叉車轉(zhuǎn)角誤差的圖解法

浙江佳力科技股份有限公司　韓繼峰

　　轉(zhuǎn)角誤差分析是轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中必不可少的工作，小的轉(zhuǎn)角誤差可以提高機(jī)構(gòu)的傳遞效率，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向過(guò)程內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪的近似同心圓滾動(dòng)，減少輪輪胎的磨損。目前平衡重式叉車（以下簡(jiǎn)稱叉車）的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)大多采用貫通式橫置油缸，轉(zhuǎn)角誤差的分析一般分為計(jì)算法或作圖法，計(jì)算法中計(jì)算實(shí)際轉(zhuǎn)角的公式推導(dǎo)比較繁雜，而手工作圖誤差太大，不能掌握準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。CAD的應(yīng)用，為作圖法進(jìn)行轉(zhuǎn)角誤差分析提供了準(zhǔn)確和簡(jiǎn)便的工具，本文介紹采用CAXA軟件進(jìn)行轉(zhuǎn)角分析的作圖方法。一般具體的步驟如下：
　　1．先繪出轉(zhuǎn)向梯形的幾何模型和前、后軸線及內(nèi)外轉(zhuǎn)角的理論特性曲線。如圖1多邊形OABCDO1為某叉車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)示意圖，沿叉車縱軸線對(duì)稱，其中O、O1是左、右轉(zhuǎn)向輪回轉(zhuǎn)中心，AB、CD為連桿，BC為橫置油缸的連接孔間距，圓O、圓O1是轉(zhuǎn)向節(jié)臂連接孔的軌跡圓，EF為前軸中心線，EG為轉(zhuǎn)角理論特性線。
　　2．以橫置油缸單邊行程S（圖1中S=58）在BC上以B為起始點(diǎn)截取點(diǎn)，以截取點(diǎn)為圓心、以AB長(zhǎng)（圖1中R=110）為半徑在圓O上取得交點(diǎn)，該點(diǎn)和圓心O的連線與OA形成夾角（圖1中56.1°角），該角即為最大外轉(zhuǎn)角。利用CAXA的“直線——角度分線”命令將該角等分若干份，本例中采用10等分，實(shí)際應(yīng)用中則盡可能地細(xì)分，并使等分線與圓O形成交點(diǎn)。
　　3．框選上步所做的角度分線及邊界線，運(yùn)用“旋轉(zhuǎn)——起始終止點(diǎn)——拷貝”命令將該組線以O(shè)為基點(diǎn)、以A點(diǎn)為起始點(diǎn)、以圓O與OO1交點(diǎn)為終止點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)復(fù)制，然后用“齊邊”方法使該組線均與EG線形成交點(diǎn)。從點(diǎn)A開(kāi)始以角等分線、邊界線在圓O的交點(diǎn)為起點(diǎn)，以AB長(zhǎng)為半徑依次畫弧，使各圓弧與BC形成交點(diǎn)。

　　4．將上述各圓弧用“平移——拷貝”沿BC方向移動(dòng)BC長(zhǎng)度（圖1中為463）后復(fù)制，并與BC延長(zhǎng)線形成交點(diǎn)，從C點(diǎn)開(kāi)始，以C點(diǎn)和各交點(diǎn)為圓心，以CD為半徑依次作弧，使各圓弧與圓O1均有交點(diǎn)，連接各交點(diǎn)與圓心O1形成一組扇形直線，這就是實(shí)際內(nèi)轉(zhuǎn)角線，兩邊界扇形直線之間的夾角（即圖1中的79.3°角）為最大內(nèi)轉(zhuǎn)角。
　　5.將上述實(shí)際內(nèi)轉(zhuǎn)角線組以O(shè)O1直線為對(duì)稱軸鏡向復(fù)制，如圖2中將D點(diǎn)鏡向到H點(diǎn)，運(yùn)用“旋轉(zhuǎn)——起始終止點(diǎn)——旋轉(zhuǎn)”命令將該組線以O(shè)1為基點(diǎn)、以H點(diǎn)為起始點(diǎn)、以圓O1與OO1交點(diǎn)為終止點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（圖2中為了顯示過(guò)程采用了旋轉(zhuǎn)復(fù)制），運(yùn)用“齊邊”命令使直線與EG線、外轉(zhuǎn)角等分線形成交點(diǎn)。
　　6．用樣條曲線依次連接內(nèi)外轉(zhuǎn)角線的交點(diǎn)，形成圖1中EG附近的曲線，這就是實(shí)際轉(zhuǎn)角特性曲線。連接O1與外轉(zhuǎn)角等分線和EG線形成的交點(diǎn)，為便于區(qū)別，可將此組連線設(shè)置為顏色、線形不同的圖層線（圖1中的虛線），這些連線是理論內(nèi)轉(zhuǎn)角線。

　　7．與每一外轉(zhuǎn)角等分線相對(duì)應(yīng)的實(shí)際內(nèi)轉(zhuǎn)角線和理論內(nèi)轉(zhuǎn)角線之間的夾角即為轉(zhuǎn)角誤差，用尺寸標(biāo)注出較大的幾個(gè)夾角值，從圖上就可以直觀看出最大轉(zhuǎn)角誤差的數(shù)值和其對(duì)應(yīng)的內(nèi)、外轉(zhuǎn)角值，據(jù)此判斷機(jī)構(gòu)是否滿足設(shè)計(jì)要求。本例中最大轉(zhuǎn)角誤差值為1.97°,出現(xiàn)在外轉(zhuǎn)角為39.27°、內(nèi)轉(zhuǎn)角為50.65°時(shí)， 完全滿足轉(zhuǎn)角誤差小于5°的設(shè)計(jì)要求。
　　需要說(shuō)明的是，作圖法所得出的轉(zhuǎn)角最大誤差值，是所選等分角中的最大值，對(duì)于整個(gè)轉(zhuǎn)角范圍來(lái)說(shuō)屬于近似值。不過(guò)，在等分角足夠?。?-5°）的情況下，所取得的最大誤差值足以滿足設(shè)計(jì)分析的需要，而且作圖法能直觀的看出最大轉(zhuǎn)角誤差出現(xiàn)的范圍和其在整個(gè)轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)的變化趨勢(shì)。
　　在叉車設(shè)計(jì)時(shí),為了便于生產(chǎn)組織,常常將一種轉(zhuǎn)向橋使用于規(guī)格接近、軸距不同的幾種產(chǎn)品上，這時(shí)對(duì)上圖中前軸線、EF線，理論上對(duì)內(nèi)轉(zhuǎn)角線刪除重新畫出，并使外轉(zhuǎn)角等分線與EF相交后畫出新的理論內(nèi)轉(zhuǎn)角線。僅需重復(fù)上述過(guò)程的第7步,就可輕而易舉得出該轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)在不同軸距下的轉(zhuǎn)角誤差。如本例中轉(zhuǎn)向橋用于軸距1350的叉車時(shí)，經(jīng)作圖得出其最大轉(zhuǎn)角誤差值為3.21°,出現(xiàn)在外轉(zhuǎn)角44.9°、內(nèi)轉(zhuǎn)角59.9°時(shí)，所以該方法在實(shí)際應(yīng)用中尤其在系列化設(shè)計(jì)中極為方便和快捷，而且也較為準(zhǔn)確。