機械原理課程設(shè)計高位自卸汽車說明書

1、機械原理課程設(shè)計姓名班級2010.12.2高位自卸汽車說明書機械原理課程設(shè)計高位自卸汽車說明書 學校班級學號 姓名指導老師2010年12月2日高位自卸汽車的設(shè)計摘要目前國內(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。若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(shè)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。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升，然后車廂翻轉(zhuǎn)以達到自動卸貨。關(guān)鍵詞：高位、舉升、翻轉(zhuǎn)目錄第一章 問題的提出. 51.1題目簡介. 51.2設(shè)計要求和有關(guān)數(shù)據(jù) . 51.3工作原

2、理及其運動流程 . 6第二章 主要執(zhí)行結(jié)構(gòu)方案設(shè)計. 72.1舉升機構(gòu)的設(shè)計. 72.2 車廂的翻轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)計. 112.3后廂門打開機構(gòu)的設(shè)計. 16第三章 機構(gòu)綜合. 203.1方案的選擇. 203.2機構(gòu)總圖. 23第四章 模擬仿真分析. . 244.1舉升時液壓缸的速度圖像. 244.2舉升時車廂的速度圖像. 244.3舉升時車廂的加速度圖像. 254.4舉升時車廂的水平方向位移圖像. 254.5舉升時車廂的豎直位移圖像. 264.6翻轉(zhuǎn)時候液壓缸的速度圖像. 264.7翻轉(zhuǎn)時車廂的速度圖像. 274.8翻轉(zhuǎn)時候車廂加速度圖像. 27.第五章 總結(jié). 285.1機構(gòu)設(shè)計原理. 285.2

3、收獲與提高. 29.附錄. 30結(jié)束語. 31第一章 問題的提出圖1自卸汽車1.1 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。若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(shè)計一種高位自卸汽車（圖1），它能將車廂舉升到一定高度后再傾斜車廂卸貨（圖2, 圖3）。圖2 高位自卸汽車卸貨1.2設(shè)計要求和有關(guān)數(shù)據(jù):1.具有一般自卸汽車的功能。2.在比較水平的狀態(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1。3.為方便卸貨，要求車廂在舉升過程中逐步后移（圖23）。車廂處于最大升程位置時，其后移量a見表1

4、8。為保證車廂的穩(wěn)定性，其最大后移量amax不得超過1.2a。4.在舉升過程中可在任意高度停留卸貨。圖3 自卸車廂傾斜角度5.在車廂傾斜卸貨時，后廂門隨之聯(lián)動打開；卸貨完畢，車廂恢復水平狀態(tài)，后廂門也隨之可靠關(guān)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，后廂門打開機構(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。表1 設(shè)計數(shù)據(jù)車廂尺寸（lwh）mmsmaxmmammwkgltmmhdmm40002000640180038050003005001.3工作原理及其運動流程車廂的翻轉(zhuǎn)車廂的舉升車廂的復位車廂的下降第二章 主要執(zhí)行結(jié)構(gòu)方案設(shè)計方案一：雙

5、臂式舉升機構(gòu)該方案如下圖所示：工作原理：如上圖機構(gòu)所示，圖中地面代表與車底座具有相對可滑動的裝置，滑動幅度由2個水平液壓機構(gòu)ab決定，車廂上升裝置由4個豎直液壓機構(gòu)共同組成，達到抬升車廂的目的。cd靠近車頭，所以上升幅度更大，ef上升幅度小，從而使車廂能夠具有一定傾斜角度，達到卸貨的目的。優(yōu)點缺點1、 該裝置設(shè)計簡單，所需構(gòu)件種類少，便于修理和維護。2、 在上升和下降過程中平穩(wěn)性好。1、 該裝置需要液壓油缸較大的推程，為達到效果，所需的cd桿較長，不利于實際生產(chǎn)。2、 液壓桿的數(shù)量較多方案二：平行四邊形舉升機構(gòu)該方案如下圖所示： 工作原理：如上圖所示機構(gòu)，cbef形成一平行四邊形，桿bc在液壓

6、油缸的帶動下繞c軸轉(zhuǎn)動，從而完成車廂的舉升和下降。優(yōu)點缺點1、 結(jié)構(gòu)簡單，易于加工、安裝和維修。2、 能夠保證車廂在舉升和下降過程中保持水平，穩(wěn)定性好。3、 液壓油缸較小的推程能夠完成車廂較大的上移量。1、車廂上移時，其后移量很大。為了保證車廂舉升到最大高度時，其最大后移量不超過設(shè)計要求，需將桿bc、ef做得很長，甚至大大超過了車廂的長度，在工程實際中不能實現(xiàn)。方案三：l型舉升機該方案如下圖所示： 工作原理：如上圖所示車廂舉升機構(gòu)，l形桿bde一端與鉸鏈b相聯(lián)（鉸鏈b通過豎直桿固定在車架上），一端與車廂底部的鉸鏈e相聯(lián)，同時其上絞接一液壓油缸2，液壓油缸另一端與車廂底部的鉸鏈相聯(lián)。舉升時，液壓

7、油缸1伸長，推動l形桿bcd繞鉸鏈b逆時針轉(zhuǎn)過角度，使e端上升；與此同時，液壓缸2也聯(lián)動工作，使車廂也轉(zhuǎn)過角度，從而使車廂在上升過程中保持水平。隨著bcd桿的轉(zhuǎn)動，e點后移，同時帶動車廂后移，當e點與b點等高時，后移量達到最大。優(yōu)點缺點1、 該機構(gòu)充分利用了車廂前面的空間，使車廂底部的機構(gòu)變得簡單。2、 該機構(gòu)克服了方案一中后移量過大的缺點，機構(gòu)的尺寸也較小。1、 該機構(gòu)最大的缺點在于車廂全部重量均有l(wèi)形桿bcd承擔，由于de很長，所以bcd受到很大的扭矩作用。這就對l形桿的強度提出很高要求，同時也限制了車廂的裝載量。2、 液壓缸1和液壓缸2需要聯(lián)動工作才能保證車廂的水平，使控制機構(gòu)復雜。3、

8、 液壓油缸的推程較大。方案四：雙剪式舉升機構(gòu)該方案如下圖所示： 工作原理：如上圖所示，該舉升機構(gòu)是由長度相等的四根桿ad、bc、de和cf彼此鉸接于h、g點；ad桿的a端和與水平的滑塊鉸接，并可在滑槽內(nèi)移動；bc桿的b端與車體底部為鉸接，cf桿的f點與車廂底部的水平滑塊鉸接，de桿的e點和車廂底部鉸接。當液壓桿升長時，車廂上升，同時a點向右移動，車廂實現(xiàn)一定的后移量；反之，車廂下降，同時車廂左移。優(yōu)點缺點1、 結(jié)構(gòu)簡單，緊湊；2、 能夠很好的協(xié)調(diào)車廂上移量與后移量之間的關(guān)系，滿足工作要求；3、 機構(gòu)的受力情況較好。1、 該方案桿數(shù)較多，桿的鉸接處的壓力較大。2、 由于液壓桿放在桿的中間位置，對

9、液壓桿的擺放位置要求較高。2.2車廂翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計1設(shè)計要求 1）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。2）結(jié)構(gòu)盡量緊湊，可靠，具有良好的動力傳遞性能。 2設(shè)計方案 翻轉(zhuǎn)機構(gòu)是自卸汽車的關(guān)鍵部分，其性能直接影響車輛的性能。為此，我們設(shè)計了多種方案，比較各自的優(yōu)缺點。 方案一：雙液壓錯位式本機構(gòu)本意作為和舉升機構(gòu)的方案一配套使用。方案二：單缸直推式該方案如下圖所示：工作原理：油缸直接推動車廂繞鉸接點轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)車廂的翻轉(zhuǎn)。優(yōu)點缺點1、 結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、比較容易想到。2、 油缸所需的功率較小。1、 采用單缸時候容易導致三面傾斜。2、 橫向強度差，油缸行程較大。方案三：

10、油缸推進連桿該方案如下圖所示：工作原理：油缸推動三腳架cde翻轉(zhuǎn)，使bc上升，從而車廂繞著f點轉(zhuǎn)動。優(yōu)點缺點1、 橫向剛度較好，舉升時轉(zhuǎn)動圓滑。2、 車廂傾翻軸支架的水平反力較小，車架底部受力也比較均勻。1、油缸在翻轉(zhuǎn)過程中的擺動角度較大，帶來了一些不穩(wěn)定性。方案四：連桿放大式該方案如下圖所示：優(yōu)點缺點1、 橫向剛度較好，舉升時轉(zhuǎn)動圓滑。2、 三腳架推動車廂舉升時，車廂傾翻軸支架的水平范例較小。1、該機構(gòu)的三角架比較大。方案五：z字形舉升機構(gòu)該方案如下圖所示：舉升原理：a點固定，由液壓缸拉動b點右移，從而使得車廂翻轉(zhuǎn)。 優(yōu)點缺點1、具有良好的舉升性，安裝方便。1、液壓桿的升程較大。2.3后廂門

11、打開機構(gòu)設(shè)計要求： 1、 在車廂傾斜卸貨時，后廂門隨之聯(lián)動打開2、 卸貨完畢，車廂恢復水平狀態(tài)，后廂門也隨之可靠關(guān)閉3、 后廂門打開機構(gòu)的安裝面不超過車廂側(cè)面4、 其中，后箱門和車廂的相對位置如下：方案一：重力開啟機構(gòu)該方案如下圖所示：機構(gòu)分析： 該種方案是最容易想到的，因為設(shè)計要求中提到在車廂傾斜卸貨時，后廂門隨之聯(lián)動打開，卸貨完畢，車廂恢復水平狀態(tài)，后廂門也隨之可靠關(guān)閉。所以，在本設(shè)計中，當車廂翻轉(zhuǎn)的時候，后箱門是完全依靠自重下垂的，在車廂傾斜卸貨的時候，后箱門是可以隨之打開的，當車廂恢復水平的時候，后箱門也可以自動的依靠重力而隨之關(guān)閉。優(yōu)點缺點1、 結(jié)構(gòu)簡單，非常容易想到。2、 不需要其

12、他任何機構(gòu)，自動打開，十分經(jīng)濟。1、不能實現(xiàn)自鎖。方案二：滑桿頂開機構(gòu)該方案如下圖所示：機構(gòu)分析：該機構(gòu)就是一個簡單的4連桿機構(gòu)，其中連桿1是和后箱門固連在一起的，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。 優(yōu)點缺點1、 能夠保證車廂門打開和關(guān)閉的準確位置，比較容易實現(xiàn)和車廂的聯(lián)動關(guān)系。2、 計算也比較的簡單。主要缺點就是2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)的自鎖，使得后車廂門不能正常的打開。方案三：轉(zhuǎn)動開啟機構(gòu)該方案如下圖所示：機構(gòu)分析：本機構(gòu)完全由四桿機構(gòu)構(gòu)

13、成，其中的一根桿2就是車廂的后門。另外兩根桿1和3都是鉸接在車廂體上的。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(guān)閉動作。 優(yōu)點缺點1、 該方案的結(jié)構(gòu)比較簡單。2、 該方案較易實現(xiàn)與其他機構(gòu)的聯(lián)動，能夠確保車廂門的打開和關(guān)閉的時候的準確位置。本機構(gòu)雖然原理簡單，但對機構(gòu)尺寸的要求較高。方案四：滑塊頂開機構(gòu)該方案如下圖所示：機構(gòu)原理：如圖所示（圖中只表示一側(cè)），由滑塊a帶動桿ab，從而推動后廂門打開，打開后ab緊貼車廂兩側(cè)面。優(yōu)點缺點方案簡單，容易實現(xiàn)，同時倒貨時不影響桿ab。本機構(gòu)雖然原理簡單，但對機構(gòu)尺寸的要求較高。第三章 機構(gòu)綜合3.1方案選擇經(jīng)過對比以上各

14、機構(gòu)的優(yōu)、缺點，最終確定各機構(gòu)方案如下圖：舉升機構(gòu)車廂尺寸（lwh）mmsmaxmmammwkgltmmhdmm4000200064018003805000300500根據(jù)以上數(shù)據(jù)綜合出各桿的長度設(shè)ad=bc=cf=de=l，初始位置 ，到達最大升程時 ，由幾何關(guān)系可得： 為了使整個舉升機構(gòu)不超過車廂底部安裝空間，需滿足：取 ， 聯(lián)立解得： 設(shè)油缸推力為f，推程為s，車廂重力為g，上升高度為h，所以有fs=gh欲使液壓桿受力最小，根據(jù)圖示機構(gòu)得到：當舉升到最大高度時，液壓桿應垂直桿cf。 當舉升到最大高度時，所以 由于對稱性，所以 翻轉(zhuǎn)機構(gòu)當翻轉(zhuǎn)到最大角度時，abd三點共線，為最佳效果。初始位

15、置ab垂直bc，a、b垂直距離為150，af=450，,cf=600，可以假設(shè)翻轉(zhuǎn)最大角度為60，de=1732，初始位置時，ad的垂直高度為450。當翻轉(zhuǎn)60后，ad在一條垂直線上，所以ad水平距離為866，ac=1035.55，設(shè)ab=x，bd=y。于是有 解得 ab=1564.22，bd=685.784，ac=866，de=1732后廂門打開機構(gòu)整體布局圖中棕色部分為車廂紫色部分為舉升車廂的底板紅色部分為后廂門藍色部分的桿為舉升車廂的桿翻轉(zhuǎn)車廂所用的桿安裝在紫色的底板與車廂之間3.2機構(gòu)總圖天藍色線車廂；紅色線車廂底部凹形拖板；藍色線舉升機構(gòu)；淡紅色線翻轉(zhuǎn)機構(gòu)；綠色線后廂門打開機構(gòu)；灰色

16、線聯(lián)動機構(gòu)。 第四章 模擬仿真分析我們利用proe進行仿真并導出圖像，其仿真結(jié)果如下圖所示：4.1舉升時液壓缸的速度圖像4.2舉升時車廂的速度圖像4.3舉升時車廂的加速度圖像4.4舉升時車廂的水平方向位移圖像4.5舉升時車廂的豎直位移圖像4.6翻轉(zhuǎn)時候液壓缸的速度圖像4.7翻轉(zhuǎn)時車廂的速度圖像4.8翻轉(zhuǎn)時候車廂加速度圖像第五 章總結(jié)5.1機構(gòu)設(shè)計原理1、機械設(shè)計的目的：1）培養(yǎng)綜合運用所學的理論知識與實踐技能，樹立正確的設(shè)計思想，掌握機械設(shè)計的一般方法和規(guī)律，提高機械設(shè)計的能力。2）通過設(shè)計實踐，熟悉設(shè)計過程，學會準確使用資料，設(shè)計計算，分析設(shè)計結(jié)果，繪制圖樣，在機械設(shè)計基本技能的運用上得到訓

17、練。3）在課余時間，提供一個較為充分的設(shè)計空間，使在鞏固所學知識的同時，強化創(chuàng)新意識，在設(shè)計實踐中深刻領(lǐng)會機械設(shè)計的內(nèi)涵。2、機械設(shè)計的步驟：1）設(shè)計準備：明確設(shè)計任務(wù)，設(shè)計要求，工作條件，針對設(shè)計任務(wù)和要求進行分析調(diào)研，查閱有關(guān)資料，參觀現(xiàn)場實物。2）方案設(shè)計： 根據(jù)分析調(diào)研結(jié)果，選擇原動機，傳動裝置，執(zhí)行機構(gòu)以及它們之間的連接方式，擬定若干可行的設(shè)計方案。3）總體設(shè)計：對所擬定的發(fā)難進行計算，分析，對執(zhí)行機構(gòu)和傳動機構(gòu)進行必要的初步設(shè)計，進行分析比較，選擇一個正確合理的設(shè)計方案，繪制整體方案簡圖。4）結(jié)構(gòu)設(shè)計（本次沒有用到這一步）：針對某一部件，如部分傳動裝置或執(zhí)行機構(gòu)，進行詳細設(shè)計，根據(jù)

18、各個零部件的強度，剛度，使用壽命和結(jié)構(gòu)要求，確定其結(jié)構(gòu)尺寸和裝配關(guān)系，完成裝配圖樣設(shè)計和零件圖樣設(shè)計。5）整理文檔：整理設(shè)計圖樣，編寫設(shè)計說明書。3、設(shè)計中需要注意的幾個問題：1）循序漸進，逐步完善：在設(shè)計過程中應該注意理論與實踐的結(jié)合，要意識到，設(shè)計過程是一個復雜的系統(tǒng)工程，要從機械系統(tǒng)整體需要考慮，必須經(jīng)過反復推敲和認真思考才能得到一個好的設(shè)計方案。2）鞏固機械設(shè)計基本技能，注重設(shè)計能力的培養(yǎng)和訓練：機械設(shè)計的內(nèi)容繁多，有很多需要的知識課本上并沒有，應該自覺加強理論與工程實踐的而結(jié)合，掌握認識、分析、解決問的基本方法，提高設(shè)計能力。3）汲取傳統(tǒng)經(jīng)驗，勇于創(chuàng)新：機械設(shè)計題目主要來自工程實際中

19、的常見問題，設(shè)計中有很多前人的設(shè)計經(jīng)驗可以借鑒。在學習的過程中，要注意了解學習，繼承前人的經(jīng)驗，同時發(fā)揮主觀能動性，勇于創(chuàng)新，在設(shè)計實踐中培養(yǎng)創(chuàng)新能力，以及發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。4）整體著眼，提高綜合設(shè)計素質(zhì)：在設(shè)計過程中，應該自居加強自主設(shè)計意識，注意先總體設(shè)計，后部分設(shè)計，先概要設(shè)計，后詳細設(shè)計。遇到設(shè)計難度時，要從設(shè)計目標出發(fā)，首先解決主要矛盾，逐漸解決次要矛盾。4、機械設(shè)計的基本原則：1）創(chuàng)新原則：設(shè)計是人們?yōu)檫_到某種目的所做的創(chuàng)造性工作，以內(nèi)創(chuàng)新是設(shè)計的主要特征。機械設(shè)計，首先應是創(chuàng)新的設(shè)計，其特點是理論與實踐經(jīng)驗同直覺的結(jié)合?，F(xiàn)代設(shè)計的綜合性越來越突出，子啊增加了設(shè)計的復雜性的同時，也給創(chuàng)新提供了更好的機會。2）安全原則：產(chǎn)品安全可靠的工作是對設(shè)計的基本要求。設(shè)計為了保障機械的安全可靠運行，必須在結(jié)構(gòu)設(shè)計，材料性能，零部件強度，運動穩(wěn)定性等多方面進行標準設(shè)計。3）工藝性原則：構(gòu)件圖樣設(shè)計完成后，要力求使部件的結(jié)構(gòu)工藝性合理，結(jié)構(gòu)簡單，易于加工。5.2收獲與提高雖然這學期的機械原理大作業(yè)結(jié)束了，但有了這樣一個機會來獨立自主的設(shè)計機械，我感到非常難得。通過這次課程設(shè)計，我不但將所學的知識整理鞏固了一遍，在大腦里形成了一個知識網(wǎng)絡(luò)，鍛煉了