自卸車卸貨方案設(shè)計

1、 機械原理 課程設(shè)計設(shè)計題目 自卸車卸貨方案設(shè)計學(xué)院名稱 核技術(shù)與自動化工程學(xué)院 專業(yè)名稱 機械工程 學(xué)生姓名 劉旭東 學(xué)生學(xué)號 3201406120618 任課教師 胡波 設(shè)計（論文）成績 教務(wù)處 制2016年12月27日格式要求：用A4紙雙面打?。ǚ饷骐p面打?。┗蛟贏4大小紙上用藍(lán)黑色水筆書寫。打印排版：正文用宋體小四號，1.5倍行距，頁邊距采取默認(rèn)形式（上下2.54cm，左右2.54cm，頁眉1.5cm，頁腳1.75cm）。字符間距為默認(rèn)值（縮放100%，間距：標(biāo)準(zhǔn)）；頁碼用小五號字底端居中。具體要求：題目（二號黑體居中）；摘要（“摘要”二字用小二號黑體居中，隔行書寫摘要的文字部分，小4

2、號宋體）；關(guān)鍵詞（隔行頂格書寫“關(guān)鍵詞”三字，提煉3-5個關(guān)鍵詞，用分號隔開，小4號黑體)； 正文部分采用三級標(biāo)題；第1章 ××(小二號黑體居中，段前0.5行)1.1 ×××××小三號黑體×××××（段前、段后0.5行）1.1.1小四號黑體（段前、段后0.5行）參考文獻(xiàn)（黑體小二號居中，段前0.5行），參考文獻(xiàn)用五號宋體，參照參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則（GB/T 77142005）成都理工大學(xué)機械原理課程設(shè)計機械原理課程設(shè)計成績考核表下表由指導(dǎo)教師按實際情況進(jìn)行填寫：考核內(nèi)容所占比例得

3、分設(shè)計方案60說明書20創(chuàng)新與發(fā)揮情況10工作態(tài)度10指導(dǎo)教師 評語成績與等 級對應(yīng)表優(yōu)90100良8089中等7079及格6069不及格59分以下指導(dǎo)教師簽名： 201 6 年 12 月 27 日目錄1設(shè)計題目及任務(wù)1 1.1設(shè)計題目簡介1 1.2設(shè)計數(shù)據(jù)與要求1 1.3設(shè)計任務(wù)22機構(gòu)設(shè)計2 2.1舉升機構(gòu)的設(shè)計3 2.1.1平行四邊形舉升機構(gòu)3 2.1.2兩級剪式舉升機構(gòu)4 2.2翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計4 2.2.1單缸前置直推式翻轉(zhuǎn)機構(gòu)5 2.2.2滑塊傾斜機構(gòu)5 2.3后箱門打開機構(gòu)的設(shè)計6 2.3.1重力直接打開機構(gòu)6 2.3.2導(dǎo)桿滑塊后箱門啟閉機構(gòu)7 2.4組合機構(gòu)的設(shè)計73運動循環(huán)圖

4、94機構(gòu)尺寸的設(shè)計10 4.1舉升機構(gòu)的計算10 4.2滑塊傾斜翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的尺寸計算13 4.3重力開啟后廂門打開機構(gòu)設(shè)計14 4.4組合機構(gòu)總圖如下155運動分析15 5.1舉升機構(gòu)的特性曲線15 5.1.1位移特性曲線16 5.1.2速度特性曲線16 5.1.3加速度特性曲線17 5.2 翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的特性曲線17 5.2.1角位移特性曲線17 5.2.2角速度特性曲線18 5.2.3角加速度特性曲線18 5.3箱門打開機構(gòu)的特性曲線18 5.3.1角位移特性曲線18 5.3.2角速度特性曲線19 5.3.3角加速度特性曲線196總結(jié)20參考文獻(xiàn)211設(shè)計題目及任務(wù)1.1設(shè)計題目簡介 目前國內(nèi)生

5、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。若需要將貨物卸到較高處或使貨物堆積得較高些，目前的自卸汽車就難以滿足要求。為此需設(shè)計一種高位自卸汽車，它能將車廂舉升到一定高度后再傾斜車廂卸貨）。1.2設(shè)計數(shù)據(jù)與要求1.具有一般自卸汽車的功能。2.在比較水平的狀態(tài)下,能將滿載貨物的車廂平穩(wěn)地舉升到一定的高度，最大升程Smax見表。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。為保證車廂的穩(wěn)定性，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(fù)水平狀態(tài)

6、，后廂門也隨之可靠關(guān)閉。6.舉升和翻轉(zhuǎn)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。方案號車廂尺寸（L×W×H）SmaxaWLtHdA4000×2000×64018003805000300500 尺寸單位：mm1.3設(shè)計任務(wù)1. 設(shè)計高位自卸汽車相關(guān)機構(gòu)，應(yīng)包括起升機構(gòu)，翻轉(zhuǎn)機構(gòu)和后廂門打開機構(gòu)。2. 至少提出兩種運動方案，然后進(jìn)行方案分析評比，選出一種運動方案進(jìn)行設(shè)計；3. 畫出最優(yōu)方案的機構(gòu)運動方案簡圖和運動循環(huán)圖。4. 對高位自卸汽車的起升機構(gòu)，翻轉(zhuǎn)

7、機構(gòu)和后廂門打開機構(gòu)，進(jìn)行尺度綜合及運動分析，并畫出輸出機構(gòu)的位移、速度、和加速度線圖。5. 編寫設(shè)計計算說明書。 6. 在機械基礎(chǔ)實驗室應(yīng)用機構(gòu)綜合實驗裝置驗證設(shè)計方案的可行性。2機構(gòu)設(shè)計高位自卸汽車中的起升機構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機構(gòu)和后廂門打開機構(gòu)都具有行程較大，做往復(fù)運動及承受較大載荷的共同特點。齒輪機構(gòu)比較適合連續(xù)的回轉(zhuǎn)運動，凸輪機構(gòu)適合行程和受力都不太大的場合。所以齒輪機構(gòu)與凸輪機構(gòu)都不太合適用在此場合。連桿機構(gòu)比較適合在這里的應(yīng)用。2.1舉升機構(gòu)的設(shè)計 舉升機構(gòu)的的設(shè)計在首先必須滿足比較水平的狀態(tài)下,能將滿載貨物的車廂平穩(wěn)地舉升到一定的高度，最大升程Smax，為方便卸貨，要求車廂在舉升過程中逐

8、步后移。車廂處于最大升程位置時，其后移量a見表。為保證車廂的穩(wěn)定性，其最大后移量amax不得超過1.2a，并且在舉升過程中可在任意高度停留卸貨。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。下面列舉出幾種方案以及它們的特點，進(jìn)行比較選擇恰當(dāng)?shù)臋C構(gòu)：2.1.1平行四邊形舉升機構(gòu)如上圖所示平行四邊形舉升機構(gòu)，ABCD形成一平行四邊形，桿AD在液壓油缸的帶動下繞A軸轉(zhuǎn)動，從而完成車廂的舉升和下降。該機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，易于加工、安裝和維修。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。但是車

9、廂上移時，其后移量很大，滿足不了技術(shù)要求.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)。2.1.2兩級剪式舉升機構(gòu)如上圖所示兩級剪式舉升機構(gòu)，EF代表車廂，機架代表車底座。在液壓缸MN的推動下，滑塊A向右移動，同時滑塊F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。該機構(gòu)不但能夠保證車廂在舉升和下降過程中保持水平，穩(wěn)定性好 ，卸貨方便，并且結(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，將液壓缸布置在機構(gòu)的中間部位，很

10、好的解決了退成要求很大的缺點。但是該結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易加工、安裝和維修。2.2翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計 翻轉(zhuǎn)機構(gòu)是自卸汽車的關(guān)鍵部分，其性能直接影響車輛的性能。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。2.2.1單缸前置直推式翻轉(zhuǎn)機構(gòu)直推式傾斜機構(gòu)的液壓缸直接作用在車廂上，不需要通過桿系作用，機構(gòu)布置簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，舉升效率高，在相同的舉升載荷下，前置式需要的舉升力較小，舉升時車廂橫向剛度大。但是液壓缸活塞的工作行程長，故一般采用多級伸縮式套筒液壓缸，使液壓缸制造工藝復(fù)雜，密封性稍差，并且該機構(gòu)橫向強度差。 2.2.2滑塊傾斜機構(gòu)RS代

11、表車廂，PR桿一端鉸接在車廂的R點上，另一端與滑塊P鉸接，當(dāng)要翻轉(zhuǎn)車廂時，只需要推動液壓缸OP，帶動滑塊P向右移動，就能使車廂PS繞S點轉(zhuǎn)動。該機構(gòu)比較簡單，需要的零件比較少，易于加工和安裝。液壓缸一直處于水平，比較容易控制。但是初始時傳動角較小，需要液壓缸較大的推力；并且對PR桿強度要求較高。2.3后箱門打開機構(gòu)的設(shè)計 后箱門打開機構(gòu)是高位卸貨的重要環(huán)節(jié)，后箱門打開機構(gòu)的設(shè)計要滿足以下幾個基本要求：（1）廂傾斜卸貨時，后廂門隨之聯(lián)動打開；（2）卸貨完畢，車廂恢復(fù)水平狀態(tài)，后廂門也隨之可靠關(guān)閉，因此后廂門的輸入機構(gòu)和傾斜機構(gòu)相同，即由同一個液壓缸帶動；（3）后廂門打開機構(gòu)的安裝面不超過車廂側(cè)面

12、，即要求結(jié)構(gòu)緊湊。2.3.1重力直接打開機構(gòu)該機構(gòu)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。機構(gòu)比較簡單，不需要其他任何輔助機構(gòu)，十分經(jīng)濟；容易聯(lián)想到，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計要求。但是不能實現(xiàn)自鎖。2.3.2導(dǎo)桿滑塊后箱門啟閉機構(gòu)該機構(gòu)就是一個簡單的4連桿機構(gòu)，其中連桿1是和后箱門固連在一起的，3是一個可以繞車廂體轉(zhuǎn)動的移動副。在車廂翻轉(zhuǎn)時，通過聯(lián)動機構(gòu)使連桿2在3內(nèi)滑動，從而推動1繞C旋轉(zhuǎn)，從而使后廂門開啟。該機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、成本低，能夠保證車廂門打開和關(guān)閉的準(zhǔn)確位置，比較容易實現(xiàn)

13、和車廂的聯(lián)動關(guān)系，另外，計算也比較的簡單。但是該機構(gòu)中2桿在轉(zhuǎn)動的同時還要在移動副中進(jìn)行滑動，所以，如果稍微有個地方潤滑不好的話，就很有可能造成機構(gòu)的自鎖，使得后車廂門不能正常的打開。2.4組合機構(gòu)的設(shè)計經(jīng)過前面的各個機構(gòu)優(yōu)缺點比較，最終確定的第方案的三個部分分別選擇：雙剪式舉升機構(gòu)、滑塊傾斜機構(gòu)、重力直接打開機構(gòu)來進(jìn)行設(shè)計分析 3運動循環(huán)圖4機構(gòu)尺寸的設(shè)計4.1舉升機構(gòu)的計算根據(jù)設(shè)計要求，舉升機構(gòu)需要滿足：方案號車廂尺寸（L×W×H）SmaxaWLtHdA4000×2000×64018003805000300500計算桿長及其在機構(gòu)中的位置舉升機構(gòu)的結(jié)

14、構(gòu)簡圖，建立直角坐標(biāo)系，如下圖所示：根據(jù)以上數(shù)據(jù)綜合出各桿的長度，設(shè)AD=BC=CF=DE=，初始位置HAB=，到達(dá)最大升程時HAB=，由幾何關(guān)系可得另外,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，得取則取由上式聯(lián)立可以求解，得即（2）計算液壓桿的位置及其相關(guān)尺寸，機構(gòu)簡圖如圖所示，建立相應(yīng)的直角坐標(biāo)系：設(shè)油缸的推力為F，推程為S，車廂重力為G，上升高度為H，則FS=GH。欲使液壓缸受力最小，則推程應(yīng)該盡量的大。各點的坐標(biāo)分別為C(0,200) H(864.58,300) G(864.58,100) 。所以 =0.1157 (1)令HM=400，根據(jù)對稱性的NG=HM=

15、400。過點H做，此時 (2) (3)初始狀態(tài)時，桿與水平面夾角為，舉升到最大高度時，桿與水平面的夾角為所以初始狀態(tài)時, (4)舉升到最大高度時， (5)在CMG之中，根據(jù)公式： （6）將（2）（3）（4）（5）帶入到（6）中，求解可得，初始狀態(tài)下，MG=802.02舉升到最大高度時，MG=858.87綜上可得，油桿的初始長度為802.02，舉升到最大高度后長度為858.87。由（1）且NG=400可得N點的坐標(biāo)得N(1261.94,145.96)同理可得，M(467.22,254.04)4.2滑塊傾斜翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的尺寸計算機構(gòu)簡圖如下圖所示，并且建立相應(yīng)的直角坐標(biāo)系：各點的坐標(biāo)分別為 (1) (

16、2) (3)最大翻轉(zhuǎn)角為，即取RS=1000，帶入式(2)中可得PR=1428.15此時，液壓桿伸長量可以根據(jù)公式： (4) (5)將PR=1428.15，RS=1000代入(5)式，得PS=1743.45將PS=1743.45 PR=1428.15 RS=1000帶入（4）式中得=2760.40所以各點的坐標(biāo)分別為O(0,0)、P(1428.15,0)、R(2760.40,1009.85)、S(3500,0)初始狀態(tài)時，取OS=3500,所以O(shè)P=OS-PR-RS，代入數(shù)據(jù)到上式，可得OP=1071.85翻轉(zhuǎn)完成后OP=0S-PS 則OP=3500-1743.45=1756.55所以液壓桿的

17、初始長度要小于OP，取合適的尺寸。4.3重力開啟后廂門打開機構(gòu)設(shè)計翻轉(zhuǎn)原理：在車廂翻轉(zhuǎn)后，后廂門在重力的作用下自動打開，開始卸貨，卸貨完成后，貨車恢復(fù)水平位置，后廂門隨之自動關(guān)閉，易于實現(xiàn)。4.4組合機構(gòu)總圖如下5運動分析5.1舉升機構(gòu)的特性曲線5.1.1位移特性曲線5.1.2速度特性曲線5.1.3加速度特性曲線 5.2 翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的特性曲線5.2.1角位移特性曲線5.2.2角速度特性曲線5.2.3角加速度特性曲線5.3箱門打開機構(gòu)的特性曲線5.3.1角位移特性曲線5.3.2角速度特性曲線5.3.3角加速度特性曲線6總結(jié)通過將近一個學(xué)期的努力，從“高位自卸汽車”項目方案的提出，到汽車零部件的設(shè)計、校核，再到高位自卸汽車的運動分析，經(jīng)歷了一次又一次的討論研究和分析比較，高位自卸汽車的設(shè)計已基本完成。在整個課程設(shè)計的設(shè)計計算過程中，主要用到了學(xué)習(xí)到的關(guān)于機械設(shè)計方面的知識的應(yīng)用。在機構(gòu)設(shè)計和選擇中，我設(shè)想了很多的機構(gòu)，通過對比他們的主要優(yōu)缺點我采用了最佳的機構(gòu)進(jìn)行桿長的計算和設(shè)計。然后開始對結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模和仿真并進(jìn)行了運動分析。通過這次實習(xí)，我們大家了解了一個項目從規(guī)劃到完成的主要階段和各個階段要解決的主要問題，提高了自己對項目題目的提出和對項目的設(shè)計方面的能力。通過高位自卸汽車應(yīng)用的能力也得到了相應(yīng)的訓(xùn)練。通過這次綜合設(shè)計，并且綜合應(yīng)用數(shù)學(xué)、力學(xué)、機械原理、機械