杠杆式高位自卸车

1、机械原理设计任务书高位自卸汽车专 业：姓 名：学 号指导教师： 2012年12月目录第一 摘要1第二 背景资料2第三 机械原理设计任务书3一、设计题目简介3二、  设计数据与要求3三、  设计任务4四、设计提示5第四 设计方案51.杠杆式举升机构设计的整体平面图52、有关机构的计算62、厢门打开机构的设计7第五 UG建模和运动仿真81.模型的建立与组装82、输出机构的分析结果10第六 设计总结13第七 设计心得体会13参考资料14机械原理课程设计第一 摘要目前国内生产的自卸汽车其卸货方式为散装货物沿汽车大梁或者侧向卸下，卸货高度都是固定的。若需要将货物卸到较高处或使货物堆积

2、得较高些，目前的自卸汽车就难以满足要求。为此需设计一种高位自卸汽车，它能将车厢举升到一定高度后再倾斜车厢卸货。为实现这个目的，先将车厢举升然后翻转车厢进行卸货，可以将车厢举升到任意高度后停止举升，然后车厢翻转以达到自动卸货。高位自卸汽车的设计要求是具有一般自卸汽车的功能。在比较水平的状态下,能将满载货物的车厢平稳地举升到一定的高度。为方便卸货，要求车厢在举升过程中逐步后移。车厢处于最大升程位置时，车厢后移量为a。为保证车厢的稳定性，其最大后移量amax不得超过1.2a。在举升过程中可在任意高度停留卸货。在车厢倾斜卸货时，后厢门随之联动打开；卸货完毕，车厢恢复水平状态，后厢门也随之可靠关闭。举升

3、和翻转机构的安装空间不超过车厢底部与大梁间的空间，后厢门打开机构的安装面不超过车厢侧面。结构尽量紧凑、简单、可靠，具有良好的动力传递性能。为了实现高位自卸汽车的设计要求，再设计过程中主要考虑把工作分解，使用举升机构实现车厢的举升，在举升过程中通过关闭或打开液压缸的进出油路使举升机构稳定的停止在任意高度；使用翻转机构实现车厢翻转，车厢翻转只要实现最大翻转角度达到设计要求和结构在翻转过程中的平稳就可以了。就机构设计要实现的目的来看，机构上的点没有要求具体的运动轨迹，只要实现指定位置的机构的综合就可以了，这个设计主要是通过四杆机构来实现。就机构选择和设计的过程中除了机构分析还要考虑到结构的受力和结构

4、的稳定即使用过程中维护的方便。关键词：高位举升翻转自卸第二 背景资料自卸汽车（dump truck）车厢配有自动倾卸装置的汽车。俗称为翻斗车、工程车，由汽车底盘、液压举升机构和货厢组成。在土木工程中，常同挖掘机、装载机、带式输送机等联合作业，构成装、运、卸生产线，进行土方、砂石、松散物料的装卸运输。由于装载车厢能自动倾翻一定角度卸料，大大节省卸料时间和劳动力，缩短运输周期，提高生产效率，降低运输成本，并标明装载容积。是常用的运输机械。 图片1 自卸汽车图2 一般自卸汽车的结构原理简图发动机、底盘及驾驶室的构造和一般载重汽车相同。车厢可以后向倾翻或侧向倾翻，通果操纵系统控制活塞杆运动，以后向倾翻

5、较普遍，推动活塞杆使车厢倾翻。少数双向倾翻。高压油经分配阀、油管进入举升液压缸，车厢前端有驾驶室安全防护板。发动机通过变速器、装置驱动液压泵，车厢液压倾翻机构由油箱、液压泵、分配阀、举升液压缸、控制阀和油管等组成。车厢液压倾翻机构由油箱、液压泵、分配阀、举升液压缸、控制阀和油管等组成。发动机通过变速器、取力装置驱动液压泵，高压油经分配阀、油管进入举升液压缸，推动活塞杆使车厢倾翻。以后向倾翻较普遍，通过操纵系统控制活塞杆运动，可使车厢停止在任何需要的倾斜位置上。车厢利用自身重力和液压控制复位第三 机械原理设计任务书学生姓名 彭杰 班级 铁车二班 学号 20107297设计题目： 高位自卸汽车 一

6、、设计题目简介目前国内生产的自卸汽车其卸货方式为散装货物沿汽车大梁卸下，卸货高度都是固定的。若需要将货物卸到较高处或使货物堆积得较高些，目前的自卸汽车就难以满足要求。为此需设计一种高位自卸汽车，它能将车厢举升到一定高度后再倾斜车厢卸货）。二、  设计数据与要求1.具有一般自卸汽车的功能。2.在比较水平的状态下,能将满载货物的车厢平稳地举升到一定的高度，最大升程Smax见表。3.为方便卸货，要求车厢在举升过程中逐步后移。车厢处于最大升程位置时，其后移量a见表。为保证车厢的稳定性，其最大后移量amax不得超过1.2a。4.在举升过程中可在任意高度停留卸货。5.在车厢倾斜卸货时，后厢门随之

7、联动打开；卸货完毕，车厢恢复水平状态，后厢门也随之可靠关闭。6.举升和翻转机构的安装空间不超过车厢底部与大梁间的空间，后厢门打开机构的安装面不超过车厢侧面。7.结构尽量紧凑、简单、可靠，具有良好的动力传递性能。方案号车厢尺寸（L×W×H）SmaxaWLtHdC3900×1800×63019003204500280470 尺寸单位：mm三、  设计任务1. 设计高位自卸汽车相关机构，应包括起升机构，翻转机构和后厢门打开机构。2. 至少提出两种运动方案，然后进行方案分析评比，选出一种运动方案进行设计；3. 画出最优方案的机构运动方案简图和

8、运动循环图。4. 对高位自卸汽车的起升机构，翻转机构和后厢门打开机构，进行尺度综合及运动分析，用软件（VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可）对执行机构进行运动仿真，并画出输出机构的位移、速度、和加速度线图。5. 编写设计计算说明书，其中应包括设计思路、计算及运动模型建立过程以及效果分析等。 6. 在机械基础实验室应用机构综合实验装置验证设计方案的可行性。四、设计提示高位自卸汽车中的起升机构、翻转机构和后厢门打开机构都具有行程较大，做往复运动及承受较大载荷的共同特点。齿轮机构比较适合连续的回转运动，凸轮机构适合行程和受力都不太大的场合。所以齿轮机构与凸轮机构都不太合适用在此

9、场合。连杆机构比较适合在这里的应用。第四 设计方案首先高位自卸车相对于我的传统自卸车不同点就是在这个高位一词，我们就要想办法将我们的车厢弄到高位，因此我们要最重要的一个步骤就是要设计一种机构，先将我们的车厢水平的举高，然后利用我们的传统自卸车的举称机构进行翻卸货物。我设计的高位自卸车整体平面图如下图示： 1.杠杆式举升机构设计的整体平面图 图3 总设计平面图1.推力油缸 2.固定架 3、7、8.销轴 4.车厢 5.倾卸油缸 6.车厢底架9.伸缩式套筒油缸 10.举升臂 11.底座 12.汽车大梁、高位自卸汽车的改装部分包括驱动系统、气控操纵系统、底座n、固定架2、举升臂10、车厢4、车厢底架6

10、、倾卸油缸5、推力油缸1和伸缩式套筒油缸9等主要总成。驱动系统包括发动机、取力器和油泵系统等。气控操纵系统安装在驾驶室内。底座固定连接在汽车大梁上，固定架与底座连成一体，固定架、举升臂、车厢底架、车厢等总成之间分别以销轴连接。倾卸油缸为单级连杆摇臂放大式，举升车厢底架的套筒油缸为两级伸缩式。2、有关机构的计算1。车厢后移量的设计计算从图5中可以看出，当举升臂从原始位置绕销轴3升高时，销轴7的水平位置逐渐后移，车厢亦随之后移。在整体设计方案及有关参数选定以后，初步确定了各液压缸的安装位置，以及举升臂和支架等部件的具体尺寸。图7为车厢上升运动轨迹图。图中的O点和AO点分别为图5中的销轴3和7步选定

11、的有关参数如下 A.B= AB = A'B'=2200mm A.C.= AC =A'C'=1732mm OM。=OM =OM'=1260mm B'C'=1626.1 mm A.M.=2300mm H=1900mm 图4 车厢运动平面图从图7可得车厢上升高度h与举升臂转角ß之间的关系式: h=OM1-cos+AMsin)当车厢上升到最大高度H时，将有关数据代入上式，得 max='=42.84°从图7可以看出，当车厢上升到A.点与O点等高(即OA.处于水平位置)时，车厢向后位移量为最大。最大后移量max 计算如下:

12、 OA''=OA.=A.M.2+OM.2代入数据得 OA''=2622.5mmmax=OA''-A.M.=2622.5-2300=322.5我们题目的要求是1.2a=384>322.5所以满足题目要求。在图4的A'OA.中，有A'OA.='=max ,有余弦定理可得：A.A'2=OA.2+OA'2-2×OA.×OA'×cosmax将有关数据代入上式得A.A'=1915.483mm 。在A.A'K'中，车厢向后位移量：=A'K'

13、;=A.A'-H2=243.053mm以上计算结果可以看出，车厢向后的位移量是符合设计要求的。2、厢门打开机构的设计图5 控制开合式厢门打开机构该机构通过控制杆控制厢门上面的铰实现厢门的开合。把控制杆和车厢翻转控制机构恰当联系在一起时，可以精确的实现翻转和厢门打开的联动控制。但是这个机构的安装困难，这种结构者类似结构安装在车厢侧面比较合适，设计题目中没有给车厢侧面的空间，如果安装在车厢底部，控制杆会影响卸货。第五 UG建模和运动仿真 在机构设计完成之后，仅是确定了机构的运动运动状态。想要实现机构的功能，清楚的表达机构设计的目的，还需要把机构简图转化为三位模型视图，然后通过三维模型的分析

14、，清晰的表达出机器形状和用途。1.模型的建立与组装车厢的建模主要是应用了拉伸等特征，建立其符合尺寸要求的车厢模型。建模的时候主要是要判断铰接点的位置根据翻转机构的设计数据确定铰接点的合理位置，如图6。 图6、车厢车厢和底盘之间存在中间连接层，这个连接层的作用是让翻转机构在举升机构的基础上起作用。这样可以举升机构和翻转机构在相互平行的平面空间内工作，举升机构和翻转机构单独作用，互不干涉。翻转机构相对中间连接层翻转，中间连接层相对于地面举升，对车厢的作用综合起来，车厢实现的绝对运动就是举升到一定高度翻转卸货。 图7、中间连接层杆件机构和铰建模都相对简单。在实现高位自卸汽车工作的装置中主要是这些杆件

15、铰接点位置和铰接点间相对长度在对机构的运动起到决定作用。建模张宏主要是确定杆件机构的铰接点和铰接点之间的长度位置关系，严格按照尺寸计算的结果建立模型，以保证准确的模拟出机构的运动状态。部分杆件如图8. 、 图8、部分杆件把各种零件按运动要求，选择销钉和滑动杆连接组装在一起，可以得到总体装配图。 图9、整体车体三维图2、输出机构的分析结果在运动仿真中定义了油缸的运动速度，根据油缸的运动速度可以通过软件分析得到目标点的位移、速度、和加速度线图。通过运动分析，判断机构的受力状态和运动状态是否良好，为机构的优化设计提供理论参照和数据支持。在定义电机进行分析之后，利用分析结果可以得到运动的图形。先是车厢

16、举升过程中油缸的速度曲线，油缸的速度是相对于油缸本身。还有车厢翻转铰点附近的点的相对于车底盘的位置、速度、加速度曲线。Adams 2.adams角度，角速度，角加速度变化图10 车厢举升过程车厢的运动学分析如图所示，该图为在举升过程中，车厢的角度变化，角加速度，角速度变化。 图11、车厢举升过程中举升杆的运动分析在图中我们可以看出举升杆在上升过程中，举升杆的角度，角速度，角加速度的变化。图12 举升过程中中间连接装置的运动分析 如图所示，可以看出在举升过程中，中间装置的角度，角速度，角加速度的变化。第六 设计总结在整个课程设计的设计计算过程中，主要用到了学习到的关于机械设计方面的知识和三维建模

17、软件的应用。在机构设计和选择中，我设想了很多的机构，通过对比他们的主要优缺点我采用了最佳的机构进行杆长的计算和设计。然后开始对结构进行建模和仿真并进行了运动分析。但是我在做这个设计的时候，感到了自己知识的不足。在设计的过程中我觉得自己的设计不完善，计算不够，没有进行力学分析。这个是最大的缺点。只进行了运动学分析，去没有进行力学分析，这样虽然说明了给机构施加一定的荷载是可以实现机构的运动的，但是没有进行动力学分析，却不知道需要多大的力才可以推动机构运动，更没有分析进一步分析材料的性质和选定材料的截面尺寸和截面形状的设计是否符合受力要求。第七 设计心得体会通过这次设计初步了解了机械原理理论设计的一

18、般过程和方法，加深了对机械原理这门课程的理解，同时也知道了原来学习机械工程材料、结构力学等课程的应用。在做机械设计的过程中首先要满足的条件是需要设计出符合运动要求的机构简图，计算出机构的尺寸，依据机构进行运动学仿真，这些内容也是这次做设计的主要内容。得到机构简图以后需要对机械构件进行尺寸综合，算出在符合承载要求的情况下需要的构件尺寸。在设计构件尺寸的过程中，不仅仅要考虑材料力学的知识，也要了解材料的特点。知道根据实际情况选择合适的材料。在计算设立和承载的时候进行动力分析，结构是否符合动力设计的要求，运动过程中的冲击。在运动分析之后得到真实的机构和个零件的实际尺寸，然后组装成实物。如果不符合设计要求，发生干涉和刚性冲击等，可以根据实际条件，改进设计。在设计之后，通过机械原理的应用。我知道了自