基于虛擬樣機的新型農用小推車仿真設計

王鳳云

摘要：基于虛擬樣機技術設計一種可升降、可伸縮的新型多功能小推車，針對農民對小推車功能的需求，確定小推車的整體結構設計方案，并對小推車升降結構位置、動力參數進行分析。選用UG集成化軟件建立小推車三維數字模型，并進行運動仿真分析，對小推車的整個動作過程進行動態干涉及運動軌跡分析。

關鍵詞：虛擬樣機；農用小推車；仿真設計

中圖分類號：TP391.99；S229+.2 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2014）08-0403-02

在農田采摘水果是一項繁重的農業勞動，特別是在山地果園里，大多數果園間隙只能容下一個人行走，大型農機無法進入果園，只能由人將水果一筐一筐運出果園。本研究設計了一種新型農用小推車，它能夠自由行走并承載重物，與一般獨輪小車相比靈活性更好，具有便于控制、操作方便等優點。近年來，虛擬樣機技術引起了人們的重視，并越來越多地應用于工程設計實踐^[1]。本研究采用虛擬樣機技術，建立新型農用小推車虛擬樣機模型，通過運動仿真、動態干涉檢查，縮短了新型小推車的開發周期，提高了設計質量。

1 新型多功能小推車結構

本研究在確定小車承載車廂上下運動的升降結構方案的基礎上進行整機結構設計。

1.1 新型小推車功能動作具體要求

新型小推車應具備以下幾種功能：農忙時，小推車應可以在果園內自由行走；采摘果實時，小車的承載車廂可以實現升降，可以實現高處采摘水果；小推車可以方便穩當地將采摘到的果實送上運輸車，省時省力；小車的承載車廂還可以實現平移，用以加大承載空間；可以將承載車廂直接放到多功能車中，實現水果自由搬卸。同時，小推車應具有功能延伸性，成為人們日常生活的助手，經過改裝小車也可以實現其他功能：比如在小車的前端安裝毛刷，小車上下運動帶動毛刷粉刷墻壁。

1.2 升降平臺方案

經調查發現，剪叉式升降平臺具有制造容易、價格低廉、結實耐用、便于維修保養等特點^[2]。小推車升降平臺屬于家用小型設備，可借用剪叉式升降平臺原理進行設計（圖1）。液壓缸有3種不同的安放位置：垂直固定剪叉式結構的平臺升降行程等于液壓缸行程，不適合對升降要求較高的農用小推車；水平固定剪叉式機構平臺的升降行程稍大于液壓缸的升降行程，水平固定剪叉式機構的活塞受力較大，不適合需要頻繁升降使用的小推車；雙鉸接剪叉式結構升降平臺的行程基本可達到液壓缸行程的2倍以上，比較適合對升降高度要求較高的小推車，最終確定選用雙絞接剪叉式結構方案。

4 結論

本研究針對農民對農用小推車功能、動作的需求，開發了一種便捷、實用的新型農用多功能小車，確定了小推車液壓驅動整體結構的設計方案，其創新點包括以下幾個方面：首先，將液動剪叉式升降機構運用到普通的多功能小推車上，改變傳統的人工搬運的作業方式；其次，車中有車的設計拓展了小車的功能；再次，選用集成化的UG軟件建立小推車樣機的零部件模型，并利用制圖、高級運動仿真模塊對樣機進行運動仿真。給小車安裝可以繞軸旋轉200°的輪臂，保證小車在不同方向進行升降的平穩性。

參考文獻：

[1]楊曉京，劉劍雄. 基于虛擬樣機技術的數控機床現代設計方法[J]. 機械設計，2005，22（2）：16-18.

[2]丁智平. 氣液動剪叉式升降平臺運動受力分析及其應用[J]. 株洲工學院學報，1999，13（6）：49-52.

[3]高清冉，孫海燕，李海洪，等. 基于虛擬樣機的機床設計與仿真研究[J]. 機械設計，2009，26（7）：16-19.

[4]陳海霞，劉 霞. 虛擬樣機技術在數控機床設計中的應用[J]. 機械制造與自動化，2011，40（3）：121-122，171.

[5]李 銳. 基于UG的機構運動仿真和分析[J]. 機械工程與自動化，2010，162（5）：44-45，48.endprint

摘要：基于虛擬樣機技術設計一種可升降、可伸縮的新型多功能小推車，針對農民對小推車功能的需求，確定小推車的整體結構設計方案，并對小推車升降結構位置、動力參數進行分析。選用UG集成化軟件建立小推車三維數字模型，并進行運動仿真分析，對小推車的整個動作過程進行動態干涉及運動軌跡分析。

關鍵詞：虛擬樣機；農用小推車；仿真設計

中圖分類號：TP391.99；S229+.2 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2014）08-0403-02

在農田采摘水果是一項繁重的農業勞動，特別是在山地果園里，大多數果園間隙只能容下一個人行走，大型農機無法進入果園，只能由人將水果一筐一筐運出果園。本研究設計了一種新型農用小推車，它能夠自由行走并承載重物，與一般獨輪小車相比靈活性更好，具有便于控制、操作方便等優點。近年來，虛擬樣機技術引起了人們的重視，并越來越多地應用于工程設計實踐^[1]。本研究采用虛擬樣機技術，建立新型農用小推車虛擬樣機模型，通過運動仿真、動態干涉檢查，縮短了新型小推車的開發周期，提高了設計質量。

1 新型多功能小推車結構

本研究在確定小車承載車廂上下運動的升降結構方案的基礎上進行整機結構設計。

1.1 新型小推車功能動作具體要求

新型小推車應具備以下幾種功能：農忙時，小推車應可以在果園內自由行走；采摘果實時，小車的承載車廂可以實現升降，可以實現高處采摘水果；小推車可以方便穩當地將采摘到的果實送上運輸車，省時省力；小車的承載車廂還可以實現平移，用以加大承載空間；可以將承載車廂直接放到多功能車中，實現水果自由搬卸。同時，小推車應具有功能延伸性，成為人們日常生活的助手，經過改裝小車也可以實現其他功能：比如在小車的前端安裝毛刷，小車上下運動帶動毛刷粉刷墻壁。

1.2 升降平臺方案

經調查發現，剪叉式升降平臺具有制造容易、價格低廉、結實耐用、便于維修保養等特點^[2]。小推車升降平臺屬于家用小型設備，可借用剪叉式升降平臺原理進行設計（圖1）。液壓缸有3種不同的安放位置：垂直固定剪叉式結構的平臺升降行程等于液壓缸行程，不適合對升降要求較高的農用小推車；水平固定剪叉式機構平臺的升降行程稍大于液壓缸的升降行程，水平固定剪叉式機構的活塞受力較大，不適合需要頻繁升降使用的小推車；雙鉸接剪叉式結構升降平臺的行程基本可達到液壓缸行程的2倍以上，比較適合對升降高度要求較高的小推車，最終確定選用雙絞接剪叉式結構方案。

4 結論

本研究針對農民對農用小推車功能、動作的需求，開發了一種便捷、實用的新型農用多功能小車，確定了小推車液壓驅動整體結構的設計方案，其創新點包括以下幾個方面：首先，將液動剪叉式升降機構運用到普通的多功能小推車上，改變傳統的人工搬運的作業方式；其次，車中有車的設計拓展了小車的功能；再次，選用集成化的UG軟件建立小推車樣機的零部件模型，并利用制圖、高級運動仿真模塊對樣機進行運動仿真。給小車安裝可以繞軸旋轉200°的輪臂，保證小車在不同方向進行升降的平穩性。

參考文獻：

[1]楊曉京，劉劍雄. 基于虛擬樣機技術的數控機床現代設計方法[J]. 機械設計，2005，22（2）：16-18.

[2]丁智平. 氣液動剪叉式升降平臺運動受力分析及其應用[J]. 株洲工學院學報，1999，13（6）：49-52.

[3]高清冉，孫海燕，李海洪，等. 基于虛擬樣機的機床設計與仿真研究[J]. 機械設計，2009，26（7）：16-19.

[4]陳海霞，劉 霞. 虛擬樣機技術在數控機床設計中的應用[J]. 機械制造與自動化，2011，40（3）：121-122，171.

[5]李 銳. 基于UG的機構運動仿真和分析[J]. 機械工程與自動化，2010，162（5）：44-45，48.endprint

摘要：基于虛擬樣機技術設計一種可升降、可伸縮的新型多功能小推車，針對農民對小推車功能的需求，確定小推車的整體結構設計方案，并對小推車升降結構位置、動力參數進行分析。選用UG集成化軟件建立小推車三維數字模型，并進行運動仿真分析，對小推車的整個動作過程進行動態干涉及運動軌跡分析。

關鍵詞：虛擬樣機；農用小推車；仿真設計

中圖分類號：TP391.99；S229+.2 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2014）08-0403-02

在農田采摘水果是一項繁重的農業勞動，特別是在山地果園里，大多數果園間隙只能容下一個人行走，大型農機無法進入果園，只能由人將水果一筐一筐運出果園。本研究設計了一種新型農用小推車，它能夠自由行走并承載重物，與一般獨輪小車相比靈活性更好，具有便于控制、操作方便等優點。近年來，虛擬樣機技術引起了人們的重視，并越來越多地應用于工程設計實踐^[1]。本研究采用虛擬樣機技術，建立新型農用小推車虛擬樣機模型，通過運動仿真、動態干涉檢查，縮短了新型小推車的開發周期，提高了設計質量。

1 新型多功能小推車結構

本研究在確定小車承載車廂上下運動的升降結構方案的基礎上進行整機結構設計。

1.1 新型小推車功能動作具體要求

新型小推車應具備以下幾種功能：農忙時，小推車應可以在果園內自由行走；采摘果實時，小車的承載車廂可以實現升降，可以實現高處采摘水果；小推車可以方便穩當地將采摘到的果實送上運輸車，省時省力；小車的承載車廂還可以實現平移，用以加大承載空間；可以將承載車廂直接放到多功能車中，實現水果自由搬卸。同時，小推車應具有功能延伸性，成為人們日常生活的助手，經過改裝小車也可以實現其他功能：比如在小車的前端安裝毛刷，小車上下運動帶動毛刷粉刷墻壁。

1.2 升降平臺方案

經調查發現，剪叉式升降平臺具有制造容易、價格低廉、結實耐用、便于維修保養等特點^[2]。小推車升降平臺屬于家用小型設備，可借用剪叉式升降平臺原理進行設計（圖1）。液壓缸有3種不同的安放位置：垂直固定剪叉式結構的平臺升降行程等于液壓缸行程，不適合對升降要求較高的農用小推車；水平固定剪叉式機構平臺的升降行程稍大于液壓缸的升降行程，水平固定剪叉式機構的活塞受力較大，不適合需要頻繁升降使用的小推車；雙鉸接剪叉式結構升降平臺的行程基本可達到液壓缸行程的2倍以上，比較適合對升降高度要求較高的小推車，最終確定選用雙絞接剪叉式結構方案。

4 結論

本研究針對農民對農用小推車功能、動作的需求，開發了一種便捷、實用的新型農用多功能小車，確定了小推車液壓驅動整體結構的設計方案，其創新點包括以下幾個方面：首先，將液動剪叉式升降機構運用到普通的多功能小推車上，改變傳統的人工搬運的作業方式；其次，車中有車的設計拓展了小車的功能；再次，選用集成化的UG軟件建立小推車樣機的零部件模型，并利用制圖、高級運動仿真模塊對樣機進行運動仿真。給小車安裝可以繞軸旋轉200°的輪臂，保證小車在不同方向進行升降的平穩性。

參考文獻：

[1]楊曉京，劉劍雄. 基于虛擬樣機技術的數控機床現代設計方法[J]. 機械設計，2005，22（2）：16-18.

[2]丁智平. 氣液動剪叉式升降平臺運動受力分析及其應用[J]. 株洲工學院學報，1999，13（6）：49-52.

[3]高清冉，孫海燕，李海洪，等. 基于虛擬樣機的機床設計與仿真研究[J]. 機械設計，2009，26（7）：16-19.

[4]陳海霞，劉 霞. 虛擬樣機技術在數控機床設計中的應用[J]. 機械制造與自動化，2011，40（3）：121-122，171.

[5]李 銳. 基于UG的機構運動仿真和分析[J]. 機械工程與自動化，2010，162（5）：44-45，48.endprint