150T平板車轉向機構設計及其運動學分析

張海東 馮小東 趙繼全 邵繪林 王敏

摘 要：150t系列的平板車中轉向系統(tǒng)設計直接影響著車輛的平穩(wěn)性和操作性，采用連桿轉向機構提高傳動效率高、制造成本低、適應性強、傳動效果好，運動分析論證了其選擇及設計應用。

關鍵詞：平板車;連桿轉向機構;運動學分析;仿真

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.02.037

1 150t動力平板車國內外現狀及存在的問題

隨著交通運輸業(yè)和建筑行業(yè)不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的車輛已經不能滿足工程發(fā)展的需要，特種車的制造也逐漸自動化，多樣化，種類不斷增多。重型平板車采用了機電液一體化的技術，可以滿足一些特殊工程的需要，屬專用特種車輛，目前，國外平板車轉向大都采用液壓獨立轉向，由計算機控制角度可達180°，可以實現橫向行駛，我國在這方面還存在很大的差距。

2 連桿轉向機構的結構轉向角度相關計算

如連桿機構簡圖，可以看出液壓缸推桿的往復的直線運動直接推動桿件l3進行轉動，最終轉化為轉向臂推動回轉支承進行旋轉，液壓缸l7與桿l6、l5組成的四桿機構EFD 的傳動角為∠EFD ，連桿機構ABCD 的傳動角為∠ABC。A、B、C 三點是不共線的，而且桿l3的轉動范圍在0-180，運動規(guī)律可以看出左右兩個極限位置處為最大最小傳動角，考慮轉向空間和所需轉向力矩等要求后，規(guī)定∠EFD的范圍為40°到140°之間 ，∠ABC 的范圍在30°到 150°之間。

令∠EFD =γ，則在△EFD 中，可得γ的約束函數為：

令∠ABC= γ，則矢量封閉方程向x 軸投影，得兩極限位置方程為：l1 cos （α0） + l2 cos （θ） = l3 cos （β0） + l4。

l1 cos （α1+ 180°） +l2 cos（θ） =l3 cos （β1） +l4，其中：θ = α0 -（180°- γmax）θ =α0+γmin由以上四式可求出γ的范圍為：

γmax=1800+cos-1[（l3cosβ0+l4-l1cosα0）/l2]-α0150°

γmin=cos-1[（l3cosβ0+l4-l1cosα0）/l2]-α030°

最大轉向轉向阻力矩的計算：索羅夫經驗公式：。

則有：Q=F3=211050.34N。

3 連桿轉向機構運動學分析

連桿機構的機構簡圖如上圖2所示，已知車輪轉向速度，即回轉支撐的角速度為=0.4rad/min，l1=320mm，假設B點的速度為vB，方向：垂直AB桿向左，由公式v =*l可得：vB=*l1如下圖3所示，將AB桿延長與DC桿的延長線交于O，在AB桿上，B點的速度垂直桿件向左。且在CD桿上，C點的速度也垂直桿件向左，故O點可以看做是BC桿的速度瞬心。在三角形△OAD里，∠O+∠OAD=β，∠OAD=α，又有在三角形△BCD里，∠OBC=α-θ;所以在△OBC里邊∠O=β-α，BC=305mm，由公式可以得到。

同理得， OB=設點C的速度為vC，桿BC的角速度為，則=，vC=*OC 。

將△CDF看成一個整體，則桿DC與桿DF角速度相同均為，且桿DC=550mm，桿DF=475mm均已知，所以點F的速度可根據公式：解得vF= vF=128mm/s。

經過SolidWorks仿真得到的曲線圖仿真液壓缸活塞桿的最大速v=128mm/s與計算結果相同。

4 結語

150t平板車轉向機構采用連桿機構設計具有傳動效率高、制造成本低、適應性強、傳動效果好等優(yōu)點，解決了傳統(tǒng)平穩(wěn)性和剛度問題，但在智能計算機控制方面還存在進一步的設計和研究。

參考文獻：

[1]馮之敬.機械制造工程原理[M].-2版.北京：清華大學出版社，2008（06）.

[2]王衛(wèi)衛(wèi).材料成型設備[M].-2版.北京：機械工業(yè)出版社，2011（06）.