基于ADAMS的42吨集装箱叉车转向机构的仿真与优化设计毕业论文.doc

基于ADAMS的42吨集装箱叉车转向机构的仿真与优化设计摘 要 本文介绍了42t集装箱叉车的转向机构采用由横置液压缸组成的一组六连杆机构，为了保证车轮转向时作纯滚动，需对六连杆机构优化设计为了分析叉车的转向性能，采用ADAMS 软件对叉车的转向机构进行了建模仿真，测量了该转向机构的转角误差；实现了转向机构的参数化建模，以转向机构的累计转角误差最小为目标函数对转向机构进行了优化设计，并建立了叉车的整车模型，测量了叉车的外转向轮误差和整车模型的转向半径变化曲线，为分析叉车的转向性能提供了依据并且以优化设计的结果为参数在ADAMS中建立叉车的整车模型，仿真结果证明优化设计的有效关键字：ADAMS；转向机构；仿真；优化设计AbstractThis article describes the 42t container forklift steering hydraulic cylinder used by the tap of a group composed of six-bar linkage, in order to ensure the steering wheel, made of pure rolling, the need for optimization of six-bar linkage design. To analyze the forklift's steering performance, the use of ADAMS, the steering mechanism on the truck the modeling and simulation, measuring the angle of the steering error; to achieve a steering mechanism of the parametric modeling, the steering angle error of the cumulative goal of minimizing function of the steering mechanism was optimized, and the establishment of a forklift vehicle model, measured outside the steering wheel forklift model error and the vehicle turning radius curve, analysis of the forklift's steering provided. And the results to optimize the design parameters to create the forklift vehicle ADAMS model, simulation results show that the effective optimal design.朗读显示对应的拉丁字符的拼音字典Key words: ADAMS；Steering system; simulation; Optimization design目 录前 言 11绪 论 21.1本文研究的背景 21.2虚拟样机技术 21.2.1虚拟样机技术 31.2.2 虚拟产品的开发流程 31.3 ADAMS软件的介绍 51.3.1 ADAMS软件的概述 51.3.2 ADAMS软件基本模块 71.3.3 ADAMS 仿真分析步骤 101.4平面连杆机构 111.4.1 连杆机构的特点 111.4.2 42吨集装箱叉车转向机构的连杆机构 121.4.3横置液压缸式转向桥的结构形式 122利用ADAMS对叉车转向机构进行建模 142.1叉车转向机构的建模 142.2应用ADAMS创建转向机构模型 142.2.1启动ADAMS 142.2.2设置工作环境 152.2.3创建设计点 162.2.4创建机构的各个部件 162.2.5创建车轮和地面 172.2.6 保存模型 203转向机构的仿真 223.1叉车转向系统动力学仿真分析系统前处理模块 223.2叉车转向系统动力学仿真分析系统分析计算模块 223.3叉车转向系统动力学仿真分析系统后处理模块 244叉车转向机构的优化设计 264．1定义设计变量 264.2定义目标函数 284.3确定约束条件 294.4优化模型 295创建整车模型，仿真叉车的转向运动轨迹 31结 论 33致 谢 34参考文献 35前 言叉车是指对成件托盘货物进行装卸、堆垛和短距离运输作业的各种轮式搬运车辆。

叉车国际标准化组织ISO/TC110称为工业车辆属于物料搬运机械广泛应用于车站、港口、机场、工厂、仓库等国民经济各部门，是机械化装卸、堆垛和短距离运输的高效设备叉车在企业的物流系统中扮演着非常重要的角色，是物料搬运设备中的主力军广泛应用于车站、港口、机场、工厂、仓库等国民经济各部门，是机械化装卸、堆垛和短距离运输的高效设备自行式叉车出现于1917年第二次世界大战期间，叉车得到发展中国从20世纪50年代初开始制造叉车特别是随着中国经济的快速发展，大部分企业的物料搬运已经脱离了原始的人工搬运，取而代之的是以叉车为主的机械化搬运因此，在过去的几年中，中国叉车市场的需求量每年都以两位数的速度增长叉车作为机动工业车辆的典型机种,结构紧凑,机动性好,广泛用于港口仓库、货场、货舱内堆码、拆垛作业良好的机动性能反映了叉车在狭窄通道和场地灵活转弯和作业能力,体现了叉车对作业场所的适应性及对仓库、货场面积的利用率与汽车不同,叉车的作业特点是直线行驶较少而转向频率较高频繁的转向造成轮胎的寿命大大缩短,因此,叉车整体设计注重转向系统和轮胎的寿命,对降低叉车的使用成本,提高叉车的利用率有着深远的意义一般来说，高质量的叉车其优越的性能往往体现在高效率、低成本、高可靠性、人机工效设计好以及服务便利等诸多方面。

42吨集装箱叉车，用于大型集装箱的短途和堆码作业该叉车的转向机构采用横置液压缸式转向桥取代传统的拉杆式转向桥具有转角大、左右转向一致性好、结构简单安装维护方便等特点虚拟样机技术是在计算机上建造产品的整体模型，对产品投入使用后的各种工况进行仿真分析，预测产品的整体性能，进而改进产品设计，提高产品性能的一种新技术本文基于ADAMS虚拟样机技术软件，对42吨集装箱叉车的转向机构进行了建模和运动仿真，测量了叉车转向机构的转角误差并进行了参数化建模，利用ADAMS提供的算法进行了优化设计并且建立了该叉车的整车模型，对叉车的转向性能进行了分析希望本篇论文能够成为日后广大读者工作中的一份资料，能让广大读者在叉车的设计优化时多一份参考，使您在经济活动中获得一定的效益由于本人学识、专业水平的局限，本论文中疏漏、错误在所难免，敬请指导老师和各位评委老师批评指正并提出宝贵意见，以便使本论文不断完善1绪 论1.1本文研究的背景近年来，国外叉车尤其是大吨位叉车大多采用横置液压缸式转向桥取代拉杆式转向桥与拉杆式转向桥相比横置液压缸式转向桥具有下述特点：(1)转角误差小，从而可降低转向阻力，减少转向车轮磨损2)最小传动角较大，有利于改善机构的力学特性，减小转向液压系统的最大与最小压力差。

3)左右转向一致，行程和灵敏度完全相同，且转向操纵力小4)制造简单，零件少，维护保养方便，使用寿命长鉴于上述特点，为适应市场需求，在20t位以上级叉车，尤其是大吨位集装箱叉车上采用了这种结构为使结构更加合理，转向平稳、可靠，在设计过程中应用计算机模拟仿真转向机构运动过程对机构进行了优化设计叉车作为机动工业车辆的典型机种,结构紧凑,机动性好,广泛用于港口仓库、货场、货舱内堆码、拆垛作业良好的机动性能反映了叉车在狭窄通道和场地灵活转弯和作业能力,体现了叉车对作业场所的适应性及对仓库、货场面积的利用率与汽车不同,叉车的作业特点是直线行驶较少而转向频率较高频繁的转向造成轮胎的寿命大大缩短,因此,叉车整体设计注重转向系统和轮胎的寿命,对降低叉车的使用成本,提高叉车的利用率有着深远的意义一般来说，高质量的叉车其优越的性能往往体现在高效率、低成本、高可靠性、人机工效设计好以及服务便利等诸多方面本文基于ADAMS虚拟样机技术软件，对42吨集装箱叉车的转向机构进行了建模和运动仿真，测量了叉车转向机构的转角误差并建立了该叉车的整车模型，对叉车的转向性能进行了分析运用虚拟样机技术，可以大大简化机械产品的设计开发过程，大幅度缩短产品开发周期和降低开发费用，提高产品的系统级性能，获得最优化和创新的设计产品。

ADAMS 是目前著名的虚拟样机分析软件运用ADAMS 软件，用户可以很方便地对虚拟样机进行静力学、运动学和动力学分析这里阐述了虚拟样机技术的概念、体系结构和关键技术，对ADAMS 软件及应用步骤进行了介绍并介绍了42吨集装箱叉车转向机构的六连杆机构1.2虚拟样机技术机械工程中的虚拟样机技术又称为机械系统动态仿真技术，是国际上20世纪80 年代随着计算机技术的发展而迅速发展起来一项计算机辅助工程（CAE） 技术工程师在计算机上建立样机模型，对模型进行各种动态性能分析，然后改进样机设计方案，用数字化形式代替传统的物理样机运用虚拟样机技术，可以大大简化机械产品的设计开发过程，大幅度缩短产品开发周期，大量减少产品开发费用和成本，明显提高产品质量，提高产品的系统级性能，获得最优化和创新的设计产品因此，该技术一出现，立即受到了工业发达国家、有关机构和大学、公司的极大重视，许多著名制造厂商纷纷将虚拟样机技术引入各自的产品开发中，取得了很好的经济效益1.2.1虚拟样机技术 目前对于虚拟样机的概念还没有一种通用精确的定义，针对不同的研究领域，有不同的定义方法从计算机图形学的角度出发，Fan Dai 等人将虚拟样机定义为一种快速评价不同的物理产品设计的方法。

通过将虚拟现实技术（VR）、计算机仿真技术和CAD技术相结合，建立起一个物理造型的数字原型产品设计人员可以通过具有高度沉浸感的虚拟现实用户接口灵活的操纵、控制和修改该原型，并支持设计数据的重用和仿真分析[1]从机械工程研究领域的角度出发，Ed P.Ander 等人认为虚拟样机是一种针对测试的对象和物理原型进行的一个虚拟制造和仿真过程，基于虚拟样机技术建立的工程化制造开发模型可以使设计人员访问一个实际物理模型的所有关于机械，物理，外观和功能特性的有关信息Mitchel M.Tseng 等人将虚拟样机定义为取代实际产品模型的一种数学模型，通过它可以对实际的物理产品进行几何、功能等方面的建模和分析Bloor 等人则认为虚拟样机是将目前;CAD、CAE等CAx 技术结合在一起的一种集成技术，虚拟样机技术贯穿于产品生命周期的全过程他认为虚拟样机模型包含了分布式的产品数据信息，由于虚拟样机模型强调集成性，因此必须提供一个标准的信息建模和数据交换方法建模和仿真领域比较通用的关于虚拟样机的概念是美国国防部建模和仿真办公室（DMSO）的定义DMSO 将虚拟样机定义为对一个与物理原型具有功能相似性的系统或者子系统模型进行的基于计算机的仿真；而虚拟样机则是使用虚拟样机来代替物理样机，对候选设计方案的某一方面的特性进行仿真测试和评估的过程。

美国国防部采办委员会将虚拟样机定义为一个系统，该系统在仿真进行过程中可以和其它虚拟环境间进行交互[2]1.2.2 虚拟产品的开发流程虚拟产品开发最主要的特征是产品开发过程的数字。