后箱门打开及其联动机构.docx
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后箱门打开及其联动机构
《机械原理》课程设计说明书
设计题目高位自卸汽车后箱门打开及其联动机构
学院（部）机械工程学院
专业班级06级机设一班
学生姓名王平
学号0603010118
指导教师（签字）
1月4日至1月9日共1周
湖南科技大学
2009年1月8日
第一章机械原理课程设计的目的和任务
1．课程设计的目的：
机械原理课程设计的目的在于进一步巩固和加深学生所学的理论知识、培养学生独立解决机械设计中的实际问题的能力，使学生对于机构的综合以及运动学和动力学分析有一个较完整的概念；并进一步提高学生的计算、绘图和计算机辅助设计的能力。
2．课程设计的任务
（1）高位自卸汽车后箱门打开及其联动机构。
（2）提出2个3个方案。
主要考虑满足运动要求、动力性能、制造与维护方便、结构紧凑等方面的因素，对方案进行论证，确定最佳方案。
（3）画出最佳方案的机构运动方案简图和运动循环图。
（4）对高位自卸汽车的后箱门打开及联动机构进行尺度综合及运动分析，求出各机构输出件位移、速度、加速度，绘制机构运动线图。
（5）编写设计计算说明书。
（6）完成高位自卸汽车的模型实验验证。
第二章机械原理课程设计的要求和有关数据
设计要求：
（1）在车厢倾斜卸货时，后厢门随之联动打开。
（2）卸货完毕，车厢恢复水平状态，后厢门也随之可靠关闭。
（3）后厢门打开机构的安装面不超过车厢侧面。
（4）结构尽量紧凑、简单、可靠，具有良好的动力传递性能。
其中，后箱门和车厢的相对位置如下：
有关设计数据
序号
车厢尺寸（L×W×H）
Smax
a
W（kg）
Lt
Hd
1
4000×2000×640
1800
380
5000
300
500
2
3900×2000×640
1850
350
4800
300
500
3
3900×1800×630
1900
320
4500
280
470
4
3800×1800×630
1950
300
4200
280
470
5
3700×1800×620
2000
280
4000
250
450
6
3600×1800×610
2050
250
3900
250
450
表1（尺寸单位：
mm）
第三章选择设计方案
1．作机构的运动简图：
（1）后箱门打开机构：
图1
图2
（2）联动机构：
图3
2．选择设计方案：
1.方案一
机构分析：
该种方案是最容易想到的，因为设计要求中提到在车厢倾斜卸货时，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。
所以，在本设计中，当车厢翻转的时候，后箱门是完全依靠自重下垂的，在车厢倾斜卸货的时候，后箱门是可以随之打开的，当车厢恢复水平的时候，后箱门也可以自动的依靠重力而随之关闭。
另外，为了保持在后箱门关闭后，不会因为其他的情况而再次打开，我们在车厢的底部设计了一个倒锁（如上图中的蓝色机构所示），它在后箱门关闭后会自动工作把后箱门锁死，所以，基本的设计要求还是达到的。
优点：
该设计机构最大的优点就是结构简单，思路也非常容易想到。
缺点：
该机构的缺点也是比较明显的：
第一，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；第二，该机构需要在箱体底部加装一个倒锁，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，这样以来，费用就上去了。
2.方案二
机构分析：
该机构就是一个简单的4连杆机构，其中连杆1是和后箱门固连在一起的，3是一个可以绕车厢体转动的移动副。
在车厢翻转时，通过联动机构使连杆2在3内滑动，从而推动1绕C旋转，从而使后厢门开启。
（后厢门打开的联动机构设计在本节尾）
优点：
能够保证车厢门打开和关闭的准确位置，比较容易实现和车厢的联动关系，另外，计算也比较的简单。
缺点：
主要缺点就是2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。
3.方案三
机构分析：
本机构完全由四杆机构构成，其中的一根杆2就是车厢的后门。
另外两根杆1和3都是铰接在车厢体上的。
当车厢翻转时，通过联动机构使杆3转动，从而带动后厢门2转动，完成其开启和关闭动作。
优点：
1．该方案的结构比较简单；
2．该方案较易实现与其他机构的联动，能够确保车厢门的打开和关闭的时候的准确位置。
缺点：
本机构虽然原理简单，但对机构尺寸的要求较高。
综合上面的分析，我们选取第三中方案作为最后的设计方案。
后厢门打开联动机构
联动机构是将翻转机构和后厢门打开机构联系在一起的机构，用来保证两者间的配合工作和位置要求。
根据以上选定的翻转机构和后厢门打开机构，设计联动机构如下：
联动机构如图中红色部分。
如上图所示，通过连杆DG和GH将翻转机构和后厢门打开机构联系起来。
当车厢翻转时，通过联动机构使杆HK转动，从而带动后厢门JK转动，完成其开启和关闭动作。
合理设计各杆的长度，能够满足车厢与厢门之间准确的位置关系。
补充：
我们注意到，在以上后厢门打开机构以及联动机构中，如果JK就是后厢门的话，后厢门将不能自由开合。
但在实际中，经常需要在车厢不翻转的情况下，打开后厢门进行卸货、清扫等。
为了解决这个问题，可将JK换成一支架，然后在支架上焊接上两挂钩，将后厢门挂在支架上，这样，在上述情况下，只需卸下后厢门即可。
如下图所示：
第四章设计总结及体会
一．机构设计原理
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。
（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联结方式，拟定若干可行的设计方案。
（3）总体设计：
对所拟定的方案进行计算，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，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，应该注意理论与实际的结合。
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问题，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讲，应该自觉加强理论与工程实践的结合，掌握认识，分析，解决问题的基本方法，提高设计能力。
（3）汲取传统经验，勇于创新：
机械设计题目是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，分析问题和解决问题的能力。
（4）整体着眼，提高综合设计素质：
在设计过程中，应该自觉加强自主设计意识，注意先总体设计，后部份设计；先概要设计，后详细设计。
遇到设计难点时，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．机械设计的基本原则：
（1）创新原则：
设计是人们为达到某种目的所作的创造性工作，因而创新是设计的主要特征。
机械设计，首先应是创新的设计，其特点是理论与实践经验同直觉的结合。
现代设计的综合性越来越突出，在增加了设计复杂性的同时，也给创新提供了更好的机会。
（2）安全原则：
产品安全可靠的工作是对设计的基本要求。
设计为了保障机械的安全可靠运行，必须在结构设计，材料性能，零部件强度，运动稳定性等多方面进行标准设计。
（3）工艺性原则：
构件图样设计完成后，要力求使部件的结构工艺性合理，结构简单，易于加工。
二．收获与提高
在机械原理课程接近尾声的时候，我们有了这样一个系统的设计一个实际机构的机会，感到非常难得。
通过这次综合训练，以及第二次讨论课，首要一点就是将所学知识整理巩固了一遍，在大脑里形成了一个知识网络，有了这个网络，在遇到实际问题时，就能很方便，很有条理地找到解决问题的思路。
通过这次综合训练，增强了我们的创新能力，更给了我们一种创造的激情，总是希望不断的改进，追求完美。
这次综合训练，也增强了我们的动手能力，进一步学会将理论运用于实际。
最后，在小组成员的合作中，我们又一次体会到共同努力的乐趣，体会到团队合作的重要性。
由于时间关系，这份报告并不完善，里面还有很多东西需要补充和改进，我们会继续这份工作，去体会这种研究的过程。
第五章参考文献
1、机械原理/孙恒，陈作模主编——六版——北京2001
2、理论力学Ⅰ/哈尔滨工业大学理论力学研究室编——六版——北京2002.8
3、机械原理课程设计指导书/罗洪田主编——北京1986.10
4、机械原理与课程设计上册/张策主编——北京2004.9
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