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单伸位伸缩货叉的力学分析
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堆垛机货叉的结构
存取货装置的分类
现在国内外自动化立体仓库堆垛机所用的存取货装置主要有：1）电磁或真空吸盘存取装置；2）机械抓取式存取装置；3）旋转抓取装置；4）伸缩货叉存取装置，其中伸缩货叉式应用最为普遍。下面主要对伸缩式货叉进行分析。
货叉的结构
堆垛机货叉一般采用3级直线差动机构，这种结构形式的货叉由动力驱动和上、中、底3叉以及导向部分构成，底叉固定在载货台上，中叉可在齿轮齿条的驱动下，u底叉向两侧伸出一定距离，上叉在安装于中叉上的增速机构的带动下相对中叉向外伸出更长的距离，实现想货位内存取货物，这种机构的特点是上叉相对于中叉伸出的距离为伸出行程的2/3，而中叉相对于下叉伸出的距离为伸出行程的1/3，上叉与中叉之间，中叉与下叉之间均有合适的导向接触长度，保证3层货叉伸出时的相对刚度要求，图1为当堆垛机货叉上叉运行到最大距离时载荷简图，其中底叉固定在载货台上，中叉运行到货叉行程的1/3距离，此时有2个导向轮支承，上叉相对于中叉运行货叉行程的2/3，也有2个导向轮支承，与中叉相连。
堆垛机货叉的力学分析
货叉是堆垛机存、取货的关键部件，它在工作时前叉要伸入货架中，所以，在设计货叉时，应使前叉的厚度尽量薄，同时，叉前端的挠度应控制在最小为设计目标，将货叉分解为固定叉、中间叉和前叉分别进行考虑，货叉的载荷简图如图1所示。
2.1固定叉的力学分析
固定叉在货叉机构的最底层，和载货台架固联，在货叉伸缩运行中它固定不动，其受力图如图2所示。
当a≤x≤a+b时，弯矩方程：
Mx
C处的转角
Θt
引起的挠度为
Z1
所以，当x=a+b时，
θ1
2.2中间叉的力学分析
中间叉在货叉机构的中间层，动力源通过链轮链条机构直接驱动中间叉伸缩运动，其受力图如图3所示。
BC段弯矩方程为
M
转角方程为
θ2
挠度方程为
Z
所以，当x=b时C处转角和最右端的挠度为
θ2
Z
将BC段作为刚性，C点作为固定端考虑，D和E点产生的支反力如图3（b）所示。
CD段的弯矩方程为
Mx=Qe
当x=c+d时，E处的挠度为
Z3
C处的转角方程为
θ3
当x=c+d时，最右端的挠度为
Z4
2.3上叉的力学分析
上叉在货物的作用下，在D处和E处产生支反力，上叉板受力如图4所示。
DE段的弯矩方程为
M
转角方程为
θ4=
挠度方程为
Z3
当x-d时，E处的转角和最右端的挠度为
结语
在堆垛机货叉设计时，要充分考虑在载货台和立柱为刚性时条件下，进行伸缩货叉工作的总挠度计算，通过上述计算，伸缩货叉的总挠度为：
Z=Z1
在设计货叉时，总挠度应控制在10~15mm范围内，以保证堆垛机在存取货物过程货叉能够准确定位，安全平稳完成任务。
附录1：载荷250KG的单伸位伸缩货叉的力学分析
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