叉車轉角誤差的圖解法

浙江佳力科技股份有限公司　韓繼峰

　　轉角誤差分析是轉向機構設計中必不可少的工作，小的轉角誤差可以提高機構的傳遞效率，實現轉向過程內、外轉向輪的近似同心圓滾動，減少輪輪胎的磨損。目前平衡重式叉車（以下簡稱叉車）的轉向機構大多采用貫通式橫置油缸，轉角誤差的分析一般分為計算法或作圖法，計算法中計算實際轉角的公式推導比較繁雜，而手工作圖誤差太大，不能掌握準確的數據。CAD的應用，為作圖法進行轉角誤差分析提供了準確和簡便的工具，本文介紹采用CAXA軟件進行轉角分析的作圖方法。一般具體的步驟如下：
　　1．先繪出轉向梯形的幾何模型和前、后軸線及內外轉角的理論特性曲線。如圖1多邊形OABCDO1為某叉車的轉向機構示意圖，沿叉車縱軸線對稱，其中O、O1是左、右轉向輪回轉中心，AB、CD為連桿，BC為橫置油缸的連接孔間距，圓O、圓O1是轉向節臂連接孔的軌跡圓，EF為前軸中心線，EG為轉角理論特性線。
　　2．以橫置油缸單邊行程S（圖1中S=58）在BC上以B為起始點截取點，以截取點為圓心、以AB長（圖1中R=110）為半徑在圓O上取得交點，該點和圓心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，實際應用中則盡可能地細分，并使等分線與圓O形成交點。
　　3．框選上步所做的角度分線及邊界線，運用“旋轉——起始終止點——拷貝”命令將該組線以O為基點、以A點為起始點、以圓O與OO1交點為終止點逆時針旋轉復制，然后用“齊邊”方法使該組線均與EG線形成交點。從點A開始以角等分線、邊界線在圓O的交點為起點，以AB長為半徑依次畫弧，使各圓弧與BC形成交點。

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

　　7．與每一外轉角等分線相對應的實際內轉角線和理論內轉角線之間的夾角即為轉角誤差，用尺寸標注出較大的幾個夾角值，從圖上就可以直觀看出最大轉角誤差的數值和其對應的內、外轉角值，據此判斷機構是否滿足設計要求。本例中最大轉角誤差值為1.97°,出現在外轉角為39.27°、內轉角為50.65°時， 完全滿足轉角誤差小于5°的設計要求。
　　需要說明的是，作圖法所得出的轉角最大誤差值，是所選等分角中的最大值，對于整個轉角范圍來說屬于近似值。不過，在等分角足夠小（2-5°）的情況下，所取得的最大誤差值足以滿足設計分析的需要，而且作圖法能直觀的看出最大轉角誤差出現的范圍和其在整個轉角范圍內的變化趨勢。
　　在叉車設計時,為了便于生產組織,常常將一種轉向橋使用于規格接近、軸距不同的幾種產品上，這時對上圖中前軸線、EF線，理論上對內轉角線刪除重新畫出，并使外轉角等分線與EF相交后畫出新的理論內轉角線。僅需重復上述過程的第7步,就可輕而易舉得出該轉向機構在不同軸距下的轉角誤差。如本例中轉向橋用于軸距1350的叉車時，經作圖得出其最大轉角誤差值為3.21°,出現在外轉角44.9°、內轉角59.9°時，所以該方法在實際應用中尤其在系列化設計中極為方便和快捷，而且也較為準確。