAD 技术概述12
1.3.2 CAD 系统的组成与特点12-14
1.3.3 CAD 在我国叉车行业中的应用概况14-15
1.3.4 CAD 技术的发展趋势15-16
1.4 课题的背景及研究意义16-17
1.5 课题的主要研究内容和技术路线17-20
1.5.1 课题的主要研究内容17-18
1.5.2 技术路线18-20
第二章 转向机构的特性分析，描述，优化与设计20-34
2.1 基本机构与输入参数20-21
2.2 曲柄滑块横置液压缸式转向机构特性分析21-24
2.2.1 转角误差21-22
2.2.2 传动角22
2.2.3 力传动比22-23
2.2.4 液压缸受力23-24
2.2.5 液压缸行程24
2.2.6 其它几何约束24
2.3 转向机构优化设计24-34
2.3.1 优化模型的建立24-25
2.3.2 网格法求优化样本25-26
2.3.3 BP 神经网络26-34
第三章 叉车转向桥及其液压系统的设计34-42
3.1 最大内轮转角计算34-35
3.2 转向阻力矩计算35-36
3.3 转向液压系统设计36-38
3.3.1 液压缸设计36-38
3.3.2 转向液压系统其它主要部件设计38
3.4 转向桥的强度计算38-42
3.4.1 转向桥的计算工况与载荷38-39
3.4.2 转向桥的强度计算39-42
第四章 CAD 可视化技术及应用42-54
4.1 可视化技术的概念及意义42
4.2 可视化技术在专业机械设计中的应用42-43
4.3 叉车转向系统中的可视化设计43-54
4.3.1 叉车转向系统的主要组成43
4.3.2 叉车转向系统可视化设计的流程43-44
4.3.3 叉车转向系统可视化的数据流程44-46
4.3.4 叉车转向系统可视化界面设计及结果输出46-50
4.3.5 “转向液压系统”可视化设计界面50-51
4.3.6 “转向桥设计”可视化界面51-54
第五章 CAD 参数化绘图技术及应用54-60
5.1 参数化绘图的概念及意义54
5.2 实现参数化绘图的方式54-55
5.3 参数化绘图模块的具体实现55-56
5.4 实现参数绘图程序的步骤56-58
5.4.1 编写绘图函数56-57
5.4.2 布图并确定作图比例57
5.4.3 绘图并输出命令文件57-58
5.5 转向桥参数绘图的实现58-60
第六章 叉车转向系统 CAD 软件开发中其它相关技术60-68
6.1 变量化三维建模60-65
6.1.1 变量化三维建模的概念及意义60
6.1.2 图形支撑软件的选择60-61
6.1.3 Solidworks 的二次开发61
6.1.4 变量化三维建模应用61-65
6.2 计算书文件自动生成65-68
第七章 结论与展望68-70
7.1 论文主要工作68
7.2 课题所得结论68-69
7.3 工作展望69-70
参考文献70-72
攻读学位期间发表的学术论文72-74
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【引证文献】
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38叉车转向桥设计说明书
3吨机械内燃叉车转向桥设计；二第三组设计题目13吨机械内燃叉车驱动桥的设计2；1额定起重量为3000kg2载荷中心距500mm；10轴距1700mm11整机重量4540kg四设；13个项目的设计总体性能必须达到整机性能相关要求；2主要结构设计参数,系统设计参数,需要有关设计计；4主要零件加工方案或部件装配方案5设计说明书；目录；1、概念性设计2、总体结构设计
3吨机械内燃叉车转向桥设计 二
设计题目 1 3吨机械内燃叉车驱动桥的设计 2 3吨机械内燃叉车提升系统的设计 3 3吨机械内燃叉车转向桥的设计 三
3吨机械内燃叉车主要性能参数1
额定起重量为
载荷中心距
最大起升高度
最大起升速度
门架前后倾角
最小转弯半径
最小离地间隙
11 整机重量
设计要求及说明1 3个项目的设计总体性能必须达到整机性能相关要求2 主要结构设计参数,系统设计参数,需要有关设计计算和说明 3 所设计的内容应结构合理,工艺性好. 五
要求每人完成 1 总装配图 2 主要部件图 3 主要零件图4 主要零件加工方案或部件装配方案 5 设计说明书 目录 1、 概念性设计 2、总体结构设计 3、主要零件材料的选择 4、部件装配方案 5、转向桥总成图6、转向桥零件图 概念性设计叉车转向系统的功用是改变叉车的行驶方向或保持叉车直线行驶。转向系统的性能直接关系到叉车行驶安全、作业效率和驾驶员的劳动强度。优良的转向桥采用横置油缸，转向轮通过转向节转动，从而使叉车实现转向。不规则开头的转向系统采用了CAD的辅助设计技术，从而使叉车具有最小的外侧转变半径。此转向桥的特性是结构紧凑、运动部件少、易于保养。一、 对转向系统的要求1）工作可靠
转向系统各零、部件应有足够的强度、刚度和寿命。2）满足正确的运动规律
叉车转弯时应使各转向轮无滑动地滚动，并应使转向轮有较大的偏转角，以获得尽量小的转弯半径。3）操作轻便
叉车作业时转向频繁，常常需以很小的转弯半径转向，故要求操纵轻便，施加在方向盘上的手力不应大于100N。方向盘的回转圈数要少，一般从中间位置向一个方向转动至极限位置的圈数，不应超过4~5圈。4）要有路感
转向时转向轮所受的侧向力要适当地反馈到方向盘上，使驾驶员操作时心中有数。但反馈不能太大，以免出现 “打手”现象，并使转向系统零件承受过大的冲击载荷。5）转向灵敏
方向盘从中间位置向左、右转动的空行程不应超过15°。 6）调整、维修方便。二、 叉车的转向方式 转向桥转向桥包括桥体、转向节和主销。转向杆系安装在转向桥体上，通过转向节和转向轮相联。转向桥和车体相接，和驱动桥一起支承整台叉车。转向桥除承受垂直力外，还承受着由车体传来的纵向力和轮子转向产生的侧向力，并将它们传给转向轮。转向桥体的组成（一）转向桥体
转向桥体为工字形截面的实心梁，它是铸铁焊接成型。焊接桥体重量轻，工艺简单。 我们设计的转向桥体与转向节连接方式采用叉形结构，这是便于转向梯形机构置于桥体中间。（二）转向节与主销转向轮安装在转向节上。与转向节做成一体的转向节臂与梯形机构的横拉杆相连。为了叉车直线行驶的稳定性和转向轻便，主销有内倾角β，车轮有外倾角α，它们均称为转向轮的定位角。主销有了内倾角后，转向节的轴线与主销孔的轴线不再互相垂直，给转向节的加工带来困难；但主销轴线与地面交点至车轮支承中心点的距离却由e1减小为e，从而减小了转向轮偏转的阻力矩，还可以减小不平路面对转向系的冲击负载。此外，还可使转向轮有自动回正作用，易于保持叉车直线行驶，减少蛇行现象。这是因为主销内倾角使车在直线行驶时，其重心处于最低位置，为稳定平衡状态。一旦转向轮偏转，叉车重心就随之升高，存贮一定量的势能，叉车处于不稳定平衡状态，这个势能使叉车有回到稳定状态的趋势，迫使转向轮偏向原来的作用。主销内倾角β= 5°~7°。在本设计方案将主销内倾角β定为0°。车轮外倾角α能使车轮轮毂轴承和主销衬套中存在间隙，受载后消失，这时仍能保证车轮平面与路面的垂直。外倾角α=1°~1°30′。总体结构设计一、 基本结构采用六连杆机构， 实质是对称的四连杆机构.这种设计方案在现代的叉车转向桥设计中是比较成熟的，我们是在其基础上对其进行优化，使其具有最小的转弯半径，并且运动部件少，结构紧凑，易于保养。 自由度的计算 可简化成（如图）P=3N-2P-H =3×3-2×4 =1所以结构与设计要求有一个原动件相符合。采用类比的方法，根据相关资料和一些成熟的设计方案，对其进行借鉴先确定出各杆件的长度（具体见上图） 根据计算：405+100〉296+115又可知四杆机构的最短杆与最长杆长度之和大于其余两边之和，所以他没有整转副，是双摇杆机构。符合转向的要求。根据图中所示的极限位置，可确定油缸的长度。 二、校和设计转向油缸的转向负载计算空载时，前桥的负载占10%~15%，后桥占85%~90%；满载时，前桥占60%，后桥占40%。可见，空载时后桥负载最大，其大小为 Fmax=（85%~90%）G空=（85%~90%）45400N =NG空――空载时叉车重量包含各类专业文献、外语学习资料、文学作品欣赏、行业资料、高等教育、中学教育、专业论文、38叉车转向桥设计说明书等内容。　
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基于ADAMS的叉车转向动力特性分析
【摘要】：本文以某型3T叉车为原型，以动力学软件ADAMS为依托，对曲柄滑块式转向机构进行运动学以及动力学仿真分析，并对曲柄滑块式转向机构存在车轮外倾角与主销内倾角时的转向特性，进行动力学仿真分析与验证。
本文首先根据刚体动力学基本理论，对叉车的曲柄滑块转向机构进行运动学和动力学分析，然后根据多柔体动力学理论，建立了转向轮胎的运动学、静力学以及动力学方程。对叉车转向定位角进行了分析，当车轮外倾角与主销内倾角存在时，建立了适用于叉车的转向力矩数学模型。利用Pro/E3.0建立了叉车转向系统的简化模型，并利用MECHANISM/Pro模块实现从Pro/E3.0到ADAMS的图形数据无缝传输，并通过在ADAMS中建立轮胎与路面文件，完成叉车虚拟样机模型的构建。在ADAMS中对样机模型添加约束与驱动，对叉车曲柄滑块转向机构进行仿真，以外轮转角平均误差最小为目标，转向节臂长、转向节臂初始角、连杆长度、液压缸偏距为变量，完成了对机构的优化。在ADAMS中，通过实验分析研究了转向机构中的回正力矩、回正阻力矩以及液压缸活塞杆产生的推力矩随主销内倾角的变化情况，说明了建立的力矩数学模型是正确的。以液压缸活塞杆产生的平均推力矩最小为目标，主销内倾角为变量，对模型进行优化设计，并对优化后的模型进行了回正性能试验，说明主销内倾角的存在改善了曲柄滑块转向机构的转向性能。
利用ADAMS虚拟样机技术，对叉车转向机构进行设计，得到转向机构相关的运动学与动力学数据曲线图，为叉车转向机构的设计研发提供方法与数据参考。
【关键词】：
【学位授予单位】：太原科技大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2013【分类号】：TH242【目录】：
摘要4-5ABSTRACT5-10第一章 绪论10-16 1.1 国内外叉车的特点及发展趋势10-11
1.1.1 国外叉车的特点及发展趋势10-11
1.1.2 国内叉车的现状及发展趋势11 1.2 虚拟样机技术的发展及应用状态11-13 1.3 课题研究背景及意义13-15 1.4 课题主要研究内容及方法15 1.5 本章小结15-16第二章 多体系统动力学基本理论16-28 2.1 多体系统动力学16-17 2.2 多刚体系统运动学方程17-18 2.3 多刚体系统动力学方程18-22
2.3.1 三维刚体的变分运动方程19
2.3.2 程刚体的动能表述方程19-20
2.3.3 逆向动力学求解、平衡求解20
2.3.4 运动副约束求解20-22 2.4 多柔体系统动力学方程22-27
2.4.1 柔性体上点的位置、速度和加速度22-23
2.4.2 对柔性体施加载荷23-24
2.4.3 多柔体系统中的能量24-27 2.5 本章小结27-28第三章 叉车转向系统特性分析28-42 3.1 叉车转向原理28-30
3.1.1 转向的基本要求28-29
3.1.2 叉车在行驶中转向的基本条件29-30 3.2 曲柄滑块转向机构动力学方程30-32
3.2.1 曲柄滑块机构的运动学方程30-31
3.2.2 曲柄滑块转向机构中油缸受力方程31-32 3.3 车轮动力特性分析32-35
3.3.1 车轮动力学方程33-34
3.3.2 轮胎动力学方程34-35 3.4 转向系统力矩分析35-40
3.4.1 回正力矩分析36-39
3.4.2 转向阻力矩分析39-40 3.5 本章小结40-42第四章 叉车转向系统虚拟样机的建立42-56 4.1 叉车转向系统三维实体创建42-45
4.1.1 Pro/E 软件的特点及建模方法42-43
4.1.2 转向系统部分模型创建43-45 4.2 ADAMS 虚拟样机技术45-50
4.2.1 ADAMS 虚拟样机仿真优化分析过程46-48
4.2.2 Pro/E3.0 与ADAMS 的图形数据无缝传输48-50 4.3 叉车转向系统虚拟样机构建50-55
4.3.1 转向桥中主销的建立51
4.3.2 轮胎模型的建立51-53
4.3.3 路面模型的建立53-54
4.3.4 叉车样机模型中轮胎与路面的创建54-55 4.5 本章总结55-56第五章 叉车转向系统动力学优化仿真56-76 5.1 叉车转向桥安装及车轮定位56-58
5.1.1 转向桥的安装56
5.1.2 叉车转向轮的定位56-58 5.2 曲柄滑块式转向机构优化仿真58-66
5.2.1 曲柄滑块式转向机构理论58-59
5.2.2 叉车曲柄滑块转向机构优化仿真59-60
5.2.3 曲柄滑块式转向机构优化仿真60-66 5.3 叉车转向轮定位角对转向性能的影响66-74
5.3.1 叉车转向轮特性分析66-67
5.3.2 叉车转向轮动力学仿真67-74 5.4 本章小结74-76第六章 结论76-78参考文献78-80附录80-92致谢92-94攻读学位期间发表的学术论文目录94-95
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