,四连杆机构在路灯车吊篮前后倾装置中的运动分析。提出一种增加四连杆机构的路灯车吊篮前后倾装置,与传统工作装置相比,能够在较小的工作空间内实现吊篮的前后倾动作。四连杆机构结构简单,可实现多种运动,且工作可靠,易润滑,磨损小,适合应用于路灯车等起重装备中。为使新型工作装置达到最佳性能,对现有路灯车的工作装置重新进行了结构设计,利用MATLAB的数值计算和绘图功能对机构上各关键点的轨迹进行运动分析,并借助目标规划的思想对相关的连杆长度进行参数优化。通过对优化设计后机构的各项指标的检验,显示新型工作装置比传统设计其动作区域明显缩小,满足预定的设计目标,适合应用于具有较大提升高度的各式路灯车。论述的内容未涉及动力学的相关问题及四连杆机构的强度、刚度和稳定性等问题。目前国内应用最多的路灯车是内燃平衡重式路灯车,一般由底盘、动力装置和工作装置三大部分组成。工作装置也称起升机构,主要由机械部分和液压系统组成,其中门架式工作装置使用最广泛。传统内燃路灯车依靠液压元件驱动门架前后倾,门架前倾是为了便于叉取和卸载货物;后倾是使路灯车行驶时,货物不会从吊篮上掉落,同时也增加了路灯车的纵向稳定性。我国路灯车标准规定:门架前倾角一般为3o~6o,后倾角为60~12。。但当货架处于升高状态,进行装卸作业时,前后倾动作将带来货物过大的前后向位移,致使货物不稳定,操作较困难。四连杆机构广泛应用于各类机械和仪表中团,因其结构简单,可实现多种运动,且工作可靠,易润滑,磨损轻,适合应用于路灯车等起重装备中。如图1所示,这种新型5 t路灯车的工作装置部分增加了一组四连杆机构,能够在小范围内实现吊篮连同货物的前后倾动作,不会像传统路灯车一样,随着货架升高而造成货物摆动幅度增大,使动作更加平稳。整个动作过程中货物的重心位置变化较小,且相对于沉重的门架保持固定,所以可以用较小功率的步进电机驱动整个装置而省去一套成本较高的倾斜液压缸,提高了使用的经济性。结构设计以单级门架平衡重式5 t路灯车为例,采用轴套式叉架。将叉架分为固定叉架和活动叉架两部分,二者用两个连杆连接。活动叉架与吊篮连接,可以相对于固定叉架发生一定的角度变化;固定叉架装配在门架上,由升降液压缸驱动,带动前方的活动叉架和和吊篮完成提升动作。
,工作过程机构简图,步进电机经减速机构带动杆转动,从而驱动四连杆A"B"CD运动。由于相对的两杆不等长,连杆 C相对于A的角度将发生变化,从而带动吊篮实现前后倾动作。优化目标为充分发挥这种新型工作装置的优点,四连杆机构中各杆件尺寸和角度需要满足以下技术指标:(1)按照现有路灯车的使用要求,在满足上述结构设计的边界条件下,该机构所能实现吊篮的前倾角度应不小于3。,后倾角度不小于6。,为保证足够的调整裕量,本文将目标值分别确定为前倾角度后倾角度9。。(2)为使运动中货物更加稳定,并且运动时所占用的空间尽量减小,吊篮前后端的运动轨迹应尽量在水平方向和竖直方向位移最小。(3)前后倾时,货物重心(认为与吊篮臂中点重合)沿竖直方向的位移应尽量小,以减小步进电机驱动吊篮时的功率消耗,提高能效。(4)尽量缩短货物重心到门架的距离,以减少货物对路灯车前轮产生的力矩,提高路灯车的承载能力。四连杆机构为单自由度系统,由机构示意图可大致确定各杆件在空间的相对位置。其中A,,c,D分别为四连杆的铰支点,各连杆长度A。,B C=L2,CD=L3,A4,A,分别为吊篮的前端、后端,为AB的中点(可认为是货物重心),CB=L,AB=L,长度单位均为mm,并设定杆长矩阵。图4机构示意图吊篮的前后倾角由角表征,图示为正值。。和分别为两连架杆与机架的夹角,角度单位均为度。当0c确定时,。和0c,可由下式计算出:LlCOS器+L2cos=L4+L3cos(1)in寺山in酱=L3sin(2)下面进行几何位置分析。在如图4所示的平面直角坐标系中,不难看出通过确定前端A、后端和货物重心三点的运动轨迹,就可以得到整个吊篮的运动区域,因而称其为关键点,分别表示三点的坐标,则由几何关系可得:(8)在如图5的实际结构中,考虑杆B C、杆A和杆GE在铰接点G处不会发生干涉(9)考虑铰接点C不会与发生干涉。为杆GE在铰接点G处接头处的直径,t为杆 c在铰接点C接头处的圆弧半径,t为铰接点D的转动中心距固定叉架前表面的距离,均为结构常数。