分析横置液压缸式转向机构优化设计

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1、学兔兔www.xuetutu.com横置液压缸式转向机构优化设计张德进，李道亮(安徽合力股份有限公司)!ij

2、lii!!!!!!!!!iiiii§I．I：摘要：研究了横置液压缸式转向机构的传动特性，根据实际应用需要，提出理想转向性能的要求，确定了目标函数和约束条件，利用机械多体动力学分析软件ADAMS，建：：：立车辆转向机构的多体动力学仿真模型，进行了优化计算，并对优化结果进行了评价。}s!!!!!!!!!；!!!!!!!!!!!!

3、!j!i；jijiji!j!iijijiij!；；；；；；；；ijjiiijiiilljiijiji；关键词：

4、转向机构；优化设计；ADAMS横置液压缸式转向机构由于具有形式简单、结构在小转向角的情况下能够获得比较理想的转向构紧凑、布置方便和偏转角大等优点，而广泛应用在角，其优点比较明显，但在实际应用过程中也存在一叉车与牵引车类工程机械中，图1为安徽合力些不足之处，主要体现在：活塞杆承受径向力、调整CPCD460型叉车横置液压缸式转向机构。该转向机能力差等，这就要求在梯形结构设计中应充分考虑构的运动执行部件主要由桥体1、节臂2、连杆3和减小活塞杆径向力及其对液压缸工作的影响。因此，转向液压缸4等组成，他们之间形成了一个梯形结深入研究梯形机构的传动特性，

5、根据实际需要提出构，通过转向液压缸4的左右运动来推动转向梯形理想转向性能的要求及其优化方法，这对设计和研机构的梯形使之运动，一q『l：—T卜一—1T—【[===，一啦1．桥体2．节臂3．连杆4．转向液压缸图1CPCD460型叉车横置液压缸转向机构1．1转向机构简图1转向机构的数学模型如图2所示，在横置液压缸式转向机构中，液压根据给定条件，正确设计转向机构的几何参缸E的活塞杆可沿水平方向左右直线移动。活塞杆数，可以使车辆转弯行驶时，全部车轮绕瞬时转向两端用销轴与两根连杆AD、BC相连，两连杆又通过中心旋转，使在不同圆周上运动的车轮作无滑动的销轴

6、与左右车轮上的节臂A0。、BO相连。纯滚动，以减少轮胎磨损和动力消耗。1．2设计变量图2转向机构简图学兔兔www.xuetutu.com对于给定的车辆，其轴距、主销中心距K为已)：arccot(cot一)(2)L知量【l】。故在设计转向机构时，需要确定的参数为梯式中：IB广一理想的内轮转角；形底角、节臂长Z。、连杆长Z：和液压缸的偏心距h(参见图2)。而液压缸活塞杆的长度则可由转向——外轮转角。而由转向机构所提供的内、外轮实际转角关系机构的上述参数以及已知的参数K来确定。可以根据几何关系来求解。当横置液压缸的活塞杆其关系式为：r———————

7、——————————一左右移动时，两边的杆系产生不同的运动，从而使肚一2X、／z：一(zlXsin—h)+flcos(1)左右车轮分别获得各自的转角。以左转弯为例，此1．3目标函数时右轮为外轮，外轮一侧的杆系运动如图3所示。根据阿克曼理论的内外轮转角关系[21，理想的设液压缸活塞杆向右移动某一行程．s，通过右连杆内外轮转角关系为：Z推动右轮转过0f角。0B图3外转向轮杆系运动简图则可导出行程S与外轮转角的关系：缸活塞杆右移了相同的行程5，通过左连杆拉动左5=_f1c0s(y+)一22(3)轮转过角。同样可求出行程．s与内轮转角的关系，即：而内

8、转向轮处的杆系运动则如图4所示，液压≯图4内转向轮杆系运动简图2K-M222的内(或外)轮转角。为了综合评价在全部转角范围fl=y-arctan一内两者接近的精确程度，并考虑到在最常用的中、小转角时希望两者尽量接近，采用目标函数：)：minI学IIplI(5)由式(1)、(3)、(4)结合起来便可将内轮转角1．4约束条件表示为外轮转角的函数，记作fl=F(a)。(1)液压缸结构条件：(4xS+2xd+t+2xc)-M~0转向机构优化设计的目标就是要在规定的转角式中：Js——液压缸行程；范围内使实际的内(或外)轮转角卢尽量地接近理想一2～学兔兔

9、www.xuetutu.com卜缸盖厚度；际测量的转角差值为纵坐标，考察外转向轮在运动t——活塞厚度；全过程中的转角误差，结果见图6，相对误差角最大c——活塞杆销轴中心距离缸筒外端面的值为0．8258。，其结果满足最大误差角小于极限值长度。l。的要求，并且杆件尺寸均在合理尺寸范围内，没(2)机构传动角0(转向节臂与连杆所夹锐角)有出现特别大或特别小的杆长。最小传动角大于极足够大，即≥30。。限值30。的要求，活塞杆行程也符合液压缸结构约(3)安装距离h可取值范围为：束条件，说明所得优化结果是正确的。ll-f一fIc1sin10。

10、in(y～)／—、＼＼+f。1in10。2优化结果分析ADAMS不仅是虚拟样机分析的应用软件，还图6外轮转角误差变化曲线是虚拟样机分析开发工具，可以帮助设计人员在设