剪叉式高空作業車液壓缸安裝參數優化

吉 喆 董文龍 劉 濤 崔紅韋

1北京起重運輸機械設計研究院有限公司 北京 100007 2太原科技大學 太原 030024

0 引言

剪叉機構便于折疊，占用空間小，結構堅固，升降過程中能夠保持較高的穩定性，廣泛應用于各種倉儲裝卸場所。剪叉機構的液壓升降裝置受力復雜，叉臂與液壓缸的運動速度為非線性關系，升降液壓缸的安裝位置很大程度上影響了機構的工作效率。殷彬[1]采用Ansys對剪叉式機構進行有限元分析，并得到應力分布情況，對機構進行優化設計；高希功[2]通過建立剪叉式升降機剪叉臂的受力分析理論，進而對剪叉臂的結構設計優化；鄭玉巧等[3]利用 Matlab對液壓缸最大推力的參數進行優化計算；高月玲[4]采用Ansys對剪叉升降機構進行疲勞壽命分析及結構改進。本文通過采用虛位移原理法，利用Design-Expert設計參數優化方案，綜合考慮液壓缸各安裝參數之間的交互影響，選擇出最優參數組合，為實際工程中剪叉機構的設計、評估提供了參考價值。

1 剪叉機構的力學模型

以往剪叉機構的力學模型與運動模型大多都是在計算其穩定性過程中采用動靜法[5]與瞬心法[6]建立的。而虛位移原理應用功的概念分析系統的平衡問題，是研究靜力學平衡問題的另一途徑，也有許多學者采用該方法解決了剪叉臂受力分析的問題[7,8]。根據虛位移原理：在一個平衡系統中，作用于質點系的所有主動力在虛位移上所做的功與所有內力在虛位移上所做的功之和為0。即為

式中：Fix、Fiy、Fiz為作用于質點的主動力，Fi為在直角坐標系中的分量；……