工程机械换挡手柄操作机构的设计与仿真.pdf

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1、·信息技术·张恒根，等·工程机械换挡手柄操作机构的设计与仿真工程机械换挡手柄操作机构的设计与仿真张恒根，涂群章，何继贤，潘明，郑烨，丁乔(解放军理工大学野战工程学院，江苏南京210007)摘要：对某型挖掘机的行驶换挡操作过程进行了研究。为便于自动控制或远程遥控换档，设计了一种换挡操纵机构，由电动机驱动曲柄滑块复合机构的运动来实现换挡操作，把电机的回转运动转换为换挡的空间动作。通过Pro／E进行了机构的建模和仿真，对操纵机构的性能进行了分析．验证了其可行性。关键词：换挡手柄；操纵机构；建模与仿真中图分类号：1]P391．9文献标志码：B文章编号：1671—52

2、76(2014)04—0101—04DesignandSimulationAnalysisofOperatingMechanismforSlliftHandShankofConstructionMachineryZHANGHeng—gen，TUQua—zhang，HEji-xian，PANMing，ZHENGYe，DINGQiao(CollegeofFieldEngineering，PLAUniversityofScienceandTechnology，Nanjing210007，China)Abstract：Basedonthestudyoftheexca

3、vatorshifthandshank，thispaperdesignsaautomaticandremotecontrolhandlemechanism．Theslide-crankcompositionmechanismisdrivenbyamotortoachievetheshiftoperation．Ittransformsthemotorrofationintotheshiftmovement．ThemechanismmodelisbuiltbasedonPro／E．Thefeasibilityisvedfiedthroughtheanalysis

4、ofitscharacteristies．Keywords：shifthandshank；operatingmechanism；modelingandsimulation动，为了简便直观地进行分析，建立如图1所示的直角坐0引言标系中，选取手柄与底座的铰接点为坐标原点，手柄在空挡位置时处于竖直方向(轴)，手柄由空挡进2档时的前近年来，地震、台风、核泄露等灾害频繁发生，在抢险进方向为轴。这样，手柄档位及工作位置关系如图1救灾特别是道路、建筑物、山体滑坡等工程抢通抢建中，工所示。程机械起着极其重要的作用。而在这些工作环境异常恶劣和危险的场合下作业，为保证操作者的身

5、体健康和生命档换挡手柄‘+财产安全，采用作业的自动化装置或遥控装备，将人(操～，2柄作手)从各种危险的作业现场中解放出来，已成为重要途：：径之一。为实现工程机械的自动或遥控驾驶，采用置于驾驶室内对各种操纵杆进行自动或遥控操作的机器手，是实现工程机械的无人或遥控操作最有效途径之一。挖掘机是目前在工程抢修抢建中最为典型的装备之换挡手柄一，要实现对其进行遥控或自动操作，实现自动换挡是重图1换挡手柄工作流程图要的一步。目前挖掘机主要采用手动换档，要在不改变机械原有结构的基础上，实现自动或遥控换档，就必须设计根据对换挡手柄运动分析，换挡手柄的运动可分解为合理的换档驱动

6、机构和相应的控制器。本文通过对某型平面内的直线运动和绕轴回转运动。直线运动可采用电挖掘机的换挡机构的研究，设计了一种操纵换挡手柄的机动机驱动曲柄滑块机构来实现，回转运动采用电动机驱动构，并通过建模、分析，验证了其换档操作的有效性，为该回转副来实现。机械自动换挡系统的实现打下基础。如图2所示，将一个沿手柄杆上下滑动的滑块套在手柄杆上，滑块固定在一个指定的距离坐标原点距离为1建立模型的平面上，当滑块运动产生行程时，手柄的转角就可以，根据对换挡手柄的结构、位置和运动的分析，该型挖由R和三确定出来，即=arctan({)。因此，把研究手柄n掘机的换档手柄主要包括两个

7、前进档和一个倒档。前进的运动来转化为研究滑块的运动，下面将以滑块为主要研1档为低速档，2档为高速档，手柄的换挡运动是空间运究对象。作者简介：张恒根(1988一)，男，河南新乡人，硕士研究生，主要研究方向为机械电子工程。MachineBuildingAutomation，Aug2014，43(4)：101～104·101··信息技术·张恒根，等·工程机械换挡手柄操作机构的设计与仿真块的行程和电动机的转角，再根据滑块的行程，计算出复换合机构的运动参数，就可以实现通过复合机构最终驱动换挡手柄至需要的位置。图4是用Pro／E软件对换挡手柄的操纵机构进行了建模。坐标原

8、点图2滑块与手柄的位置关系图根据前面的叙述，复合机构