Ｍ ｔｏ Ｖｅ 对柔 性 体 系 统 来 说 是 一 个 强 大 的 前 后处 理 器 ， ｏ ｉｎ ｌｗ ＇
使用Ｏ ｔ ｓ ｒ ｃ￣ 以很容易地生成柔性体模型 ，并能将 其与刚 ｐ ｉｔ ｕ ｔ
形体 组合 到 一 起 进 行 多 体 动 力 学分 析 。
器 ，并且集成在了Ｈ ｐ ｒ ｏ ｋ＃ 架 中，方便创建柔性体模型 。 ｙ ｅ ｗ ｒｓ［ ￣
２Ｍｏｉｎｉｗ中生成 柔性 体 ． ｔ ｖｅ ｏ
在 Ｍ ｔｏ ｖｅ 中调 用 生 成 柔 性 体 的 工 具 ｆｅ ｐ ｅ ，选 择 ｏ ｉｎ ｉ ｗ ｌｘ ｒ ｐ
Ｈ ｐ ｒｅ ｈ ｙ ｅ ｍ ｓ 中建 立 的有 限元 模 型 导 入 Ｍ ｔｏ ｖｅ 时 ，必 须 Ｈ ｐ ｒ ｅ ｈ ｏ ｉｎ ｉｗ Ｙ ｅ Ｍ ｓ 中导 出 的ｆ ｍ 件 ，并 将 刚 性 单 元 节 点号 写入 。特 ｅ文
料和 属 性 ，通过 ｆ ｍ 件 导 入 到 ｏ１ｎ １ｗ ，这 样 就 解 决 了质 元 ，如 图２ 示 。 ｅ文 ｔ０Ｖｅ 中 所 量 中 心位 置 混 乱 的 问题 。 与 此 同 时 ，多体 动 力 学分 析 得 出 的 受 力 结 果文 件 ，在ｏ ｔｓｒｃ 进 行 有 限 元分 析 时 同样 需 要 。 ｐｉｔｕｔ
仿真分析 ，得到推 出器杆件的受力情 况 ，并 由杆件 受力值得 出有 限元分析结果。
基 于 刚柔耦 合 多体 动 力学 的
叉车推 出器分析
口安徽合力股份有 限公司研发部 周齐齐 李戈 操 汪谟清
一
、
引 言
叉车 在工作过 程 中为 了完成特定 的工作任 务 ，往 往需要 配置不 同的属具 ，而叉车推 出器是 叉车属具 中的一种 ，主要进 行推拉货物 的工作。 由于推 出器结构杆件 比较 多，运动连接关 系比较复杂 ，采用手工计 算各杆件 的受力情况 的方法显得很 困
单元节点号 ，通过 Ｍ ｔｏ ｖｅ 生成柔性体工具很 容易就可 以生 ｏ ｉｎ ｉｗ １ ｐ ｒ ｓ中建 立柔性体有限元模型 ． ｅＭｅ Ｈｙ ｈ 在 Ｈ Ｐ Ｍ ｈ Ｙ ｅ ｅ 中建立需要生成柔性体 的零件的有限元模 ｒ ｓ
在机 械 动 力学 系 统 中 ，系统 本 身的 质 量 、 质心 和 转 动 惯 量 成柔性体 。
能 够 解 决 这 类 问 题 ，且 能 得 到 很 好 的结 果 。 其 他 柔 性 体 的 生 成 ，在 这 里 不 再 赘 述 。
左端前杆三个连接 处的受力情况
四、多体动力学仿真
１多体动力学模 型的建立 ．
推 出器模 型的载荷 为 ：推 出器推货板 与货物之 间的作 用 力，货物的阻力主要是货物 与载货板之 间的摩擦。这 里将摩擦
三 、 柔 性体 的生 成
时前６ 阶模 态是不参 与计 算的。生成 的柔性体 及部分模态 ，如
Ｍ ｔｏ ｖｅ 对 多柔性体 系统 来说是一个非 常强大的前处理 图 ４ 示 。 ｏ ｉｎ ｉｗ 所
Ｃ ＤＣ Ｍ与制造业信息化 ・ ０ ０ Ａ ￣Ａ ２ １ 年第１期 ６ ２ ５
动 力 ，设 置 为 油 缸 的 行 驶 速度 ：２ ｍｍｓ ０ ｌ。整 个 推 出器模 型 的 多
体 动力学模型 ，如图５ 所示。
图２
２多体 动 力 学仿 真 结 果 ． 通 过 Ｍ ｔ ｏ ｏ ｖ 分 析 后 ，可 以得 出 多体 动 力 学 仿 真 结 ｏ １ ｎ １ｅ ｓ
果 ，同时可 以得 出柔性体在运动过程 中的等效应力值 。推 出器
模 型 的 分 析 结 果 （ 效 应 力值 ），如 图 ６ 示 。 等 所
栏 目主持 ：黎艳 投稿信 箱 ：Ｌ ＠ｉｎ ｖ ． ｍ． ｉ ｄ ｏ ｏｃ ｃ ｙ ｏ ｎ
叉车属 具的形 式 多种 多样 ，且结构 相对 复杂 ，设 计 人员通 过手工 计算这 些 复杂的 受力情 况显得 力不从 心。
Ｍｏｉｎ ｉｗ ｔ Ｖｅ 是通用的多体 动力学仿真软件 ，利用Ｍｏ ｉｎ ｅ ｏ ｔ Ｖｌｗ的刚柔耦合技术对叉车推出器的运 动机构进行动力学 ｏ
模 型 给 定 材 料 和 属 性 ，并 将 模 型 连 接 处 建 立 Ｒ ２ 元 且 给 出 Ｅ 单 Ｂ
二、叉车推出器模型 的建立
等决定 了系统的特性 ，所以导入 的模 型必须保证这些参数 的正
确 性 。 由于 叉 车 推 出 器模 型 结构 复 杂 ，杆 件 数 量 较 多 ，直 接 将
…
ｗ
．
Ｃｏ ｍ
． ｎ ｃ
助 力 中 国制 造 业 ห้องสมุดไป่ตู้ 新
推板 ｘ方 向 的速 度
图７
３柔性 体 连 接 处 受 力 ．
在 多体 动 力 学 模 型 中 ， 当将 部 分 杆 件 作 为 柔 性 体 后 ， 虽 然模 型 的过 约 束 可 以 通过 柔性 体 的变 形 来 消 除 ，但 是 如 果 要 得 到连 接 处 的 受 力 大 小 ，还 是 需要 将 柔 性 体 连 接 处 的 约 束 进 行 修 改 ，改 为 自 由度 更 少 的球 铰 ， 以便 得 到更 真 实 的 受 力值 。 部 分 柔性 体 的分 析 结 果 ，如 图 ７ 示 。 所
推 出器Ｃ Ｄ Ａ 模型导入￣ Ｍ ｔｏ Ｖｅ 中 ，往往使得杆件 的质量 中心 型 ，在铰链等连 接处建 立Ｒ ｅ 刚性单元 并给出 刚性单元 的节 Ｊ Ｉｏ ｉｎｉｗ ｂ２ 位置混乱 ，因此需要在Ｈ Ｐ ｍ ｓ 中建立有限元模型并赋予材 点 号。在Ｈ Ｐ Ｍ ｓ 中输出ｆ ｍ ｙ ｅ ｍｈ ｒ Ｙ ｅ ｅｈ ｒ ｅ 文件 。有限元模型及 刚性单
一 一
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推 出器模 型 由于杆件数 量较 多 ，采 用 多刚体 动力学分析
时，在杆件之间的铰链等连接处容 易产 生过约束 ，而且过 约束
的消除必须通过手动消除 ，难度很 大。采 用刚柔耦合多体分析
力作 为 阻 力 ，摩 擦 力 大 小 为 ５ ０ ．Ｎ 两 个 活塞 的 运 动 作 为 主 ７ ８８ 。
６ Ｃ Ｄ Ｃ Ｍ与制造业信息化 ６ Ａ／Ａ Ⅵ ｎ ｖ － ｒ． ， ｉ ｏ ｏｃ ｎ ｃ ｗｗ ｄ ｏ ｎ
左 前 臂 的 受 力 情 况
栏 目主持 ： 艳 黎
投稿信箱 ：Ｌ ＠ｉｎ ｖ ．ｏ ． ｉ ｉ ｄ ｏ ｏｃ ｒ ｃ ｙ ｎ Ｆ
难 ，通 过 Ｍ ｔｏ Ｖｅ 多体 动 力 学仿 真 软 件 可 以较 好 地 解 决 该 问 ｏ ｉｎ ｉｗ
题。
目前 ，多体 动 力学仿 真系统分 为 多刚体 仿真 系统和 刚柔
耦合仿真系统 ，叉车推 出器结构 比较复杂 ，采用多刚体 仿真系 统时 ，必须认真校核 各个杆件之间 的连接关系 ，否则在连接处 会 出现过约束的情况 ，当模型很大时 ，检查过约束是比较困难 的。采用刚柔耦合仿真系统可以较好地解决这 些 、题 。 口 ］
运 动 时 的死 点或 运 动 过 程 中受 力 过 大 的 点 ，以 便设 计 人 员进 行
观察 ，提高 了工作效率。Ｍ ｔｏ ｖｅ 提供 了与Ｈ ｐ ｒ ｏｋ 的无 ｏ ｉｎ ｉｗ ｙ ｅ ｗ ｒｓ
缝 接 口 ，这 为 零 件 后 续 的 有 限 元 分析 提供 了平 台 。
ｃ Ｄ ｃ Ｍ与制造业信息化 ・ ０ ０ Ａ ／Ａ ２ １ 年第１ 期 ６ ２ ７
五 、结 束 语
通过Ｍ ｔｏ ｖｅ ￣体动力学分析 软件 ，可 以很方便地对手 ｏ ｉｎ ｉｗ
工计 算 困难 的大 型 模 型 进 行 动 力 学分 析 ，并 能 得 出各 杆 件 连 接
处的受力大小 ，这对于模型的初步设 计起 到很 重要 的作 用ｏ
Ｍ ｔｏ ｖｅ 多体动力学分析软件 能够 有效地得 出机械机构 ｏ ｉｎ ｉｗ
统一两者之 问的单位。在Ｈ ｐ ｒ ｅ ｈ ｙ ｅ ｍ ｓ 中建立的有限元模型 ，如 别 注 意 导 入 时 的 单位 系统 ，必 须 保 证 与 Ｈ ｐ ｒ ｅ ｈ 设置 的单 ｙ ｅ ｍ ｓ￣
图ｌ 示。 所
位 系统
致 ，如 图３ 示 。 所
生成 的柔性体前６ 阶位 刚体 位移 ，在进行多体动 力学分析