混凝土泵车新型双油缸臂架连杆机构有限元分析.pdf
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1、混凝土泵车新型双油缸臂架连杆机构有限元分析 口郭承志 口缪雄辉 口李建涛 口夏益民 口刘石坚 三一重工股份有 限公司 长沙4 1 0 1 0 0 摘要 : 分析 了混凝 土泵车传统臂 架连杆机构的运动链 , 提 出了一种双 油缸连杆机构 。对该种连杆机 构进行 了几何 建模 , 并把模 型导入 了有限元软件 中进行 了分析 。 分析结果显示 : 新型双油缸连杆机 构与传统连杆机构相 比, 具有重量轻 、 受力简单 以及油缸力 小的特点。该连杆机构设计对混凝土泵车设计具有一定的参考价值。 关键词 : 混凝土泵车运动链双油缸臂架连杆 机构有 限元分析 中图分类号: T Hl 2 2 文献标 识码:
2、 A 文章编号 : 1 0 0 0 4 9 9 8 ( 2 0 1 3 ) 0 1 0 0 1 1 - 0 3 混 凝 土 泵 车 臂 架 属 于 悬 臂 梁 结 构 一 般 由 4 7 节 臂 架 和 其 相 邻 的 连 杆 机 构 组 成 图 1所 示 为 5节 臂 架 系 统 完 全 水 平 展 开 的 情 况 臂 架 之 间 的 连 杆 机 产 了 连 杆 构1 连 杆 构2 连 杆 机 构3 l 连 杆 机 构 4 连 杆 机 构 5 骨挈1 骨架2 骨 3 骨雒4 骨 5 二生二 = = : -二 一 = = =l 一 一一 构 皆 为 平 面 连 杆 机 构 , 一 般 采 用
3、液 压 油 缸 驱 动 。 臂 架 系 统 相 当 于 一 个 巨 型 机 械 手 臂 由 5个 自 F 1 度 为 l的平 面 闭 式 链 通 过 臂 架 串联 成 一 个 自 由 度 为 5的 平 面 开 式 链 机 构 臂 架 系 统 的 最 大 优 点 是 动 作 灵 活 在 其 工 作 范 围 内 ( 除 臂 架 完 全 伸 长 的 情 况 外 ) , 臂 架 末 端 在 某 一 点 上 工 作 时 臂 架 系 统 有 无 穷 种 姿 态 可 以 实 现 。 实 现 这 一 点 需 要 臂 架 之 间 的 转 角 要 很 大 一 般 要 求 转 角 超 过 1 8 O 。 有 的 甚
4、 至 超 过 2 7 0 o 。 臂 架 之 间 的 连 杆 机 构 一 般 根 据 空 间 限 制 、 转 角 需 求 选 用 不 同 类 型 的 连 杆 机 构 。 对 于 泵 车 臂 架 的 设 计 来 说 重 量 是 一 个 十 分 重 要 的参 数 如 何 设 计 优 化 连 杆 机 构 并 使 之 符 合 空 间 限 制 的 要 求 成 为 关 键 本 文 基 于 6杆 机 构 提 出 了 双 油 缸 驱 动 的 7杆 机 构 , 与 传 统 6杆 机 构 性 能 相 比 , 具 有 更 多 优 点 , 对 混 凝 土 泵 车 设 计 具 有 一 定 的 参 考 价 值 1 新型双
5、油缸 连杆 机构 对 现 有 混 凝 土 泵 车 臂 架 系 统 连 杆 机 构 进 行 一 般 化 处 理 1 - 2 , 归 纳 出 3种 运 动 链 型 , 如 图 2 ( a ) ( c ) 所 示 , 它 们 均 属 于 自 由 度 为 1的 6杆 机 构 , 只 是 结 构 型 式 不 同 。 由 图 2 ( a ) ( c ) 可 看 出 : 6杆 机 构 特 点 是 具 有 两 个 相 互 关 联 的 环 在 实 际 应 用 于 泵 车 臂 架 连 杆 机 构 时 , 由 于 具 有 机 构 参 数 较 多 、 边 界 条 件 较 复 杂 、 受 力 情 况 复 杂 等 特 性
6、 因此 很 难 得 到 最 优 的 解 以 图 1中 的 连 杆 机 构 2为 例 打 破 两 个 相 互 关 联 收稿 日期 : 2 0 1 2年 8月 机械制造 5 l 卷 第 5 8 1 期 图 1 泵车臂架结构简图 ( a ) ( b ) ( c ) F E D 图 2 臂架连杆机构一般化运动链 图 3新 型 臂 架 连 杆 机 构 的 环 , 将 图 2( a ) 中 3副 件 1变 成 2个 2副 件 , 自 由 度 增 加1的 6杆 机 构 变 成 自由 度 为 2的 7杆 机 构 产 生 了 两 个 独 立 的 环 ( 如 图 2( d ) 所 示 ) 这 两 个 独 立 环
7、有 一 个 共 用 铰 接 点 。因 为 此 时 机 构 的 自由 度 为 2 需 要 有 两 个 驱 动 机 构 。选 取 构 件 2和 3、构 件 5和 6为 两 个 油 缸 构 件1和 1 为 相 邻 连 接 的 两 节 臂 架 构 件 4为 连 杆 可 以 得 到 一 种 新 型 臂 架 连 杆 机 构 结 构 简 图 如 图 3 所 示 。 从 机 构 的 角 度 看 两 自 由度 7杆 机 构 比 单 自 由度 2 0 1 3 1 回 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 基 于 AD A M
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