铁道散货自翻车设计计算说明书

1、铁路散货自翻车设计说明书姓 名：学 号：班 级：指导教师：何朝明2012年6月目录第一章问题的提出11问题的由来11.2设计要求和有关数据11.3l* I 勺j/n 2第二章方案设计和参数计算32.1 | |17 32.l KF60AK型自翻车32.2KF5-100自翻车42.3KF-60、KF60A (N)型自翻车52.2车厢个数据调研62.2.1 车厢的最大高度62.2.2最小卸货距离厶曲62.2.3 车箱最大倾翻角 a62.2.4倾翻缸底部距轨面最小距离Hmin62.3方案设计72.3.2 方案二82.3.3方案三82.3.4方案四92.3.5方案最终选择92.4尺寸设计9第三章 机构分

2、析113机构运动分析113.1.2连杆机构理论分析113.1.2连杆动态仿真133.1.3连杆仿真图线143.2机构静力分析173.2.1四杆机构受力分析173.2.2传动角验证203.2.3液压缸受力分析203.2.4杆件选材21第四章实体建模仿真224实体建模224.2动态仿真23第五章设计总结与体会245设计总结245.2设计体会24参考文献25附录：261建模过程262仿真过程283运动及受力简图320第一章问题的提出1.1问题的由来目前，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 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，

3、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。由此，设计一种高效率的散货卸车车厢十 分有必要。散货自翻车是一种铁路运输散装货物的车辆，具有两侧自翻，自动开、关门的功能，可 节省人力，减轻劳动强度。试设计其自翻、自动开、关门机构。1.2设计要求和有关数据自翻车工作状态及原始参数如图i所示，设计要求如下：1）车厢向一侧倾翻至给定角度时，该侧厢门联动打开，成为车底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水平状态时，两侧厢门联动关闭，厢门得在散货压迫下自行开启。4

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30。6）不得发生竿见干涉现象，受力合理。1.3设计的需求参数车辆最大宽度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800mm整车落成后弹性旁承间隙“S”9 1mm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车箱侧门全开角度45倾翻缸工作压力(kpa)500载重：60t自重： = aay - L八b喝 siii(62r - 22.5)

5、+ LAB其中卩=0/22.5。3-1.2连杆动态仿真第一步：启动ADAMS程序第二步：釆用ADAMS的工具条，做出运动机构简图。第三步：加载各杆之间的运动副。第四步：加载驱动电机。第五步：测量重要点的速度、加速度、位置，杆件的速度.加速度用质点的来代替，再 做出相应分析。第六步：对各图线加以说明。第七步：外加负载，测量各较链点的受力，并与静力分析作比较。irr/Vv/ MD AHam* 2010Ato Edl 如 BUMSr ukta 少、5 Sain Taoto Help为1Hasp xFwmp：ZF2Aiwk$i-nuijtcn SThciemwit 15EndTmesupsJpOOOS

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7、Cfl(”灯0鼠I肉图19仿真末态3.1.3连杆仿真图线山连杆仿真可以得到各杆件的位移、速度、加速度图线:AB杆的位移、速度与时间的关系：PART 4 ME7Time (sec)图21 AB杆Y方向的位移和速度从AB杆的速度和位移可以看出AB杆的运动比较稳定，加速度也是连续的，可以在工作 过程中无冲击，保证了运动平稳，能够使设计的结构安全稳定的完成任务。BC杆的位移、速度、加速度、角速度、角加速度与时间的关系:200.0150.0100.050 00.0-50 0 -100.0 -150 0 -200.0 -250 0图22 BC杆位移、速度和加速度0.00.01 02.03.040Time

8、(sec)6.07.0PART 3 METime (sec)图24 CD杆位移、速度和加速度25.020.000PART 2J/1A 60.0 10 2.04.0 Time (sec)5.05.07.08 0Go S6O P)言0一 B6 uo o.oFOOSCTOP) u.9_Boo03Y-50.0图25 CD杆角速度和角加速度从杆CD的图中可以看出，CD运动速度很大，这和要求的快速卸货很符合，在开始启动和 结束时，加速度变化很大，说明这2个时候其受到的冲击也较大；角速度的变化也和实际的 相符，在门开启瞬间转矩冲击很大，其后都比较平稳，这能使门快速开启来达到快速卸货的 要求。3.2机构静力分

9、析321四杆机构受力分析AB杆受力方程:3- 13你厂臨=oFhyLABcos0 + M A =0其中，M十厶肿&已知量AB杆仿真过程中受的合力变化如图:图27 AB杆力变化曲线2) BC杆受力图：3- 14BC杆仿真过程中受的合力变化如图:PART 3 ME308；而对于CD杆的传动角，最初 时为90度，倾侧后约为31度，也是满足设计要求的。说以设计是比较合理的。323液压缸受力分析为了分析简单，认为在机构运动过程中，货物始终在车厢里，没有进行卸货。即液压缸 一直受到货物重力作用，G=600 (KN)o对于整个车厢翻转过程中的转矩是平衡的，且在水平位置处液压缸的受力最大，可以忽 略其他的杆件

10、受力。而液压缸为前后2个，故液压缸受力分析如下：车厢和力矩为0,则矶+2M液=0 MG = G x 800带入数据得:M 頁=F吹 xl600= 225 KN说以选择液压缸按照下表来选择:表1液压缸标准缸径ALmm活塞杆 直径e MM mm活塞面积/cm2推力/KN拉力/KN最大行 程 mm无杆册有杆侧14MPa16MPa14MPa16MPa402212.578.7717.6020.1112.2814.031500502819.6313.4827.4831.411&8721.581500633531.1721.5543.6449.8730.1734.482500804550.2734.3670

11、.3880.4348.1054.9825001005578.5454.78109.96125.6676.6987.656000(110)6395.0363.88133.04152.0589.40102.18600012570122.7284.23171.82196.35117.92134.778000(140)80153.94103.67215.52246.30145.14165.87800015085176.71119.97247.39282.74167.96191.95800016090201.06137.44281.48321.70192.42219.908000(180)100254.

12、47176.93356.26407.15246.30281.498000200110314.16219.13439.82502.66306.78350.618000(220)125380.13257.41532.18608.21360.37411.868000250140490.87336.94687.22785.39471.72539.108000320180804.25549.781125.951286.80769.69879.658000通过表选择缸径为150mm的液压缸。324杆件选材才开始到结束，杆始终受到重物侧压力，假设重物在箱门上的力始终为最大值。由力学 分析可知，在CD杆处于水

13、平位置时，各杆件受力最大。对机构列平衡方程为M严0Fy=0带入数据得：受力最大杆件为AB 化8=41.15册杆件材料的选择：选Q235钢查得 Q235 钢的a = 70MPaF由材料力学公式b = ?得：AA = 2A2x0im2取安全系数则故而选择型号为10的工字钢。A = 1.26mm2第四章实体建模仿真4.1实体建模我用的是CATIA进行的建模.用的是SOLIDWORKS进行实体仿真。 下面为所建模型的部分截图：图32厢图33底座图34车轮图35压缸4.2动态仿真图36装配后ZF意图图38仿真动画末态第五章设计总结与体会5.1设计总结本文主要LI的是结合丄程背景，在限定机构传动角和运动轨

14、迹而设计的四杆架构。在设 计过程中，采用了解析等多种方法，避开了传动系统的图解法，而运用现代讣算机技术的解 析法。综合考虑散货自翻车在工作涉及的机械、液压传动等方面的关系，使之能较好的满足 工程背景要求。本加构可用于散货的货车，以及一些侧翻载重汽车等车辆。但是本方案还有很多不足之处。比如，连杆机构尺寸较大，全部安装在车厢底部比较冗 繁，对加工和安装都不方便。5.2设计体会在设计过程中，体会到了查阅资料的重要性。在查阅资料的过程中，我从中弄清楚了散 货自翻车的设计要点和设计难点，通过查阅资料解决自己设计过程中遇到的问题，还能学到 一些有关机构的设计新方法。设计的过程是一个不断完善，不断重复的过程

15、，在这个过程中 把自己的知识不断的运用于实践，并在实践中升华自己的知识，使自己的能力全面的提高。在设计的过程中，也学会了一些软件的使用方法和加深了对设计软件、建模软件的使用 熟练程度，为以后的学习和工作打下了一定基础。由于个人的时间有限，没能对机构进行优化设计，只是进行了简单的筛选，以后的设计 中要着重注意。参考文献1谢进，万朝燕，杜立杰机械原理高等教育出版社，2004.12. 谢泗淮.机械原理.中国铁道出版社.2001.83. 郑凯，胡仁喜，陈鹿民.AMADS 2005机械设计高级应用实例机械工业出版社.2006.14. 邹慧君.机械原理课程设计手册.高等教育出版社.1998.65. 李庆华

16、.材料力学.西南交通大学出版社.2005.16. 邹慧君.机械系统设il.上海科学技术出版社.19967. 杨可桢，陈光蕴.机械设计基础.3版.高等教育出版社.1989&曲继芳.机械原理课程设计机械工业出版社.19899. 华大年.机械原理.2版.高等教育出版社.199410. 王淑仁，王丹.计算机辅助机构设计东北大学出版社.2007附录:1建模过程-9OM aea-w 9ii 2a & MURB lrfdn 、 盘 1 :2 SES兀K!创w*亠“tA*=38 CV33SSIHHft0*ve.、*dnp vf b *wgn 19EC6dteu*2 -3*a L E3C437* -R sfi

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