基于虚拟样机的新型农用小推车仿真设计

王凤云

摘要：基于虚拟样机技术设计一种可升降、可伸缩的新型多功能小推车，针对农民对小推车功能的需求，确定小推车的整体结构设计方案，并对小推车升降结构位置、动力参数进行分析。选用UG集成化软件建立小推车三维数字模型，并进行运动仿真分析，对小推车的整个动作过程进行动态干涉及运动轨迹分析。

关键词：虚拟样机；农用小推车；仿真设计

中图分类号：TP391.99；S229+.2 文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2014）08-0403-02

在农田采摘水果是一项繁重的农业劳动，特别是在山地果园里，大多数果园间隙只能容下一个人行走，大型农机无法进入果园，只能由人将水果一筐一筐运出果园。本研究设计了一种新型农用小推车，它能够自由行走并承载重物，与一般独轮小车相比灵活性更好，具有便于控制、操作方便等优点。近年来，虚拟样机技术引起了人们的重视，并越来越多地应用于工程设计实践^[1]。本研究采用虚拟样机技术，建立新型农用小推车虚拟样机模型，通过运动仿真、动态干涉检查，缩短了新型小推车的开发周期，提高了设计质量。

1 新型多功能小推车结构

本研究在确定小车承载车厢上下运动的升降结构方案的基础上进行整机结构设计。

1.1 新型小推车功能动作具体要求

新型小推车应具备以下几种功能：农忙时，小推车应可以在果园内自由行走；采摘果实时，小车的承载车厢可以实现升降，可以实现高处采摘水果；小推车可以方便稳当地将采摘到的果实送上运输车，省时省力；小车的承载车厢还可以实现平移，用以加大承载空间；可以将承载车厢直接放到多功能车中，实现水果自由搬卸。同时，小推车应具有功能延伸性，成为人们日常生活的助手，经过改装小车也可以实现其他功能：比如在小车的前端安装毛刷，小车上下运动带动毛刷粉刷墙壁。

1.2 升降平台方案

经调查发现，剪叉式升降平台具有制造容易、价格低廉、结实耐用、便于维修保养等特点^[2]。小推车升降平台属于家用小型设备，可借用剪叉式升降平台原理进行设计（图1）。液压缸有3种不同的安放位置：垂直固定剪叉式结构的平台升降行程等于液压缸行程，不适合对升降要求较高的农用小推车；水平固定剪叉式机构平台的升降行程稍大于液压缸的升降行程，水平固定剪叉式机构的活塞受力较大，不适合需要频繁升降使用的小推车；双铰接剪叉式结构升降平台的行程基本可达到液压缸行程的2倍以上，比较适合对升降高度要求较高的小推车，最终确定选用双绞接剪叉式结构方案。

4 结论

本研究针对农民对农用小推车功能、动作的需求，开发了一种便捷、实用的新型农用多功能小车，确定了小推车液压驱动整体结构的设计方案，其创新点包括以下几个方面：首先，将液动剪叉式升降机构运用到普通的多功能小推车上，改变传统的人工搬运的作业方式；其次，车中有车的设计拓展了小车的功能；再次，选用集成化的UG软件建立小推车样机的零部件模型，并利用制图、高级运动仿真模块对样机进行运动仿真。给小车安装可以绕轴旋转200°的轮臂，保证小车在不同方向进行升降的平稳性。

参考文献：

[1]杨晓京，刘剑雄. 基于虚拟样机技术的数控机床现代设计方法[J]. 机械设计，2005，22（2）：16-18.

[2]丁智平. 气液动剪叉式升降平台运动受力分析及其应用[J]. 株洲工学院学报，1999，13（6）：49-52.

[3]高清冉，孙海燕，李海洪，等. 基于虚拟样机的机床设计与仿真研究[J]. 机械设计，2009，26（7）：16-19.

[4]陈海霞，刘 霞. 虚拟样机技术在数控机床设计中的应用[J]. 机械制造与自动化，2011，40（3）：121-122，171.

[5]李 锐. 基于UG的机构运动仿真和分析[J]. 机械工程与自动化，2010，162（5）：44-45，48.endprint

摘要：基于虚拟样机技术设计一种可升降、可伸缩的新型多功能小推车，针对农民对小推车功能的需求，确定小推车的整体结构设计方案，并对小推车升降结构位置、动力参数进行分析。选用UG集成化软件建立小推车三维数字模型，并进行运动仿真分析，对小推车的整个动作过程进行动态干涉及运动轨迹分析。

关键词：虚拟样机；农用小推车；仿真设计

中图分类号：TP391.99；S229+.2 文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2014）08-0403-02

在农田采摘水果是一项繁重的农业劳动，特别是在山地果园里，大多数果园间隙只能容下一个人行走，大型农机无法进入果园，只能由人将水果一筐一筐运出果园。本研究设计了一种新型农用小推车，它能够自由行走并承载重物，与一般独轮小车相比灵活性更好，具有便于控制、操作方便等优点。近年来，虚拟样机技术引起了人们的重视，并越来越多地应用于工程设计实践^[1]。本研究采用虚拟样机技术，建立新型农用小推车虚拟样机模型，通过运动仿真、动态干涉检查，缩短了新型小推车的开发周期，提高了设计质量。

1 新型多功能小推车结构

本研究在确定小车承载车厢上下运动的升降结构方案的基础上进行整机结构设计。

1.1 新型小推车功能动作具体要求

新型小推车应具备以下几种功能：农忙时，小推车应可以在果园内自由行走；采摘果实时，小车的承载车厢可以实现升降，可以实现高处采摘水果；小推车可以方便稳当地将采摘到的果实送上运输车，省时省力；小车的承载车厢还可以实现平移，用以加大承载空间；可以将承载车厢直接放到多功能车中，实现水果自由搬卸。同时，小推车应具有功能延伸性，成为人们日常生活的助手，经过改装小车也可以实现其他功能：比如在小车的前端安装毛刷，小车上下运动带动毛刷粉刷墙壁。

1.2 升降平台方案

经调查发现，剪叉式升降平台具有制造容易、价格低廉、结实耐用、便于维修保养等特点^[2]。小推车升降平台属于家用小型设备，可借用剪叉式升降平台原理进行设计（图1）。液压缸有3种不同的安放位置：垂直固定剪叉式结构的平台升降行程等于液压缸行程，不适合对升降要求较高的农用小推车；水平固定剪叉式机构平台的升降行程稍大于液压缸的升降行程，水平固定剪叉式机构的活塞受力较大，不适合需要频繁升降使用的小推车；双铰接剪叉式结构升降平台的行程基本可达到液压缸行程的2倍以上，比较适合对升降高度要求较高的小推车，最终确定选用双绞接剪叉式结构方案。

4 结论

本研究针对农民对农用小推车功能、动作的需求，开发了一种便捷、实用的新型农用多功能小车，确定了小推车液压驱动整体结构的设计方案，其创新点包括以下几个方面：首先，将液动剪叉式升降机构运用到普通的多功能小推车上，改变传统的人工搬运的作业方式；其次，车中有车的设计拓展了小车的功能；再次，选用集成化的UG软件建立小推车样机的零部件模型，并利用制图、高级运动仿真模块对样机进行运动仿真。给小车安装可以绕轴旋转200°的轮臂，保证小车在不同方向进行升降的平稳性。

参考文献：

[1]杨晓京，刘剑雄. 基于虚拟样机技术的数控机床现代设计方法[J]. 机械设计，2005，22（2）：16-18.

[2]丁智平. 气液动剪叉式升降平台运动受力分析及其应用[J]. 株洲工学院学报，1999，13（6）：49-52.

[3]高清冉，孙海燕，李海洪，等. 基于虚拟样机的机床设计与仿真研究[J]. 机械设计，2009，26（7）：16-19.

[4]陈海霞，刘 霞. 虚拟样机技术在数控机床设计中的应用[J]. 机械制造与自动化，2011，40（3）：121-122，171.

[5]李 锐. 基于UG的机构运动仿真和分析[J]. 机械工程与自动化，2010，162（5）：44-45，48.endprint

摘要：基于虚拟样机技术设计一种可升降、可伸缩的新型多功能小推车，针对农民对小推车功能的需求，确定小推车的整体结构设计方案，并对小推车升降结构位置、动力参数进行分析。选用UG集成化软件建立小推车三维数字模型，并进行运动仿真分析，对小推车的整个动作过程进行动态干涉及运动轨迹分析。

关键词：虚拟样机；农用小推车；仿真设计

中图分类号：TP391.99；S229+.2 文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2014）08-0403-02

在农田采摘水果是一项繁重的农业劳动，特别是在山地果园里，大多数果园间隙只能容下一个人行走，大型农机无法进入果园，只能由人将水果一筐一筐运出果园。本研究设计了一种新型农用小推车，它能够自由行走并承载重物，与一般独轮小车相比灵活性更好，具有便于控制、操作方便等优点。近年来，虚拟样机技术引起了人们的重视，并越来越多地应用于工程设计实践^[1]。本研究采用虚拟样机技术，建立新型农用小推车虚拟样机模型，通过运动仿真、动态干涉检查，缩短了新型小推车的开发周期，提高了设计质量。

1 新型多功能小推车结构

本研究在确定小车承载车厢上下运动的升降结构方案的基础上进行整机结构设计。

1.1 新型小推车功能动作具体要求

新型小推车应具备以下几种功能：农忙时，小推车应可以在果园内自由行走；采摘果实时，小车的承载车厢可以实现升降，可以实现高处采摘水果；小推车可以方便稳当地将采摘到的果实送上运输车，省时省力；小车的承载车厢还可以实现平移，用以加大承载空间；可以将承载车厢直接放到多功能车中，实现水果自由搬卸。同时，小推车应具有功能延伸性，成为人们日常生活的助手，经过改装小车也可以实现其他功能：比如在小车的前端安装毛刷，小车上下运动带动毛刷粉刷墙壁。

1.2 升降平台方案

经调查发现，剪叉式升降平台具有制造容易、价格低廉、结实耐用、便于维修保养等特点^[2]。小推车升降平台属于家用小型设备，可借用剪叉式升降平台原理进行设计（图1）。液压缸有3种不同的安放位置：垂直固定剪叉式结构的平台升降行程等于液压缸行程，不适合对升降要求较高的农用小推车；水平固定剪叉式机构平台的升降行程稍大于液压缸的升降行程，水平固定剪叉式机构的活塞受力较大，不适合需要频繁升降使用的小推车；双铰接剪叉式结构升降平台的行程基本可达到液压缸行程的2倍以上，比较适合对升降高度要求较高的小推车，最终确定选用双绞接剪叉式结构方案。

4 结论

本研究针对农民对农用小推车功能、动作的需求，开发了一种便捷、实用的新型农用多功能小车，确定了小推车液压驱动整体结构的设计方案，其创新点包括以下几个方面：首先，将液动剪叉式升降机构运用到普通的多功能小推车上，改变传统的人工搬运的作业方式；其次，车中有车的设计拓展了小车的功能；再次，选用集成化的UG软件建立小推车样机的零部件模型，并利用制图、高级运动仿真模块对样机进行运动仿真。给小车安装可以绕轴旋转200°的轮臂，保证小车在不同方向进行升降的平稳性。

参考文献：

[1]杨晓京，刘剑雄. 基于虚拟样机技术的数控机床现代设计方法[J]. 机械设计，2005，22（2）：16-18.

[2]丁智平. 气液动剪叉式升降平台运动受力分析及其应用[J]. 株洲工学院学报，1999，13（6）：49-52.

[3]高清冉，孙海燕，李海洪，等. 基于虚拟样机的机床设计与仿真研究[J]. 机械设计，2009，26（7）：16-19.

[4]陈海霞，刘 霞. 虚拟样机技术在数控机床设计中的应用[J]. 机械制造与自动化，2011，40（3）：121-122，171.

[5]李 锐. 基于UG的机构运动仿真和分析[J]. 机械工程与自动化，2010，162（5）：44-45，48.endprint