一種可調間距液壓拖車的設計與運動分析

白亞瓊 師平

摘 要：液壓拖車大多為三輪支撐，并且兩個貨叉之間的距離固定，無法進行調節。當液壓拖車在拖運比較寬的貨物時，作為支撐的兩個貨叉之間的距離過小，導致貨物的兩頭因沒有有效支撐而容易發生晃動，大大降低了液壓拖車的穩定性。因此，本文設計一種可調間距的液壓拖車，同時使用Adams進行機構的運動仿真，從中獲得機構的運動特性，驗證機構設計的合理性。

關鍵詞：液壓拖車;間距;運動仿真;Adams

中圖分類號：H124文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）26-0032-03

Abstract： Most hydraulic trailers are supported by three wheels， and the distance between the two forks is fixed and cannot be adjusted. When the hydraulic trailer is hauling relatively wide cargo， the distance between the two forks as a support is too small， which causes the two ends of the cargo to easily shake due to the lack of effective support， and greatly reduces the stability of the hydraulic trailer. Therefore， this paper designed a hydraulic trailer with adjustable spacing， and used Adams to simulate the motion of the mechanism to obtain the motion characteristics of the mechanism and verify the rationality of the mechanism design.

Keywords： hydraulic trailer;spacing;motion simulation;Adams

手動液壓拖車是一種小巧方便、使用靈活、載重量大和結實耐用的貨物搬運工具，俗稱“地牛”。除了具有托運貨物的功能外，為了方便起降貨物，搬運車底盤與輪之間配備有液壓裝置，可以方便地將車推入貨箱底座之下，然后用液壓將底盤升高，托起貨物，便可拖動貨物移動，到達目的地后，用液壓將底盤降落，貨物也隨之落地，可以方便地抽出搬運車，省去了人力搬運的復雜過程。手動液壓拖車是車間貨物搬運的好幫手。液壓拖車大多為三輪支撐，并且兩個貨叉之間的距離固定，無法進行調節，當液壓拖車拖運比較寬的貨物時，作為支撐的兩個貨叉之間的距離過小，導致貨物的兩頭因沒有有效支撐而容易發生晃動，大大降低了液壓拖車的穩定性。為了克服上述不足，本文設計一種可調間距的液壓拖車，同時使用Adams進行機構的運動仿真，從中獲得機構的運動特性，驗證機構設計的合理性，為液壓拖車機構設計提供了強有力的依據。

1 液壓拖車的機構設計

手動液壓拖車主要結構分為手柄、油缸、車體三大部分。本文從車體結構進行機構設計，把車體改為雙軸電機、驅動絲桿、移動塊、傳動桿、驅動桿、貨叉等組成的可調間距的液壓拖車。改進的液壓拖車結構如圖1所示，改進的車體機構如圖2所示。

當液壓拖車需要拖運貨物時，啟動雙軸電機，兩個電機旋轉方向相反，驅動左右絲桿轉動，使左右移動塊相向運動，相互靠近，從而帶動驅動桿向遠離把手的方向運動，在驅動桿的作用下，推動左右第二移動塊一起向遠離把手的方向運動，在第二傳動桿、第三傳動桿的作用下，驅動左右第三移動塊相背運動，相互遠離，從而使兩個貨叉之間的距離增大。反之，絲桿上的左右移動塊相背運動，相互遠離，從而使兩個貨叉之間的距離縮小。

2 液壓拖車車體機構的運動分析

本設計運用軟件Adams對車體機構進行建模，由于雙軸電機旋轉方向相反，驅動左右絲桿轉動，使左右移動塊相向或相背運動，因此建模時建立其中一半即可完成對機構運動特性的驗證。在Adams/View中設定各構件長度，并在連接處進行鉸鏈約束，其中，絲桿長度為630 mm，第一移動塊的長、寬、高為90 mm×100 mm×180 mm，連接第一移動塊的傳動桿為233 mm，與傳動桿連接的驅動桿長度為610 mm，第二移動塊的長、寬、高為80 mm×90 mm×160 mm，連接第三移動塊的傳動桿為195 mm，第三移動塊的長、寬、高為90 mm×100 mm×180 mm，連接第一移動塊的傳動桿初始運動條件為[θ]=168°，在第一移動塊的移動副加載直線驅動為50 mm/s，周期T=4 s。車體機構仿真模型如圖3所示。

各參數設定完畢后，在Adams仿真模塊中對車體機構進行運動仿真，仿真完成后通過軟件中的測量模塊對機構的運動參數進行測量。車體機構仿真運行到第4 s時，仿真位置如圖4所示。在Adams/Postprocessor窗口中分別得出第一移動塊和第三移動塊的位移、速度曲線，如圖5至圖8所示。

從圖4可以看出，機構運動仿真至第4 s時，第一移動塊與傳動桿共線，并且傳動桿垂直于驅動桿，垂直于水平面，說明此時為第一移動塊從左至右的最大位移，也是仿真結束時的位置，還可以看出第一移動塊在整個仿真過程中速度恒定，而第三移動塊的速度呈緩慢下降趨勢。從圖5可以看出，第一移動塊的位移從662.5 mm降到510 mm，間距為152.5 mm。從圖6可以看出，第一移動塊的加速度一開始就急劇增加，而后又急劇下降，再增加而又下降，形成了前2 s鋸齒形，后2 s的平穩波浪線，說明第一移動塊開始就要克服比較大的摩擦阻力，后期摩擦阻力變小。從圖7可以看出，第三移動塊的位移從437.5 mm升到562.5 mm，間距為125 mm。在同一時間內，第一移動塊位移為152.5 mm，第三移動塊位移為125 mm，可以找出第三移動塊的位移與第一移動塊的位移之間的函數關系，設第三移動塊的位移為X3，第一移動塊的位移X1，得X3=0.82X1，這個關系式為后期設計提供了依據。從圖8可以看出，第三移動塊的速度從0 s獲得42 mm/s，在前3 s迅速下降至21 mm/s，后1 s保持速度21 mm/s至仿真結束。從圖4可以看出。第三移動塊的加速度與第三移動塊的速度一樣呈迅速下降趨勢，只不過加速度從開始550 mm/s2下降至25 mm/s2用了1 s時間，在整個仿真的后3 s中，加速度趨向0直至結束。通過運用Adams軟件對該車體機構進行仿真，分析第一移動塊、第三移動塊的位移、速度和加速度，已將該機構的運動特性完整地展示在圖表中。

3 結語

本文設計一種可調間距的液壓拖車，在原有的液壓拖車車體基礎上增加雙軸電機、驅動絲桿、移動塊、傳動桿、驅動桿、貨叉等機構實現兩個貨叉之間的距離增大或縮小。同時，使用Adams進行機構的運動仿真，從中獲得了機構的運動特性，并且達到設計的目的，為同類產品的設計開發提供了參考。

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