全配重车位跳板的研制

全配重车位跳板的研制 项 目 鉴 定 材 料 组织鉴定单位： 项目承担单位： 1 项 目 鉴 定 材 料 目 录 0、项目鉴定大纲 1 1、项目申请书 4 2、计划任务书 14 3、工作报告 17 4、技术报告 25 5、科技 查新报告 55 6、 公司企业标准 63 7、产品检验报告 67 8、用户使用报告 71 9、社会经济效益分析报告 74 10、 附件： 76 论文 77 技术图纸（另装订） 2 全配重车位跳板的研制 项目鉴定大纲 1、项目来源 河南省科技攻关项目 2、项目名称 全配重车位跳板的研制 3、组织鉴定单位 河南省科技厅 4、主持鉴定单位 河南省科技厅 5、鉴定依据 河南省科技攻关项目计划 6、鉴定形式 会议鉴定 7、鉴定的组织 由组织鉴定单位聘请专家组组成鉴定委员会，委员会设委员七名。 8、鉴定性质 新产品鉴定。 3 9、鉴定目的 对产品的研制、加工及应用情况进行鉴定，以便进一步推 广。 10、鉴定程序 （ 1）将下列项目鉴定材料分别提供给鉴定委员会专家： 项目申请书 计划任务书 工作报告 技术报告 科技查新报告 公司企业标准 产品检验报告 用户使用报告 社会经济效益分析报告 （ 2）鉴定委员会专家审核研究技术资料。 （ 3）每位专家给出审查意见。 4 河南省科技攻关项目 全配重车位跳板的研制 工作报告 1、研究目的和意义 随着汽车运输业的发展，一方面改变了过去敞开运输为集装箱式运输，使货物运输安全可靠；另一方面建立了大中型货物中转站，使货物中转方便、快捷。这两方面的改变，使过去用铲车从 卡车厢两侧装卸货物的传统装卸方式无法使用。 九十年代初期，国内大中型货物集散地货物的装卸以及邮政系统邮包的装卸，大都是采用人工搬运，这样不仅耗费人力多，而且效率低，成本高。采用人力装卸而不能采用机械化作业的主要原因是：卡车的底板高度随不同类型的卡车而高低不同，而存放货物的站台高度是一定的，所以卡车与站台之间无法直接对接，最常用的机械装卸工具 铲车无法直接从站台开上卡车，因此，就急需一种辅助装卸设备即车位跳板，实现站台与不同高度卡车的连接，完成机械化作业。 1999 年，我们经过充分的市场调研，立项并完成了河 南省科委科技攻关项目 气动装卸货车位跳板的研制，首批 54 台投放市场，受到了用户的欢迎，得到了市场的认可，并于 2002 年获得河南省电子工业局科技进步二等奖。但随着经济的发展，在能源与环境备受关注的今天，原有设备逐渐暴露出能源消耗大、对环境有污染等方面的不足。 5 2001 年，河南省科委科技攻关项目 气动装卸货车位跳板的研制立项并获批准。全配重车位跳板，不需要任何外加动力作驱动，不采用电动机、液压泵和气压泵，而仅仅依靠配重的驱动，借助于巧妙的构思和接近完美的设计完成车位跳板的所有功能。这种类型的 车位跳板设计难度大，制造比气动的要复杂，但不消耗能源，不污染环境，安全性能好，停电也照样能工作等多种优点。 2、课题来源与研究内容 全配重车位跳板的研制，是在“气动装卸货车位跳板”研制成功，并大批量生产，且在实际中应用多年的基础上，经郑州蓝达空调设备有限公司多方面征求用户意见，按照用户的需求，委托中原工学院开发研究的。气动装卸货车位跳板经过多年的生产，技术比较成熟，已经占领了市场，受到了用户的好评，但其能源消耗较大，有噪音，对环境有污染，需要进一步完善。由于九十年代中期，我们就研制开发出气动装卸车位跳板，并 且近几年我们始终在关注着车位跳板的发展趋势以及新技术在其上的应用情况，“全配重车位跳板”就是最具有研发前景的新产品，具有环保、降耗等优点，郑州蓝达空调设备有限公司的领导看到了全配重车位跳板的优势，为尽快占领市场，不惜投入研发资金，全力支持我们做好研制工作。 本课题的主要研究内容有三个方面： (1)车位跳板主板升降机构研究。主板的升降采用配重驱动，实现把主板从最低位置抬起来，使主板向上转动到最高位置，同时主板回落时，要保证在主板中间部位站一个人就能把主板压回来，使主板向下翻转。这就对配重驱动机 6 构提出了比较高的 要求，给设计带来了较大难度，需要深一步研究。 (2)车位跳板舌板翻转机构研究。舌板翻转机构采用连杆机构，动力靠主板升到最高位置附近时铁链的拉力。要求舌板翻转机构能够实现当主板升到最高位置时，舌板自动打开；当主板回落时，舌板与主板相对位置不发生变化；当完成装卸作业任务后，舌板在自重力的作用下自动回转到与主板垂直的状态。所以，待研发的舌板翻转机构是一种多杆机构，且具有自动释放功能，设计及制造方面难度较大。 (3)车位跳板主板控制机构研究。主板控制机构是对主板位置的控制，主板实现在任意位置停止，并且操纵释放开关拉 绳，又能使主板从其原位置继续运动。 3、研究工作计划 (1)市场调研阶段。 2002 年为市场调研阶段，一方面从国内外大中型展览会、相关网站收集有关车位跳板的样本和技术资料；第二方面要深入大中型货物转运站，尤其是已使用了气动、液动及其它相关动力的车位跳板使用单位，了解当前产品使用过程存在的问题和不足，以及用户对这类产品的要求和希望。通过市场调研、掌握当前此类产品国际、国内的发展最新水平和用户需求情况，为确保制定出符合实际的研发方案打好基础。 (2)确定总体方案和各机构的方案。 2002 下半年确定总体方案和各机构的 方案。在市场调研的基础上确定总体设计目标，使车位跳板的性能在更加适应用户需求的提前下，满足降低能耗及环保方面的要求，同时考虑使其价格尽量的降低。在选择各机构方案时，应考虑其设计尽量简单，制造、安装、维修尽量 7 方便，并且要有比较可靠的安全性能。 (3)绘制总装图及零部件图，进行产品研制。 2002 年下半年至 2003 年为设计及产品试制阶段。主要是绘制总装图及全部零件图纸，并准备用一年的时间进行产品试验，首批计划试制两台样机，进行试用，在此基础上进行改进设计，以求更加完善。 (4)对产品进行性能及技术鉴定。 2005年 6 月为对产品进行性能及技术鉴定时间。产品经过试用，发现存在的不足和问题，经研发人员深入思考，确定合理的修改建议方案，然后再试造、再使用，最终经用户确认，产品完全符合用户的要求以后，可申请对产品进行性能及技术鉴定。 4、研究结果及特点 全配重车位跳板课题项目，经课题组近三年的研究，取得了如下研究结果： (1)实现了总体研究目标。车位跳板能可靠地与高于和低于站台 300mm，宽度大于 1800mm 的卡车搭接，承接能力达 10吨；适合于宽度小于 1800mm 的铲车作业。操作方便，安全可靠。 (2)开发了一套全配重主板驱动 机构。此机构的研究成功，解决了主板升降要靠外力驱动，消耗较多能源的不足，在目前能源紧缺的时代背景下具有深远的意义。并且在对该机构深入研究的基础上，总结并撰写了“全配重车位跳板平衡凸轮的设计”方法，该文发表在国内中文核心期刊起重运输机械 2001年第 6 期上，对车位跳板主板升降机构设计起到了一定的引领作用。 (3)开发了一套舌板翻转机构。舌板翻转机构利用主板向上升起时铁链的拉力，不需要再增加动力源，减少了能源消耗。另外，舌板伸开后的控制机构， 8 采用了巧妙的控制原理，是一种具有创造的设计思想。此种舌板翻转机构的研发成功，不仅为车位跳板增加了一种新颖的舌板翻转机构，而且大大增加了车位跳板技术含量。 总之，全配重车位跳板项目的研制取得了较多项研究成果，使该产品具有不需要外加动力，降低能耗，无污染，保护环境，操作方便，安全可靠等优点，受到社会和用户的赞同。 5、实施效果 自 2005 年全配重车位跳板研制成功以来，郑州蓝达空调设备工程有限公司相继生产了 100 余台，销往全国近十个省市，产生了较大的经济和社会效益。首先，项目的实施解决了大中型货运中转站货物装卸问题，提高了装卸效率，实现了作业现场无噪音、油污等污染，减少了能源消耗 ，给用户带来了较大的经济效益。其次，项目的实施使郑州蓝达空调设备工程有限公司的产品实现了更新换代，使产品具有更强的市场竞争力，企业效益逐渐增强，目前年计划生产 150 台，且大都已与用户签订了供货合同。第三，项目的实施为中原工学院的教学、科研等方面产生了较大的促进作用，项目的研究成果直接用于课堂教学和毕业设计教学中，并且为我校争取到了可观的横向科研经费。第四，项目的实施为我国运输行业开发了具有一定先进水平的汽车搭接设备，实现货物运输中转站的作业与国际接轨。 6、经济技术分析 作为一项成功的产品设计，不仅要使产品 满足功能上的要求，而且还应尽量降低产品的造价。全配重车位跳板课题研发人员在整个设计过程中始终坚持 9 在功能满足的前提下尽量降低造价的设计原则，宁可设计、计算麻烦些，也要使产品造价降低下来。下面举几个实例进行说明。 (1)材料的选择。在选择材料时全部采用常用材料，且都是容易在市场购买的型钢。如主板材料选用 Q235花纹钢板，机架采用槽钢焊接而成 ， 主板框架为方钢焊接而成。这样就大大降低了材料的费用。 (2)前后铰链轴形式的改变。第一批车位跳板前后铰链为整体式，即主板与机架相联的四个铰链共用一根长约为 1800mm，直径 为 50mm 的通轴，舌板与主板相联的六个铰链共用一根长约为 1800mm，直径为 25mm的通轴。这种设计主要是考虑要保证铰链的同轴度，实现转动灵活的目的，但是给制造、安装带来了很大的麻烦，并且转轴磨损后也要整根换掉，不仅维修不便，而且造成了巨大的浪费。故第二批生产时，就把后面的四个铰链改为四个短销轴，前面的六个铰链分为两组，用两根半轴联接，这样大大降低了加工难度、安装难度和维护难度，节约了大量资金，产生了较大的经济效益。 (3)主板驱动形式的改变。我们课题小组在九十年代初期研发的气动装卸物车位跳板，主板升降与舌 板翻转全靠气缸控制，主、副气缸的压力分别为 6kg/cm2和 3.1kg/cm2，每台车位跳板都配有一台小型压力泵供气，这种气动形式的车位跳板，不仅需要消耗大量能源，而且停电就无法工作，影响正常的装卸任务。液压驱动、电力驱动等其他类型的驱动形式同样存在消耗能源、停电无法工作的不足，我们本次开发的全配重车位跳板，就是采用配重作为动力源。无能源消耗，停电也照样工作，弥补了气动、液动和电动的不足，使用户成本大大降低。 10 全配重车位跳板的研制 技 术 报 告 组织鉴定单位：河南省 科技厅 项目承担单位：中原工学院 2009 年 8 月 郑州 河南省科技攻关 项目鉴定材料 04 项目编号： 0124110107 11 技术报告目录 1、车位跳板的工作要求 27 2、技术方案论证 28 3、技术参数确定 33 4、主要结构 34 5、主板驱动机构 38 6、舌板翻转机构 43 7、主板控制机构 51 8、国内外同类研究比较 53 9、改进意见 54 12 河南省科技攻关项目 全配重车位跳板的研制技术报告 1、车位跳板的工作要求 如图 1 所示， H 为站台的高度，由基建设计确定。一般在 600-800mm 之间。初始位置时，车位跳板的主板与站台的水平面平齐，舌板与主板及地面垂直。 图 1 初始位置 如图 2 所示，在工作过程中，主板 在外力驱 动下与舌板一起沿逆时针方向翻转上升至最高位置，此时舌板与主板还处于垂直状态。当主板在外力驱动下沿顺时针方向翻转下降至位置时，舌板完全伸开，与主板呈直线状态， 图 2 工作过程 此位置即为搭接板工作的最高位置，可与高于地平面 300mm 的汽车搭接。若汽车高度低于站台水平面，那么主板在外力驱动下可继续沿顺时针方向翻转下降至位置。此位置即为搭接板工作的最低位置，可与低于站台水平面 300mm 的汽车搭接。 在位置 之间，舌板与汽车搭接后，可在汽车厢体地板和站台水平面之间形成有一定倾角的 斜面。从而完成货物装卸工作。在完成装卸任务后，主板又在配重力的驱动下回到初始位置。 站台 主板 舌板HH300300 13 2、技术方案论证 (1)压缩弹簧驱动 如图 3 所示，其工作机构主要有两部分组成。第一部分是由主板 1、机架 6、转子 7、联接轴 8 及压缩弹簧 9 组成的驱动机构，完成主板的升降动作。第二部分是由主板 1、舌板 2、连杆 3、摆杆 4、推杆 5 和机架 6 组成的六杆机构，完成舌板的翻转动作。 图 3 压缩弹簧驱动机构 主板 2舌板 3连杆 4摆杆 5推杆 6机架 7转子 8连接轴 9压缩弹簧 整个装置 的动作顺序是：初始状态，主板在水平位置。舌板与地面垂直。汽车停在舌板前一定位置时，操作释放装置，主板在弹簧的驱动力作用下沿逆时针方向转动，当主板升到最高位置时，推杆 5 的前端缺口落入连杆 4 中间的销轴上；此时主板上站一人，从底部向上走，当走到主板中间位置附近，主板及人的重量产生的力矩大于弹簧产生的力矩时，主板开始慢慢下落，舌板同时开始伸开，主板下落到一定的高度时，舌板完全伸开；当主板继续下落时，舌板就搭接在汽车上，此时可完成装卸作业；装卸完毕，汽车开走，主板及舌板4 5 10 3 2 1 8 9 7 6 14 位置保持不变，人继续站在主板上，使主板继续下落至 水平位置，此时连杆 3上的转子 10和推杆 5 前端相接触，转子 10抬起推杆 5，舌板 2 在自重的作用下回到垂直于地面的初始位置，完成一个动作循环。 该形式的车位踏板，不受环境条件限制，使用场所较广，且不用动力，方便可靠，但因主板的驱动力臂短，位置限定了结构的合理性，使驱动弹簧尺寸偏大，给设计、制造、现场调试都带来许多困难，造价也偏高。由于必须保证在任何位置，弹簧都能把主板顶起，不仅要求弹簧具有足够的刚度，同时又要保证在主板上增加一个人的重量能把弹簧压回，这就要求弹簧同时应具有一定的柔性。为了实现对弹簧这种特殊要求，设 计出的弹簧丝直径达 20mm，弹簧长度近 2m，制造加工较困难。另一方面六杆机构的设计较困难，因为为了尽量减少主板向上的摆动角度，要求主板从最高位置开始下降某一角度时，舌板翻转一个较大角度，使其尽早伸开与主板平行；同时要保证当主板水平位置时，转子 10要把推杆 5 推开的工作要求，因此其设计难度加大。 （ 2）拉伸弹簧驱动 如图 4 所示，该驱动方式的车位跳板其工作机构有两部分组成。第一部分由主板 1、机架 7、大弹簧 8、摆杆 9及转子 10 组成的驱动机构，完成主板的升降动作；第二部分由主板 1、舌板、连杆 3、摆杆 4组成四杆机构， 完成舌板的翻转动作。 其动作顺序与压缩弹簧机构相似，初始位置主板水平，舌板垂直于地面，主板在弹簧的作用下逆时针向上翻转，当主板达到高度位置时，拉链 5 及小弹簧 6 拉直，从而带动四杆机构使舌板 2 逆时针翻转，使舌板伸开与主板平行， 15 此时，由于四杆机构存在死点位置，从而保证舌板不会向下翻转。当主板上增加一个人的重量时，主板开始慢慢向下翻转，同时主板推动转子 10使摆杆 9 顺时针摆动，弹簧被拉伸。当主板下落到舌板与卡车厢底板相接触时，就可以进行装卸作业。当装卸作业结束，汽车开走，人继续站在主板上，使主板下落到水平位置，此时手 动四杆机构的控制手柄，使其越过死点位置，从而使舌板下落到初始位置，与地面垂直。 图 4 拉伸弹簧驱动机构 主板 2舌板 3连杆 4摆杆 5拉链 6小弹簧 7机架 8大弹簧 9摆杆 10转子 该形式的车位跳板，具有压缩弹簧驱动的优点，同时克服了压缩弹簧尺寸偏大，易失稳及制造加工难等缺点。但设计难度有所增加，尤其是主板上的平衡凸轮的设计，而且舌板不能实现自动向下翻转，须手动操作。 （ 3）气缸驱动 气缸驱动的车位跳板其工作机构如图 5 所示，主要由主板 1、主气缸 3、舌板 2、副气缸 4及机架 5 组成。 主气缸实现主板的上、下翻转，副气缸控制舌板的翻转。主气缸装有行程开关（可气控或电控），可实现主板与舌板的联动。 2 7 8 9 10 5 4 3 6 1 16 图 5 气缸驱动机构 1主板 2舌板 3主气缸 4副气缸 5机架 气缸驱动机构的车位跳板结构简单、设计制造方便且自动化程度高。由于需动力气源，在温度低于 -14的地区不宜采用。另外，设计时，初始传动角不宜太小，以保证主气缸在初始位置是推动主板，因此安装主汽缸的位置较低，需要挖较深的地坑 ，结构不紧凑。整机造价比弹簧式驱动要高。 （ 4）气囊驱动 图 6 气囊驱动机构 1主板 2舌板 3副气缸 4气囊 气囊驱动式车位跳板的工作原理与气缸驱动基本相同，其机构如图 6 所示。在结构上只是将推动主板的主气缸用气囊代替。虽然作用力点偏后，但是受力面积大，气囊便于布置，结构较气缸驱动方式的车位跳板紧凑，不需要挖地坑，但气囊的材料和成品目前国内较难解决。 （ 5）液压驱动 液压驱动与气缸驱动形式基本上相同，只是将气缸以液压缸代替，其使用环境比气压式广泛，主板的自重可增大，承载能力强，但 其成本比气压驱动式5 3 4 2 1 1 2 3 4 1 2 3 4 17 高，另外还需要解决好泄漏问题。 （ 6）全配重驱动 全配重驱动式车位跳板机构如图 7 所示。该类型车位跳板主要有两部分组成。 第一部分是由主板（包括平衡凸轮 2）、滚子 3、摆杆 4、配重 5 及机架 12 组成的主板驱动机构；第二部分是由舌板 6、推杆 7、中间板 8、舌板控制器 9、铁链 10 以及缓冲弹簧 11组成的舌板控制机构。 图 7 全配重式车位跳板机构示意图 1主板 2平衡凸轮 3滚子 4摆杆 5配重 6舌板 7推杆 8中间板 9舌板控制 器 10铁链 11缓冲弹簧 12机架 舌板与主板的夹角 当车位跳板处于初始状态时，由主板控制机构（图中未画出）锁住主板，使主板位于水平位置，舌板位于垂直位置。当需要装卸货物时，拉动主板控制机构的释放器，使主板释放，主板在配重 5 作用下，通过摆杆 4、滚子 3和平衡凸轮 2 驱动主板 1，使主板向上翻转。当主板向上翻转至铁链 10 开始拉紧受力时，铁链的拉力就通过中间板 8、推杆，从而驱动舌板向上翻转。当主板向上翻转至极限位置时，铁链完全拉紧，舌板翻转到与主板成角的位置，此时舌板控制器处于制动状态，可以阻止舌 板向下翻转。在主板上站一个人，并1 9 2 6 7 8 10 11 3 4 12 5 18 沿主板斜面向上走动，主板就会慢慢向下翻转，直到舌板前端搭在卡车底板上，并使舌板与主板的夹角减小近于零，即主板与舌板位于同一平面，此时舌板控制器处于释放状态，主板控制机构处于制动状态。当装卸货物工作完毕，卡车开走，舌板在自重的作用下，回到与主板垂直的位置。此时人再站在主板上，使主板翻转到水平位置，完成一个工作循环。 设计全配重式车位跳板时，其技术关键是平衡凸轮廓线的设计。在基本结构及其尺寸确定的前提下，凸轮轮廓曲线应满足在主板运动范围内的任意位置都能使配重产生的驱动力把主板 顶起，同时又要满足一个人站在主板上，靠此人的重力又能保正把主板压回来。 综上所述，车位跳板的驱动方式有多种，每种类型都有优缺点。弹簧驱动方式，优点是造价低、适用面广，但设计、制造要求较高。气压或液压驱动方式，优点是设计、制造简单，操作方便，但由于需增加动力源，故造价相对较高。全配重车位跳板与弹簧驱动、气压以及液压驱动的车位跳板相比，具有驱动的恒定，工作可靠、节约能源、维护方便、成本低廉、适应范围广且不污染环境等优点。 3、技术参数确定 （ 1）车位跳板的宽度 车位跳板主板上面要行走铲车，且舌板要与汽车车厢底面 搭接，为了使宽度较小的汽车也能搭接，故车位跳板的宽度不能太宽。根据市场调查，目前最常用的厢式货车的宽度在 1800mm 以上，所以确定车位跳板的宽度为 1800mm。 （ 2）车位跳板的长度 19 车位跳板的长度由主板和舌板两部分的长度组成。主板的长度越长，搭接一定高度的卡车时其坡度就越小，有利于铲车的作业，但其重量就越大，不利于翻转；舌板的长度越长，有利于搭接，又可使坡度减小，但其重量增加，也不利于翻转。故经综合考虑，主板长度取 2400mm，舌板长度取 400mm，总长 2800mm。 （ 3）车位跳板的高度 车位跳板的高度 越高，空间体积越大，有利于主板驱动机构和舌板翻转机构的安放，但增加了车位跳板的重量，浪费了材料。车位跳板的高度一般根据站台的高度而定，根据土建要求，取车位跳板的高度为 700mm。 （ 4）车位跳板适应卡车的高度范围 为了使车位跳板适应不同高度的卡车，经市场调查，确定适应卡车的高度范围为 400-1000mm。即适应于高于站台水平面 300mm 和低于站台水平面 300mm的厢式货车。 （ 5）车位跳板的承载能力 车位跳板的承载能力为所承受的铲车自重与铲车所带货物的重量之和。根据常用铲车的自重以及其工作能力，取最大载重量 为 10000Kg。 （ 6）主板及舌板翻转快慢 主板及舌板翻转的动作要灵活，快慢要适中，无明显的冲击。 4、主要结构 （ 1）机架、主板及铰链结构 如图 8 所示，机架采用框架结构，用 100 48 5.3 的槽钢焊接而成，机架底部成日字形，后部有四个立柱，采用槽钢对焊成口字形，其上端装有铰 20 图 8 机架、主板及铰链结构图 5307007553040027550100240075601 2 452 1 75198045040040045080808080808030030030030030020030030030030030020020002 1 152 2 9075 21 链， 使其与主板相联接，在这四个立柱上部有横撑相连，并且在两侧各加一个斜撑，以增加立柱的稳定性。 主板在工作过程中要承受较大的工作载荷，为了使其具有较大的刚度和强度，主板选用 6mm 厚的花纹钢板，以防止铲车在其上行驶时打滑，在花纹钢板下面是用 80 80 2 的方钢管焊接的框架，在框架的纵向增加了四根 802 4 的方钢管，以增加主板的强度和刚度。 后铰链是联接主板与机架，是力的作用点，同时又是主板升起后不偏斜的重要保证。故在选择铰链时跨度应尽量大，确定铰链大小时要满足强度要求。经分析计算后铰链共设置四个，两边两个跨度为 450mm，中间两个跨度为 800mm。铰链座的宽度为 60mm，铰链轴直径为 50mm，铰链轴都为单个，便于加工和安装，降低成本，但不利于保证四个铰链的同心度，这就要求焊接四个铰链座时，要有工艺芯轴，确保四个铰链的同轴度，使其转动灵活，同时使主板翻转起来后不偏斜。 前铰链是联接舌板与主板，工作过程中受有较大的剪切力，为了减小其结构，使其轻 巧，共设置了六组铰链，每个宽 20mm，内径为 25mm。为保证六组铰链同心，焊接时也要采用工艺芯轴。铰链轴采用半轴，主要是保证铰链具有一定的同轴度，是舌板转动灵活。 （ 2）主板与舌板的质量与重心 6 根纵向长 1955mm，型号为 80802 的方钢重： 6 （ 8080 -78 78） 1955 7.8 100000=28.8（ Kg） 2 根横向长 1980mm，型号为 80802 的方钢重： 22 2 （ 8080 -78 78） 1980 7.8 100000=9.9（ Kg） 主板框架总重量为： W1=28.8+9.9=38.5 （ Kg） 主板花纹钢板重量为： W2=2000 2400 6 7.8 100000=224.5（ Kg） 舌板花纹钢板重量为： W3=2000 400 8 7.8 100000=50（ Kg） 舌板与主板铰链重量以及主板支腿重量与主板相比可略去不记。 主板与舌板共重： W= W1 +W2 +W3=38.5+224.5+50=313（ Kg） 把舌板和主板看作一个整体，由于沿横向方向质量均布，故求重心时可简化成如图 9所示模型。 图 9 主板重心简化模型 主板框架重心 A到转轴的距离为 OA=1095mm 主板花纹钢板重心 B 到转轴的距离为 BO=1170mm 舌板花纹钢板重心 C 到转轴的距离为 CO=2540mm 设总重心到转轴 O的距离为 FO则有 W FO= W1 OA+ W2 BO+ W3 CO 所以： FO=（ W1 OA+ W2 BO+ W3 CO） /W=（ 38.5 1095+224.5 1170+ 50 2540） /313=1380mm 即：总重心 F 到转轴的距离为 1380mm。 O C B W1 A 1095 1170 2540 W2 W3 23 5、主板驱动机构 （ 1）设计要求 主板驱动采用全配重形式，即主板的上升靠配重的重力驱动，而主板的下降靠站在主板上的人的重量驱动。 这就要求在确定配重机构尺寸和凸轮的轮廓曲线时，在主板工作行程范围内的每个位置都应保证适当的平衡，也就是说在每个位置都应保证在主板中部增加一个人的重量就能把主板压回去，人离开主板后，在配重力的作用下又能使主板向上翻转升起。所以，全配重车位跳板设计时，其关键技术是平衡凸轮的廓线设计。 （ 2）基本尺寸确定 如图 10 所示，根据使用要求，主板（包括舌板）最高应达到的位置为 530mm， 图 10 主板驱动机构 最低位置为 300mm。配重机构的转动中心 A 至主板转轴 O 的横向距离为7005303001501095400240023050012706075W1600755990140oFA0BBFG 24 1095mm，纵向距离为 550mm。初步 选定滚子半径 r=35mm， AF 杆长为 755mm， AB杆长为 990mm， AF与 AB的夹角为 140（ BF 杆长为 1600mm）。 （ 3）数学模型建立 如图 11 所示，建立直角坐标系 xoy，主板及其附属零件的重量为 W，其 重心 E 至转动中心 O 的长度为 l1，摆杆的铰链中心为 A（ xA， yA） ,AF 长度为 l2，AB长度为 l ， AF与 AB间的夹角为 /，配重的重力为 G，滚子半径为 r。 图 11 驱动机构受力分析图 当主板与 x 轴成夹角时，滚子与凸轮轮廓线在 C（ xC， yC）点接触，过 C的公切线 tt 与主板交于 D（ xD， yD） ,tt 与主板的夹角为， D 点至转动中心 O的距离为 l，过 C 点的公法线为 nn。由几何关系可得下方程。 coslx D （ 1） sinly D （ 2） 公切线 tt 方程： )(DD xxtgyy （ 3） 公法线 nn 方程： )(2( BB xxtgyy （ 4） oFGtWEACB3xDxt21nyny 25 B 点所在圆方程： 2322 )()( lyyxx ABAB （ 5） B 点到公切线 tt的垂直距离方程： rtg yytgxx BDDB )(1 )()( 2 （ 6） 由式（ 5）、（ 6）得 )()()(1)2/()4(22 tgxxytgryaacbbxDBDBB 式中 )(1 2 tga AADD xytgxytgrtgb 2)()(1)(2 2 32222 2)()(1)(2 lxxytgxytgrtgc AAADD 由式（ 3）、（ 4）得： )()2()2()(tgtgyytgxtgxxBDBDC DDCC yxxtgy )( 把 xoy 坐标系逆时针旋转角至 x/o/y/坐标系中，则 c oss ins inc os/CCCCCCyxyyxx A 点到配重重力 G 作用线的垂直距离 )(18 0c o s /21ABABxxyyar c tgrld 26 A 点到公法线 nn的垂直距离 )2(1)(2(22tgyyxxtgdBABA O 点到公法线 nn的垂直距离 )2(1)2(23tgtgxydBB O 点到主板重力 W 作用线的垂直距离 d4=l1cos 分别隔离出主板（含平衡凸轮）和驱动机构，设主板在其与 x 轴成角时，欲达到平衡作用在 C点沿法线 nn方向向上的作用力 N1应满足关系式 N1=W（ d4/d3）。而此时驱动机构也要达到平衡，作用在 C 点沿法线 nn 方向向下的作用力 N2应满足关系式 N2=G（ d1/d2）。 若要使重力为 G 的配重能把主板顶起来，就应满足 N2N1。另一方面，当一个重力为 W1 的人站到主板重心 E 附近时，能把主板压下，也要求满足 N1 + W1（ d4/d3） N2。所以 N1 和 N2 应满足 N1 + W1（ d4/d3） N2 N1，这样才能实现主板上不站人的时候配重能把主板顶起，同时主板上站一个人时又能把主板压下。 （ 4）程序框图 由程序框图 12 可以看出，此程序时以三个循环语句对满足条件要求的 C点坐标进行搜索的。即先以角为变量，确定主板的一个位置，再选定一个 D 点， 27 使 OD等于 l，过 D点作与 OD 成角的直线，把此直线当作滚子与凸轮轮廓 图 12 程序框图 线接触点的公切线，不断地变换角和 l 值 ，总可以找到满足条件的角和 l值。有了角和 l值，凸轮轮廓线上 C 点坐标即可求得。 （ 5）平衡凸轮曲线数值计算 主板的规格为 2000mm 2400mm，舌板长 400mm，要实现能与高出或低于站台 300mm 的汽车底板搭接，根据结构设计，初步确定各参数的取值：滚子半径r=35mm， A 点坐标 xA=1095mm， yA=-550mm，主板重心 E 至转动中心 O 的距离l=1380mm， AF杆长 l2=755mm， AB杆长 l3=990mm， AF 与 AB的夹角 1=140，主板重力 W=313N，配重 G=5000N，站在主板上的人重 力设为 W1=600N。 输入数据：r,x A, A, 1, 2, 3, 1,G,W,W 1for =14 to-6 step-2for l=2300 to 1500 step-10for =0 to 60 step 1计算：x c,y c,N 1,N 2N 1+W 1d 4/d 3N 3N 1next next l输出： ，l, ,x c,y c,(N 2-N 1),(N 1+W 1d 4/d 3-N 2)next endn 28 用 Qbasic 语言编程上机计算，计算结果列于表 1，从中可以看出，在主板运动范围内任意位置都有 N2-N10，这就是说明配重能把主板顶起来。在主板运动范围内的任意位置也都有 N1 + W1（ d4/d3） - N20，这说明一个工作人员站在主板上就能把主板压下来。另外，在角较大时， N2- N1数值较大，这样有利于铁链拉动舌板控制机构，使舌板伸开。 凸轮的具体结构尺寸可见表 1 中的 xC， yC坐标值选定，材料选用厚度为 20mm的 40Cr 钢板，工作表面高频淬火，硬度 HRC40 45。 表 1 计算机计算结果 /（） l/mm /（） xC/mm yC/mm N2- N1/N N1 + W（ d4/d3） - N2/N 14 2300 14 1663.2 -158.7 413 57 12 2300 15 1718.1 -155.9 443 18 10 2300 17 1776.5 -160.0 406 49 8 2300 18 1824.0 -154.7 413 34 6 2300 19 1868.7 -148.5 410 30 4 2300 20 1910.7 -141.7 397 38 2 2300 20 1946.2 -128.8 417 10 0 2300 21 1983.5 -121.5 381 40 -2 2300 21 2015.4 -109.2 374 39 -4 2300 21 2145.6 -97.7 352 54 -6 2300 21 2073.9 -86.8 315 83 -8 2300 21 2100.2 -76.7 263 128 （ 6）平衡凸轮结构（ 见技术图纸 ） 6、舌板翻转机构 （ 1）舌板翻转机构的动 作要求 当车位跳板位于初始位置时， 如图 13 所示 ,舌板与主板相 互垂直，且垂直于地面。 当主板在配重的驱动下上升 图 13 主板初始位置时 主板 舌板 29 到最高位置时，如图 14所示， 舌板打开且与主板成一定的角。 此时，舌板在控制器的作用下始终 图 14 主板最高位置时 保持与主板成角度。 当主板下降到舌板与卡车厢底 板接触时，舌板与主板形成 的角 度逐渐减小，直到舌板与主板平行， 如图 15 所示，此时可以进行装 图 15 主板工作位置时 卸工作。 当装卸工作结束时，如图 16 所示，卡车开走或主板上升和下降， 舌板在自重的作用下，要回到与主板 保持垂直的状态。 图 16 主板工作结束时 （ 2）舌板翻转机构的基本尺寸确定 舌板翻转机构采用四连杆机构 ABCD，如果 17 所示， A、 B、 F 为分别安装在主 板上的转动铰链。 C 点为舌板上的铰链， ADGE 为一整体连接板， HG 为柔性铁链。当主板升到最高位置时铁链 HG 处于拉紧状态，此时舌板伸开与主板成角，同时舌板控制器 EF处于控制状态，保持舌板处于此位置，不向下翻转。 根据主板结构尺寸及主板的最高和最低位置，利用作图方法确定四杆机构ABCD 的尺寸为： AB=650mm， BC=90mm， CD=630mm， AD=120mm。控制器 EF 的最短长度为 485mm，最长长度为 525mm。铁链 HG的最长长度为 770mm。铁链固定点 H 主板 舌板 舌板 主板 舌板 主板 30 图 17 舌板翻转机构 的定点 H的位置尺寸为 ：距转动中心 O的横向距离为 1965mm，纵向距离为 600mm。固定铰链 A、 F 距主板下底面 100mm， AF=500mm，固定铰链 B 距主板下底面 50mm。整体连接板 ADGE 各边长度分别为： AD=AE=120mm， DG=110mm， GE=85mm。 （ 3）舌板控制器的结构设计 舌板控制器的作用是当主板 升到最高位置时，舌板与主板成角度，此时控制器应起限制作用，限制舌板向下翻转，此时控制器 EF 的长度是 500mm。当主板下降至舌板与卡车厢底板接触时，舌板在卡车厢底板作用力的支撑下，舌板继续打开，使舌板与主板位于同一平 面内，此时控制器处于释放状态，即舌板如果没有卡车厢的支撑将会自动向下翻转，此状态时控制器 EF 的长度为525mm。当装卸工作完成后，卡车移开或主板上升，使舌板失去支撑后，舌板将 530700300625251965400240050650500501006075GADE FBCHOCFEAGDB 31 图构结器制控板舌 图 32 自动翻转至于主板成垂直状态，此时控制器的长度为 485mm。根据舌板的动作要求，以及已经初步确定的基本尺寸，舌板控制器的结构如图 18 所示舌板控制器的工作原理是：当舌板与主板垂直时，转块 12与滑快 13 缩进套管 15 内部，当主板上升至铁链拉紧后，舌板开始向上翻转，当舌 板翻转到与主板成角时，转块 12 与滑快 13的接触面 EE与套管 15内壁上的键槽端面 FF相接触，阻止舌板向下翻转，此时控制器起到限制作用。当主板向下运动到舌板与卡车厢底板接触时，舌板继续向上翻转，当舌板向上翻转到与主板在一个平面内时（度），转块 12 与滑快 13 的接触面离开套管 15 内壁的键槽端面，同时，由于滑快 13 和转块 12接触面的特殊结构，此时转块 12转动一定的角度，控制器处于释放状态。当装卸货作业结束后，主板上升或卡车离开，舌板前端失去卡车厢底板的支撑后，舌板在自重的作用下向下翻转，此时滑快 13 和转块 12又完 图 19 铁链刚开始拉紧时各杆位置 EDAGF2350650500501007560625251980HCB 33 全缩进套管 15 内壁加工有键槽的后部，舌板又与主板处于垂直状态。 （ 4）铁链最大拉力 铁链刚开始拉紧时的初始拉力 当铁链 HG 拉紧时主板及各杆的位置如图 19 所示，此时主板与水平面成 5的夹角，即主板向上翻转 5时，舌板就在铁链的拉力作用下开始向上翻转。 由于舌板翻转机构各杆的重量与舌板的重量相比较轻，为了简化计算步骤，在计算受力时略去各杆件的质量和各转动副的摩擦。同时把铰链 A、 B当作固定铰链，此时的受力如图 20 所示。因各杆的重量及各转动副的摩擦力不计，故杆CD为二 力杆，把杆 CD从中间截断，分别对 B 点和 A 点进行受力分析。 此时，若杆 CD 对 C 点的推力为 FDC，且铰链 B 到推力 FDC作用线的垂直距离为 d ；舌板的重力为 W ，铰链 B 到重力 W 作用线的垂直距离为 d 。则由力的平衡可知： 图 20 铁链刚开始拉紧时拉力分析图 FDC d1= W d2 所以 FDC= W d2/d1= 83 50 9.8/70=581N A D G E 1 B FDC C d2 W3 d1 FCD F d4 d3 34 同理，对于铰链 A 点，若杆 CD 对 D 点的推力为 FCD，铰链 A 到 FDC方向线的垂直距离为 d3；铰链 HG对 G 的拉力为 F1，铰链 A 到 F1方 向线的垂直距离为 d4。则由力的平衡可知： FCD d3= F1 d4 所以 F = FCD d3/d4= 115 581/195=342N 当主板升到最高位置时铁链的拉力 如图 17 所示，当主板升到最高位置时，主板与水平面的夹角为 12，此时舌板与主板的夹角 =12。同样不计各杆的重量和各转动副的摩擦，把铰链 B、A、 F 都看作固定铰链，并把 CD 杆断开，分别对 B点和 A点进行受力分析，如图21所示。 图 21 主板最高位置时铁链拉力分析图 此时，若杆 CD 对点 C 的推力为 F/DC，且铰链 B 到 F/DC作用线的垂直 距离为d5；舌板的重力为 W3，铰链 B 到重力 W 作用线的垂直距离为 d6。则由力的平稳可知： 635 dWdF DC NWddF DC 1 6 9 98.95075260356 ABDEGd8d7F cdF 2Fd5d 6W 35 同理，对于铰链 A 点，若杆 CD 对点 D 的推力为 F/CD， A 点到 F/CD力的作用线的垂直距离为 d7；铁链 HG 对 G 点的拉力为 F2， A 点到力 F2力方向线的垂直距离为 d7，则由力的平平衡可知： 827 dFdF CD 且 DCCD FF NFddF CD 2 2 3 01 6 9 980105872 （ 5）舌板控制器所受的支撑力 当主板在最高位置时，舌板与主板成 角度（ =12），此时，舌板控制器限制舌板向下翻转，起支撑作用。如图 22所示，设舌板控制器的支 FF cdd7d 9GEDA 图 22 舌板控制器所受支撑力分析图 撑力为 F，过铰链 A 到 F力方向线的垂直距离为 d9，由力的平衡可知： 79 dFdF CD NFddF CD 1551169911510597 36 7、主板控制机构 （ 1）主板控制机构的作用 主板 控制机构是控制主板在工作行程范围内的任意位置都能实现停留，从而实现车位跳板与不同高度的卡车搭接，使装卸机械从其上作业，完成装卸货物的工作。主板控制机构平常处于控制状态，限制主板向上翻转，使主板停留在确定的位置。当装卸货作业完毕，操作主板控制机构的控制拉杆，控制机构处于释放状态，主板在主板驱动机构的作用下可以向上翻转。 （ 2）主板控制机构的结构 主板控制机构采用棘条棘爪机构。如图 23所示，当主板在最高位置时