高位自卸汽車設(shè)計計算說明書畢業(yè)設(shè)計

1、高位自卸汽車設(shè)計計算說明書目錄第1章 問題的提出11.1 項目背景11.2 設(shè)計要求4第2章 設(shè)計方案的選擇52.1高位自卸汽車工作過程52.2 方案選擇流程62.3 舉升機構(gòu)設(shè)計62.3.1 平行四邊形舉升機構(gòu)62.3.2 剪式舉升機構(gòu)72.3.3 雙剪式舉升機構(gòu)82.3.4 平行四邊形舉升機構(gòu)92.4 傾斜機構(gòu)設(shè)計102.4.1連桿滑塊機構(gòu)112.4.2 液壓缸直推機構(gòu)122.4.3 滑塊傾斜機構(gòu)122.4.4 曲柄搖桿翻轉(zhuǎn)機構(gòu)132.5 后廂門啟閉機構(gòu)設(shè)計142.5.1 重力直接打開機構(gòu)152.5.2 搖塊頂開機構(gòu)152.5.3 四級連桿機構(gòu)162.5.4 滑軌打開機構(gòu)機構(gòu)172.6 機

2、構(gòu)的組合17第3章 機構(gòu)設(shè)計尺寸設(shè)計193.1 方案一尺寸設(shè)計193.1.1舉升機構(gòu)的尺寸設(shè)計193.1.2傾斜機構(gòu)尺寸設(shè)計213.1.3后廂門啟閉機構(gòu)尺寸設(shè)計243.1.4 機構(gòu)組合253.2 方案二尺寸設(shè)計263.2.1舉升機構(gòu)的尺寸設(shè)計263.2.2傾斜機構(gòu)尺寸設(shè)計273.2.3后廂門啟閉機構(gòu)尺寸設(shè)計303.2.4 機構(gòu)組合31第4章 機構(gòu)運動分析314.1 三維模型的建立314.1.1 部分零件圖314.1.2 裝配體344.2 機構(gòu)運動分析374.2.1 組合方案一運動分析374.2.2 組合方案二運動分析41第5章 機構(gòu)動力分析465.1 組合方案一動力分析465.11 機構(gòu)受力分

3、析465.1.2 動力仿真分析485.2組合方案二動力分析545.2.1 機構(gòu)受力分析545.2.2 動力仿真分析56第6章 方案比較與評價61第7章 設(shè)計工作總結(jié)627.1機械設(shè)計的目的：627.2機械設(shè)計的步驟：627.3設(shè)計中需要注意的幾個問題：637.4機械設(shè)計的基本原則：637.5本次設(shè)計效果分析與改進意見64第9章 收獲與體會65第10章 致 謝66參考文獻67附錄68附件一：部分零件圖和裝配體展示68附錄二：adams運動分析和動力分析界面71附錄三：組合機構(gòu)簡圖（見a3圖紙）72第1章 問題的提出1.1 項目背景自卸汽車是常用的運輸機械，車廂配有自動傾卸機構(gòu)的汽車，又稱為翻斗車

4、、工程車，由汽車底盤、液壓舉升機構(gòu)、取力機構(gòu)和貨廂組成。在土木工程中，常同挖掘機、 裝載機、 帶式輸送機等聯(lián)合作業(yè)，構(gòu)成裝、運、卸生產(chǎn)線，進行土方、砂石、松散物料的裝卸運輸。由于裝載車廂能自動傾翻一定角度卸料，大大節(jié)省卸料時間和勞動力，縮短運輸周期，提高生產(chǎn)效率，降低運輸成本，并標明裝載容積。按底盤承載能力可分為輕卡系列自卸、中噸系列自卸和大噸位系列自卸；按驅(qū)動形式可分單橋自卸、雙橋自卸、前四后八自卸、前四后十等不同系列車型；按卸載液壓舉升機構(gòu)不同可分為單頂自卸和雙頂自卸。圖1-1 普通自卸汽車目前國內(nèi)生產(chǎn)的自卸汽車其卸貨方式為散裝貨物沿汽車大梁卸下，卸貨高度都是固定的，普通自卸汽車如圖1-2

5、，其基本構(gòu)成如圖1-3。對比國內(nèi)外所生產(chǎn)的自卸汽車，由于卸貨高度都是固定的，當遇到將貨物卸到較高處的要求，只能通過先卸載后再靠起重機構(gòu)提升到較高處的方式。這種方式不僅耗費人力物力和時間，同時給卸載制造了諸多不便。圖1-2 自卸汽車圖1-3 普通自卸汽車結(jié)構(gòu)組成1-液壓傾卸操縱裝置；2-傾卸機構(gòu)；3-液壓油缸；4-拉桿；5-車廂；6-后鉸鏈支座；7-安全撐桿；8-油箱；9-油泵；10-傳動軸；11-取力器針對這一需求現(xiàn)狀， 本小組設(shè)計一種高位自卸汽車，使其不僅能具有一般自卸汽車的功能，而且能實現(xiàn)將車廂舉升到一定高度后再傾斜車廂卸貨的功能。為方便卸貨，車廂在舉升過程中還將逐步后移和任意高度停留。在

6、車廂傾斜卸貨時，后廂門隨之聯(lián)動打開：卸貨完畢，車廂恢復水平狀態(tài)，后廂門也隨之可靠關(guān)閉，同時保證結(jié)構(gòu)盡量緊湊、簡單、可靠，具有良好的動力傳遞性能。這樣可以提高效率，減輕人們的體力勞動，同時顯示了自動化的優(yōu)越性。同時高位自卸汽車既可以最大限度地簡化卸貨場地和地面設(shè)施, 又能更好地適應(yīng)大、中、小型工廠企業(yè)及站場的使用。高位自卸汽車適合大量裝卸物品，可配合裝載機聯(lián)合作業(yè)，大量運輸?shù)V石、砂石、土方等，充分提高了車輛的運輸能力。高位自卸汽車是一種將卸貨設(shè)備和車輛結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起的專用車輛。適用于備有機械化裝車設(shè)備的工廠、礦山、大型建筑工地等部門, 常用以運輸?shù)V石、剝離巖石、砂礫、煤炭、建筑材料等不同比重的粒

7、(塊) 狀貨物。全車由車體、底架、舉升機構(gòu)、傾斜機構(gòu)、后箱門啟閉機構(gòu)等組成，其特點是裝有使車廂向上運動的舉升機構(gòu)，車箱在舉升機構(gòu)作用下，可向上運動到一定高度，然后在傾斜機構(gòu)作用下，車廂開始傾卸貨物，后箱門啟閉機構(gòu)隨之聯(lián)動將后箱門打開，從而實現(xiàn)將貨物傾斜到較高的位置進行卸貨的功能。高位自卸車的技術(shù)特點和發(fā)展方向：相對于普通車輛而言, 高位自卸車對動載荷和抗沖擊性要求更高，后橋、后懸架都要加以強化。在工地作業(yè)的自卸車,要求轉(zhuǎn)向靈活,轉(zhuǎn)彎半徑小。因為建筑工地往往對工期要求嚴格，所以工地型高位自卸車必須故障少、可靠性好。由于工地路面復雜,往往松軟、坑洼，所以車輛必須滿足動力足、扭矩大、起步速度低等要求

8、，即“低速重載大扭矩”。 高位自卸車最近的技術(shù)發(fā)展趨勢主要是應(yīng)用技術(shù)在自卸車上的推廣使用。（1）向安全性舒適性發(fā)展提高整車安全性,包括車身安全性能、制動性能進一步提高;車身采用半浮氣簧式減震裝置，懸架采用少片簧以及橡膠懸架提高整車舒適性能；優(yōu)化變速操縱系統(tǒng)以提高駕駛舒適性能。（2）高位自卸車底盤部分a.變速箱方面:隨著動力需求升級，會采用多檔位如8、9、12檔變速箱，并會采用機械自動變速箱；另一方面也會選擇采用少檔位液力機械變矩器。b.提高載質(zhì)量利用系數(shù),進一步降低整車整備質(zhì)量,節(jié)省原材料；上裝部分主要是車廂采用高強度鋼板，可以大幅降低鋼板選用規(guī)格，大幅降低整備質(zhì)量。c.航空技術(shù)民用化，底盤車

9、架材料可能會采用鋁鎂合金材料，除能提高整車承載能力同時，大幅降低整車整備質(zhì)量。（3）液壓裝置高位自卸車的液壓系統(tǒng),或進口或國產(chǎn)、或前頂式或中頂式,不同的生產(chǎn)廠家、不同的要求、不同的技術(shù)參數(shù),導致了彼此價格差距比較大。由底盤廠和改裝廠聯(lián)合指定液壓件的規(guī)格、形狀、要求和技術(shù)參數(shù),統(tǒng)一進行采購，這將成為高位自卸車未來發(fā)展的方向，但目前還沒有這樣的做法。1.2 設(shè)計要求1) 具有一般自卸汽車的功能。2) 能將滿載貨物的車廂在比較水平的狀態(tài)下平穩(wěn)地舉升到一定高度，最大升程smax見表1-1。3) 為方便卸貨，要求車廂在舉升過程中逐步后移。車廂處于最大升程位置時，其后移量a見表1-1。為保證車廂的穩(wěn)定性，

10、其最大后移量amax不得超過1.2a。4) 在舉升過程中可在任意高度停留卸貨。5) 在車廂傾斜卸貨時，后廂門隨之聯(lián)動打開：卸貨完畢，車廂恢復水平狀態(tài)，后廂門也隨之可靠關(guān)閉，后廂門和車廂的相對位置見圖1-5。6) 舉升和傾斜機構(gòu)的安裝空間不超過車廂底部與大梁間的空間，后廂門打開機構(gòu)的安裝面不超過車廂側(cè)面。7) 結(jié)構(gòu)盡量緊湊、簡單、可靠，具有良好的動力傳遞性能。圖1-4 自卸汽車數(shù)據(jù)簡圖圖1-5 后廂門和車廂的相對位置表1-1 設(shè)計的整體尺寸要求車廂尺寸(lwh)smaxaw(kg)lthd4000200064018003805000300500第2章 設(shè)計方案的選擇2.1高位自卸汽車工作過程針對

11、目前自卸汽車存在的不足，我們提出一些改進方案。我們將運用連桿機構(gòu)和液壓系統(tǒng)的組合，使汽車在卸貨時，車廂首先比較平穩(wěn)的上升一定高度，為了方便卸貨車廂在舉升過程中會逐步后移，而且在舉升過程我們可以通過控制液壓系統(tǒng)來控制車廂的舉升高度，這樣就可以使自卸汽車在任意高度停留卸貨。最后在車廂傾斜卸貨時，后廂門隨之聯(lián)動打開。卸貨完畢后，車廂恢復水平狀態(tài)，后廂門也隨之可靠關(guān)閉，自卸汽車回復到初始狀態(tài)。其工作過程如圖2-1。圖2-1 汽車卸貨流程2.2 方案選擇流程高位自卸汽車的機構(gòu)包括舉升機構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機構(gòu)和后廂門開啟機構(gòu)。其中舉升和翻轉(zhuǎn)在機構(gòu)合計中可以采取合適的結(jié)構(gòu)同時實現(xiàn)這兩種動作。車門機構(gòu)相對獨立。再設(shè)計過

12、程中可以采用分別對各種機構(gòu)按其功能進行設(shè)計然后采用結(jié)構(gòu)組合和聯(lián)動實現(xiàn)機構(gòu)的協(xié)調(diào)動作。在每種機構(gòu)的設(shè)計過程中，采用設(shè)計多種可以實現(xiàn)要求動作的機構(gòu)，然后在結(jié)構(gòu)，加工工藝、功能、使用壽命等各方面進行分析比較，最終選出較好的機構(gòu)。再對三種較好的機構(gòu)組合設(shè)計，實現(xiàn)在自卸汽車的基礎(chǔ)上完成高位自卸汽車設(shè)計。圖2-2 方案選擇流程2.3 舉升機構(gòu)設(shè)計可以有多個方案來實現(xiàn)車廂舉升和后移運動。利用連桿機構(gòu)實現(xiàn)車廂的舉升，其安裝空間不能超過車廂底部與大梁間的空間。結(jié)構(gòu)盡量緊湊，可靠，具有良好的動力傳遞性能。并不是每個機構(gòu)都能符合這種高要求，下面列舉出各種方案和它們的特點，選擇比較恰當?shù)臋C構(gòu)。2.3.1 平行四邊形舉

13、升機構(gòu)befcda圖2-3 平行四邊形舉升機構(gòu)原理分析：如圖2-3所示，abcd剛好構(gòu)成一個平行四邊形機構(gòu)，ad桿在液壓缸ef的推動下，可以繞d點轉(zhuǎn)動，bc桿繞c點轉(zhuǎn)動，在整個轉(zhuǎn)動過程中ab（即車廂）始終保持水平，從而實現(xiàn)了車廂平穩(wěn)舉升且逐漸后移的動作。優(yōu)點：機構(gòu)簡單，易于加工，可靠性強。能夠保證車廂在舉升和下降過程中保持水平，穩(wěn)定性好。液壓油缸較小的推程能夠完成車廂較大的上移量。缺點： 為了保證車廂舉升到最大高度時，其最大后移量不超過設(shè)計要求，需將桿ad、bc做得很長，甚至大大超過了車廂的長度，在工程實際中不能實現(xiàn)。2.3.2 剪式舉升機構(gòu)decba圖2-4 剪式舉升機構(gòu)該機構(gòu)采用長度相等的

14、ab和cd桿鉸接于e點，c和d點處可以滑動。當液壓缸作用時，可以實現(xiàn)設(shè)計車廂的升降和平移。由于a和b是固定鉸點，在車廂舉升時鉸點e向右移動，該機構(gòu)滿足車廂舉升的時候向后移動，以方便卸貨。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，能夠協(xié)調(diào)舉升和后移間存在的函數(shù)關(guān)系，同時該機構(gòu)的受力狀況良好。缺點：在車廂處于初始狀態(tài)的時候液壓缸和cd桿之間的傳動角很小，開始的時候需要較大的工作動力，不利于液壓缸的工作。剛舉升到一定高度的時候ac或bd兩點之間的距離變短，車廂容易失穩(wěn)，尤其是再進行翻轉(zhuǎn)車廂的工作時這種缺點表現(xiàn)更明顯。2.3.3 雙剪式舉升機構(gòu)圖2-5 雙剪式舉升機構(gòu)原理分析：如圖2-5所示，gh代表車廂，機架代表車底座

15、。連桿ae、bd鉸接于點c；dh、eg鉸接于點f，滑塊a與車底座形成移動副，滑塊h和車廂形成移動副。在液壓缸的推動下，滑塊a向右移動，同時滑塊h向左運動，雙剪式機構(gòu)向中間靠攏，由于桿長不變，使得車廂向上運動，且同時向右運動，這樣就實現(xiàn)了車廂的舉升動作。當a點向左移動時，實現(xiàn)相反的功能，車廂左端下降，整體下落。優(yōu)點：在舉升過程中能夠保證車廂處于比較水平的狀態(tài)，舉升位置比較容易控制， 平穩(wěn)性較高。缺點：結(jié)構(gòu)復雜，成本較高，安裝精度要求高，運動副多，鉸鏈點的受力問題比較關(guān)鍵。2.3.4 平行四邊形舉升機構(gòu)3142圖2-6 平行四邊形舉升機構(gòu)原理：當構(gòu)件1逆時針擺動時，活塞桿2伸出，推動構(gòu)件4順時針轉(zhuǎn)

16、動，構(gòu)件3逆時針轉(zhuǎn)動，滑塊左移，車廂平穩(wěn)舉升。當構(gòu)件1順時針轉(zhuǎn)動時，活塞桿2伸出，推動構(gòu)件3順時針轉(zhuǎn)動，滑塊右移，構(gòu)件4順時針轉(zhuǎn)動，車廂左端升起。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊，比較容易控制上升量和后移量。缺點：運動副多，加工安裝較為復雜，可靠性不太高。2.4 傾斜機構(gòu)設(shè)計傾斜機構(gòu)是為了實現(xiàn)車廂翻轉(zhuǎn)的功能，方便卸貨，同車廂舉升機構(gòu)一樣，翻轉(zhuǎn)機構(gòu)也是利用連桿機構(gòu)實現(xiàn)車廂的翻轉(zhuǎn)，其安裝空間不能超過車廂底部與大梁間的空間。結(jié)構(gòu)盡量緊湊，可靠，具有良好的動力傳遞性能。既要結(jié)構(gòu)簡單，又要符合安裝要求的機構(gòu)是沒有最好的，而且翻轉(zhuǎn)機構(gòu)和車廂的舉升機構(gòu)要搭配使用實現(xiàn)他們的綜合功能，所以要考慮的因素很多，因此也列出幾種方案，根

17、據(jù)其結(jié)構(gòu)說出這種方案的主要特點，然后選擇使用。2.4.1連桿滑塊機構(gòu)圖2-7連桿滑塊機構(gòu)原理分析：該傾斜機構(gòu)如圖2-7所示，它的工作原理為當汽車的液壓缸工作時ab工作段伸長，而且bc連桿固定，這樣就通過鉸鏈點b和c的作用使bc桿旋轉(zhuǎn)，連桿組bcd因為三角形穩(wěn)定性成為一個剛體，所以這樣又將帶動連桿dc繞c點順時針轉(zhuǎn)動，滑塊d在車廂上滑動，因為轉(zhuǎn)動后dc在豎直方向上的分量將變大，所以車廂將繞e點轉(zhuǎn)動。其優(yōu)缺點見表2-1。表2-1 連桿滑塊機構(gòu)優(yōu)缺點優(yōu)點缺點1、 機構(gòu)簡單，便于安裝；2、 比較容易控制車廂的傾斜角度；1、 當機構(gòu)液壓缸h運動完畢后會由于車廂自身的重量向下壓，將會使機構(gòu)變得不穩(wěn)定，它的

18、穩(wěn)定性偏差。2、 它的支撐完全依靠液壓缸h和活塞桿bh、連桿ah，所以它對這部分機構(gòu)剛度要求比較高。2.4.2 液壓缸直推機構(gòu)圖2-8 液壓缸直推機構(gòu)原理分析：該傾斜機構(gòu)如圖2-8所示，本機構(gòu)的原理比較簡單。在液壓缸h的推動下，活塞桿bh伸長，由于鉸鏈點b、c的作用，車廂將繞著點c轉(zhuǎn)動，這樣就實現(xiàn)車廂的傾斜動作。其優(yōu)缺點見表2-2。表2-2 液壓缸直推機構(gòu)優(yōu)缺點優(yōu)點缺點1、 該機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝和修理；2、 該機構(gòu)所需零件少，便于加工、制造；1、 該機構(gòu)由于所需零件少，這就造成了此機構(gòu)的剛度比較差；2、 由于靠液壓缸推動，這又造成了所需的液壓缸的推程比較大。2.4.3 滑塊傾斜機構(gòu)圖2-9

19、 滑塊傾斜機構(gòu)原理分析：該傾斜機構(gòu)如圖2-9所示，工作時液壓缸h伸長，bc桿一端鉸接在車廂的c點上，另一端與滑塊b鉸接，由于液壓缸長度伸長，滑塊b向右運動，由于連桿bc和鉸鏈點b、c、d作用就能使車廂繞d點轉(zhuǎn)動。其優(yōu)缺點見表2-3。表2-3 滑塊傾斜機構(gòu)優(yōu)缺點優(yōu)點缺點1、 機構(gòu)比較簡單，需要的零件比較少，易于加工和安裝。2、 液壓缸一直處于水平，比較容易控制。1、初始時傳動角較小，需要液壓缸較大的推力；2、對bc桿強度要求較高。2.4.4 曲柄搖桿翻轉(zhuǎn)機構(gòu)圖2-10 曲柄搖桿翻轉(zhuǎn)機構(gòu)一圖2-11曲柄搖桿翻轉(zhuǎn)機構(gòu)二原理分析：該傾斜機構(gòu)如圖2-11、2-10所示，工作時液壓缸h伸長，且活塞桿的另外

20、一側(cè)與連桿cf相連，cf可以繞鉸鏈點f轉(zhuǎn)動，通過bh的伸長使cf順時針轉(zhuǎn)動，且cd與cf鉸接，所以它也會一起轉(zhuǎn)動，通過cd的逆時針轉(zhuǎn)動就帶動了車廂繞e點的轉(zhuǎn)動。這種傾斜機構(gòu)的油缸作用點布置十分靈活，它既可布置在左端，也可以布置在右端。其優(yōu)缺點見表2-4。表2-4 曲柄搖桿傾斜機構(gòu)優(yōu)缺點優(yōu)點缺點1、 機構(gòu)比較簡單，需要的零件比較少，易于加工和安裝。2、 液壓缸的行程比較小，可以減少液壓缸的損壞機率。1、對于cf桿來說，它還受到hb對它徑向力，所以cf桿的強度要求比較大。2.5 后廂門啟閉機構(gòu)設(shè)計后廂門打開機構(gòu)的要求是當車廂翻轉(zhuǎn)卸貨時，后廂門隨之聯(lián)動打開，卸貨完畢，車廂恢復水平狀態(tài)，后廂門也隨之可

21、靠關(guān)閉。圖1-2中可以看出當車廂翻轉(zhuǎn)一定角度時，廂門也打開相同的角度。由此可以進行機構(gòu)設(shè)計。2.5.1 重力直接打開機構(gòu)圖2-12 重力直接打開機構(gòu)原理分析：如圖2-12所示，利用在車廂傾斜過程中貨物的重力作用直接推動后廂門的打開，實現(xiàn)卸貨，卸貨完畢后，在車廂門自身的重力作用下又能夠?qū)崿F(xiàn)自動關(guān)閉了這種設(shè)計比較簡單，安全可靠，容易想到。其優(yōu)缺點見表2-5。表2-5 重力直接打開機構(gòu)優(yōu)缺點優(yōu)點缺點1、 機構(gòu)比較簡單，不需要其他任何輔助機構(gòu)，十分經(jīng)濟；2、 容易聯(lián)想到，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計要求。1、不能實現(xiàn)自鎖。2.5.2 搖塊頂開機構(gòu)圖2-13 搖塊頂開機構(gòu)原理分析：如圖2-13所示，本機構(gòu)是相當于一個四

22、桿機構(gòu)wx為廂門，其在w點與車廂鉸接，在x點與xy桿鉸接，xy與鉸接在車廂上的滑塊y形成移動副。當車廂翻轉(zhuǎn)時，通過聯(lián)動機構(gòu)使滑塊y繞車廂轉(zhuǎn)動，使xy相對滑塊y移動，就能使車廂門wx繞w點轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)車廂門的打開。其優(yōu)缺點見表2-6。表2-6 搖塊頂開機構(gòu)優(yōu)缺點優(yōu)點缺點1、 結(jié)構(gòu)簡單，自鎖性較好；1、要使轉(zhuǎn)動y時，xy桿要移動且轉(zhuǎn)動，要精確控制廂門的打開角度，對零件的精度要求較高。o2.5.3 四級連桿機構(gòu)圖2-14四級連桿機構(gòu)原理分析：如圖2-14所示，本機構(gòu)是相當于一個四桿機構(gòu)wx為廂門，abxw構(gòu)成平行四邊形連桿機構(gòu)。且a、b與車廂構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，o為傾斜機構(gòu)的簡化。當車廂翻轉(zhuǎn)時，通過聯(lián)動機構(gòu)使

23、平行四邊形機構(gòu)繞車廂轉(zhuǎn)動，使wx相對車廂轉(zhuǎn)動，就能實現(xiàn)車廂門的打開。其優(yōu)缺點見表2-7。表2-7 四級連桿機構(gòu)優(yōu)缺點優(yōu)點缺點1、 結(jié)構(gòu)簡單，自鎖性較好2、 傳動相對可靠1、聯(lián)動機構(gòu)2.5.4 滑軌打開機構(gòu)機構(gòu)圖2-15 滑軌打開機構(gòu)原理分析：如圖2-15所示，本機構(gòu)是相當于運用構(gòu)件1、2與車廂組成簡單的移動副聯(lián)動開啟廂門。當車廂翻轉(zhuǎn)時，通過聯(lián)動機構(gòu)使移動副向重力方向運動，就能使車廂門wx同時打開，實現(xiàn)車廂門的打開。同時，復位是利用構(gòu)件1的彈簧實現(xiàn)的。其優(yōu)缺點見表2-8。表2-8 滑軌打開機構(gòu)優(yōu)缺點優(yōu)點缺點1、 自鎖性較好2、 運動可靠3、 傳動平穩(wěn)，易于控制1、制造成本較高2.6 機構(gòu)的組合在

24、對要實現(xiàn)的目標運動進行拆解，分別進行機構(gòu)設(shè)計之后?，F(xiàn)在要從舉升機構(gòu)，翻轉(zhuǎn)機構(gòu)和車門打開機構(gòu)中選擇合適的機構(gòu)進行組合設(shè)計。在組合中要保證整體運動合成后車廂運動的平穩(wěn)同時要避免機構(gòu)運動時發(fā)生干涉。舉升機構(gòu)要求舉升過程平穩(wěn)，可以在任意高度停止。雖然要求舉升機構(gòu)在舉升的過程中車廂要向后移動，但是沒有嚴格規(guī)定后移量和舉升高度之間的函數(shù)關(guān)系，所以可以選擇剪式舉升機構(gòu)和雙剪式舉升機構(gòu)。翻轉(zhuǎn)機構(gòu)要求運動平穩(wěn)，可靠性好，結(jié)構(gòu)緊湊，適合安裝，所以選擇曲柄搖桿翻轉(zhuǎn)機構(gòu)和曲柄連桿傾斜機構(gòu)，這樣就可以在油缸行程不大的時候，使車廂翻轉(zhuǎn)適當?shù)慕嵌取T打開只是為了方便卸貨，可以把題目中給定的廂門打開的角度等于車廂的翻轉(zhuǎn)角度

25、理解為車門打開的角度大于等于廂門打開的角度，再加上考慮到安裝位置的影響，所以選擇機構(gòu)中重力直接打開機構(gòu)，在這個考慮中主要是考慮了經(jīng)濟性和實用性。 最后，我們通過考慮各性能參數(shù)，制造成本以及各機構(gòu)的的優(yōu)缺點比較等因素，最終確定了兩種組合方案，方案一為剪式舉升機構(gòu)、曲柄搖桿翻轉(zhuǎn)機構(gòu)二、重力直接打開機構(gòu)的組合。方案二為雙剪式舉升機構(gòu)、連桿滑塊機構(gòu)、重力直接打開機構(gòu)的組合。兩組設(shè)計方案組合設(shè)計簡圖如圖2-15、2-16所示：圖2-16 機構(gòu)組合方案一圖2-17 機構(gòu)組合方案二第3章 機構(gòu)設(shè)計尺寸設(shè)計3.1 方案一尺寸設(shè)計3.1.1舉升機構(gòu)的尺寸設(shè)計圖3-1 剪式舉升機構(gòu)如圖3-1所示為剪式舉升機構(gòu)，各

26、桿件間的連接主要為鉸鏈接，oa表示油壓缸，a、e為滑塊。其工作原理是油壓缸1伸出推動滑塊2右移，帶動構(gòu)件3逆時針轉(zhuǎn)動，使得車廂先右端升起，左端隨之升起，實現(xiàn)舉升功能，同時帶動構(gòu)件4順時針旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)車廂后移。復位過程為油壓缸縮回使滑塊2左移，帶動構(gòu)件3順時針轉(zhuǎn)動，使車廂先右端下降，左端隨之下降，實現(xiàn)豎直方向復位，同時帶動構(gòu)件4逆時針旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)水平方向復位。同時，停止油壓缸運動即可實現(xiàn)任一高度停頓功能各尺寸關(guān)系如下：設(shè)油壓缸伸長量為a，ae與x軸夾角為， ae長為l，則舉升高度s為： (3.1)油壓缸安裝位置o到鉸鏈點b的位置等于油壓缸伸長量a與原長與之和，即 (3.2)1. 約束條件如下：l 要

27、求初始油壓缸伸長量為0時，高度為hd=500mm；油壓缸伸長量小于等于1.2a時，最大舉升高度smax=1800mm,即初始時刻：最大高度時刻： (3.3)注：l0為液壓缸長度，設(shè)為200mml 分析機構(gòu)可知，后移量a=380mm是由油壓缸伸長量a決定，因此,為使機構(gòu)能達到后移量要求，只需滿足以下條件：(3.4)l 油壓缸安裝位置o到鉸鏈點b的位置不得大于車廂長度l=4000mm及預(yù)留空間 lt=300mm之和，可得：(3.5)確定尺寸：根據(jù)（2.1）、（2.2）、（2.3）、（2.4）、（2.5）式，帶入數(shù)值，取amax=450mm通過matlab進行數(shù)值計算得出初算值如下：根據(jù)工程要求，可

28、得各尺寸如下：可得滿足設(shè)計要求。3.1.2傾斜機構(gòu)尺寸設(shè)計圖3-2 曲柄搖桿傾斜機構(gòu)初始位置圖3-3 最大傾斜位置示意圖結(jié)合圖3-2、 圖3-3，對該機構(gòu)的尺寸進行設(shè)計分析。設(shè) ，在翻轉(zhuǎn)到最大角度時，最理想狀態(tài)為cdf 三點共線且垂直于de。為了減小安裝空間，現(xiàn)令ef 高度差為200，ef 水平距離為4000，故ef 兩點距離為4005。此時（3.6）在機構(gòu)計算中可以看出當?shù)某叽巛^大的時候，需要的和的長度也要增大，為了受力狀態(tài)良好，d點安排在車廂的重心附近較為理想。從計算結(jié)果來看，d點到e點的距離為2131mm，與理想狀態(tài)較接近。在初始狀態(tài)，車廂水平，cf與水平線有任意夾角時cd 與水平線都會

29、有一確定角與其對應(yīng)。設(shè)cf桿初始時與水平線夾角為，此時cd 與水平線夾角為，根據(jù)位置關(guān)系有：（3.7）當=0，及cf桿初始狀態(tài)水平時時，由方程組（1）（2）用軟件求解，得：因此，當cf桿水平時，cd桿與水平線夾角為，此時cf桿長2620mm，cd桿長773mm。油缸尺寸計算：圖3-4 車廂最大傾角示意圖設(shè)bf=1000，車廂傾斜到最大角度時，ab與cf垂直。如圖3-4所示，建立直角坐標系，則，b點坐標為（819，573）。ab所在直線方程為（3.8）即油缸鉸鏈點a就在ab所在直線上，設(shè)a點距e點水平距離為1400，則所以a點坐標為（1400，-258）則：當車廂傾斜到最大角度時，cdf三點共線

30、，同時ab垂直于cf，此時 油缸伸長長度 綜上所述，油缸起始長度476，身長長度510。以f為坐標原點，水平線為x軸，垂直線為y軸，建立直角坐標系。則鉸鏈點f、a、e的坐標分別為（0，0）、（1400，-258）、（4000，200）。3.1.3后廂門啟閉機構(gòu)尺寸設(shè)計圖3-5 重力直接打開后廂門啟閉機構(gòu)本機構(gòu)運用重力直接開啟，因此無需計算，只需校核鉸鏈點強度即可。3.1.4 機構(gòu)組合將上述三部分機構(gòu)，按照計算的尺寸，進行機構(gòu)組合，組合簡圖如圖3-6。圖3-6 機構(gòu)組合方案一3.2 方案二尺寸設(shè)計3.2.1舉升機構(gòu)的尺寸設(shè)計(1) 計算桿長及其在機構(gòu)中的位置圖3-7 雙剪式舉升機構(gòu)要使車廂平穩(wěn)的

31、水平舉升，則這四根桿長度應(yīng)相等，且點c、f為中點。設(shè)ad=bc=cf=de=，初始位置hab=，到達最大升程時hab=，由幾何關(guān)系可得（3.9） 根據(jù)設(shè)計要求，結(jié)合實際情況，我們假設(shè)，則（3.9）可化為：（3.10）求解得：另外,需滿足整個舉升機構(gòu)不超過車廂底部安裝空間，此時還需考慮夾層厚度d，得（3.11）則 根據(jù)設(shè)計要求，=500，所以，將計算結(jié)果帶入驗證，符合要求。根據(jù)幾何關(guān)系，車廂的后移量即為油缸的伸長量。所以。若油缸初始長度為500,則最終長度為880。綜上所述，ae初始位置與水平線夾角ae最終位置與水平線夾角油缸伸長量，初始長度為3.2.2傾斜機構(gòu)尺寸設(shè)計圖3-8連桿滑塊傾斜機構(gòu)首

32、先對原圖進行簡化得到分析圖，見圖3-8，首先我們?yōu)榱耸褂嬎愀鼮楹啽悖覀兗俣ㄣq鏈點a、c、e處于同一條直線上；由余弦定理得到： lab=lac2+lbc2-2laclbccosacb（3.12）初狀態(tài)（當車廂傾斜角度為0時）：ecx軸=arctaneyex=26.6運用正弦定理得：ldcsincex軸=lcesincde（3.13）初狀態(tài)：acb=cex軸+cde+dcb末狀態(tài)，運用正弦定理得：ldcsincex軸+55=lcesincde末狀態(tài)：acb=cex軸+55+cde+dcb約束條件（結(jié)果）：lab末-lab初500mm由于該設(shè)計僅有車廂傾斜角度和液壓缸長度的已知條件，所以我們?nèi)藶榈?/p>

33、給定了一些數(shù)據(jù)：ex=500mm ey=250mmlce=ex2+ey2=559mmldc=1250mmlac=1000mmlbc=400mmdcb=10把以上數(shù)據(jù)分別帶入前公式解得：初狀態(tài)：cde=11.6acb=cex軸+cde+dcb=48.2lab=lac2+lbc2-2laclbccosacb=791.7mm末狀態(tài)：cde=26.3 acb=cex軸+55+cde+dcb=117.9 lab=lac2+lbc2-2laclbccosacb=1238.7mm lab=lab末-lab初=447mm500mm（滿足設(shè)計要求）其它參數(shù)計算得：lbd=858.9mmbac初=22.1bac末

34、=16.6由ldcsincex軸=ldesindce得初狀態(tài)：lde=1726.4mm4000mm（滿足要求）3.2.3后廂門啟閉機構(gòu)尺寸設(shè)計圖3-9 后廂門滑軌啟閉機構(gòu)考慮到在車廂傾斜到最大角55度，也可滿足后廂門為豎直狀態(tài) 1，2桿長需確定。又1,2桿長差與1,2桿位置距離有關(guān)，位置距離也有待確定。桿1位置也需確定。結(jié)合所查資料，桿1位置在車廂最上方最好。為了節(jié)省材料，和滿足桿2在卸載完后的順利回收，取桿1,2之間距離200。那么根據(jù)計算桿2要比桿1長164。在節(jié)省材料和滿足桿的穩(wěn)定滑行，滑槽定在車廂最后部長度為36。即桿1長200，桿2長264。桿1在車廂頂端，桿2在距車廂頂端200出水

35、平位置。3.2.4 機構(gòu)組合將上述三部分機構(gòu)，按照計算的尺寸，進行機構(gòu)組合，組合簡圖如圖3-10。圖3-10 機構(gòu)組合方案二第4章 機構(gòu)運動分析4.1 三維模型的建立在機構(gòu)設(shè)計完成之后，僅是確定了機構(gòu)的運動運動狀態(tài)。想要實現(xiàn)機構(gòu)的功能，清楚的表達機構(gòu)設(shè)計的目的，還需要把機構(gòu)簡圖轉(zhuǎn)化為三維模型視圖，然后通過三維模型的分析，清晰的表達出機器形狀和用途。因此，我們根據(jù)計算的各機構(gòu)尺寸以及查找的高位自卸汽車的相關(guān)資料，用solidworks軟件繪制各個零件，并將其進行組裝，得到高位自卸汽車的裝配體。4.1.1 部分零件圖（1）車廂車廂的建模主要是應(yīng)用了拉伸等特征，建立其符合尺寸要求的車廂模型。建模的時

36、候主要是要判斷鉸接點的位置根據(jù)翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計數(shù)據(jù)確定鉸接點的合理位置，如圖4-1。圖4-1 車廂（2）底盤底盤是車廂作用的基礎(chǔ)，如圖4-2 圖4-2 底盤（3）車頭及輪胎 為使模型更加逼真，為得到更好的模擬效果，我們查找相關(guān)數(shù)據(jù)，對車頭和輪胎做了較細致的建模，如圖4-3、圖4-4。圖4-3 車頭圖4-4 輪胎（4）液壓缸 液壓缸為舉升機構(gòu)和傾斜機構(gòu)提供動力，如圖4-5。圖4-5 液壓缸（5）各種桿件桿件機構(gòu)和鉸建模都相對簡單。在實現(xiàn)高位自卸汽車工作的裝置中主要是這些桿件鉸接點位置和鉸接點間相對長度在對機構(gòu)的運動起到?jīng)Q定作用。建模主要是確定桿件機構(gòu)的鉸接點和鉸接點之間的長度位置關(guān)系，嚴格按照尺寸

37、計算的結(jié)果建立模型，以保證準確的模擬出機構(gòu)的運動狀態(tài)。4.1.2 裝配體將建立的零件圖進行初步組裝，可分別得到舉升機構(gòu)圖和傾斜機構(gòu)圖，如圖4-5、圖4-6、4-7所示圖4-5 剪式舉升機構(gòu)圖4-6 雙剪式舉升機構(gòu)圖4-7 傾斜機構(gòu)圖將零件圖進一步組裝，得到高位自卸汽車方案一和方案二的最終裝配體，如圖4-8、圖4-9。圖4-5 方案一裝配體圖4-6 方案二裝配體4.2 機構(gòu)運動分析通過模型的運動仿真可以清楚的看到機構(gòu)的運動過程，借此分析機構(gòu)是否干涉，設(shè)計是否合理。通過觀察模型的運動，進一步優(yōu)化機構(gòu)的設(shè)計，使工作更可靠，以便在符合要求的方案中采用最佳的方案。另外是運動分析可以直觀的模擬機械的工作過

38、程，仿真結(jié)果可以作為機械的推廣和宣傳材料，通過仿真得到主要機構(gòu)運動的視頻文件。因此，我們將在solidworks中完成的裝配體導入到adams軟件進行運動分析與動力分析。4.2.1 組合方案一運動分析圖4-7 剪式舉升機構(gòu)運動分析簡圖如圖4-7所示，以b點初始位置為坐標原點，x軸水平向右，y軸豎直方向，建立如圖所示坐標系，則d點橫坐標為1772mm，b點坐標為（vt，0）。車廂ef舉升過程中的位移方程為：（4.1）其中：ce、bf桿長 油缸伸縮速度 初始位置桿bf與x軸的夾角對位移方程求導得車廂舉升過程中的速度方程：（4.2）對速度方程求導得車廂舉升過程中的加速度方程：（4.3）我們將在sol

39、idworks中完成的裝配體導入到adams軟件進行運動分析與動力分析，如圖4-7。圖4-8 方案一裝配體導入到adams在運動仿真中定義了油缸的運動速度，根據(jù)油缸的運動速度可以通過軟件分析得到目標點的位移、速度、和加速度線圖。通過運動分析，判斷機構(gòu)的受力狀態(tài)和運動狀態(tài)是否良好，為機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計提供理論參照和數(shù)據(jù)支持。下面分別對舉升機構(gòu)和傾斜機構(gòu)進行運動分析。（1） 舉升機構(gòu)a. 當油缸在05s之間先做勻加速運動，加速到40mm/s后做勻速運動，得到車廂的位移、速度、加速度曲線圖如圖4-9所示。圖4-9 舉升機構(gòu)運動學分析當油缸采用這種運動方式時，從曲線上可以大致看出，舉升高度大約為1800m

40、m，滿足設(shè)計要求。舉升加速度由零逐漸增大，2s后又逐漸減小，最后加速度逐漸趨于。，速度曲線較平滑，先增大后減小，最大速度約為130mm/s，不會給車廂帶來較大沖擊，有利于延長設(shè)備的使用壽命。速度變化相對平穩(wěn)，有利于實現(xiàn)在任意位置停止，滿足設(shè)計要求。b. 當油缸的速度是以40mm/s勻速運動的時候得到的位移、速度、加速度曲線圖如圖4-10所示。圖4-10 舉升機構(gòu)運動學分析從曲線上可以大致看出，當油缸以40mm/s的速度勻速運動時，舉升高度大約為1800mm，滿足設(shè)計要求。剛開始時，舉升加速度波動比較大，這種情況給油缸和車廂帶來的沖擊比較大，不利于延長設(shè)備的使用壽命。5s后加速度逐漸趨于穩(wěn)定，接

41、近0，車廂以很小的速度向上運動。幾乎是勻速上升。速度變化相對平穩(wěn)，上升過程為減速運動，有利于實現(xiàn)在任意位置停止，滿足設(shè)計要求。小結(jié)：通過上述不同輸入方式的對比，可以發(fā)現(xiàn)通過改變油缸的輸入狀況來改善機構(gòu)的運動方式。舉升過程中的分析改進意見，這個分析過程使用的油缸的初速是均勻增大到一定速度再勻速運動的，如果直接使用勻速運動的油缸，在油缸起步的時候，車廂的加速度很大，而且勻速運動的油缸只存在與理想條件中。在這個模擬中發(fā)現(xiàn)速度均勻增大的油缸在變?yōu)閯蛩俚臅r候車廂有加速度突變，這是因為油缸有加速度突變。在機構(gòu)難以做重大的改動的情況下，可以改善輸入運動改善機構(gòu)的運動?？梢酝ㄟ^使用節(jié)流閥等油缸控制元件，使油缸

42、的速度以多項式的運動速度變化，減小加速度的變化，這樣可以優(yōu)化機構(gòu)的工作環(huán)境，延長機器的使用時間。（2）傾斜機構(gòu)a. 讓車廂保持在舉升到最高位置的狀態(tài)，然后對車廂翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的進行運動學分析，定義油缸的運動，油缸以40mm/s的速度做勻速運動，車廂隨之翻轉(zhuǎn)，畫出車廂翻轉(zhuǎn)時，車廂相對于中間連接機構(gòu)傾斜的角度，及車廂傾斜的角速度和角加速度曲線，見圖4-11。圖4-11 傾斜機構(gòu)運動學分析由圖可知，車廂傾斜最大角度約為，滿足設(shè)計要求。由角速度曲線可知，在運動剛開始時，角加速度比較大，且波動很大，由此引起角速度變化比較快，會給車廂以及油缸帶來一定的沖擊，不利于油缸和車廂的長久使用。車廂翻轉(zhuǎn)先加速速后減速，在

43、接近2s的時候，角加速度接近于0，最大角速度為。當達到最大傾角時，角速度接近零。b. 讓車廂保持在舉升到最高位置的狀態(tài)，然后對車廂翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的進行運動學分析，定義油缸的運動，油缸在0-6s之間做勻加速直線運動，速度達到40mm/s后保持不變，車廂隨之翻轉(zhuǎn)，畫出車廂翻轉(zhuǎn)時，車廂相對于中間連接機構(gòu)傾斜的角度，及車廂傾斜的角速度和角加速度曲線，見圖4-12。圖4-12 傾斜機構(gòu)運動學分析由圖可知，車廂傾斜角緩慢增加，最大角度約為，滿足設(shè)計要求。由角速度曲線可知，速度變化較大，由零逐漸增大，6s左右角速度達到最大，約為 ，隨后角速度緩慢減小。角速度變化平緩，不會對車廂產(chǎn)生較大的沖擊。由角加速度曲線可知，

44、角加速度由0逐漸增大，3s時達到最大，之后又逐漸減小。角速度曲線光滑，且變化范圍不大，沒有突變點，能夠使車廂平穩(wěn)的翻轉(zhuǎn)。其結(jié)果與油缸勻速運動輸出的結(jié)果相比，有了較大的改善。由此可見，采用改變輸入運動的方式，可以有效的提高機構(gòu)的使用效果，可以使機構(gòu)具有更好的使用效果和更長的使用壽命。4.2.2 組合方案二運動分析雙剪式舉升機構(gòu)與剪式舉升機構(gòu)原理相同，只是初始條件不相同，由4.2.1節(jié)得到的舉升機構(gòu)的位移方程、速度方程和加速度方程可以容易的得到雙剪式舉升機構(gòu)的位移、速度和加速度方程，具體如下：位移方程：（4.4）速度方程：（4.5）加速度方程:（4.6）將方案二的裝配體導入到adams中，如圖4-

45、12。在運動仿真中定義了油缸的運動速度，根據(jù)油缸的運動速度可以通過軟件分析得到目標點的位移、速度、和加速度線圖。通過運動分析，判斷機構(gòu)的受力狀態(tài)和運動狀態(tài)是否良好，為機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計提供理論參照和數(shù)據(jù)支持。下面分別對舉升機構(gòu)和傾斜機構(gòu)進行運動分析。圖4-12 方案二裝配體導入到adams（1）舉升機構(gòu)a. 當油缸的速度是以35mm/s勻速運動的時候得到的位移、速度、加速度曲線圖如圖4-13所示。圖4-13 舉升機構(gòu)運動分析曲線圖從曲線上可以大致看出，當油缸以35mm/s的速度勻速運動時，車廂速度、加速度和位移變化都比較平穩(wěn)。這種情況給油缸和車廂帶來的沖擊比較小，可以延長設(shè)備的使用壽命。雙剪式舉升

46、機構(gòu)舉起中間架和車廂。由圖可以看出，舉升高度大約為1800mm，滿足設(shè)計要求。初始啟動的時候舉升加速度較大，4s后加速度逐漸趨于零，車廂幾乎是勻速上升。速度變化相對平穩(wěn)，上升過程為減速運動，有利于實現(xiàn)在任意位置停止，滿足設(shè)計要求。b. 當油缸在05s之間先做勻加速運動，加速到40mm/s后做勻速運動，得到車廂的位移、速度、加速度曲線圖如圖4-14所示。圖4-14 舉升機構(gòu)運動分析曲線圖當油缸采用這種運動方式時，從曲線上可以大致看出，舉升高度大約為1800mm，滿足設(shè)計要求。舉升加速度由零逐漸增大，1s后又逐漸減小，最后加速度逐漸趨于。，速度曲線較平滑，先增大后減小，最大速度約為230mm/s，

47、不會給車廂帶來較大沖擊，有利于車廂的平穩(wěn)舉升和延長設(shè)備的使用壽命。速度變化相對平穩(wěn)，有利于實現(xiàn)在任意位置停止，滿足設(shè)計要求。通過上述不同輸入方式的對比，可以發(fā)現(xiàn)通過改變油缸的輸入狀況來改善機構(gòu)的運動方式。舉升過程中的分析改進意見，這個分析過程使用的油缸的初速是均勻增大到一定速度再勻速運動的，如果直接使用勻速運動的油缸，在油缸起步的時候，車廂的加速度很大，而且勻速運動的油缸只存在與理想條件中。在這個模擬中發(fā)現(xiàn)速度均勻增大的油缸在變?yōu)閯蛩俚臅r候車廂有加速度突變，這是因為油缸有加速度突變。在機構(gòu)難以做重大的改動的情況下，可以改善輸入運動改善機構(gòu)的運動?？梢酝ㄟ^使用節(jié)流閥等油缸控制元件，使油缸的速度以

48、多項式的運動速度變化，減小加速度的變化，這樣可以優(yōu)化機構(gòu)的工作環(huán)境，延長機器的使用時間。（2）傾斜機構(gòu)a. 讓車廂保持在舉升到最高位置的狀態(tài)，然后對車廂翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的進行運動學分析，定義油缸的運動，油缸以35mm/s的速度做勻速運動，車廂隨之翻轉(zhuǎn)，畫出車廂翻轉(zhuǎn)時，車廂相對于中間連接機構(gòu)傾斜的角度，及車廂傾斜的角速度和角加速度曲線，見圖4-15。圖4-15 傾斜機構(gòu)運動分析曲線由圖可知，車廂傾斜最大角度約為，滿足設(shè)計要求。由角速度曲線可知，速度變化平穩(wěn)，先減速在加速，在接近5s的時候，角速度接近于0，最大角速度為，沒有速度突變。由角加速度曲線可知，角加速度雖然沒有突變點，但初始角加速度較大，變化范圍

49、較大，從而使角速度變化也較快，導致車廂運動不夠平穩(wěn)。通過改變油缸的速度，可以對車廂的傾斜運動做適當改善。b. 讓車廂保持在舉升到最高位置的狀態(tài)，然后對車廂翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的進行運動學分析，定義油缸的運動，油缸在0-5s之間做勻加速直線運動，速度達到40mm/s后保持不變，車廂隨之翻轉(zhuǎn)，畫出車廂翻轉(zhuǎn)時，車廂相對于中間連接機構(gòu)傾斜的角度，及車廂傾斜的角速度和角加速度曲線，見圖4-16。圖4-16 傾斜機構(gòu)運動分析曲線圖由圖可知，車廂傾斜最大角度約為，滿足設(shè)計要求。由角速度曲線可知，速度變化平穩(wěn)，由零逐漸增大，5s到10s之間角速度幾乎保持不變。由角加速度曲線可知，角加速度由0逐漸增大，2.5s時達到最大，

50、之后又逐漸減小。角速度曲線光滑，且變化范圍不大，沒有突變點，能夠使車廂平穩(wěn)的翻轉(zhuǎn)。其結(jié)果與油缸勻速運動輸出的結(jié)果相比，有了較大的改善。由此可見，采用改變輸入運動的方式，可以有效的提高機構(gòu)的使用效果，可以使機構(gòu)具有更好的使用效果和更長的使用壽命。第5章 機構(gòu)動力分析機構(gòu)的受力情況關(guān)系到機構(gòu)材料的選擇和液壓缸規(guī)格的確定，關(guān)系到方案的正確與否。從受力分析和動力仿真分析中，我們可以發(fā)現(xiàn)機構(gòu)存在的弊端，并根據(jù)此對機構(gòu)進行改進。因此機構(gòu)的受力分析在課程設(shè)計中占有重要的地位。5.1 組合方案一動力分析5.11 機構(gòu)受力分析khfdbaceg圖5-1 方案一動力分析簡圖舉升機構(gòu)：在舉升過程中，由圖5-1可知，

51、桿件eg所受外力只有重力w、ab給它的推力和兩個鉸鏈a、b的支座反力，cd桿受到油缸給它的推力、貨物和車廂等給它的壓力、桿eg給它的力和自身重力。因為ab、eg對稱，因此它們平分車廂及貨物給它的壓力。由ab、eg的對稱分布可知，桿件受力情況相同，現(xiàn)只取活ab進行受力分析，其受力圖如圖5-2所示：圖5-2 桿件eg受力簡圖因為車廂在舉升過程中并不是勻速運動的，所以根據(jù)牛頓第二定律，合外力等于質(zhì)量與加速度的乘積，可得桿件eg的受力方程：（5.1）傾斜機構(gòu)：在傾斜過程中，由圖5-1可知，桿件df所受外力只有重力w、油缸給它的推力、兩個鉸鏈d的支座反力和運功副f給它的運動副反力。對桿件df進行受力分析

52、，能夠得到油缸的受力情況，根據(jù)其受力情況，可以確定油缸規(guī)格的選擇。桿件df受力圖如圖5-3所示：圖5-3 桿件df受力簡圖由圖5-3可知，因為車廂傾斜并不是勻速的，所以根據(jù)牛頓第二定律，合外力等于質(zhì)量與加速度的乘積，曲柄dhf的受力方程為：（5.4）5.1.2 動力仿真分析假設(shè)車廂載重量為2噸，車廂重量為0.4噸，因此在adams動力分析時，定義車廂的重量為400kg，給車廂再增加一個2x9.8=19.6kn的力。（1）舉升過程：運用adams軟件測量分析，分別得到桿件eg上的g點、e點和c點處在x、y方向上的分力和合力在舉升過程中的變化曲線，如圖5-4、5-5、5-6所示。圖5-4 g點x方

53、向、y方向受到的力及合力大小動態(tài)圖由圖5-4可知，g點一開始x方向受力較大，后來逐漸減小。這是因為起初傳動角較小的緣故，需要很大的力才能推動。后面?zhèn)鲃咏侵饾u變大，需要的力也就逐漸減小。豎直方向受力不變，這是因為重力和貨物的重量不變，對桿件eg產(chǎn)生的壓力不變。可見，測試結(jié)果與理論分析相符合。圖5- 5 c點x方向、y方向受到的力及合力大小動態(tài)圖由圖5-5可知，c點 x方向受力起初較大，后來逐漸減小。這是因為起初傳動角較小的緣故，需要很大的力才能推動。后面?zhèn)鲃咏侵饾u變大，需要的力也就逐漸減小。豎直方向的力也逐漸減小。 圖5-6 e點x方向、y方向受到的力及合力大小動態(tài)圖由圖5-6可知， e點x方向

54、受力相較于g點、c點小了很多，從簡圖中也不難看出這點。x方向僅受到車廂給它的阻力。后來桿件ge與車廂的夾角逐漸增大，在x方向上的力也逐漸減小。豎直方向e點受力逐漸減小，車廂上升的加速度也隨之減小。對比運動分析圖，可見此處力的變化與前面加速度曲線的變化是一致的。圖5-7 桿件eg 在x方向上的受力圖5-8 桿件eg 在y方向上的受力為了便于觀察整個桿件eg在受力情況的變化，我們又將gec點在x方向和y方向上的分力組合到一張圖上，如圖5-7、5-8所示。從圖中可以看出，無論是x方向，還是y方向，合力都基本上約等于0，從而使加速度約為0，速度保持基本不變，保證了車廂的平穩(wěn)舉升，有利于車廂在任何位置停止運動，進行卸貨操作。 液壓缸受力分析： 圖5-9 a點x方向、y方向受到的力及合力大小動態(tài)圖液壓缸的受力情況關(guān)系到液壓缸的選擇和使用壽命，根據(jù)其液壓缸的受力波動情況，可以選擇適合的規(guī)格。因此我們又對液壓缸處的運動副進行受力分析，得到a點x方向、y方向受到的力及合力大小動態(tài)圖，如圖5-9。由圖可知，液壓缸起初x方向上受力很大，因為桿件與液壓缸的夾角過小，使傳動角太小，因此油缸需要很大的推力才能推動桿件。不利于液壓缸的長久使用。由此也可以看出這種舉升機構(gòu)存在的弊端，有助于以后機構(gòu)的改進，