叉车提升系统的创新设计清华大学精密仪器与机械学系,中华人民共和国，北京，清华大学摘要叉车是物流行业最重要的搬运工具之，然而，传统的叉车提升系统不仅影响司机的视野，而且质量过重，从而提高了整车的自重，降低了燃油经济性。因此，本文的重点是创新设计叉车的提升系统。首先，我们提出了空间连杆升降机构，然后，在此基础上进行货叉的提升和车架的理论研究。最后，提出个新的升降系统，并用电脑模拟他的可行性。该连杆升降机构利用灵活的电缆驱动器和刚体导引，这不仅给操作者提供了个广阔的眼界也降低了车辆自重，因此提高燃油经济性。关键词叉车空间连杆升降机构刚体引导.前言叉车通常用于在火车站，仓库，港口和工厂装货卸货和运输。台普通的平衡重式叉车由地盘和可以抬升倾斜的工作装置组成。然而，普通叉车主要有以下缺点首先，抬升系统由几个大飞部件组成，且位于车辆前方，这会影响司机的视线许多事故的发生，包括行人与车的碰撞都是由于这个设计缺点导致的。此外，由于抬升物体需要门架具有很大的强度和刚度，所以门架自重很大，而为保持平衡后部的平衡重也要加大，这就导致了动力的浪费。扩大驾驶员的视野直都是重要的研究项目。有些叉车通过改变门架的外形来扩大视野，还有些通过加装行车视频系统和电子导航系统来扩大视野。这些都没有从本质上解决问题。普通门架结构方面的不足和自重过大的问题并没有得到解决。为了提高驾驶的舒适性和安全性以及降低能耗，本文着重讨论设计新型的叉车门架系统。我们提出了种空间多连杆升降机构，然后在这个基础上提出种新的升降机构。这种机构不仅扩大了司机的视野，同时也降低了整车重量。.空间多连杆升降机构的提出我们都知道，个平面开环三连杆结构包括三个转动副和两个连接的平面运动产生。假设平面开环三连杆结构被放置在两个位面具有定的非零对角。两个平面开环三连杆结构的末端被个刚体转动副连接。如图.图空间多连杆结构支点是基础，刚体通过两个平面开环联动链和与基础连接。易得这两个运动链都是平面开环联动链，因此作为轨道的刚体必须和品面和平面都平行。刚体只能做平行两个平面相交线的运动，所以刚体是直的。曲柄滑块机构是个共同的机制，适用开环三连杆结构。它被广泛使用，它的例子应用很容易发现在汽油和柴油发动机。然而，在应用曲柄滑块机构，死点可能导致动作失败。为提高稳定性和避免死点，文链，这是由个转动副和移动副，也可以只生成平面运动无死点。假设的垂直平面的支持块和链位于对称关于纵向对称平面的车辆。如图所示，对向夹角平面是∘∘。链分别放置在两个位面上，。每链包括个转动副和移动副，连杆和滑道。连接杆和滑道通过个移动副连接。叉架由两个挤压转动副分别与两根连杆相连。如上面所讨论的，在这样个空间连杆结构，轨道叉框架的运动轨迹是条直线。此外，个可以提高强度和刚度通过增加另个类似的运动链中的每个垂直的平面，在该支撑块，连接叉架与汽车底盘。同时，上下运动链连接的约束杆。作为轨道的上部和下部的运动链平行，约束杆提供冗余约束和提高刚度和稳定性的抬升轨道机理和承载能力。现在空间连杆升降机构的运动学原理可以进行理论分析了。为探讨货叉架的自由度，可以建立个直角坐标系统，平面垂直转动副和的转轴所在的平面。原点是转动副和转轴的焦点，坐标系如图所示。,.,.−−货叉.货叉架.压力转动副.连杆.约束杆.导轨.支撑件图根据螺旋理论终端约束螺旋矩阵的种运动链可以通过往复螺杆方程解决。因此，根据式，可以得到终端约束螺旋矩阵是由组基螺丝终端约束螺旋系组成的。图图实施新升降机构和计算机模拟.货叉架.前滑轮.前支撑.后支撑杆.缆绳.后滑轮这证明了货叉架只有个沿方向的自由度，即货叉架的运动轨迹是沿条直线的。在这个机制的制约下货叉架可以垂直地面升降。.新升降系统的实施这章主要介绍基于以上理论研究基础的叉车新升降系统的实施。并将进行电脑模拟。综上所述，在升降装置的约束下叉架在条直线上运动，为了在提升货物的同时不影响驾驶员的视线，可以使用软钢丝卷扬机提升货叉和叉架。其结构如图所示。可以设置个绞盘在叉车的车尾，在驾驶室上顶部的支撑架上装滑轮。每根缆绳的端连接叉架，另端连接绞盘。当绞盘转动，就可以拉动叉架。为了验证这种新设计的叉车能否达到理想的运动，特别是叉架垂直上升。用软件来模拟其运动。图的分别表示不同位置时的货叉和叉架。从模拟结果可以发现货叉和叉架的运行轨迹在垂直地面的直线上。此外，没有了门架，司机的视野更好了。这种提升系统由灵活的钢缆绞盘驱动，并由刚体结构引导，有更好的结构性能。研究表明，其在视野质量方面具有独特的优势。因此这种提升系统的强度和刚度要求更低，所以质量可以减小。同时，与普通叉车用的气缸链条链轮门架系统等零部件相比，用卷扬机钢缆连杆的新系统更轻，重心后移，因此，平衡重的质量大大降低，整车重量也变的很轻，油耗降低，经济性提高。.结论本文为叉车提出了种新的基于空间连杆升降引导机制的升降机构，理论分析和计算机模拟被用来验证单自由度的叉架下约束机制。该升降机构包括灵活的电缆驱动器和刚体导引，因此，降低自重。与传统的叉车相比，该车具有更广阔的视野，因此驾驶舒适性大增。此外，新系统要求的强度和刚度降低，整车质量大大降低，提升了燃油经济性。.致谢这个研究得到了中国国家自然科学基金的资助，和全国优秀博士学位论文作者基金的资助。作者对此表示衷心的感谢。.参考资料