基于ADAMS的货叉机构运动学仿真分析.pdf

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1、基于ADAMS的货叉机构运动学仿真分析李红勋贾楠谭柏春1军事交通学院科研部天津3001612军事经济学院研究生管理大队武汉430035摘要：应用多体动力学仿真软件ADAMS对一种货叉机构的设计方案建立了动力学模型，并对其运动学特性进行了仿真分析研究，为评价设计方案提供了依据。关键词：货叉机构；ADAMS；运动学仿真中图分类号：TH242文献标识码：A文章编号：1001—0785(2013)03—0040—04Abstract：TheADAMSmulti—bodykinematicssimulationsoftwareisadoptedforestablish

2、mentofkinematicsmodelai—mingatthedesignschemeforaforkmechanism，withfurthersimulationanalysisandresearchonthekinematiccharacteristics，providingbasisforevaXuatingthedesignscheme．Keywords：forkmechanism；ADAMS；kinematicssimulation复杂机构的结构运动学和动力学分析较繁琐，若采用解析法求解，过程繁琐，难度较大。近年来，国内许多学者和研究机构普遍采

3、用软件设计的方法，通过建立虚拟样机，测试典型工况下虚拟样机的工作性能，分析所设计机构的特性_1j。本文针对一种货叉机构，重点阐述了用多体系统动力学仿真软件ADAMS进行运动学建模和仿真的过程，并分析了其运动学特性。1利用ADAMS建立货叉机构的运动学模型1．1机构分析如图1所示，货叉机构结构组成如下：举升液压缸(1套)的活塞杆和缸体分别与门架和臂，铰接，倾斜液压缸(2套)L、臂(2套)L、门架与货叉共同构成四连杆机构，货叉与四连杆机构铰接，货叉机构的举升过程属于多体动力学研究范畴。1．货叉2．上横臂3．倾斜液压缸货叉机构在举升过程中，举升液压缸的活塞杆4．举

4、升液压缸5．限位块6．门架和缸体做相对直线运动，缸体整体绕门架结点旋转，图1货叉机构示意图在举升液压缸与倾斜液压缸共同作用下，按照四连杆运动规律运动，货叉相对四连杆机构旋转。COS(90。+tot—一口)1．2货叉机构的运动学关系分析式中：为举升液压缸缸体与活塞杆相对运1)举升液压缸伸展速度与货叉角速度的关系动速度，09为货叉与四连杆机构相对角速度。如图2所示，为货叉处于运动初始状态时上2)倾斜液压缸伸展速度与货叉角速度的关系横臂与水平线的夹角，图2中L=AE，L，=AC。(V2t+L1)=BE+EF一2·BE·EF·COS(Vlt+CD)=L；+AD一2·

5、L3·ADX(90。+cot一／DBE)(初始状态DB垂直于EF)-——40．——《起重运输机械》2013(3)图2计算示意图式中：L为货叉处于运动初始状态时倾斜液12345压缸的长度，为倾斜液压缸缸体与活塞杆相对1．载荷2．货叉3．左侧倾斜液压缸4．举升液压缸5．右侧倾斜液压缸运动速度，∞为货叉与四连杆机构相对角速度。图3货叉机构的三维动力学模型2动力学模型的建立初始状态时货叉完全伸展开始取货，举升过程中2．1系统结构参数随时间变化，当为9O。时，货叉完成举升。取货叉重力G=1176N，额定载荷G：=为了对货叉的举升过程进行控制，使达到9800N。运动初始

6、状态四连杆机构参数：倾斜液90。时仿真过程结束，引入ADAMS软件中的传感压缸Ll=640mm，摇臂L2=640mm，L3=AC=器工具J。y作为传感器控制参数，当≤90。时303mm，举升液压缸两固定结点之间的距离L=运行仿真，当>90。时仿真停止。20mm。举升液压缸的举升速度为l6．98m／rain。大小与时间的关系如图4所示，初始状态2．2理想状态下条件假设=78。；当t=0．38s时，达到最小值76。；货叉1)不考虑空气阻力和构件之间的摩擦力；举升时间为1．417s。2)由于流量一定，举升液压缸以匀速伸展；3)为了保证举升过程中货叉水平，倾斜液压缸

7、长度恒定；4)为了方便建立模型以及确定质心位置，货叉架及货叉横移装置用模型块表示。2．3几何建模时间／s在ADAMS／View中建立货叉机构动力学模型图4货叉举升时间主要步骤：1)检查和设置建模的基本环境；3．2载荷的运动特性2)定义连接点，构建几何体模型；货叉举升过程中，载荷的位移、速度和加速3)根据货叉机构各个构件之间的相对运动关度分别见图5～图7。系施加约束和载荷。所建立的三维动力学模型如图3所示。3运动学仿真分析建立模型后，在ADAMS／View中调用AD．AMS／Solver模块进行仿真求解，获得各构件的运动特性。3．1货叉举升时间时间／s在ADA

8、MS中建模时引进中间变量(见图1)，图5载荷位移《起