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叉车转角误差的图解法

2020-01-07

转角误差分析是转向机构设计中必不可少的工作,小的转角误差可以提高机构的传递效率,实现转向过程内、外转向轮的近似同心圆滚动,减少轮轮胎的磨损。目前平衡重式叉车(以下简称叉车)的转向机构大多采用贯通式横置油缸,转角误差的分析一般分为计算法或作图法,计算法中计算实际转角的公式推导比较繁杂,而手工作图误差太大,不能掌握准确的数据。CAD的应用,为作图法进行转角误差分析提供了准确和简便的工具,本文介绍采用CAXA软件进行转角分析的作图方法。一般具体的步骤如下:

1.先绘出转向梯形的几何模型和前、后轴线及内外转角的理论特性曲线。如图1多边形OABCDO1为某叉车的转向机构示意图,沿叉车纵轴线对称,其中O、O1是左、右转向轮回转中心,AB、CD为连杆,BC为横置油缸的连接孔间距,圆O、圆O1是转向节臂连接孔的轨迹圆,EF为前轴中心线,EG为转角理论特性线。

2.以横置油缸单边行程S(图1中S=58)在BC上以B为起始点截取点,以截取点为圆心、以AB长(图1中R=110)为半径在圆O上取得交点,该点和圆心O的连线与OA形成夹角(图1中56.1°角),该角即为大外转角。利用CAXA的“直线――角度分线”命令将该角等分若干份,本例中采用10等分,实际应用中则尽可能地细分,并使等分线与圆O形成交点。

3.框选上步所做的角度分线及边界线,运用“旋转――起始终止点――拷贝”命令将该组线以O为基点、以A点为起始点、以圆O与OO1交点为终止点逆时针旋转复制,然后用“齐边”方法使该组线均与EG线形成交点。从点A开始以角等分线、边界线在圆O的交点为起点,以AB长为半径依次画弧,使各圆弧与BC形成交点。

4.将上述各圆弧用“平移――拷贝”沿BC方向移动BC长度(图1中为463)后复制,并与BC延长线形成交点,从C点开始,以C点和各交点为圆心,以CD为半径依次作弧,使各圆弧与圆O1均有交点,连接各交点与圆心O1形成一组扇形直线,这就是实际内转角线,两边界扇形直线之间的夹角(即图1中的79.3°角)为大内转角。

5.将上述实际内转角线组以OO1直线为对称轴镜向复制,如图2中将D点镜向到H点,运用“旋转――起始终止点――旋转”命令将该组线以O1为基点、以H点为起始点、以圆O1与OO1交点为终止点逆时针旋转(图2中为了显示过程采用了旋转复制),运用“齐边”命令使直线与EG线、外转角等分线形成交点。

6.用样条曲线依次连接内外转角线的交点,形成图1中EG附近的曲线,这就是实际转角特性曲线。连接O1与外转角等分线和EG线形成的交点,为便于区别,可将此组连线设置为颜色、线形不同的图层线(图1中的虚线),这些连线是理论内转角线。

7.与每一外转角等分线相对应的实际内转角线和理论内转角线之间的夹角即为转角误差,用尺寸标注出较大的几个夹角值,从图上就可以直观看出大转角误差的数值和其对应的内、外转角值,据此判断机构是否满足设计要求。本例中大转角误差值为1.97°,出现在外转角为39.27°、内转角为50.65°时, 完全满足转角误差小于5°的设计要求。

需要说明的是,作图法所得出的转角大误差值,是所选等分角中的大值,对于整个转角范围来说属于近似值。不过,在等分角足够小(2-5°)的情况下,所取得的大误差值足以满足设计分析的需要,而且作图法能直观的看出大转角误差出现的范围和其在整个转角范围内的变化趋势。

在电动叉车设计时,为了便于生产组织,常常将一种转向桥使用于规格接近、轴距不同的几种产品上,这时对上图中前轴线、EF线,理论上对内转角线删除重新画出,并使外转角等分线与EF相交后画出新的理论内转角线。仅需重复上述过程的第7步,就可轻而易举得出该转向机构在不同轴距下的转角误差。如本例中转向桥用于轴距1350的叉车时,经作图得出其大转角误差值为3.21°,出现在外转角44.9°、内转角59.9°时,所以该方法在实际应用中尤其在系列化设计中极为方便和快捷,而且也较为准确。

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