低速叉车横置式转向电动轮设计与优化研究

发布时间：2017-09-27 00:25

  本文关键词：低速叉车横置式转向电动轮设计与优化研究

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【摘要】：转向电动轮是三轮全向行驶叉车的主要部件,其结构和性能对整车的尺寸、承载能力、驱动性和转向性等有显著影响,其设计与性能的研究十分重要。为此,本文以三轮全向行驶叉车转向电动轮为研究对象,基于现代设计理论和方法,对其进行结构设计与优化研究,主要工作内容如下:1、为了降低三轮全向行驶叉车的载货平台高度及离地间隙,设计了一种横置式转向电动轮及其传动装置。为满足三轮全向行驶叉车低速、大扭矩的传动特性要求,设计了大传动比二级减速装置。为提高减速装置使用寿命,应用MATLAB优化工具箱对其进行了优化研究。2、为提高三轮全向行驶叉车的机动性,获得转向电动轮的大转角范围,在分析三轮全向行驶叉车转向模式的基础上,设计了一种可实现大转角范围的四连杆转向机构。应用MATLAB优化工具箱对四连杆转向机构进行了优化研究,使其更省力,提高了转向性能。3、L型支架是转向电动轮的关键结构件,结构与受力复杂,要求承载能力强、重量轻。为此,在受力分析的基础上,应用HyperWorks软件对其进行了有限元分析和拓扑结构优化设计,减轻了L型支架的重量,提高了材料利用率。本文三轮全向行驶叉车转向电动轮的设计方法、研究理论及优化模型,为同类型叉车转向电动轮的设计提供了较重要的参考依据。
【关键词】：转向电动轮 减速装置 转向机构 L型支架 优化设计
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH242
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 课题背景及研究意义9-11
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势11-13
• 1.2.1 电动轮技术研究现状及发展趋势11-12
• 1.2.2 转向机构研究现状及发展趋势12-13
• 1.3 本文研究内容13-14
• 1.4 本章小结14-15
• 第二章 转向电动轮设计与优化15-31
• 2.1 转向电动轮设计分析15-16
• 2.2 转向电动轮及传动系统设计16-24
• 2.2.1 转向电动轮及传动系统设计方法介绍16-17
• 2.2.2 驱动电机的选择17-19
• 2.2.3 传动系统传动比的确定19-20
• 2.2.4 驱动电机牵引特性计算20-21
• 2.2.5 传动系统布置方案设计21-22
• 2.2.6 减速装置设计22-24
• 2.3 减速装置性能优化24-30
• 2.3.1 减速装置性能优化方法介绍24
• 2.3.2 优化设计变量的选取24-25
• 2.3.3 优化目标函数的计算25-28
• 2.3.4 优化约束条件的建立28-30
• 2.3.5 优化结果分析30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 转向电动轮转向机构设计与优化31-53
• 3.1 转向机构设计分析31-36
• 3.1.1 转向机构设计方法介绍31
• 3.1.2 三轮全向行驶叉车转向模式分析31-32
• 3.1.3 各转向模式下各轮转角关系分析32-36
• 3.2 转向机构方案设计36-38
• 3.2.1 三杆式转向机构设计方案36-37
• 3.2.2 四连杆式转向机构设计方案37-38
• 3.3 转向机构参数设计38-41
• 3.3.1 转向系载荷的确定38-39
• 3.3.2 四连杆转向机构参数设计39-41
• 3.4 四连杆转向机构优化设计41-51
• 3.4.1 优化设计变量的选取41-42
• 3.4.2 优化目标函数的计算42-45
• 3.4.3 优化约束条件的建立45-48
• 3.4.4 优化结果分析48-51
• 3.5 转向系统控制执行设计51-52
• 3.6 本章小结52-53
• 第四章 主要部件有限元分析与拓扑优化53-71
• 4.1 L型支架拓扑优化分析53-55
• 4.1.1 L型支架拓扑优化方法介绍53-54
• 4.1.2 L型支架拓扑优化模型初始化54-55
• 4.2 L型支架受力分析55-66
• 4.2.1 叉车满载静止工况分析55-56
• 4.2.2 叉车平路行驶工况分析56-59
• 4.2.3 叉车满载匀加速爬坡行驶工况分析59-61
• 4.2.4 叉车制动工况分析61-63
• 4.2.5 L型支架受力工况综合分析63-66
• 4.3 L型支架拓扑优化66-68
• 4.3.1 L型支架有限元模型的建立66-67
• 4.3.2 L型支架拓扑优化问题定义67
• 4.3.3 L型支架拓扑优化运行结果67-68
• 4.4 L型支架拓扑优化结果分析68-70
• 4.4.1 L型支架优化前后性能对比分析68-69
• 4.4.2 L型支架优化后三维模型的建立69-70
• 4.5 本章小结70-71
• 第五章 结论71-73
• 5.1 结论71
• 5.2 展望71-73
• 参考文献73-77
• 致谢77

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