散货自翻车文档格式.docx

1、课程概述，机械功能和性能分析示例、相关资料的收集和分析方法（文献分析：原始、性能差别、当前水平；文献粗读、精读及典型文献和作者；网络搜索（中国专利网）、电子图书馆、专利、文献资料）组成团队，收集和分析资料2项目规划报告撰写要点（项目背景意义、研究内容、关键问题、预期成果、研究设计计划）撰写项目规划3对各团队和个人表现进行考察和记录、文献综述报告（包括参考文献原始文档；5号，A4，5页以上）各团队口头报告项目规划，提交文献综述第二阶段将工程问题转化为数学、力学模型；机构运动和动力分析软件的应用团队协作；监督检查；4机械功能设计的基本方法归纳提出并确定机构运动方案5机械性能设计的基本方法归纳建立机

2、构综合的数学模型6编制和调试机构综合程序7进展阶段报告撰写的要点（5号，A4，5页以上）8撰写进展阶段报告9对各个团队和个人表现进行考察和记录、讲评各团队口头报告进展情况，提交书面报告10第三阶段实验或虚拟样机实验的设计、数据分析、整理和解释；机构运动和动力分析软件的应用；11机构运动分析方法的归纳各团队进行实验和虚拟样机实验的规划12机构动力分析方法的归纳进行实验和虚拟样机实验13实验结果的分析和解释的基本要点14第四阶段工程设计文件的规范撰写、项目的总结、团队协作15设计计算说明书的撰写要点撰写设计计算说明书、刻盘（三个报告、模型、结果、参考文献）16组织各个团队作品的讲评或评比、学期总结

3、提交设计计算说明书（团队人均15页以上）17给出各团队和个人的得分设计报告内容基本要求1、 封面：封面：设计题目，班级，学号，姓名，指导教师，年月2、 目录3、 正文主要内容i. 问题的提出：产品市场调查及分析，产品的功能和性能等设计要求的确定； ii. 设计方案的选择：有哪些方案，最后选择的方案，选择的主要考虑。iii. 机构尺寸设计的方法：试凑法，图解法（作图原理和结果），解析法（设计方程的建立和求解）；机构尺度综合的主要结论。（附机构运动简图，图纸规格：3号）iv. 机构运动和动力分析：分析的方法（方法的原理，点或构件运动、力分析的公式）；计算机程序框图；机构运动和力分析的主要结论，线图

4、的分析（附机构的运动线图）。v. 机构动力设计：速度波动及其调节方法，惯性力的平衡；设计的主要结论（飞轮安装在哪一根轴上，速度调节的结果）（附机构的动力分析线图）vi. 结束语（收获和体会，致谢）vii. 参考文献：（采用标准格式）期刊：作者. 文章题目J. 刊名. 年份，卷（期），页码（-）书和专著：作者. 书名M. 译者. 版次. 出版地：出版者，年份学位论文：作者. 文章题目D：学位论文. 保存地点：保存单位，授予时间论文集：作者. 篇名C. 见：论文集编者，论文集名称，出版地：出版者，年份：页码4、附件设计题目的产生和设计报告范例一、设计题目的产生问题提出: 散货卸载自翻车在货物运输中

5、，有大量的散货（如煤、沙等）是由汽车、火车等运输工具运送，在卸载时，不需要担心货物的破损，但是，却需要大量的人力，而且，由于作业现场会出现大量的粉尘，工人的工作条件极其恶劣。另据铁道部相关人士透露：2007年,全国铁路完成煤炭运输15.4亿吨,占总发送量的49.3%。随着我国基础建设日益发达，对于煤炭需求量也会日益增加。这不仅要求煤炭资源的开采效率要高，更重要的是要求煤炭运输的效率要高。煤炭的卸货是关系到煤炭铁路运输效率的一个非常关键的因素。由此，设计一种高效率的散货卸车车厢十分有必要。西南交通大学是以轨道交通为特色的学校，并考虑到铁路行业在当今中国的重要位置。我们小组决定选择散货自翻车为设计

6、题目。铁路散货自翻车（以下简称自翻车）是一种将卸货设备和车辆结构结合在一起的专用车辆。适用于备有机械化装车设备的工厂、矿山、大型建筑工地等部门, 用以运输矿石、剥离岩石、砂砾、煤炭、建筑材料等不同比重的粒（块） 状货物全车由车体、底架、倾翻装置、制动装置、车钩缓冲装置、转向架等组成，车体为全钢铆焊结构，其特点是装有可倾翻车箱及下开式侧门，车箱在倾翻风缸作用下，可向任一侧倾翻，同时随之打开并作为地板面的延续面，将货物卸至远离轨道的一侧。基于此，本次课程设计的具体内容如下。设计题目：铁路散货自翻车提交成果：1） 市场调研文献综述2） 国内外现状文献综述3） 产品设计模型和运动、受力分析结果a） 最

7、终方案的机构运动简图b） 三维设计模型c） 机构运动分析和力分析结果4） 设计计算说明书， 设备要求及条件1） 多媒体教室2） 文献库3） 三维设计软件4） 运动学和动力学仿真软件二、设计报告范例设计作名名称：散装自翻车 1、小组成员确定、分工与项目管理一个优秀的设计团队需要具备较强的沟通能力进行市场调研、具备较强的软件应用能力进行产品的三维建模和运动仿真分析者、较好掌握机构原理和产品设计适应进行工程设计。按照这样的要求，确定小组成员由三人构成，并根据各个成员的特长进行分工：贾旭负责市场调研和项目管理、刘昕铭负责产品建模和运动仿真、张宪文负责工程设计。总负责人为贾旭。设计过程中各个成员均应服从

8、负责人的安排，相互配合。为了更好的执行本次设计，经过小组成员讨论，确定项目管理计划，见附件10.1。2、产品设计背景描述2.1 问题提出目前, 我国散装货物运输, 主要靠通用敞车来完成。卸车作业在一些大型厂、矿和港口采用翻车机、链斗卸车机具等进行卸货。但很大一部分中小型厂、矿、站场的卸车作业, 还没有比较合适的机械, 同时翻车机设备庞大复杂、有一定局限性, 且对车辆的损坏严重,链斗卸车机效率低, 不能满足成列车卸货的要求。对于如何进一步提高散装货物装卸机械化的程度, 主要应从两方面考虑:1） 从卸车机具考虑, 研制装卸车机械化的设备;2） 采取设备与车辆合一的方法, 使它们能更好地满足不同散装

9、货物的高效卸车要求, 这就要求大力发展专用车辆的数量和品种。从世界各国铁路货车总的发展趋势看, 专用货车发展的速度很快, 我国目前粒（块） 状货物运输量约占散装货物总运输量的40% 以上, 而与之相适应的运输车辆则较少, 特别是自翻车则更少。因此, 大力发展专用车辆, 特别是自翻车, 既可以最大限度地简化卸货场地和地面设施, 又能更好地适应大、中、小型工厂企业及站场的使用。2.2 市场调研与文献综述实地调研对象：成都市车辆段、成都东站。通过实地调研铁路散货自翻车的设计数据和机构形式，并向工作人员进行了咨询。对所设计的产品有了直观认识和第一手的设计数据，包括实地测量获得自翻车尺寸、现行铁轨宽度。

10、文献调研：网络、图书馆文献资料、图书馆电子资源。首先通过网络使用关键词，如自翻车、散货进行搜索，在对网络资料消化理解基础上，进一步利用铁路散货自翻车、自翻车机构等关键词进行组合搜索，获得第一手的资料。然后通过图书馆文献资料和电子资源查询到新型KF60（A）型自翻车、KF60H型自翻车新型倾翻机构设计等文献。在市场调研和文献资料消化后，整理资料如下：国外使用自翻车较早，品种较多，如前苏联、美国、捷克、德国都生产过大量的不同品种的自翻车。国内外自翻车生产情况见表1。从表1 可以看出, 国外自翻车发展比较快, 而我国在70 年代新产品较多, 而进入80年代到90 年代几乎没有什么新产品, 但构想方案

11、仍有一些。不论国内还是国外, 总的发展趋势是朝着大容积、大吨位的方向发展, 并已形成系列。表1：国内外自翻车生产情况统计表车型载重/t自重/t容积/m3制造年份制造厂生产情况KF-606033.5271963中国哈厂大批量KF-10010049441967批量KF-707034291972一辆KF-65653319782BC-959553.644.5前苏联BC-10049.544.62BC-10510548.5Souther pacific903038美国DIFCOS46捷克10148德国1815996市场上常见的散货自翻车车类型：常见的自翻车有中国北车集团太原机车车辆厂设计、生产的KF60A

12、K型自翻车；北车集团哈尔滨车辆厂设计、生产的KF-100型液压自翻车、KF-100A型气压自翻车；南车集团株洲车辆厂设计、生产的KF-60型自翻车、KF60A（N）型自翻车。自翻车所实现的功能及其技术要求： KF60AK型自翻车是卸车设备与车辆结构结合在一起的专用车辆，适用于标准轨距铁路上运输矿石、剥离岩石、砂砾、煤块、建筑材料等散粒货物。 KF-100型液压自翻车、KF-100A型气压自翻车，适用于矿山、工厂及大型施工工地，用于矿石、岩石、煤及其块粒状货物的运输。该车具有可倾翻的车箱，装有电控液压倾翻系统，或压缩空气倾翻系统，可使车箱向左右任一侧倾斜，此时该侧的侧门能自动向下开起，当车箱倾翻

13、至26时，侧门与车箱地板构成一延续面，将货物卸至线路的外侧。该车由车箱、底架、转向架、制动装置、连结缓冲装置、液压装置或气压装置、电气装置和倾翻机构等部件组成。其主要承载构件采用低合金钢制造，采用滚动轴承或滑动轴承该车具有以下特点：倾斜平稳，卸货迅速。操作简便，运输效率高，使用安全可靠。 KF-60、KF60A（N）型自翻车适用于备有机械化装车设备的工厂、矿山等部门，用来运输矿石、煤块、建筑材料等散粒货物。全车由车体、底架、倾翻装置、制动装置、车钩缓冲装置、转向架等组成，车体为全钢铆焊结构，其中KF60A（N）车体为耐侯钢结构。采用13号上作用车钩、ST型缓冲器和2E轴的焊接构架或铸钢转向架。

14、其特点是装有可倾翻车箱及下开式侧门，车箱在倾翻风缸作用下，可向任一侧倾翻45，同时随之打开并作为地板面的延续面，将货物卸至远离轨道的一侧。自翻车实例及其相关参数：a）KF60AK型自翻车性能参数：载重（t） 60 自重（t）约33.8 容积（m3）29 商业运营速度（km/h）120 通过最小曲线半径（m）145 轨距（mm）1435 车辆长度（mm）13652 车箱倾翻角度45倾翻缸工作压力（MPa）0.49 转向架K6型转向架 制动装置120型 车钩缓冲装置C级钢13A型上作用车钩MT-2型缓冲器 限界符合GB146.1-83 标准轨距铁路机车车辆限界 b） KF5-100自翻车载重t 1

15、00自重t 49.7构造速度km/h 100容积m3 44通过最小曲线半径m 80车厢内长m 上部 13,958下部 13,730车箱内高mm 1,144车箱内宽mm 上部 2,930下部 2,770车箱倾翻最大角度 45车辆长度mm 15,446c） KF-60、KF60A（N）型自翻车自重/t 34载重/t 60容积/m3 27轴重/t 25t构造速度/kmh-1 80通过最小曲线半径/m 80车体内长内宽/mm 11.232.82车体倾翻角度/ 45车体侧门全开角度/倾翻缸工作压力/Mpa 0.49 根据铁路运输的实际情况，初步调研确定如下准则：车厢应该能向两侧自动倾翻，为了保证散货能准

16、确运动到目的地，车厢向一侧倾翻时，该侧的车厢门应该自动打开作为车厢底的延展面。而在运输过程中为了保障散货不遗漏，两侧车厢门在未倾翻时应该严密闭合。车厢倾翻的动力采用液压传动。此设计称为自翻车，自翻车设计成功可极大节省人力，减轻劳动强度，提高铁路运输的效率。1）车箱最大高度车箱最大高度的选取主要应根据车辆通过平洞溜井时给矿口的位置以及司机瞭望方便等因素来定, 一般应小或等于2900 mm。2）车箱最大倾翻角所谓车箱倾翻角, 是指车箱倾翻时, 车箱地板面与水平面的夹角（图1）。取值主要依据粒状货物的动安息角来定, 因为卸货过程系重力克服粒间的磨擦力而滑移的运动过程, 因此选值应按动安息角考虑,并参

17、照国内外部分自翻车的最大倾角（见表2），取 = 45 50。图1：车辆最大倾翻角与最小卸货距离示意图表2：国内外部分自翻车最大倾翻角、最小卸货距离、倾翻缸底部距轨面最小距离BC-853BC-501955DIFCO19743）最小卸货距离（图2）的选取应根据道床结构, 使其卸出的散粒货物卸到道床边缘外侧。根据以往设计经验并参照国内外部分自翻车最小卸货距离（见表2）, n大于或等于2300 mm 为宜。4）倾翻缸底部距轨面最小距离（图2）值的选取应根据矿山移动线路等级、钢轨型号、轨枕间距、车辆底梁下挠、弹簧压缩、轮缘磨耗、脱轨后缸底与轨面应有一定间隙等因素, 并参照国内外部分自翻车倾翻缸底部距轨面

18、最小距离（见表2） , 选取300 mm 360 mm 为宜。 图2：倾翻缸底部距轨面最小距离倾翻机构设计参考：1）对倾翻机构的要求自翻车在倾翻卸货过程中, 车箱侧门的开闭, 要有一套控制机构, 这个机构就是一般所说的倾翻机构。倾翻机构的设计应满足以下要求: （1） 正位时, 两侧门自锁；（2） 倾翻时,非倾翻侧的侧门自锁, 倾翻侧的侧门开启速度应满足倾翻稳定的要求；（3） 复位时, 非倾翻侧的侧门自锁, 倾翻侧的侧门应自然复位；（4） 具有提前开门和提前卸货功能；（5） 安全可靠。2）倾翻机构发展趋势国内外自翻车倾翻机构发展趋势大致可分为以下几个阶段:20 年代到50 年代, 采用端部控制机

19、构（图3） 和大折页机构（图4）。图3端部控制机构示意图 图4 大折页机构示意图1.支撑杆一 2.支撑杆二 3.杠杆。 1.折页 2.抑制肘 3.抑制肘弹簧 4.环头丝杆60 年代以后, 采用端部控制机构和四连杆机构（图5）。图5四连杆机构示意图1.吊板 2.长支承杆 3.短支承杆 从以上几种情况看, 对载重和容积均较小的自翻车倾翻机构选用图5 形式, 对于大吨位自翻车选用图、图 形式较好。通过上述调研，确定产品的设计要求和性能数据：1） 车厢向一侧倾翻至给定角度时，该侧厢门联动打开，成为车厢低面的延伸面或平行延伸面。2） 车厢向一侧倾翻时，另一侧厢门不得向内摆动挤压。3） 车厢未倾翻时及恢复

20、水平状态时，两侧厢门联动关闭，厢门不得在散货压迫下自行开启。4） 驱动和传动系统在车厢下面，不超出车厢侧面。5） 采用液压驱动，各传动角不得小于306） 不得发生杆件干涉现象。受力合理。图6 自翻车工作状态及原始参数预期车厢的主要参数：车辆最大宽度 3324mm车辆最大高度 2464mm底架宽度 2240mm地板面距轨面高 1585mm车钩中心线距轨面高 880mm转向架固定轴距 1800mm 整车落成后弹性旁承间隙“s” 91mm车轮直径 880mm车箱内长 上边 11230mm下边 11020mm 上边 2820mm下边 2626mm车箱内高（车箱顶部距地板） 889mm车箱倾翻角度 45

21、车箱侧门全开角度 45倾翻缸工作压力（kpa） 500载重： 60t自重： 34t自重系数： 0.57容积： 27m 设计用途：该车在标准轨距铁路上运行，适用于备有机械化装车设备的工厂、矿山等部门，用于运输矿石、剥离岩石、砂砾、煤块、建筑材料等散粒货物。成本核算：该车车厢主要材料为45钢，液压装置一套，涂料若干2.3方案设计和设计参数的确定2.3.1方案一（如图7所示）图7 设计方案1示意倾斜机构：优点：采用单作用式液压缸该机构的优点是简单紧凑。采用单缸时，容易实现三面倾斜。另外，若油缸垂直下置时，油缸的推力可全部作为车厢的举升力，因而所需的油缸功率较小。缺点：其缺点为该机构横向强度差，而且由

22、于其油缸行程较大联动机构采用液压缸同时驱动厢门机构和厢盖机构。厢门机构厢盖机构：采用最简单的四杆机构，其结构简单紧凑，易于实现，且成本低。联动机构：采用液压缸直接驱动。机构简单紧凑。首先驱动厢门机构和厢盖机构所需的功率小，无须采用液压缸驱动，增加机构的成本，其次由于厢门机构和厢盖机构开启有一定的先后的顺序，而此种方案的联动机构是采用同时驱动，不能满足题目中的一些要求，综上所述仍需进一步的改进。2.3.2方案二（如图8所示） 图8 设计方案2示意同方案1雷同亦采用液压缸直接驱动，其优缺点也一样。同方案1雷同。方案2与1不同之处是没有装置联动机构，采用液压缸分别驱动厢门机构和厢盖机构，能够实现题目

23、中所有的要求。机构简单，控制方便。结构不如方案1紧凑，成本高。2.3.3方案三（如图9所示） 图9 设计方案3示意方案3的联动机构采用可以实现间歇运动的槽轮机构，并予以相应的电机驱动。机构简单，自锁能力强，控制方便，成本低。槽轮机构存在一定的磨损，磨损会影响机构的精度，所以要采用相应的润滑措施以减少磨损。2.3.4最终选型根据以上各种方案的优劣点，经过从功能、复杂性、成本综合分析后，决定在采用方案3。将举升机构做成对称形式，液压缸在BB的中点上。3、机构尺度综合分别对倾斜机构，厢门机构，厢盖机构进行分析。本项目以槽轮机构为例进行尺度综合：根据设计要求槽轮机构要实现机构的间歇运动，是机构的联动装置，其设计结构和起始、终止位置如下于图：起始位置：（如图10所示）图10 槽轮机构起始位置终止位置：（如图11所示）图11 槽轮机构终止位置当轮4顺时针开始转动时带动轮槽5转动从而带动厢盖运动，此时轮槽6被锁死，当4转过90度时轮槽5被锁死，而轮槽6开始转动，从而带动厢门开启，实现间歇运动。该机构主要的难点是确定槽轮的角速度，题中设轮4的角速度为w1，则轮5的角速度为w2由下式确定。当0t时，解得当槽轮6的运动分析与5相似这里就不再阐述。4、构件三维造型三维造型所使用的软件为Pro_E，散货自翻车的主要零部件的建模造型如下所示：车体的造型如图12所示，顶盖造型如图13所示