混泥土泵車布料機構(gòu)設(shè)計

1、機械原理課程設(shè)計FY5340THB150-44型混泥土泵車布料機構(gòu)設(shè)計 指導(dǎo)教師： 班 級： 學(xué) 號： 姓 名： 目錄一、題目 2二、設(shè)計題目及任務(wù) 22.1設(shè)計題目 22.2設(shè)計數(shù)據(jù)與要求 22.3設(shè)計任務(wù) 22.4設(shè)計提示 2三、最終設(shè)計模型圖展示 3 3.1 節(jié)臂交接處模型 3 3.2起始處模型 3四、數(shù)據(jù)分析 44.1整體分析 44.2節(jié)臂間交接處分析 84.3第一根桿起始端與車體連接問題分析 84.4起始端座體車體連接分析9五、運動仿真 95.1進行ADAMS仿真 95.2轉(zhuǎn)動桿沿X方向的位移圖 105.3轉(zhuǎn)動桿沿Y方向的位移圖 105.4轉(zhuǎn)動桿沿X方向的速度圖 105.5轉(zhuǎn)動桿沿Y

2、方向的速度圖 105.6轉(zhuǎn)動桿沿X方向的加速度圖 115.7轉(zhuǎn)動桿沿Y方向的加速度圖 115.8對運動仿真的一些介紹 11六、模型總體分析 11一、設(shè)計題目：FY5340THB150-44型混泥土泵車布料機構(gòu)設(shè)計 二、設(shè)計題目及任務(wù)21設(shè)計題目簡介混凝土泵車是目前土建工地現(xiàn)場混凝土澆注中不可或缺的機械設(shè)備,其功能是將攪拌好的混凝土通過泵送和布料桿傳送到需要澆注的部位,完成混凝土構(gòu)件現(xiàn)場澆注的工序。而泵車的布料桿是泵車設(shè)計和制造的關(guān)鍵，布料桿結(jié)構(gòu)的合理與否將直接影響整車的工作性能和作業(yè)穩(wěn)定性。布料桿臂與臂之間是通過軸、連桿機構(gòu)以及變幅油缸連接在一起的，料桿通過各變幅缸的伸縮運動和多個四連桿機構(gòu)來

3、實現(xiàn)其在作業(yè)范圍內(nèi)的工作。2.2設(shè)計數(shù)據(jù)與要求FY5340THB150-44型混泥土泵車布料桿,五節(jié)臂組成， 最大布料高度44米，最大布料深度32米，最大布料半徑40米，液壓缸驅(qū)動。2.3設(shè)計任務(wù)1、提出可能的運動控制方案，繪制方案的機構(gòu)簡圖，計算布料桿機構(gòu)的自由度，進行方案分析評比，選出一種運動方案進行設(shè)計；2、依據(jù)國家相關(guān)標準提出油缸的布置及其運動要求3、用軟件（VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可）對執(zhí)行機構(gòu)進行運動仿真，并畫出輸出機構(gòu)的位移、速度、和加速度線圖。4、 圖紙上繪出最終方案的機構(gòu)運動簡圖（可以是計算機圖）5、編寫說明書，說明書應(yīng)包括

4、設(shè)計思路、計算及運動模型建立過程以及效果分析等。6、在機械基礎(chǔ)實驗室應(yīng)用機構(gòu)綜合實驗裝置驗證設(shè)計方案的可行性。2.4 設(shè)計提示1、每一節(jié)布料桿應(yīng)有一個油缸控制，即該機構(gòu)有由多個自由度2、按設(shè)計要求，主要考慮幾個極限位置的相關(guān)數(shù)據(jù)三、最終設(shè)計模型圖展示：3.1節(jié)臂交接處模型3.2起始端模型四、數(shù)據(jù)分析 4.1、整體分析 要重點說明的是輸送混泥土的管子是要封閉的，而且也不宜太硬，所以不適合用輸送管直接設(shè)計。在這里我使用方形空心管設(shè)計模型，完成后只需讓混泥土輸送管放在方形空心管中就可以進行混泥土輸送了。 首先，根據(jù)要求,五節(jié)臂組成，最大布料高度44米，最大布料深度32米，最大布料半徑40米。我直接先

5、確定五節(jié)臂拉直后長度應(yīng)該是40米，因為不管桿最高抬多高，最深能放多低，在水平上它應(yīng)該是能夠全部展開的，也就是其布料半徑。40米分成五節(jié)的話，平均應(yīng)該是8米一節(jié)，不過由于還有節(jié)臂的放置問題，第一節(jié)臂就應(yīng)該長一點，將第一節(jié)臂定為9米，中間三節(jié)臂為8米，最后一節(jié)為7米。然后，可以很明顯的看出最大布料高度比最大布料深度要大，這一點可以從實際情況分析出來，那就是五節(jié)臂的起始端肯定不是在地面上，而是有一定的高度的。這里由于其最大布料高度為44米，最大布料半徑為40米，就可以看出它的起始點高度應(yīng)該是4米高處。確定以上兩點后，根據(jù)這兩點分析最大布料深度。起始點高4米，展開后最長為40米，那么其最大深度就是36

6、米，與要求不相同。根據(jù)實際，這里的最大深度不應(yīng)該計算完全展開的，因為第一根節(jié)臂由于有其他固定結(jié)構(gòu)存在是不能完全拉到豎直向下的。那么，這里就要算出一個適合角度了，使得第一節(jié)臂剛好在約束的條件下在下拉時，豎直距離會減少4米，這樣就剛好是最大布料深度32米了。也就是第一節(jié)臂放下后極限位置時，另一個端點下降的距離為5米。4.2節(jié)臂間交接處分析 從結(jié)構(gòu)圖中可以看出交接處結(jié)構(gòu)模型，其簡圖如下： 圖1 收攏時的位置關(guān)系圖2 伸展開時的位置關(guān)系 兩個極限位置的簡圖沒有畫出桿件的大小、厚度，但是每個點得位置是考略了這些的。都是取的節(jié)點的中心。分析已知：1桿、2桿就是一節(jié)臂和二節(jié)臂，O點為它們的交接點，在這里不需

7、要用到其長度。O1、O2兩點是用來連接兩桿使之構(gòu)成轉(zhuǎn)動副的。OO1=OO2=200mm、OA=OD=200mm。則AD=O1O2=400mm。一些點位置的確定：從圖一看，E點和B點與1桿的距離為200mm，這是考慮到桿厚度與放置液壓桿所需位置確定的。即EH=OB=200mm。對圖1分析：先看虛線的ABC三角形與DC桿的連接，此時：AB=mmAC=mmBC=600mmDC=400mm 我們先來看看這里應(yīng)該選擇什么樣的位置才可以，由于兩桿之間的轉(zhuǎn)動是由液壓桿帶動的，所以我們首先應(yīng)該考慮的就是死點位置的問題。在圖1和圖2的對比中，我們可以發(fā)現(xiàn)死點位置就是CD和OD共線的時候，那么我們只要不讓其在轉(zhuǎn)動

8、過程中共線就可以達到預(yù)想的情況運動了。根據(jù)分析，可以很容易的看出，當C點處于OD的右下方的時候在轉(zhuǎn)動過程中就不會有死點位置出現(xiàn)。因此我們就可以保持上邊假設(shè)的這種情況，避免重新確定數(shù)據(jù)的麻煩。用圖2計算：對三角形ACD用余弦定理：解得：對三角形ABC用余弦定理：解得：所以：在三角形ABG中：先設(shè)圖1中液壓桿長為，圖2中液壓桿長為,則在三角形BEF中：根據(jù)實際情況，應(yīng)該滿足：所以有：解得：或 上邊這只是滿足其中的一個長度關(guān)系，還要考慮的是實際運動。那就是液壓桿只能進行伸縮運動，不能控制轉(zhuǎn)動方向所以H點的位置是不能在G點右邊的，因為這樣會在轉(zhuǎn)動過程中遇到死點位置。也就是B點無法轉(zhuǎn)過HE這條線。所以，

9、就要排除了。那么符合條件就可以使得兩桿件進行圖1與圖2之間的轉(zhuǎn)動了。我們應(yīng)該盡可能的節(jié)省材料，所以要盡量選擇液壓桿短一些。而為了加工方便要盡量選整數(shù)，在這里我選擇液壓桿的長度為1200mm。節(jié)臂之間的連接數(shù)據(jù)計算好后，可以進行擬畫節(jié)臂連接模型了。畫出的模型圖如下：下邊是分解后的各個零件示意圖：4.3、第一根桿起始端與車體連接問題分析在前面進行總體分析的時候有說到“第一節(jié)臂剛好在約束的條件下在下拉時，豎直距離會減少4米，這樣就剛好是最大布料深度32米了。也就是第一節(jié)臂放下后極限位置時，另一個端點下降的距離為5米?！保敲次覀兙鸵谠O(shè)計的時候達到這種情況。前邊也有說到第一節(jié)臂長為9m，先假設(shè)第一節(jié)

10、臂放下后于水平面成一個角度要使其放下后下降距離為5米，那么就有。為了容易確定這個位置，可以在起始處設(shè)置一個向下傾角最大為的設(shè)置。這里先要設(shè)計一下起始端的大體模型。首先要是固定的，另外要能連接第一節(jié)臂并控制轉(zhuǎn)動。這里我轉(zhuǎn)動控制就直接使用節(jié)臂與節(jié)臂連接的方法倆控制就行了，避免了再一次的計算。下邊是最后設(shè)計的起始處模型：起始端與車體連在一起的座體起始端與第一節(jié)臂的連接方法4.4、起始端座體與車體的連接問題這里由于布料機是要在一個直徑范圍內(nèi)布料，所以在水平面內(nèi)要能實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。這里的起始端座體與車體之間就要能夠轉(zhuǎn)動才行了。我的想法是在底部做一個較小的軸，通過鋼繩繞著軸幾圈（在中間部分找個地方將鋼繩與軸固定使之不能滑動），并將兩頭分別連在兩根液壓桿的活動端，通過兩根液壓桿的伸縮來控制起始端座體的轉(zhuǎn)動。五、運動仿真5.1進行ADAMS仿真，建立模型如下圖（由于有一桿在相對分析時可以看做是固定不動的，所以當做是機架未畫出）：5.2轉(zhuǎn)動桿沿X方向的位移圖：5.3轉(zhuǎn)動桿沿Y方向的位移圖：5.4轉(zhuǎn)動桿沿X方向的速度圖：5.5轉(zhuǎn)動桿沿Y方向的速度圖：5.6轉(zhuǎn)