毕业设计（论文）-基于adams2t叉车液压系统设计及仿真

1、基于基于 ADAMS-2 吨叉车液压系统设计及仿真吨叉车液压系统设计及仿真摘摘 要要叉车是一种自行式搬运设备。叉车要完成作业任务需具备行驶、转向、货叉起升、门架倾斜四个子功能。行驶、转向功能的设计与一般内燃机车辆行驶功能的设计没有什么不同，在此不做探讨。这里主要完成满足货叉起升、门架倾斜子功能的设计。实现以上功能的原理有机械传动原理及液压传动原理等，在此我们选择液压传动原理作为货叉起升、门架倾斜功能实现手段。本文首先简述了国内外叉车的研究现状和开展趋势，概述了虚拟样机技术的根本理论框架，论证了将虚拟样机技术应用于后装压缩式叉车设计的必要性，分析了叉车工作过程，绘制了液压系统原理图，进行了液压系

2、统的计算与液压元件的选择；其次简单介绍了 UG NX 软件及使用 UG NX 建立叉车模型的过程；最后使用 ADAMS 软件对液压系统进行仿真，包括运动学仿真以及液压缸的动力学仿真，并分析了仿真结果。通过仿真结果的分析，证明了液压系统设计的合理性与可行性。并通过对虚拟样机的性能模拟测试，到达了提高设计性能，降低设计本钱、减少产品开发时间的目的。关键词关键词：叉车；液压系统；ADAMS 仿真；模型Based On ADAMS-2-ton Forklift Hydraulic System Design And Simulation Abstract Forklift is a self-prop

3、elled material handling equipment. Forklifts need to complete their tasks with driving, steering, crossed his goods rise, gantry tilt of four sub-functions, driving, turning functional design features and general design of internal combustion engine vehicles are no different, do not do in this study

4、. This involves the completion of cargo crossed his rise to meet the door frame tilt sub-functional design. Functions to achieve the above principle the principle of a mechanical transmission and hydraulic drive principle, etc., in which we choose to hydraulic principles as the cargo crossed his ris

5、e, gantry tilt function principle means of achieving.This paper firstly introduces the virtual prototyping technologys basic theory framework , reviews the present research and development of the aspect which is both home and abroad and demonstrates the necessity of virtual prototyping technology wh

6、ich is used for designing the back loading compression collector .At the same time ,the work process of forklift is analyzed ,the hydraulics system schematic diagram is drawn , the hydraulic system is calculated and organs are chosen .Secondly, UG NX is simply introduced and the virtual prototype of

7、 refuse collector is established. At last, the hydraulics system is emulated by ADAMS, the simulations consist of kinematic simulation and dynamics simulation of a barrel hydraulic cylinder system, the result of simulation is analyzed.The design of the hydraulic system is further optimized by analyz

8、ing the results of simulations . The design performance is improved, the cost of design is decreased and the time for product development is reduced by the performance of virtual prototype simulation tests.Key Words：forklift ；hydraulic system ；ADAMS simulation；model目目 录录引引 言言1第第 1 1 章章 绪论绪论21.1 叉车的开

9、展概况21.2 虚拟样机技术概述31.3 虚拟样机技术与叉车的研发4第第 2 2 章章 叉车液压系统工况分析叉车液压系统工况分析62.1 动力参数分析62.2 运动参数分析82.3 液压系统原理图拟定9第第 3 3 章章 液压元件确实定液压元件确实定113.1 执行元件参数确实定113.2 动力元件的选定133.3 液压辅助元件确实定14第第 4 4 章章 液压系统性能验算液压系统性能验算164.1 液压系统压力损失的验算164.2 液压系统温升的验算19第第 5 5 章章 叉车的几何建模叉车的几何建模21软件简介215.2 叉车零部件的实体建模21第第 6 6 章章 ADAMSADAMS 仿

10、真分析仿真分析276.1 ADAMS 软件简介27动力学仿真环境设置276.3 虚拟样机模型动力学仿真分析28结论与展望结论与展望33致致 谢谢34参考文献参考文献35附录附录 A A 外文文献及翻译外文文献及翻译36附录附录 B B 参考文献的题录及摘要参考文献的题录及摘要49插图清单插图清单图 2-1 门架受力分析图6图 2-2 倾斜缸受力分析图7图 2-3 叉升降速度分析图 8图 2-4 货叉速度循环图9图 2-5 升降液压缸负载图9图 2-6 液压系统原理图10图 5-1 货叉模型22图 5-2 货叉架模型22图 5-3 内门架模型23图 5-4 外门架模型23图 5-5 倾斜缸模型2

11、4图 5-6 倾斜杆模型24图 5-7 升降缸模型25图 5-8 升降杆模型25图 5-9 车轮模型25图 5-10 叉车车身模型26图 5-11 叉车装配模型26图 6-1 导入成功信息检测图27图 6-2 添加运动副后信息检测图28图 6-3 货叉位移曲线图30图 6-4 门架转角曲线图30图 6-5 升降缸速度曲线图31图 6-6 倾斜缸速度曲线图31图 6-7 升降缸压力曲线图32图 6-8 倾斜缸压力曲线图32表格清单表格清单表 2-1 工况循环液压杆负载8表 2-2 升降缸运动参数9表 3-1 液压缸参数13表 3-2 齿轮泵技术参数14表 3-3 液压辅件及相关参数15引引 言言

12、叉车是一种自行式搬运设备。叉车要完成任务需具备行驶、转向、货叉起升、门架倾斜四个子功能,行驶功能的设计与一般内燃机车辆行驶功能的设计没有什么不同,在此不做探讨。这里涉及是完成满足货叉起升、门架倾斜子功能的设计。实现以上功能的原理齿轮传动、齿轮齿条传动、链传动、带传动及液压传动等。由于液压传动相比于其他形式的传动在此处有更多的优越性，为此我们选择液压转动作为叉车的货叉起升、门架倾斜运动的实现手段。此次设计应用ADAMS软件对液压系统进行CAE辅助分析。ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创立完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法，建

13、立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。通过对叉车液压系统的动力学分析，在不需要制造出实验样机的前提下，就可以知道液压系统在实际工作中的运动情况和受力情况。可以通过改变虚拟样机的参数到达对液压系统进一步优化设计的目的。进而缩短产品开发时间，降低产品开发本钱。第第 1 1 章章 绪论绪论 叉车的开展概况叉车的开展概况.1 叉车现状国产叉车液压系统一般采用定量泵和开关型多路阀组成的节流控制型液压系统,该系统的特点是油路简单,元件技术成熟

14、,可靠性较好,但缺点也是明显的,即微调特性差、能耗大、转向液压系统一般由定量泵、单稳分流阀和全液压转向器或优先阀和负荷传感型全液压转向器组成,后一种组合由于采用了负荷传感技术且具有一定的节能效果是中小型叉车转向液压系统的开展方向。国外叉车液压系统的主要特点是高压、节能、集成化、低噪音、平安可靠,控制性能好、无渗漏、广泛采用机电一体化等,相应的液压元件也围绕上述要求开展。目前,国内大局部工业企业中机械零件及机构组织的设计加工过程,还是沿习着老一套的传统方法。这种人工设计过程工期长、设计更新速度慢、成功率低机构模型的反复制作与组装调试就更加费时、费力。CAD的出现给机械设计自动化注人了新生力量,过

15、去繁重的设计制图过程,如今可以通过在计算机屏幕上的“涂涂改改而得到惊人的改善。而3DS动画制作软件的出现,那么为机构组装运转调试过程搬上屏幕提供了可能,这就是运行仿真。计算机的广泛应用,在我国正逐步渗透到各行各业。在机械方面,计算机日益显现出传统的设计方法所无法比较的优越性。 叉车的开展趋势由于市场前景广阔，近年来很多国内企业参加生产行列，使得竞争加剧，而目前大局部的产品开发根本上是先行者模仿国外产品，后入者模仿国内成熟产品。随着竞争的进一步加剧，产品开发手段的完善和创新设计能力的提升，必然成为各厂家竞争的核心内容，也是企业做大做强的一个重要法宝。一直以来我国以中小车型为主，大型、重型车的比例

16、明显偏低，随着道路条件的改善和专用车底盘生产的大型化，伴随重型化、高标准的叉车的压缩设备将逐渐成为热点，其也是国家专用汽车“十一五规划中重点开展方向之一。当前，叉车正朝着以下几个方面进行开展：社会需求永远是推动技术开展的动力，降低能耗，提高效率，适应环保需求，机电一体化，高可靠性等是液压气动技术继续努力的永恒目标，也是液压气动产品参与市场竞争是否取胜的关键。由于液压技术广泛应用了高技术成果，如自动控制技术、计算机技术、微电子技术、磨擦磨损技术、可靠性技术及新工艺和新材料，使传统技术有了新的开展，也使液压系统和元件的质量、水平有一定的提高。尽管如此，走向二十一世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破

17、，应当主要靠现有技术的改良和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要求。综合国内外专家的意见，其主要的开展趋势将集中在以下几个方面：1减少能耗,充分利用能量液压技术在将机械能转换成压力能及反转换方面，已取得很大进展，但一直存在能量损耗，主要反映在系统的容积损失和机械损失上。如果全部压力能都能得到充分利用，那么将使能量转换过程的效率得到显著提高。为减少压力能的损失，必须解决下面几个问题：减少元件和系统的内部压力损失，以减少功率损失。主要表现在改良元件内部流道的压力损失,采用集成化回路和铸造流道,可减少管道损失,同时还可减少漏油损失。减少或消除系统的节流损失，尽量减少非平安需要的溢流量，防止采用节流

18、系统来调节流量和压力。采用静压技术，新型密封材料，减少磨擦损失。开展小型化、轻量化、复合化、广泛开展 3 通径、4 通径电磁阀以及低功率电磁阀。改善液压系统性能，采用负荷传感系统，二次调节系统和采用蓄能器回路。为及时维护液压系统，防止污染对系统寿命和可靠性造成影响，必须开展新的污染检测方法，对污染进行在线测量，要及时调整，不允许滞后，以免由于处理不及时而造成损失。2主动维护要实现主动维护技术必须要加强液压系统故障诊断方法的研究，必须使液压系统故障诊断现代化，加强专家系统的研究，要总结专家的知识,建立完整的、具有学习功能的专家知识库，并利用计算机根据输入的现象和知识库中知识，用推理机中存在的推理

19、方法，推算出引出故障的原因，提高维修方案和预防措施。要进一步引发液压系统故障诊断专家系统通用工具软件，对于不同的液压系统只需修改和增减少量的规那么。另外，还应开发液压系统自补偿系统，包括自调整、自润滑、自校正，在故障发生之前，进市补偿，这是液压行业努力的方向。3机电一体化电子技术和液压传动技术相结合，使传统的液压传协与控制技术增加了活力，扩大了应用领域。实现机电一体化可以提高工作可靠性，实现液压系统柔性化、智能化，改变液压系统效率低，漏油、维修性差等缺点，充分发挥液压传动出力大、贯性小、响应快等优点,其主要开展动向如下：(1)电液伺服比例技术的应用将不断扩大。液压系统将由过去的电气液压 on-

20、oE 系统和开环比例控制系统转向闭环比例伺服系统,为适应上述开展,压力、流量、位置、温度、速度、加速度等传感器应实现标准化。计算机接口也应实现统一和兼容。(2)开展和计算机直接接口的功耗为 5mA 以下电磁阀，以及用于脉宽调制系统的高频电磁阀(小于 3mS)等。(3)液压系统的流量、压力、温度、油的污染等数值将实现自动测量和诊断,由于计算机的价格降低,监控系统,包括集中监控和自动调节系统将得到开展。(4)计算机仿真标准化，特别对高精度、 “高级系统更有此要求。(5)由电子直接控制元件将得到广泛采用，如电子直接控制液压泵，采用通用化控制机构也是今后需要探讨的问题，液压产品机电一体化现状及开展。1

21、.21.2 虚拟样机技术概述虚拟样机技术概述 虚拟样机技术的概念 虚拟样机有两种提法：Virtual Prototype 和 Virtual Prototyping。前者相对于物理样机而言，可以定义为利用计算机仿真技术建立的，取代物理样机进行评估和测试获取候选设计方案特性的等效数字模型，是存在于计算机中的参数化“软模型它能像物理样机一样，反映最终产品的外观、结构、动力学和运动学等综合特性。后者是指为了测试和评价一个系统方案的设计，使用上述虚拟样机技术的过程。目前所泛指的虚拟样机包含以上两局部内容，简称 VP。虚拟样机环境是指包含虚拟样机，将 CAD 实体造型技术、系统仿真、人机交互技术等集成，

22、形成的一个支持虚拟产品设计的集成仿真环境。Jasnoch 和 Kress 从并行工程方法角度理解，认为虚拟样机环境是将多个 CAD 过程、知识推理过程等，通过计算机支持的协同工作技术(CSCW)、用户界面技术、设计过程管理和文档化技术集成起来，形成一个分布式环境以支持产品设计过程中的并行工程方法。虚拟样机技术正是以虚拟样机和虚拟样机环境为根底，将系统工程方法、反求工程方法、优化方法、计算机建模仿真技术、计算机辅助设计技术和计算机支持协同(CSCW)、产品数据管理(PDM)等有机地结合在一起，为产品的全寿命周期设计和评估提供分布的集成环境，以到达优化整个设计周期,节约开发本钱的目的。.2 虚拟样

23、机技术的特点 虚拟样机技术实现必备的三个相关技术领域是：CAD 技术、计算机仿真技术和以虚拟现实为最终目标的人机交互技术。虚拟样机是代替物理样机进行检测的数学模型，它的内核是包含组成整机的不同学科子系统的大模型，即 Digital Mock-up,简称 DMU。由于 DMU 同时包含产品涉及的所有学科，提供多个视角同时对产品的外形、功能等多方面进行科学、连贯的评价，因此通过虚拟样机能进行产品综合性能评测。传统设计方法注意力集中于单学科，重视子系统细节而忽略整机性能，就是因为无法多视角对产品综合性能进行评定。虚拟样机必须具备交互的功能。设计师通过交互界面对参数化“软模型进行控制，实现虚拟样机原型

24、多样化。而虚拟样机反过来通过动画、曲线和图表等方式向设计师提供产品感知和性能评价。虚拟现实环境下，除应用上述传统方式外，设计师还能通过修改虚拟部件的参数，对虚拟部件重新装配，生成新的虚拟样机。虚拟样机仿真模型那么通过力反响操纵杆等传感装置向设计师传递虚拟样机操纵力感，通过立体眼镜向设计师提供实时的立体图像。有了这些人类对产品的直观感知，能使设计师产生强烈的“虚拟现实沉浸感(immersive)，协助设计师和用户对产品性能作出评价。虚传统的设计思想是个穿行的过程，从设计到产品的评量生产按照从前之后的顺序进行。这种方法因为在设计开发的最后阶段前无法得到整个样机，所以在开发过程中各个小组往往把注意力

25、集中在各自的细节上而忽略了整机性能，最终产品集成后存在冲突缺陷。目前并行工程的概念(Concurrent Engineering)在设计领域得到了广泛应用，但大多仅对单个零部件采用并行设计方法，同样导致整机系统效果不够理想。而虚拟样机技术的核心是包含各个学科子系统的数学大模型 DMU，使虚拟样机技术具备整机性能评估的条件，强调从系统层面上优化，重视整机性能。因此在产品开发设计阶段就可快速比较不同设计方案。这样在开发早期及整个设计过程中能及时发现问题并反响，整个设计过程得到优化。虚拟样机技术结合虚拟制造进行可制造性评价后，能具备高度的生产柔性化和快速的市场反响能力，大大增强企业的竞争力。1.2.

26、3 虚拟样机技术的研究及应用现状目前国际上商品化专用虚拟样机软件逐渐在工程设计实践中得到应用。功能强大的商业软件正由少数专家使用的研究工具逐渐面向普通工程设计人员。虚拟样机技术在国内的研究范围还较小，一般仅集中在多体动力学系统实验室研究阶段，由于缺乏相应软件，很少用于解决工程实践问题。虚拟样机技术在一些较兴旺国家，如美国、德国、日本等己得到广泛的应用，应用领域从汽车制造业、工程机械、航空航天业、造船业、机械电子工业、国防工业、通用机械到人机工程学、生物力学、医学以及工程咨询等很多方面。美国航空航天局(NASA)的喷气推进实验室(PJL)成功地实现了火星探测器“探路者号在火星上的软着陆，成为轰动

27、一时的新闻。PJL 工程师利用虚拟样机技术仿真研究宇宙飞船在不同阶段(进入大气层、减速和着陆)的工作过程。在探测器发射以前，PJL的工程师们运用虚拟样机技术预测到由于制动火箭和火星风的相互作用，探测器可能在着陆中翻滚。工程师针对这个问题修改了技术方案，将灵敏的科学仪器平安送抵火星外表，保证了火星登陆的成功。现在世界上主要汽车制造商、零部件供给商、轮胎制造商都在应用 ADAMS 数字化虚拟样机软件，他们利用虚拟样机技术可模拟任何运动零部件，例如修改验证悬架、轮胎、转向系、车窗机构、门锁机构、刮雨器等方案设计。用户在计算机上还可进行整机测试，并进行不同工况的操纵稳定性试验，他们甚至利用计算机模拟驾

28、驶员在各种工况下的响应。1.31.3 虚拟样机技术与叉车的研发虚拟样机技术与叉车的研发当前，国内的后装压缩式叉车根本是仿照国外成熟的技术，进行消化吸收制造而成，根本上没有自主知识产权和概念创新的产品。因此，在消化、吸收国外先进技术的根底之上，把现代设计方法融入到产品的开发设计过程中，是实现环卫装备事业快速开展的重要手段之一；对增强产品的市场竞争力，实现产品的自主知识产权创新也有重要意义。叉车特点是：工作环境较恶劣、载荷情况多变等。叉车物理样机试验必须模拟不同工况，费时费力，另外叉车制造本钱较高，尤其是附带各种检测装置的物理样机单机本钱很高，而试验的破坏性往往很大，反复试验不仅延长设计周期，还容

29、易造成损坏，无形中提高了设计本钱。采用虚拟样机技术，可使设计人员在虚拟环境中真实地模拟叉车的工作情况，快速分析多种设计方案，帮助设计人员完成危险试验，在整个仿真过程中，可以随时按照优化建议或市场用户需求修改参数，得到改良的虚拟样机，反复此过程直至获得系统优化级的整机设计方案。第第 2 2 章章 叉车液压系统工况分析叉车液压系统工况分析工况分析是拟定液压系统方案，计算和选择或设计液压元件的依据。明确液压系统设计要求之后，就可以选定执行元件，确定它的种类与数量及各个执行元件的工作顺序，然后再分析工作执行元件的工况情况。其中包括动力参数分析和运动参数分析，可以绘制负载图和速度图从而选定工作压力和系统

30、所需要的流量。 动力参数分析动力参数分析动力参数分析就是确定叉车液压缸的负载情况。 起升液压缸动力参数分析起升液压缸的负载为： (2-1)mfFFFFw式中：-工作负载，对叉车来说，即在活塞运动方向克服货物的推力，在此为：wFFw=Mg=25009.8N=24500N -导轨摩擦阻力负载，Ff=fsNfF式中 N 为正压力分析如下列图 2-1. MgL/2=NH货叉总长为 L=920，高为 H=400，代入上式：N=28175N,由于叉车载重量相对较大，导轨材料选用淬火钢。查?液压技术手册?表 37-1 摩擦系数，取 fs那么：Ff= fs28175N =113N . 图 2-1 门架受力分析

31、 -惯性负载，是由运动部件速度变化加速或减速是由于惯性产生的mF负载 Fm=Ma 式中 a 为货叉带动货物上升时的加速度，货叉上升的最大速度Vmax=300/s,取其加速时间为 3s, 那么：=m/s2tVa=25000.1=250NaMFm起升缸下降时的受力小于上升时的受力，因此在起升缸能满足上升要求时肯定能满足下降时的需求，在这里对起升缸的下降过程不在具体分析。货叉减速上升时 a=-150/s2， =2500(-15010-3)=-375NaMFm 倾斜缸动力参数分析倾斜缸主要完成门架的前倾和后倾，根据原始资料要求前倾 6o和后倾 12o。运动相对简单，其受力分析如下列图 2-2图 2-2

32、 倾斜缸受力分析倾角相对较小，运动速度为 =2o/s,即 Vrtan2o=28/s,其运动速度相对很小，那么惯性负载可忽落不计。门架与活塞杆的链接为转动副链接，其摩擦负载忽落不计，那么： MgL/2=Tr式中：r-倾斜液压缸作用点到门架下支撑点的距离约 800 T-倾斜液压缸的拉力 T=MgL/2r=2500800N=14088N倾斜液压缸有两个液压缸组成，所以每个液压缸的实际受力为：To=T/2=7044N表 2-1 工况循环活塞杆负载工况负载组成负载值 FN推力 F/ (N)货叉加速上升F=FwFfFm2468327625货叉匀速上升F=FwFf2461327347货叉减速上升F=Fw-F

33、f-Fm2401226680门架倾斜F=T/270447827取液压缸的机械效率为=0.9。 运动参数分析运动参数分析运动参数分析就是研究工作机械依工艺要求应以怎样的运动规律完成一个工作循环，即研究其运动性质，运动速度的变化，行程大小等。叉车的工作装置主要有升降运动和倾斜运动，其中倾斜运动相比照较简单，不在探讨，在此主要分析叉车的货叉带动货物的升降运动。参数有门架高度=2000.货叉上升高度为 1500，货叉高400。上升加速时间设为 t13，上升最大速度 V1max300，匀速上升时间为 t2=2.5s,加速下降时间 t4=0.8s,H4=200,下降的最大速度为 V2max=500/s,减

34、速下降 t6=3.2s,高度H6=800mm.分析如图 2-3，货叉的具体运动参数如表 2-2.图 2-3 货叉升降运动速度分析表 2-2 升降缸运动参数位移时间s加速度(/s2)速度(/s)货叉加速上升450100货叉匀速上升7500300货叉减速上升300-150货叉加速下降200-625货叉匀速下降5000500货叉减速下降800156根据以上计算结果绘制速度循环图 2-4 和负载图 2-5图 2-4 货叉升降速度位移循环图 2-5 升降液压缸负载 液压系统原理图拟定液压系统原理图拟定拟定液压系统原理图主要包括两项内容：一是选择液压根本回路，二是把选出的根本回路组成液压系统。根据系统的工

35、作压力、流量、功率的大小以及系统温升、工作平恒稳定性等方面的要求选择调速回路。具体到叉车液压系统，起升液压系统要求平稳性选用节流阀控制流量，由于换向由操作者当场操作因此选取手动多路换向阀控制梦想系统，货叉定位要求稳定可靠，在此选用液压锁定位货叉高度。倾斜系统速度相对较小，要求相对也较小，定位要求较高，在此选用单向节流阀控制流量，手控多路换向阀控制倾斜运动方向。在此的速度相比照较单一，起升系统和倾斜系统共用一定量液压泵，综上所述，初定液压系统原理图如下列图 2-6、 、 、 、 构成液压锁 、8.9.单向节流调速阀 图 2-6 液压系统原理第第 3 3 章章 液压元件确实定液压元件确实定各类液压

36、设备由于各自的工作性能、工况特点以及使用场合不同，系统的工作压力也不尽相同，在充分考虑系统所需流量、系统效率和性能、工作可靠性、工艺性和经济性等因素后，参照?液压技术手册?表 37-2 选取起升液压缸的工作压力为 15Mpa，倾斜液压缸的工作压力为 5Mpa。 执行元件参数确实定执行元件参数确实定起升液压缸主要尺寸确实定 由负载图知起升液压缸最大负载 F=27625N，查?液压技术手册?表 37-3 取背压P2=1Mpa。升液压缸上升的最大速度 V1max=300/s,下降最大速度 V2max=500/s，67. 1300500max1max2VV查?液压技术手册?表 37-5 取那么：65.

37、 0Dd 3-12121114DdpppFDmW式中：D-液压缸内径 -液压缸最近大推力 NwF -无杆腔工作压力 Mpa1p -有杆腔工作压力 Mpa2p -液压缸工作效率mD=265. 0115119 . 015276254=52.152.1=33.9，查?液压技术手册?表 37-6 液压缸内径系列，取 D=50，查表37-7 液压缸活塞杆内径系列，取 d=32。 快速上升时的流量：=10m3/s =/min 3-21qmax124VD3 . 010504233快速下降时的流量： =10-3m3/s=/minmax22224VdDq622105 . 032504 根据起升缸的最大行程 H=

38、1500，查?液压设计简明手册?表 2-6 液压缸活塞行程参数系列，取起升缸行程 S=1600.倾斜液压缸参数确实定倾斜液压缸的负载相对很小,查?液压技术手册?表 37-3 取p2pa。NTF70442起升液压缸上升的倾斜速度=20/s,V=800tan2=28/s，查?液压技术手册?表tanr37-5 取那么：62. 0Dd2121114DdpppFDmW = =47.1262. 0158 . 019 . 057044447.1=29.2, 查?液压技术手册?表 37-6 液压缸内径系列，取 D=50，查表 37-7 液压缸活塞杆内径系列，取 d=32. 门架前倾时的流量：q1=/s=/mi

39、nVD24028. 01050423快速下降时的流量：=/sVdDq2224103028. 03250422 =/min根据倾斜缸的最大行程=800tan(60+120)=260，查?液压设计21tan rL简明手册?表 2-6 液压缸活塞行程参数系列，取起升缸行程 S=320.液压缸壁厚确实定起重运输机械和工程机械的液压缸，一般用无缝钢管材料，大多属于薄壁圆筒结构，其避厚按公式 3-4 计算 3- 2DPy3式中：-液压缸壁厚 D-液压缸内径 -实验压力，一般去最大工作压力的1.251.5倍 MpayP -液压缸筒材料的许用应力，无缝钢管：=100110Mpa 起升液压缸：D=50，取 Py

40、15=19.5Mpa,取=105Mpa,那么： =9.29 2DPy105505 .19取=10倾斜液压缸：D=50，取 Pypa,取=105Mpa,那么： =3.56 2DPy105505 . 7取=8表 3-1 液压缸参数工作压力 Mpa背压MPa内径活塞杆直径壁厚行程起升液压缸1515032101600倾斜液压缸550328320 动力元件的选定动力元件的选定 泵工作压力确实定考虑到正常工作中进油管有一定的压力损失，所以泵的工作压力为 3-4pppp1式中 -液压泵的最大工作压力；pp-执行元件的最大工作压力；1pppa，在此取 1Mpa。p=15+0.5=16 Mpapppp1上述计算

41、所得是系统的静态压力，考虑到系统在各工况的国度阶段出现的动态pp压力往往超过静态压力。另外考虑到一定的压力储藏量，并保证泵的寿命，因此泵的额定压力应满足1.251.6。中低压系统取小值高压系统取大值，npnppp在此取pa。nppp 泵流量确实定泵的最大流量应为 3-5maxqKQLP式中 -液压泵的最大流量；PQ -同时动作的各执行元件所需要流量之和的最大值。如果这时溢流maxQ阀正在工作尚需加溢流阀的最小流量 23L/min； -系统泄露系数，一般取=1.11.3，现取=1.2。LKLKLK35.3=/minmaxqKQLP 液压泵规格确实定根据上述计算结果和，查?液压元件及选用手册?表

42、2-5 选取 CBIF4-20 型ppPQ齿轮泵，该齿轮泵技术参数如下表 3-2表 3-2 齿轮泵技术参数额定工作压力 Mpa25最高压力 Mpa30 排量 ml/r20额定转速 r/min2500最高转速 r/min3000最低转速 r/min500容积效率%90总效率%81质量生产厂家阜新液压元件厂 液压辅助元件确实定液压辅助元件确实定根据拟定的液压系统原理图按通过各元件的最大流量来选择液压元件的规格，选定的液压原件如下：1选取溢流阀 1查?液压元件及选用手册?表 4-117 选取溢流阀为 FBG-03-125-10,使用压力为25Mpa 额定流量 125L/min，流量调节范围 1125

43、L/min，调压范围 125Mpa 进出口最小压差 6Mpa，生产企业为榆次油研液压。2)选取调速阀 2pa 最小稳定流量为 1L/min，生产企业为榆次油研液压。3选取节流阀 3pa，最大流量为 200L/min，生产企业为榆次油研液压。4选取多路换向阀 4、5ppa，流量为 100L/min，生产企业为四川长江液压元件有限责任5选取液控单向阀液压锁6、7查?液压元件及选用手册?表 4-141 选取液控单向阀 CPT-06-50，最高压力为 25Mpa,额定流量为 125L/min，质量为 5.5，生产企业为河北保液集团。6选取单向节流调速阀 8、9查?液压元件及选用手册?表 4-109 选

44、取单向节流调速阀为 DV-20，通径为 20，压力 35Mpa，最大流量为 200L/min，生产企业为上海二液压件制造。7选择滤油器选择滤油器时，主要考虑滤油器的通流能力，过滤精度和承载能力，滤油器的通流能力一般应为液压泵流量的两倍以上，滤油器安装在液压泵的吸油口，按照?液压技术手册?表 37-11 滤油器的过滤精度选为 100,查?液压元件及选用手册?表 5-17 选滤vm油器为 XU- B80100，其通径为 32，流量为 80L/min,压降为pa，生产企业为温州远东液压。选定液压辅件及其主要参数如下表 3-3表 3-3 液压附件及相关参数序号阀的名称代号相关参数1溢流阀FBG-03-

45、125-10调压范围 125Mpa2调速阀2FRM1621/80L流量调节范围 080L/min3节流阀MG(K)-20最大流量为 200L/min4、5多路换向阀ZL20流量为 100L/min6、7液控单向阀CPT-06-50额定流量为 125L/min8、9单向节流调速阀DV-20最大流量为 200L/min第第 4 4 章章 液压系统性能验算液压系统性能验算液压系统设计完成以后，对其性能参数应进行验算，以便于评估系统的设计质量，正确调整系统的工作压力。 液压系统压力损失的验算液压系统压力损失的验算由于此次设计叉车液压系统，很多细化到参数并没有给出，在此根据叉车的实际尺寸估计出液压系统油

46、路的尺寸，对照液压系统图图 6 现估计如下数据AB=,BC=,CD=,CE=,BF=,BG=,FH=,GH=,DH=2m,EH=，由上一章选取的液压元件知液压系统进、回油路的内径均为 20。查?液压技术手册?表 2-10 选用 L-HM32 型液压油，该液压油 040是运动粘度为4202/s=4.22/s，油的密度为 920/m3。 快速上升时油路的压力损失1起升缸上升时进油路的压力损失 起升液压缸带动货叉上升时最大速度为 300/s=18m/s,上升时的最大流量为 Q=/min,那么液压油在管内的流速为： =/min=187/s 4-1214dQV11242243 .352进油管道流动雷诺数

47、: =89 4-2dVRe112 . 42187查?液压气压传动与控制?表 2-6 知：当2000 时管道中油液的流动为层流，其1eR沿程阻力系数： = 4-31175eR8975进油管道 AG 段的沿程压力损失： 4-42211VdlP106Pa287. 1920102)5 . 08 . 0(84. 022查得多路换向阀 ZL20 的压力损失：106Pa05. 021P查得单向节流调速阀 DV-20 的压力损失：106Pa31P忽略油液通过管接头、油路板等处的局部压力损失，那么进油路总压力损失为：1P3121111PPPP=106106106106Pa2起升缸上升时回油路的压力损失由于起升缸

48、为单杆双作用液压缸，液压缸有杆腔的工作面积是无杆腔工作面积的0.59 倍，那么回油管道的流量是进油管道的 0.59 倍，即scmVV/5 .9318759. 059. 012回油管道流动雷诺数：2 . 425 .9322dVRe查?液压气压传动与控制?表 2-6 知：当 2000 时管道中油液的流动为层流，1eR其沿程阻力系数：=1175eR5 .4475回油路的沿程压力损失为：8106Pa2935. 09201023 . 269. 1222212VdlP查取单向调速阀的压力损失为：106Pa01. 022P查取多路换向阀的压力损失为：106Pa32P那么回油路总压力损失为：2P3222122

49、PPPP 106106106根据上述计算，货叉上升运动时定量泵出口处的压力： 4-51122PAPAFPmp =64641015. 01063.191014. 01059.119 . 027625=17.4106pa 倾斜缸动作前倾时系统的压力损失1前倾进油回路的压力损失倾斜缸带动门架作倾斜运动时20/s,即/s=/min,28tan0rV前倾运动时的流量为 Q=/min,那么液压油在管内的流速为：=17.5/s6024103 . 342321dQV前倾运动时管道的雷诺数为：1eR2 . 425 .1711dVRe查?液压气压传动与控制?表 2-6 知：当2000 时管道中油液的流动为层流，其

50、沿程1eR阻力系数：=91175eR3 . 875前倾运动时进油管道 AE 段的沿程压力损失为：=106Pa21113VdlP25 .17920102)5 . 02 . 08 . 0(92查取多路换向阀的压力损失为：106Pa23P查取液控单向阀的压力损失为：1106Pa33P忽略油液通过管接头等处的局部压力损失，那么进油路的总压力损失为：106Pa3323133PPPP2倾斜液压缸前倾时回油路的压力损失倾斜液压缸也是单杆双作用液压缸，且有杆腔的有效工作面积是无杆腔工作面积的0.59 倍，那么回油管道的流量为：917.5=10.3/s1259. 0VV 回油路的管道流动雷诺数为：=dVRe22

51、2 . 423 .10查?液压气压传动与控制?表 2-6 知：当2000 时管道中油液的流动为层流，其沿程1eR阻力系数：=2275eR9 . 475回油管道的沿程压力损失为：=106Pa222214VdlP2103. 092010223 .1522查取节流调速阀的压力损失为：106Pa24P查取多路换向阀的压力损失为：106Pa4 3查取液控单向阀的压力损失为：1106Pa4 3忽略油液通过管接头等处的局部压力损失，前倾时回油路的压力损失为: 4= 4 1+ 4 2+ 4 3+ 4 4=106106106+1106Pa =0.093 MPa根据上述计算，门架前倾运动时定量泵出口处的压力： =

52、+ 2 21+ 1a1011. 01063.1910093. 01059.119 . 0704464-64-PMpa 106选定的液压泵额定压力为均大于液压泵的实际出口压力，选定的液压发所承受的压力也均大于液压泵出口压力，所以以上选取液压原件均满足要求。 液压系统温升的验算液压系统温升的验算叉车的工作主要是举升工况，为简化计算，主要考虑举升时的发热，故按举升工况验算系统温升1 液压泵的输入功率当液压泵快速上升时，V=/s , 压力损失为= MPa ,P =/min=/sQ入= =17.6 0.590.9= 9.12 有效功率举升时，液压缸的负载 F=27347N，举升速度 V=m/s、输出功率

53、为出= = 27347 0.3 = 8.2 3 系统发热功率 = 入 出 4 散热面积油箱容积 = 查?液压技术手册?表取10 = 10 35.3 = 353 = 0.3533油箱近似散热面积 = 0.06533532= 3.252T根据实际情况采用风冷，查?液压技术手册 3?表 37-1风冷散热系数 K=23 /(2 ) 2-14 = =90023 3.25= 12式中系统发热功率设夏天温度为 30，那么油温为 T=30+12=42对一般冶金机械、液压机械最高允许温度可取T=60，TT,故热平衡满足要求。第第 5 5 章章 叉车的几何建模叉车的几何建模 软件简介软件简介UGUnigraphi

54、cs NX是 Siemens PLM Software 公司出品的一个产品工程解决方案，它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。Unigraphics NX针对用户的虚拟产品设计和工艺设计的需求，提供了经过实践验证的解决方案。UG 同时也是用户指南user guide和普遍语法Universal Grammer的缩写。UG NX 主要功能、工业设计和风格造型、产品设计、NC 加工、模具设计、开发解决方案NX 产品开发解决方案完全支持制造商所需的各种工具，可用于管理过程并与扩展的企业共享产品信息。 NX 与 UGS PLM 的其他解决方案的完整套件无缝结合。这些对于 CAD 、

55、CAM 和 CAE 在可控环境下的协同、产品数据管理、数据转换、数字化实体模型和可视化都是一个补充。 UG 主要客户包括，通用汽车，通用电气，福特，波音麦道，洛克希德，劳斯莱斯，普惠发动机，日产，克莱斯勒，以及美国军方。几乎所有飞机发动机和大局部汽车发动机都采用 UG 进行设计，充分表达 UG 在高端工程领域，特别是军工领域的强大实力。在高端领域与 CATIA 并驾齐驱。 叉车零部件的实体建模叉车零部件的实体建模三维实体模型的构建对于虚拟样机的仿真和分析十分重要，必须充分理解所构造的机械结构的各个零部件的外形以及它们之间的相对位置和装配关系，在实体建模时严格按照实际的尺寸来进行，只有这样才能构

56、建出与实际相符合的叉车实体模型。叉车是一个复杂的机械结构，考虑到 UG NX 所建立的三维模型导入到 ADAMS 中需要添加约束的数量，特别是 ADAMS 对于总体构造进行仿真分析所需要的时间和成功率，所以在不影响本文对叉车进行运动学、动力学仿真分析的前提下，在 UG NX 中尽量略去一些零部件几何模型的构建，如一般不必绘制过渡圆角、倒角等非关键性信息.由于在 UG NX 中实体模型可以有多种不同的构造方法，采取何种方法更为合理、高效，需要有一个经验积累过程。一般来说，要根据图形的形状选择适宜的构造模型的方式。对于像叉车装置中尾斗、刮板、翻桶机构等复杂的零件，选择合理的构造方法是尤其重要的。因

57、此，在设计实体模型之前，必须要考虑好模型的生成方法和步骤其中建模的难点在于辅助平面和辅助点的建立，只有建立好辅助平面和辅助点的正确位置以及正确的选取再进行相关建模操作才能保证零件模型的精性。按照是否存在相对运动将叉车划分为：车体 、车轮、外门架、内门架、货叉架、货叉、举升缸、倾斜缸、滚轮机构。为了仿真和装配的方便，此叉车模型为简化模型。主要零部件建模如下：图 5-1 货叉模型用于插入货物下挑起货物，并带动货物升降、行走，堆放到需要的位置。图 5-2 货叉架模型货叉架用于放置货叉并带动货叉在内门架内滑动，实现货叉的升降运动。图 5-3 内门架模型 内门架相对于外门架活动，主要作用是增加门架的高度

58、，使货叉有足够的上升空间。图 5-4 外门架模型 外门架主要运动是绕固定轴的旋转运动，完成货叉所要求的前倾和后倾，同时为内门架滑动提供轨道，保证内门架的上升，进而保证货叉的上升高度。图 5-5 倾斜缸模型图 5-6 倾斜杆模型倾斜缸筒与倾斜缸杆构成倾斜液压缸，由液压杆的伸缩运动带动门架，实现门架的转角运动，从而实现货叉的倾斜运动，保证挑起、放置货物的方便性，同时保证行驶的平安性。图 5-7 升降缸模型图 5-8 升降杆模型升降杠筒和升降缸杆构成升降液压缸，主要任务是完成货叉的升降运动。图 5-9 车轮模型图 5-10 叉车车身模型建模时车轮与车身分开单独建模，目的在于使运动动画仿真更加逼真。图

59、 5-11 叉车装配模型 按照相应的配合关系装配完成，以相应的格式保存，用于在 ADAMS 中仿真分析中。第第 6 6 章章 ADAMSADAMS 仿真分析仿真分析 ADAMSADAMS 软件简介软件简介ADAMS 的核心软件包括交互式图形环境 ADAMS/View 和仿真求解器 ADAMS/Solver，二者之间形成了无缝连接。ADAMS/View 是 ADAMS 系列产品的核心模块之一，它是以用户为中心的交互式图形环境，可以进行交互式图形建模、仿真过程控制、仿真结果输出控制。用户可以利用 ADAMS 在计算机工作站或 PC 机上建造、试验“虚拟样机，在此根底上与其它模块集成就可以满足多方面

60、的仿真要求。 ADAMS 软件可以广泛应用于航空航天、汽车工程、铁路车辆及装备、工业机械、工程机械等领域。动力学仿真环境设置动力学仿真环境设置在 UG 软件中将叉车零部件装配好，选定文件格式为*.x_t 。启动 ADMAS 软件，设置工作目录，在文件“类型项选择*.x_t格式，即 Parasolid 格式，文件类型选择 Import。完成导入文件工作并对叉车模型进行检测结果如图 6-1。图 6-1 导入成功信息检测设置工作环境：工作栅格和单位对设置对话框如图 6-3 与 6-4 所示。工作栅格设置为显示，形状为矩形，栅格大小为 X=600mm,Y=400mm,间距为 X 方向为 10mm，Y方