叉装车的伸缩臂结构设计与试验分析.pdf

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1、中国农业机械学会2008年学术年会论文集TH4013SL型伸缩臂叉装车的伸缩臂结构设计与试验分析闫洪峰王志齐向阳谢建新温琦种洋陈文科【摘要】本文以TH4013SL型伸缩臂叉装车的伸缩臂结构为研究对象，采用SolidWorks2008j维建模软件对其进行了结构设计，并利用COSMOSWorks2008CAE软件对其进行了有限元静态强度分析，得出了伸缩臂的应力分布情况；在此基础上，采用电测法，对试验样车的伸缩臂结构进行了现场静态应力测试。并通过将试验测试结果与有限元分析结果进行比较的方式，验证了伸缩臂建模的

2、合理性以及COSMOSWorks有限元分析方法的可靠性。关键词：伸缩臂叉装车三维设计有限元分析应力测试中图分类号：TP242文献标识码：A副言置，用以挂接各种田间作业机具等，在农业领域具有很好的应用前景。伸缩臂叉装车是一种具有多种作业功能的车辆，它将汽车起重机的伸缩臂式结构与传统叉装车的装卸功能有机地结合到一起，充分利用了伸缩臂式结构伸得高、伸得远的特点，在底盘不动的情况下，对离前轮较远的物资进行装卸作业。如对集装箱内物资的装箱、掏箱作业，由于无需进箱即可在箱外完成装卸作业，使作业效率大为提高。叉装车底

3、盘具备四轮驱动、四轮转向、蟹行以及整车调平等功能，提高了叉装车对复杂作业场地的适应性，使其更适合在越野条件下使用。通过在臂端换接各种作业属具，使叉装车具备叉、铲、吊等多种作业功能，实现了一机多用，进一步扩大了伸缩臂叉装车的应用领域。由于伸缩臂叉装车独特的结构形式和众多的作业功能，除了可用于叉车的传统领域工矿企业、港口码头、机场、建筑施工、商业仓储等行业外，还可用于更加复杂困难的作业环境，既可用于军用，也可用于民用。另外，经特殊设计的伸缩臂叉装车还能像普通拖拉机一样，具有一定的牵引能力，底盘设有三点悬挂以

4、及动力输出装闫洪峰王志齐向阳谢建新温璃种洋陈文科中国农业机械化科学研究院工程师硕士，100083北京中国农业机械化科学研究院研究员博士中国农业机械化科学研究院高级工程师中国农业机械化科学研究院工程师1伸缩臂的结构在伸缩臂叉装车的整体结构中，伸缩臂是其中的主要受力构件之一，其设计合理与否直接影响着伸缩臂叉装车的承载能力，整机稳定性和自重。TH4013SL型伸缩臂采用矩形截面的箱形结构，其整体结构如图1所示。伸缩臂与车架的铰接点位于基本臂根部位置l处，伸缩臂在变幅油缸的作用下绕该点转动；伸缩臂与交幅油缸的上

5、铰点设置在基本臂靠近根部的上方2处。二级臂的伸缩油缸布置在基本臂下方，铰接点在图中6、7位置；三级臂伸缩油缸布置在二级臂和三级臂箱形结构内，铰接点在图中8、9位置。在基本臂头部内侧，二级臂尾部外侧和头部内侧，以及三级臂尾部外侧分别布置侧耐磨滑块15，使二级臂和三级臂分别在二级伸缩油缸和三级伸缩油缸的作用下在滑道内自由滑动，实现臂架的伸缩运动。随动油缸上铰点设置在基本臂根部位置14处，伸缩臂变幅运动时，带动随动油缸中国农业机槭学会2008年学木年会论文寨伸长或缩回．趴而控制与其同步伸缩的货叉连接架伺服油缸

6、，保持货叉连接颦的既定状番不变；货叉连接架伺服油缸上铰点设置在第三级臂头部的位置lO处，货叉连接架与臂架铰点位于三级臂头部11处。通过调整货叉连接架伺服油缸的长度来使货叉连接架绕位置1l转动，实现货叉的俯仰运动。伸缩臂为高强度钢板焊成的箱形结构．在油缸的推动下．可在长度方向自由伸缩，以获得不同的工作长度。这种伸缩臂其优点是长度变化方便，作业准备时问短：可在一定的载荷下调整臂的长度．利于工件的到位。缺点是臂轩受载后在弯曲力矩的作用下产生较大的水平和垂直变形。变形的弹性给安装作业带来难度；另外伸缩臂白重大，

7、与桁架臂相比，在同样幅度下的起重量有较大的下降。因此有必要对其结构进行有限元分析。o每带一一≈《一d!!±iijj产———穹口一一]、d，*镕*s}*龇。‰拙裟雩銎鬻i‰：㈣。镕；臁i嚣豁嚣龋躲j黧髅誓趱嚣：。i嚣饕；i嚣产“12±耐磨块；13下耐磨块；14随动油缸上铰点}15侧耐睁蜘2伸缩臂的有限元分析伸缩臂是一个主要承受轴向压力、弯矩以及转矩的构件，对伸缩臂的常规设引计算划分网格时大多采用的是粱单元或扳壳单元．这种有限元模型规模轻小，但对于伸缩臂上所贴加强筋板无法考虑，看不到伸缩臂组成板及局部应力分

8、布，计算结果不全面，也不精确。随着计算机性能的提高及有限元分析软件的改进，使得利用三维实体单元对伸缩臂进行全面精确的分析成为可能。进行网格螂分时，可以将定义了接台接触条件的两个组件共享同一个节点。因此，使得利用实体单元进行阿格划分后的有限元分析模型可以得到伸缩臂组成板及各局部的应力分布情况。本文采用SolldWorks2008软件建立了伸缩臂的三维模型．利用COSMOSWorks有限元分析软件的高品质实体单元对其进行阿格划分，每个实体单元有