高位自卸车.doc
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第一章:
问题提出
目前国内生产的自卸汽车其卸
货方式为散装货物沿汽车大梁卸下，
卸货高度都是固定的。
若需要将货物
卸到较高处或使货物堆积得较高些，
目前的自卸汽车就难以满足要求。
为
此需设计一种高位自卸汽车（图1），
它能将车厢举升到一定高度后再倾
斜车厢卸货（图2,图3）。
1.1设计要求和有关数据
1.具有一般自卸汽车的功能。
2.在比较水平的状态下,能将满载货物
的车厢平
稳地举升到一定的高度，最大升程Smax
见表1。
3.为方便卸货，要求车厢在举升过程中
逐步后移（图23）。
车厢处于最大升
程位置时，其后移量a见表18。
为
保证车厢的稳定性，其最大后移量
amax不得超过1.2a。
4.在举升过程中可在任意高度停留卸
货。
5.在车厢倾斜卸货时，后厢门随之联动
打开；卸货完毕，车厢恢复水平状
态，后厢门也随之可靠关闭。
图1自卸汽车
图2高位自卸汽车卸货
6.举升和翻转机构的安装空间不超过车厢底部与大梁间的空间，后厢门打开机构
图3自卸车厢倾斜角度
的安装面不超过车厢侧面。
7.结构尽量紧凑、简单、可靠，具有良好的动力传递性能。
第二章：
方案设计
2.1举升机构
2.1.1设计要求：
1．能将满载货物的车厢在比较水平的状态下平稳地举升到一定高度，最大升程Smax见表
1。
2．为方便卸货，要求车厢在举升过程中逐步后移，车厢处于最大升程位置时，其后移量a
3．在举升过程中可在任意高度停留卸货。
2.1.2方案一：
平行四边形举升机构
图2.2平行四边形举升机构
原理分析：
如图2.2所示，ABCD刚好构成一个平行四边形机构，AB杆在液压缸EF的推动下，可以绕A点转动，CD杆绕C点转动，在整个转动过程中BD（即车厢）始终保持在同一高度，从而实现了车厢平稳举升且逐渐后移的动作。
如表2.1为平行四边形举升机构的优缺点比较。
优点：
1.在举升或下降过程中能够保证车厢一直处于比较水平状态；
2.机构简单，易于加工和安装。
缺点：
1.要实现设计要求的举升量和后移量，需要把CD、AB杆做的比较长，经计算，至少要
5、6m长才能实现要求，这已经超过车厢长度，不可能实现；
2.液压缸的行程太长。
2.1.3方案二：
液压缸直推举升机构
2.3液压缸直推举升机构
原理分析：
如图2.2所示，液压缸CD、EF安装在一个与车底座具有相对滑动功能的装置上，该装置在液压缸AB的推动作用下就能实现相对滑动。
同时车厢的上升动作由CD、EF液压缸的共同推动来实现。
这样在液压缸AB、CD、EF的共同作用下就能够实现车厢举升同时逐步后移的动作。
如表2.2为液压缸直推举升机构的优缺点比较
优点：
1.在举升过程中能够保证车厢处于比较水平的状态；
2.机构比较简单，只需要液压缸就能实现举升。
缺点：
1、需要液压缸的数量比较多，不易控制；
2、由于车厢上升是由液压缸直接推动的，而根据设计要求，需要液压缸的推程是1800mm，这会使得液压缸的长度很长，不利于实际生产。
2.1.4方案三：
剪式举升机构
如上图所示，BD=CD=a，DE=DF=b，液压缸推动B
在固定的导轨中水平移动。
设举升前BF
S=（a+b）sina
11
与水平方向夹角为
í
a
1
，举升后为
a
2
。
铅垂位移为S，水平位移为X，液压缸的推程为T
î
S2=（a+b）sina
2
得出：
S=（a+b）（sina
2
-sina1）
液压缸推程与b成正比，要想小的液压推程实现大的上升量，则b
T=b（cosa-cosa）
应该设计的很小。
可是根据后移量X=（b-a）（cosa1-cosa2）
可以看出上升量S与杆长（a+b）有很大关系，杆越长，上升量S越大。
X=[2bcosa1-（a+b）cosa1]-[2bcosa2-（a+b）cosa2]
=（b-a）（cosa1-cosa2）
后移量X与a、b的差值有关，所以D点不能为两杆的中点，否则将不能产生后移量。
大于0，可知b大于a。
如果b很小，则a更小，于是杆长（a+b）很小，与上升量要求杆长
（a+b）大相矛盾。
如果将b设计的很大，除了将使液压缸推程增大，还会使EF的距离较小，影响了车厢工作
的稳定性，特别是在车厢翻转卸货时，这种影响尤为显著。
为了消除这种影响，可将D取为两杆的中点，同时，为了使车厢在上移时能够逐渐后移，
需要将F点换成滑动铰链，而E点换成固定铰链
由于此时D为BF、CE的中点故在车厢上移过程中，E与B,F与C始终在一条直线上；同时
由于B点向后移动，故车厢上的E点也随之后移，于是整个车厢就向后移动。
设BF=CE=1，举升前C、D与水平的夹角为a1，举升后为a2，上移量S，后移量D，则有：
上移量：
S=l（sina2-sina1）;
后移量：
D=l（cosa1-cosa2）
这样车厢上移量和后移量就很好的协调了。
该机构有以下优点：
1.结构简单，紧凑；
2.液压缸小的推程能实现大的上移量；
3机构的受力情况较好；
4可靠性高，能满足工作要求。
下面对该设计进行具体数据计算：
车厢尺寸（L×W×H）
mm
Smax
mm
a
mm
W
kg
Lt
mm
Hd
mm
3700×1800×620
2000
280
4000
250
450
如图所示，B1,E1为未举升BE的位置，举升后为B2,E2
由l==得：
x=
可知a越大，x越小。
设计要求amax£1.2a=0.336m
在上式子中取a=0.336m,S=1m，Hd=0.45m，代入式子，得x=2.66m满足x+a=2.996£L=3.7,
符合设计要求，l==3.029m液压缸的行程T=0.336m
举升前的水平的夹角a1=arctan（Hd）/（x+a）=arctan0.45/2.996=8.54
举升后的水平的夹角为a2=arctan（S+Hd）/（x）=arctan1.45/2.66=28.60
假设固定铰链E距车厢前段距离n1=0.4m，则在未举升时滑动铰链F距车厢后端距离
n2=L-n1-（x+a）=0.304m,举起后n2=n2+a=0.64m.
2.1.5安装图如下：
o
o
综上可知：
杆CE长度：
3.0296m
杆BF长度：
3.0296m
EF初始状态的距离为：
2.996m
铰链E距车厢前段距离：
0.4m
滑动铰链F距车厢后端距离：
0.304m
举升后滑动铰链F距车厢后端距离：
0.64m
液压缸的行程0.336m
举升前水平夹角a1=8.54
举升后水平夹角a2=28.60
2.1.6机构运动分析：
（1）速度分析：
设油缸匀速运动，它的速度即B的速度为=0.005m/s，由于四边形BCEF在每个位置都为矩形，所以车厢E点的水平分速度=，所以车厢的速度即为E点的绝对速度,车厢上升的速度。
当车厢刚要上升时角度最小，上升到最高位置时角度最大。
根据举升前水平夹角=8.54；举升后水平夹角=28.60得：
车厢初速度：
==0.337m/s,车厢上升初速度=0.333m/s
车厢末速度：
=0.104m/s,车厢上升末速度=0.092m/s
=
（2）加速度分析：
E的加速度由切向加速度和法相加速度合成，=,=
2.2翻转机构
2.2.1设计要求：
1.在车厢倾斜卸货时，后厢门随之联动打开；卸货完毕，车厢恢复水平状态，后厢门也随之
可靠关闭。
2.举升和翻转机构的安装空间不超过车厢底部与大梁间的空间，后厢门打开机构的安装面不
超过车厢侧面。
2.2.2翻转机构方案一
说明：
该机构安装在横梁上，液压缸和车厢都将会被举升到一定高度；
优点：
1、结构简单紧凑;采用单缸时，容易实现三面倾斜；
2、油缸垂直下置时，油缸的推力可全部作为车厢的举升力，因而所需的液压缸功率较小；
3、该翻转机构是安装在车中间的，故不会与举升机构发生干涉。
缺点：
液压缸进程比较大，而且要求液压缸性能好
2.2.3翻转机构方案二
说明：
该机构同样安装在横梁上，液压缸和车厢都将会被举升到一定高度；
优点：
1.结构简单紧凑；
2.缩短了液压缸的进程，且效率较高；
3.该翻转机构是安装在车中间的，故不会与举升机构发生干涉。
缺点：
要求精度比较高。
方案二的机构分析
倾斜机构如图
（1）和图
（2），图（3）所示。
以点E为坐标原点，竖直向上为轴正向，水平向右为轴正向建立直角坐标系。
图一中E（0,0）,A（700,0）,B（1500,50）,C（1100,0）,D（500,150）,有原始坐标可以求出杆长AB=802,BC=412,CD=600,DB=1001,EC1=1110,EC2=1382,EC3=1670,液压的最大变换长度560，满足以较小的伸长长度达到所需的30度倾角和55度倾角。
图
（1）
图
（2）
图（3）
2.3后厢门打开机构
2.3.1后厢门打开机构方案一
机构分析：
该机构采用的是自锁装置，当车厢翻转时，推动YZ杆使滑动块向前移动，从而使形状如爪子
的X装置在弹簧由压缩到恢复的状态下，使后厢门的圆扣自动脱离爪子，也就达到开门状态。
当卸货完毕，车厢恢复水平状态，后厢门依靠重力也随之可靠关闭。
优点:
设计具有创意、巧妙性，且思路清晰
缺点：
1.该机构在箱门开启之后就不能对箱门
的位置进行控制了，使得箱门在空中有比较大的晃动，没有实现与车厢的联动；
2.该机构需要在箱体底部加装一个自动倒锁，而该倒锁就需要一套装置来进行控制，如果
要实现自动锁死的话，就还需要设计一套机构或是加装传感器，而且还需精确设计，这样以
来，成本将会提高。
2.3.2后厢门打开机构方案二
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