課程設計報告-高位自卸車

1、屆機械課程設計高位自卸汽車的研究學生姓名：熊非學號：8011214214所屬學院：機械電氣化工程學院專業(yè)：機械設計班級：18-2指導老師：張涵日期：2021.06塔里木大學機械電氣化工程學院制、人刖百隨著國家根底建設的全面展開,自卸汽車也發(fā)揮著越來越重要的作用.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.假設需要將貨物卸到較高處或使貨物堆積得較高些,只能先卸載后再靠人力或起重機構(gòu)進行提升搬運到較高處.這樣不僅消耗人力物力,還浪費很多時間,給卸載該來了很多不便.由于目前的自卸汽車就難以滿足要求,為此需設計一種高位自卸汽車,使它不僅能具有一般自卸汽車的功能,而且

2、能將車廂舉升到一定高度后再傾斜車廂卸貨.為實現(xiàn)這個目的,先將車廂舉升然后翻轉(zhuǎn)車廂進行卸貨,可以將車廂舉升到任意高度后停止舉開,然后車廂翻轉(zhuǎn)以到達自動卸貨.為了實現(xiàn)高位自卸汽車的設計要求,再設計過程中主要考慮把工作分解,使用舉升機構(gòu)實現(xiàn)車廂的舉開,在舉升過程中通過關閉或翻開液壓缸的進出油路使舉升機構(gòu)穩(wěn)定的停止在任意高度；使用翻轉(zhuǎn)機構(gòu)實現(xiàn)車廂翻轉(zhuǎn),車廂翻轉(zhuǎn)只要實現(xiàn)最大翻轉(zhuǎn)角度到達設計要求和結(jié)構(gòu)在翻轉(zhuǎn)過程中的平穩(wěn)就可以了.就機構(gòu)設計要實現(xiàn)的目的來看,機構(gòu)上的點沒有要求具體的運動軌跡,只要實現(xiàn)指定位置的機構(gòu)的綜合就可以了,這個設計主要是通過四桿機構(gòu)來實現(xiàn).就機構(gòu)選擇和設計的過程中除了機構(gòu)分析還要考慮到

3、結(jié)構(gòu)的受力和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定即使用過程中維護的方便.關鍵詞：高位舉升翻轉(zhuǎn)自卸一、設計題目簡介目前國內(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.假設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.二、設計數(shù)據(jù)與要求1 .具有一股自卸汽車的功能.2 .在比擬水平的狀態(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 .

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)動翻開；卸貨完畢,車廂恢復水平狀態(tài),后廂門也隨之可靠關閉.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,后廂門翻開機構(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LxWxHSmaxaWLH/mm/kg/mm/mmF3600x1800x61020502503900250450尺寸單位：mm三、設計任務1 .設計高位自卸汽車相關機構(gòu),應包括起升機構(gòu),翻轉(zhuǎn)機構(gòu)和后廂門翻開機構(gòu)C2 .提出2、3個方案.主要考慮滿足運動要求、動力性能、制造與維修方便、結(jié)構(gòu)緊湊等方面的因素

5、,對方案進行論證,確定最優(yōu)方案.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)機構(gòu)和后廂門翻開機構(gòu),進行尺度綜合及運動分析,求出各機構(gòu)的輸出件的位移、速度、加速度,繪制機構(gòu)運動線圖5 .編寫設計計算說明書.6 .完成高位自卸汽車的模型實驗驗證.四、機構(gòu)提示高位自卸汽車中的起升機構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機構(gòu)和后廂門翻開機構(gòu)都具有行程較大,做往復運動及承受較大載荷的共同特點.齒輪機構(gòu)比擬適合連續(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)都不太適宜用在此場合.連桿機構(gòu)比擬適合在這里的應用.下面用連桿機構(gòu)分別設計高位自卸車的起升機構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機構(gòu)和后想

6、翻開機構(gòu).4.1、 舉升機構(gòu)的設計舉升機構(gòu)的的設計在首先必須滿足比擬水平的狀態(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Sma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,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)車廂的舉開,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,進行比擬選擇恰當?shù)臋C構(gòu)：方案一：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),ABC膨成一平行四邊形,桿ADE液壓油缸的帶動下繞傳由轉(zhuǎn)

7、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.但是車廂上移時,其后移量很大,滿足不了技術要求.為了保證車廂舉升到最大高度時,其最大后移量不超過設計要求,需將桿ARBC故得很長,甚至大大超過了車廂的長度,在工程實際中不能實現(xiàn).方案二：兩級剪式舉升機構(gòu)如上圖所示兩級剪式舉升機構(gòu),EF弋表車廂,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

8、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,很好的解決了退成要求很大的缺點.但是該結(jié)構(gòu)復雜,不易加工、安裝和維修.4.2、 翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的設計翻轉(zhuǎn)機構(gòu)是自卸汽車的關鍵局部,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.方案一：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,在相同的舉開載荷下,前置式需要的舉升力較小,舉開時

9、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雜,密封性稍差,并且該機構(gòu)橫向強度差.方案二：滑塊傾斜機構(gòu)RS代表車廂,PR桿一端錢接在車廂的R點上,另一端與滑塊P較接,當要翻轉(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.PR桿該機構(gòu)比擬簡單,需要的零件比擬少,易于加工和安裝.液壓缸一直處于水平,比擬容易限制.但是初始時傳動角較小,需要液壓缸較大的推力；并且對強度要求較高4.3、 后箱門翻開機構(gòu)的設計后箱門翻開機構(gòu)是高位卸貨的重要環(huán)節(jié),后箱門翻開機構(gòu)的設計要滿足以下幾個根本要求：1廂傾斜卸貨時,后廂門隨之聯(lián)動翻開；2卸

10、貨完畢,車廂恢復水平狀態(tài),后廂門也隨之可靠關閉,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后廂門翻開機構(gòu)的安裝面不超過車廂側(cè)面,即要求結(jié)構(gòu)緊湊.方案一：導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是和后箱門周連在一起的,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、本錢低,能夠保證車廂門翻開和關閉的準確位置,比擬容易實現(xiàn)和車廂的聯(lián)動關系,另外,計算也比擬的簡單.但是該機構(gòu)中桿在轉(zhuǎn)動的同時還要在移動副中進行滑動,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)

11、的自鎖,使得后車廂門不能正常的翻開.方案二：雙四桿機構(gòu)后箱門啟閉架構(gòu)另外兩根桿01和3都是錢接在車廂體上的.當車廂翻轉(zhuǎn)時,通過聯(lián)動機構(gòu)使桿3轉(zhuǎn)動,從而帶動后廂門2轉(zhuǎn)動,完成其開啟和關閉動作.該機構(gòu)利用曲柄搖桿機構(gòu),以搖桿作為輸入構(gòu)件,結(jié)構(gòu)簡單緊湊,傳動可靠,本錢低.較易實現(xiàn)與其他機構(gòu)的聯(lián)動,能夠保證車廂門的翻開和關閉的時候的準確位置.但是該機構(gòu)由搖桿作為主動件,易出現(xiàn)死點,因此該機構(gòu)對尺寸要求比較高.4.4、 組合機構(gòu)的設計經(jīng)過前面的各個機構(gòu)優(yōu)缺點比擬,最終確定的第方案的三個局部分別選擇:雙剪式舉升機構(gòu)、滑塊傾斜機構(gòu)、重力直接翻開機構(gòu)來進行設計分析4.4.1、機構(gòu)尺寸的設計:1、舉升機構(gòu)的計算

12、根據(jù)設計要求,舉升機構(gòu)需要滿足:方案號車廂尺寸(LxWxH)Smaxa/mmW/kgL/mmH/mmF3600x1800x61020502503900250450(1)計算桿長及其在機構(gòu)中的位置舉升機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡圖,建立直角坐標系,如下列圖所示:V/K根據(jù)以上數(shù)據(jù)綜合出各桿的長度,設AD=BC=CF=D2初始位置/HAB=0,到達最大升程時/HAB=i,由幾何關系可得1Smax=lsin：i2-lsin：02a=lcos10-lcos'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；2lsin;0：二Hd-dlcos0:L取d=100貝U2lsin：0二Hd-

13、100取2lsin二0=400由上式聯(lián)立可以求解,cos=0.7753得.sin：1=0.6316;sin二0=0.1149,cos：0=0.9934l=1740.64即=0=6.5978=1=39.1682l=1740.64(2)計算液壓桿的位置及其相關尺寸,機構(gòu)簡圖如下圖,建立相應的直角坐標系：7X圖5-3設油缸的推力為F,推程為S,車廂重力為G,上升高度為H,那么FS=GH欲使液壓缸受力最小,那么推程應該盡量的大.各點的坐標分別為C(0,200)H(864.58,300)G(864.58,100)N(Xn,Yn)M(Xm,Ym)所以tan6.5978o=Yn-300=0.1157(1)X

14、n-864.58令HM=400根據(jù)對稱性的NG=HM=400過點H做GM'平行于MN,此時CM'=1740.642-800=70.32CH=1740.642=870.32初始狀態(tài)時,桿與水平面夾角為的夾角為39.1962口所以(2)(3)6.5978°,舉升到最大高度時,桿與水平面初始狀態(tài)時,NMCG=6.5978改2=13.1956©(4)舉升到最大高度時,.MCG=39.19622-78.3924(5)在ACMG之中,根據(jù)公式：M'G=JCM'2+CG2-2'CGMCM'MCOS/MCG門將(2)(3)(4)(5)帶入到(

15、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=400H3N點的坐標得N(1261.94,145.96)同理可得,M(467.22,254.04)2、滑塊傾斜翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的尺寸計算各點的坐標分別為0(0,0)P(Xp,0)S(Xs,0)R(Xr,Yr)tanYrXR一XSPR二RStan:RS=.(Xr.Xs)2Yr2最大翻轉(zhuǎn)角為55口,即5=55°取RS=1000帶入式中可得PR=1428.15此時,液壓桿伸長量可以根據(jù)公式：l=PRRS-PS(4)ps=Jpr

16、Lrs2將PR=1428.15,RS=1000弋入(5)式,得PS=1743.45將PS=1743.45PR=1428.15RS=1000帶入(4)式中得l=684.70Xr=XpPRCOS45=1756.551428.150.71=2760.40Yr=PRsin45=1428.150.71=1009.85所以各點的坐標分別為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OP=OS-PR-RS弋入數(shù)據(jù)到上式,可得OP=1071.85翻轉(zhuǎn)完成后OP=0S-PS貝UOP=3500-1743.45=1756.55所以液壓桿的初始長度要小于OP取適宜的尺寸.3、重力開啟后廂門翻開機構(gòu)設計翻轉(zhuǎn)原理：在車廂翻轉(zhuǎn)后,后廂門在重力的作用下自動翻開,開始卸貨,卸貨完成后,貨車恢復水平位置,后廂門隨之自動關閉,易于實現(xiàn).4.4.2、組合機構(gòu)總圖如下:五、結(jié)束語通過將近一個學期的努力,從“高位自卸汽車工程方案的提出,到汽車零部件的設計、校核,再到高位自卸汽車的運動分析,動力設計以及AMAMS真,我們小組經(jīng)歷了一次又一次的討論研究和分析比擬,高位自卸汽車的設計已根本完成.在整個課程設計的設計計算過程中,主要用到了學習到的關于機械設計方面的知識和