无动力集装箱吊具机构的运动学分析及仿真

翁雪涛，余诗明，王国贤

(1.海军工程大学科研部，湖北 武汉 430033;2.武汉理工大学物流工程学院，湖北 武汉 430063)

集装箱自动吊具由框架、旋锁操纵机构和其他辅助装置3个部分组成。无动力集装箱自动吊具不能通过液压或其他操纵装置直接驱动旋锁件转动，只能利用与4根起升绳汇集点处的起升和下降同步的运动为动力源，通过复杂的传动机构间接驱动旋锁完成开闭锁[1-2]。由于其原动件和从动件的运动轨迹不在一个平面里，一般都不可避免地采用了并不常见的空间连杆机构，因此其机械设计高度抽象繁琐，是整个无动力集装箱自动吊具设计中的关键。笔者在综合运用现有空间连杆机构研究结果的基础上，充分考虑集装箱吊具的实际情况，采用计算机仿真的方法对实际运动过程进行模拟，动态地考察机构的运动状况，验证解析算法的正确性和设计结果的合理性。

1 运动方案

1.1 旋锁机构运动功能要求

(1)运动轨迹要求。如图1所示，整个旋锁机构的运动输入为由吊钩的起落引起、位于吊具中部、与操纵绳通过弹簧相连的A点的间隙性上下运动。起升时，操纵绳随着起升绳的张紧而向上提升，A点从起始位置运动到A'(准确地讲AA'不在一条直线上，但每个运动循环中，其垂直高度差恒定不变)，以垂直方向的运动分量计，吊具下降时的运动只起到回位的作用，不予利用。

图1 集装箱吊具与旋锁机构

(2)运动速度要求。按照文献[2]给出的规定，旋销转动速度要求为在1.5 s内完成“闭锁”或“开锁”动作。……