高位自卸汽车.docx
《高位自卸汽车.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高位自卸汽车.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
高位自卸汽车
湖北民族学院理学院
机械原理课程设计
设计题目：
高位自卸汽车的设计
姓名：
龙际虎
学号：
020941206
专业：
机械电子工程
指导老师：
曾德惠
年月日
目录
第一章问题的提出.................................................................................................3
第二章主要执行结构方案设计.............................................................................4
第三章机构综合...........................................................................................................9
第四章模拟仿真分析...............................................................................................13
第五章总结......................................................................................................................15
附录...........................................................................................................................................16
第一章问题的提出
1.1题目简介
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）。
1.2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。
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。
表1设计数据
车厢尺寸（L×W×H）
mm
Smax
mm
a
mm
W
kg
Lt
mm
Hd
mm
4000×2000×640
1800
380
5000
300
500
第二章主要执行结构方案设计
方案一：
剪式举升机构
E
图3-3剪式举升机构
该机构采用长度相等的AB和CD杆铰接于E点，C和Ｄ点处可以滑动。
当液压缸作用时，可以实现设计车厢的升降和平移。
由于Ａ和Ｂ是固定铰点，在车厢举升时铰点Ｅ向右移动，该机构满足车厢举升的时候向后移动，以方便卸货。
这个机构结构简单、紧凑，受力状况良好。
但是在车厢处于初始状态的时候液压缸和ＣＤ杆之间的传动角很小，开始的时候需要较大的工作动力，不利于液压缸的工作。
方案二：
平行四边形举升机构
平行四边形举升机构，CBEF形成一平行四边形，杆BC在液压油缸的带动下绕A轴转动，从而完成车厢的举升和下降。
该结构简单，易于加工、安装和维修。
但是车厢上移时，其后移量很大。
为了保证车厢举升到最大高度时，其最大后移量不超过设计要求，需将杆EF、BC做得很长，甚至大大超过了车厢的长度，在工程实际中不能实现。
三：
双剪式举升机构
该举升机构是由长度相等的四根杆AD、BC、DE和CF彼此铰接于H、G点；AD杆的A端和与水平的滑块铰接，并可在滑槽内移动；BC杆的B端与车体底部为铰接，CF杆的F点与车厢底部的水平滑块铰接，DE杆的E点和车厢底部铰接。
当液压杆升长时，车厢上升，同时A点向右移动，车厢实现一定的后移量；反之，车厢下降，同时车厢左移。
利用多级剪式举升机构可以将车厢垂直举升到相当高的高度。
机构的受力情况好,液压缸的移动距离短，车厢举升的高度高。
但是机构中的杆件较多，杆的铰接处的受力大。
2.2车厢翻转机构的设计
1．设计要求
1）利用连杆机构实现车厢的翻转，其安装空间不能超过车厢底部与大梁间的空间。
2）结构尽量紧凑，可靠，具有良好的动力传递性能。
2．设计方案
方案一、普通直推式翻转机构
图3-9普通直推翻转机构
机构简单，只需要使用一个液压油缸就可以实现车厢的翻转，维护方便。
但是油缸的行程相对较大，选用举升力量较大的油缸把油缸安装在靠近旋转支座的地方或者利用汽车底盘间隙合理安装布局可以避免行程较大的缺点。
方案二：
油缸推进连杆
油缸推动三脚架CDE翻转，使BC上升，从而车厢绕着F点转动。
横向刚度较好，举升时转动圆滑。
车厢倾翻轴支架的水平反力较小，车架底部受力也比较均匀。
但油缸在翻转过程中的摆动角度较大，带来了一些不稳定性。
方案三：
Z字形举升机构
这个机构是有曲柄摇杆机构联想到的翻转机构，这个机构中油缸是提供动力的作用，油缸的的行程变小，在油缸匀速推进时，车厢的翻转不匀速，可以方便卸货。
2.3后厢门打开机构
方案一：
重力开启机构
后厢门打开机构的要求是当车厢翻转卸货时，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2-2中可以看出当车厢翻转一定角度时，厢门也打开相同的角度。
方案一、自开式机构
3-11自开式厢门打开机构
因为厢门和车厢翻转的角度相同，所以厢门在打开和关闭的时候都处于竖直状态，因此考虑利用厢门的重力使之自由打开。
在要卸货的时候打开锁住厢门的机构，厢门可以随车厢的翻转自由打开。
当卸货完毕的时候，在使用锁止机构把厢门锁死，实现厢门可靠的关闭。
该机构设计简单，容易想到。
可以利用车厢底部空间，方便安装。
但是车门的开闭是自由的，不能精确实现车门打开角度与翻转角度之间的函数关系。
方案二、控制开合式机构。
图3-12控制开合式厢门打开机构
该机构通过控制杆控制厢门上面的铰实现厢门的开合。
把控制杆和车厢翻转控制机构恰当的联系在一起时，可以精确的实现翻转和厢门打开的联动控制。
但是这个机构的安装困难，这种结构或者类似结构安装在车厢侧面比较合适，杆在转动的同时还要在移动副中进行滑动，所以，如果稍微有个地方润滑不好的话，就很有可能造成机构的自锁，使得后车厢门不能正常的打开。
第三章机构综合
3.1方案选择
经过对比以上各机构的优、缺点，最终确定各机构方案如下图：
举升机构
车厢尺寸（L×W×H）
mm
Smax
mm
a
mm
W
kg
Lt
mm
Hd
mm
4000×2000×640
1800
380
5000
300
500
根据以上数据综合出各杆的长度
设AD=BC=CF=DE=l，初始位置,到达最大升程时，由几何关系可得：
为了使整个举升机构不超过车厢底部安装空间，需满足：
取，用matlab编程得到结果，
其中程序为：
symsxyl;
[l,x,y]=solve（'2*l*（sin（y*pi/180）-sin（x*pi/180））-1800','l*（cos（x*pi/180）-cos（y*pi/180））-1.2*380','2*l*sin（x*pi/180）-450'）
欲使液压杆受力最小，根据图示机构得到：
当举升到最大高度时，液压杆应垂直杆CF。
由图解法知：
当举升到最大高度时，所以
由于对称性，所以
翻转机构
为使杆为了受力状态良好，D点安排在车厢的重心附近，取DE=1800，假设最大翻转角度为60°，当翻转到最大角度时，ABD三点共线，为最佳效果，且设此时ABD在垂直位置，，则AE=DE/2=900，设水平时AE垂直距离为450设AB=x，BD=y。
于是有
且
+
=
其中
为A,E点之间的垂直距离
=450，
为B，D之间的垂直距离，,取为150，
为A,D之间的水平距离，
为A,B之间的垂直距离，为350
用matlab编程计算得到结果，其中matlab程序为
symsxy;
[x,y]=solve（'（sqrt（y^2-150^2）+900）^2+（450-150）^2-x^2','x+y-1800*sin（pi/3）-450'）,
eval（x）,
eval（y）,
解得
AB=1460，BD=549，DE=1800
根据图解计算，取AC水平距离400，AC垂直距离为300，则取AF=1000
后厢门打开机构
3.2机构总图
第四章模拟仿真分析
我们利用solidworks进行仿真并导出图像，其仿真结果如下图所示：
假设举升时液压缸的速度恒定为10mm/s
1举升时车厢的速度图像
2举升时车厢的加速度图像
3举升时车厢的水平方向位移图像
4举升时车厢的竖直位移图像
翻转时假设候液压缸的速度图像恒定为100mm/s
5翻转时车厢的速度图像
6翻转时候车厢加速度图像
第五章总结
1、机械设计的目的：
1）培养综合运用所学的理论知识与实践技能，树立正确的设计思想，掌握机械设计的一般方法和规律，提高机械设计的能力。
2）通过设计实践，熟悉设计过程，学会准确使用资料，设计计算，分析设计结果，绘制图样，在机械设计基本技能的运用上得到训练。
3）在课余时间，提供一个较为充分的设计空间，使在巩固所学知识的同时，强化创新意识，在设计实践中深刻领会机械设计的内涵。
2、机械设计的步骤：
1）设计准备：
明确设计任务，设计要求，工作条件，针对设计任务和要求进行分析调研，查阅有关资料，参观现场实物。
2）方案设计：
根据分析调研结果，选择原动机，传动装置，执行机构以及它们之间的连接方式，拟定若干可行的设计方案。
3）总体设计：
对所拟定的发难进行计算，分析，对执行机构和传动机构进行必要的初步设计，进行分析比较，选择一个正确合理的设计方案，绘制整体方案简图。
4）结构设计（本次没有用到这一步）：
针对某一部件，如部分传动装置或执行机构，进行详细设计，根据各个零部件的强度，刚度，使用寿命和结构要求，确定其结构尺寸和装配关系，完成装配图样设计和零件图样设计。
5）整理文档：
整理设计图样，编写设计说明书。
3、设计中需要注意的几个问题：
1）循序渐进，逐步完善：
在设计过程中应该注意理论与实践的结合，要意识到，设计过程是一个复杂的系统工程，要从机械系统整体需要考虑，必须经过反复推敲和认真思考才能得到一个好的设计方案。
2）巩固机械设计基本技能，注重设计能力的培养和训练：
机械设计的内容繁多，有很多需要的知识课本上并没有，应该自觉加强理论与工程实践的而结合，掌握认识、分析、解决问的基本方法，提高设计能力。
3）汲取传统经验，勇于创新：
机械设计题目主要来自工程实际中的常见问题，设计中有很多前人的设计经验可以借鉴。
在学习的过程中，要注意了解学习，继承前人的经验，同时发挥主观能动性，勇于创新，在设计实践中培养创新能力，以及发现问题、分析问题、解决问题的能力。
4）整体着眼，提高综合设计素质：
在设计过程中，应该自居加强自主设计意识，注意先总体设计，后部分设计，先概要设计，后详细设计。
遇到设计难度时，要从设计目标出发，首先解决主要矛盾，逐渐解决次要矛盾。
4收获与提高：
通过这次课程设计，我不但将所学的知识整理巩固了一遍，在大脑里形成了一个知识网络，锻炼了我独立思考的能力，增强了我的创新能力，更给了我一种创新的激情，在设计机械的时候，总是希望不断改进，追求完美。
其实这次课程设计的过程也是一个自主学习的过程，在设计机构的时候我们所用到的连杆不止是课本上所学，我还额外查阅了许多机械原理相关书籍，以及利用网络资源查阅了很多资料。
另外就是在机构仿真的时候，本来我都不会用Pro//E进行仿真，但经过我的努力学习和老师的帮助，终于学会了运用Pro/E进行仿真，这无疑是锻炼了我们自主学习的能力。
通过这次大作业，我知道其实要做一项课程设计并不简单，要把它做好就更不易了，从中我也感到自己的知识面其实是很狭隘的。
在理论知识的贯穿上和用理论解决实际问题的能力上也亟待提高，可以说这次的设计就像是一面镜子，照出了我的不足之处。
但也因此而小小地锻炼了一下自己，为大四的毕业设计做了一个准备。
参考文献
［1］罗洪量主编，《机械原理课程设计指导书》（第二版），北京：
高等教育出版社，1986年。
［2］JJ.杰克（美）主编，《机械与机构的设计原理》（第一版），北京：
机械工业出版社，1985年。
［3］王玉新主编，《机构创新设计方法学》（第一版），天津：
天津大学出版社，1996年。
［4］孙恒、陈作模主编，《机械原理》（第六版），北京：
高等教育出版社，2001
[5]朱文予主编，《机械设计课程设计》，合肥工业大学出版社
[6]冯鉴、何俊、雷智翔主编《机械原理》西南交通大学出版社，2008年5月
[7]钟日铭等编《proe/ENGINEERWildfire3.0》（中文版）北京机械工业出版社2007年1月
升级会员 