自卸車卸貨方案設(shè)計(jì)

1、 機(jī)械原理 課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目 自卸車卸貨方案設(shè)計(jì)學(xué)院名稱 核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院 專業(yè)名稱 機(jī)械工程 學(xué)生姓名 劉旭東 學(xué)生學(xué)號(hào) 3201406120618 任課教師 胡波 設(shè)計(jì)（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(hào)，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(hào)字底端居中。具體要求：題目（二號(hào)黑體居中）；摘要（“摘要”二字用小二號(hào)黑體居中，隔行書寫摘要的文字部分，小4

2、號(hào)宋體）；關(guān)鍵詞（隔行頂格書寫“關(guān)鍵詞”三字，提煉3-5個(gè)關(guān)鍵詞，用分號(hào)隔開，小4號(hào)黑體)； 正文部分采用三級(jí)標(biāo)題；第1章 (小二號(hào)黑體居中，段前0.5行)1.1 小三號(hào)黑體（段前、段后0.5行）1.1.1小四號(hào)黑體（段前、段后0.5行）參考文獻(xiàn)（黑體小二號(hào)居中，段前0.5行），參考文獻(xiàn)用五號(hào)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(jī)械原理課程設(shè)計(jì)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)成績考核表下表由指導(dǎo)教師按實(shí)際情況進(jìn)行填寫：考核內(nèi)容所占比例得分設(shè)計(jì)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(píng)語成績與等 級(jí)對(duì)應(yīng)表優(yōu)90100良8089中等7079及格6069不及格59分

3、以下指導(dǎo)教師簽名： 201 6 年 12 月 27 日目錄1設(shè)計(jì)題目及任務(wù)1 1.1設(shè)計(jì)題目簡介1 1.2設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與要求1 1.3設(shè)計(jì)任務(wù)22機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)2 2.1舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3 2.1.1平行四邊形舉升機(jī)構(gòu)3 2.1.2兩級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)4 2.2翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)4 2.2.1單缸前置直推式翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)5 2.2.2滑塊傾斜機(jī)構(gòu)5 2.3后箱門打開機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)6 2.3.1重力直接打開機(jī)構(gòu)6 2.3.2導(dǎo)桿滑塊后箱門啟閉機(jī)構(gòu)7 2.4組合機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)73運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖94機(jī)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)10 4.1舉升機(jī)構(gòu)的計(jì)算10 4.2滑塊傾斜翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的尺寸計(jì)算13 4.3重力開啟后廂門打開機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)14 4.4組合機(jī)構(gòu)總圖

4、如下155運(yùn)動(dòng)分析15 5.1舉升機(jī)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(jī)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(jī)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(jì)題目及任務(wù)1.1設(shè)計(jì)題目簡介 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。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

5、此需設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)，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(shí)，后廂門隨之聯(lián)動(dòng)打開；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。6.舉升和翻轉(zhuǎn)機(jī)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(jī)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、

6、可靠，具有良好的動(dòng)力傳遞性能。方案號(hào)車廂尺寸（LWH）SmaxaWLtHdA4000200064018003805000300500尺寸單位：mm1.3設(shè)計(jì)任務(wù)1. 設(shè)計(jì)高位自卸汽車相關(guān)機(jī)構(gòu)，應(yīng)包括起升機(jī)構(gòu)，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和后廂門打開機(jī)構(gòu)。2. 至少提出兩種運(yùn)動(dòng)方案，然后進(jìn)行方案分析評(píng)比，選出一種運(yùn)動(dòng)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)；3. 畫出最優(yōu)方案的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案簡圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。4. 對(duì)高位自卸汽車的起升機(jī)構(gòu)，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和后廂門打開機(jī)構(gòu)，進(jìn)行尺度綜合及運(yùn)動(dòng)分析，并畫出輸出機(jī)構(gòu)的位移、速度、和加速度線圖。5. 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。 6. 在機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用機(jī)構(gòu)綜合實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的可行性。2機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)高位自卸汽車中

7、的起升機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和后廂門打開機(jī)構(gòu)都具有行程較大，做往復(fù)運(yùn)動(dòng)及承受較大載荷的共同特點(diǎn)。齒輪機(jī)構(gòu)比較適合連續(xù)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，凸輪機(jī)構(gòu)適合行程和受力都不太大的場(chǎng)合。所以齒輪機(jī)構(gòu)與凸輪機(jī)構(gòu)都不太合適用在此場(chǎng)合。連桿機(jī)構(gòu)比較適合在這里的應(yīng)用。2.1舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 舉升機(jī)構(gòu)的的設(shè)計(jì)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步后移。車廂處于最大升程位置時(shí)，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(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)車廂的舉升，其安裝空間不能超過車廂底部與大梁

8、間的空間。結(jié)構(gòu)盡量緊湊，可靠，具有良好的動(dòng)力傳遞性能。下面列舉出幾種方案以及它們的特點(diǎn)，進(jìn)行比較選擇恰當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)：2.1.1平行四邊形舉升機(jī)構(gòu)如上圖所示平行四邊形舉升機(jī)構(gòu)，ABCD形成一平行四邊形，桿AD在液壓油缸的帶動(dòng)下繞A軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而完成車廂的舉升和下降。該機(jī)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。但是車廂上移時(shí)，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(shí)，其最大后移量不超過設(shè)計(jì)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(shí)際中不能實(shí)現(xiàn)。2.1.2兩級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)如上

9、圖所示兩級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)，EF代表車廂，機(jī)架代表車底座。在液壓缸MN的推動(dòng)下，滑塊A向右移動(dòng)，同時(shí)滑塊F向左運(yùn)動(dòng)，雙剪式機(jī)構(gòu)向中間靠攏，由于桿長不變，使得車廂向上運(yùn)動(dòng)，且同時(shí)向右運(yùn)動(dòng)，這樣就實(shí)現(xiàn)了車廂的舉升動(dòng)作。該機(jī)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(shí)該機(jī)構(gòu)的受力狀況良好，將液壓缸布置在機(jī)構(gòu)的中間部位，很好的解決了退成要求很大的缺點(diǎn)。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(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 翻轉(zhuǎn)機(jī)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(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)車廂的翻轉(zhuǎn)，其安裝空間不能超過車廂底部與大

10、梁間的空間。結(jié)構(gòu)盡量緊湊，可靠，具有良好的動(dòng)力傳遞性能。2.2.1單缸前置直推式翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)直推式傾斜機(jī)構(gòu)的液壓缸直接作用在車廂上，不需要通過桿系作用，機(jī)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(shí)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(jí)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(jī)構(gòu)橫向強(qiáng)度差。 2.2.2滑塊傾斜機(jī)構(gòu)RS代表車廂，PR桿一端鉸接在車廂的R點(diǎn)上，另一端與滑塊P鉸接，當(dāng)要翻轉(zhuǎn)車廂時(shí)，只需要推動(dòng)液壓缸OP，帶動(dòng)滑塊P向右移動(dòng)，就能使車廂PS繞S點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。該機(jī)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

11、于水平，比較容易控制。但是初始時(shí)傳動(dòng)角較小，需要液壓缸較大的推力；并且對(duì)PR桿強(qiáng)度要求較高。2.3后箱門打開機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 后箱門打開機(jī)構(gòu)是高位卸貨的重要環(huán)節(jié)，后箱門打開機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要滿足以下幾個(gè)基本要求：（1）廂傾斜卸貨時(shí)，后廂門隨之聯(lián)動(dòng)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(jī)構(gòu)和傾斜機(jī)構(gòu)相同，即由同一個(gè)液壓缸帶動(dòng)；（3）后廂門打開機(jī)構(gòu)的安裝面不超過車廂側(cè)面，即要求結(jié)構(gòu)緊湊。2.3.1重力直接打開機(jī)構(gòu)該機(jī)構(gòu)利用在車廂傾斜過程中貨物的重力作用直接推動(dòng)后廂門的打開，實(shí)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(dòng)關(guān)閉了這種設(shè)計(jì)比較簡單，安全可靠，容易

12、想到。機(jī)構(gòu)比較簡單，不需要其他任何輔助機(jī)構(gòu)，十分經(jīng)濟(jì)；容易聯(lián)想到，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)要求。但是不能實(shí)現(xiàn)自鎖。2.3.2導(dǎo)桿滑塊后箱門啟閉機(jī)構(gòu)該機(jī)構(gòu)就是一個(gè)簡單的4連桿機(jī)構(gòu)，其中連桿1是和后箱門固連在一起的，3是一個(gè)可以繞車廂體轉(zhuǎn)動(dòng)的移動(dòng)副。在車廂翻轉(zhuǎn)時(shí)，通過聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)使連桿2在3內(nèi)滑動(dòng)，從而推動(dòng)1繞C旋轉(zhuǎn)，從而使后廂門開啟。該機(jī)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(shí)現(xiàn)和車廂的聯(lián)動(dòng)關(guān)系，另外，計(jì)算也比較的簡單。但是該機(jī)構(gòu)中2桿在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)還要在移動(dòng)副中進(jìn)行滑動(dòng)，所以，如果稍微有個(gè)地方潤滑不好的話，就很有可能造成機(jī)構(gòu)的自鎖，使得后車廂門不能正常的打開。2.4組合機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

13、經(jīng)過前面的各個(gè)機(jī)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)比較，最終確定的第方案的三個(gè)部分分別選擇：雙剪式舉升機(jī)構(gòu)、滑塊傾斜機(jī)構(gòu)、重力直接打開機(jī)構(gòu)來進(jìn)行設(shè)計(jì)分析 3運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖4機(jī)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)4.1舉升機(jī)構(gòu)的計(jì)算根據(jù)設(shè)計(jì)要求，舉升機(jī)構(gòu)需要滿足：方案號(hào)車廂尺寸（LWH）SmaxaWLtHdA4000200064018003805000300500計(jì)算桿長及其在機(jī)構(gòu)中的位置舉升機(jī)構(gòu)的結(jié)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(shí)HAB=，由幾何關(guān)系可得另外,需滿足整個(gè)舉升機(jī)構(gòu)不超過車廂底部安裝空間，此時(shí)還需考慮夾層厚度d，得取則取由上式聯(lián)立可以求解，得

14、即（2）計(jì)算液壓桿的位置及其相關(guān)尺寸，機(jī)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(diǎn)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(duì)稱性的NG=HM=400。過點(diǎn)H做，此時(shí) (2) (3)初始狀態(tài)時(shí)，桿與水平面夾角為，舉升到最大高度時(shí)，桿與水平面的夾角為所以初始狀態(tài)時(shí), (4)舉升到最大高度時(shí)， (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，M

15、G=802.02舉升到最大高度時(shí)，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(diǎn)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(jī)構(gòu)的尺寸計(jì)算機(jī)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(diǎn)的坐標(biāo)分別為 (1) (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(shí)，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

16、RS=1000帶入（4）式中得=2760.40所以各點(diǎn)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(shí)，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(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)翻轉(zhuǎn)原理：在車廂翻轉(zhuǎn)后，后廂門在重力的作用下自動(dòng)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(dòng)關(guān)閉，易于實(shí)現(xiàn)。4.4組合機(jī)構(gòu)總圖如下5運(yùn)動(dòng)分析5.1舉升機(jī)構(gòu)的特性曲線5.1

17、.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(jī)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(jī)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(gè)學(xué)期的努力，從“高位自卸汽車”項(xiàng)目方案的提出，到汽車零部件的設(shè)計(jì)、校核，再到高位自卸汽車的運(yùn)動(dòng)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(jì)已基本完成。在整個(gè)課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)計(jì)算過程中，主要用到了學(xué)習(xí)到的關(guān)于機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)的應(yīng)用。在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和選擇中，我設(shè)想了很多的機(jī)構(gòu)，通過對(duì)比他們的主要優(yōu)缺點(diǎn)我采用了最佳的機(jī)構(gòu)進(jìn)行桿長的計(jì)算和設(shè)計(jì)。然后開始對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模和仿真并進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)分析。通過這次實(shí)習(xí)，我們大家了解了一個(gè)項(xiàng)目從規(guī)劃到完成的主要階段和各個(gè)階段要解決的主要問題，提高了自己對(duì)項(xiàng)目題目的提出和對(duì)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)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(jì)，并且綜合應(yīng)用數(shù)學(xué)、力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等課程知