单伸位伸缩叉力学分析

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1、1堆操机货叉的结构1.1存取货装置的分类现在国内外自动化立体仓库堆垛机所用的存取货装置主要介：1）电磁或真空吸盘存取装置;2）机械抓取式存取装置；3）旋转抓取装置；4）伸缩货叉存取装置，其中伸缩货叉式应用最为普遍。下面主要对伸缩式货叉进行分析。1.2货叉的结构堆垛机货叉一般采用3级直线差动机构，这种结构形式的货叉由动力驱动和上、中、底3叉以及导向部分构成，底叉固定在载货台上，中叉吋在齿轮齿条的驱动下，u底叉向两侧伸出一定距离，上叉在安装于中叉上的增速机构的带动下相对屮叉向外仲出更长的距离，实现想货位内存取货物，这种机构的特点是上叉相对于中叉伸出的距离为伸

2、出行程的2/3,而中叉相对于下叉伸出的距离为伸出行程的1/3,上叉与中叉之间，中叉与下叉之间均有合适的导向接触长度,保证3层货叉伸出时的相对刚度要求，图1为当堆垛机货叉上叉运行到最大距离时载荷简图，其屮底叉固定在载货台上，屮叉运行到货叉行程的1/3距离，此时有2个导向轮支承，上叉相对于屮叉运行货叉行程的2/3,也有2个导向轮支承，与中叉相连。1底叉2中叉3上叉货叉的载荷简2堆垛机货叉的力学分析货叉是堆垛机存、取货的关键部件，它在工作时前叉要伸入货架中，所以，在设计货叉时，应使前叉的厚度尽量薄，同时，叉前端的挠度应控制在最小为设计0标，将货叉分解为固定叉、

3、中间叉和前叉分别进行考虑，货叉的载荷简图如图1所示。2.1固定叉的力学分析固定叉在货叉机构的最底层，和载货台架同联，在货叉伸缩运行中它同定不动，其受力图如图2所示。HM(x)=S_FB(x_a)C处的转角挠度方程为^=e0-/«dx=e0-^+(x-anZl=；oa+b01dx=0x-/oa+b^d^所以，当父=3+匕时，引起的挠度为01FBab(2a+b)(c+d+e+f).7Eh(a+b)2.2中间叉的力学分析中间叉在货叉机构的中间层，动力源通过链轮链条机构直接驱动中间叉伸缩运动，其受力图如图3所示。(a〉BC段的受力简(WBC段为刚性的受力ffi图

4、图3中间叉的受力简图BC段弯矩方程为M(x)Q(c+d+e)"b-X,0

5、，最右端的挠度为Z4=03(e+0=-^[(e+d)(c+d)2](e+0•2.3上叉的力学分析上叉在货物的作用下，在D处和E处产生支反力，上叉板受力如图4所示。DE段的弯矩方程为M(x)=^x,0

6、L在存取货物过程货叉能够准确定位，安全平稳完成任务。附录1:载荷250KG的单伸位伸缩货叉的力学分析伸缩货叉的载荷图确定各段的长度：a=60cm;b=40cm;c=20cm;d=40cm;e=15cm;l0=100cm;I!=60cm;12=75cm;13=120cm;=110cm;L2=120cm;L3=120cm;所设计的货叉是指货叉插入货架屮的部分，应以厚度尽量薄，同时叉前端的挠度控制在最小，作为设计的目标，将伸出货叉分解为下叉，中叉和上叉进行分别考虑。货叉各参数如下：W-载荷2500NIi,,12,13分别为下叉、中叉、上叉的重力方向的惯性距提示

7、：惯性矩由各叉的截面形状与截面面积决定，具体数值由设计师所设计的结构而定这里的惯性矩分别为h,=5.45x10_7m4,I2=2.153x10_6m4,I3=2.8xl(T8m4E-材料弹性系数提示：碳钢弹性模量在196〜206GPa之间，取E=2.06x10uPa1•下叉的受力分析计算下叉受力视图如上图，假设13为不变形的长度Px=^,a5N1b0.4此时的扭转角为11=io~^oX^dx=io-^t[v+(X_a)2]此时的挠度为(1.2)S=iox-fJ:彔dx

8、=iOx-^[^-+(x-a)3]当x=l0时，5=0P】ab6EIJ。(1。+