机构尺度综合

1、 机构尺度综合 姓 名：何燚 学 号：20110967 班 级：机械六班 指导老师：何朝明机构方案 图1-1 机构组合：剪式举升机构2、 举升机构尺寸设计 图1-2 举升机构 如上图所示，BD=CD=a，DE=DF=b，液压缸推动 B在固定的导轨中水平移动。设举升前 BF与水平方向夹角为，举升后为a，铅垂位移为 S，水平位移为 X，液压缸的推程为 T。S =(a+b)sina，S2 =(a+b)sina2 得出：S = (a + b)(sina2- sina1) 可以看出上升量 S 与杆长（a+b）有很大关系，杆越长，上升量 S 越大。 X = 2bcosa1 - (a + b) cos a1

2、 - 2bcos a2 - (a + b) cos a2 =(b - a)(cosa1 - cosa2 )后移量 X 与 a、b 的差值有关，所以 D 点不能为两杆的中点，否则将不能产生后移量。T =b(cosa1 - cosa2 )液压缸推程与 b 成正比，要想小的液压推程实现大的上升量，则 b应该设计的很小，可根据后移量 X=(b - a)(cosa1 - cosa2 )大于 0，可知 b 大于 a。如果 b 很小，则 a 更小，于是杆长（a+b）很小，与上升量要求杆长（a+b）大相矛盾。如果将 b 设计的很大，除了将使液压缸推程增大，还会使 EF 的距离较小，影响了车厢工作的稳定性，特别

3、是在车厢翻转卸货时，这种影响尤为显著。 为了消除这种影响，可将 D 取为两杆的中点，同时，为了使车厢在上移时能够逐渐后移，需要将 F 点换成滑动铰链，而 E 点换成固定铰链。 图1-3 举升机构 图1-4 位移分析 由于此时 D 为 BF、CE 的中点故在车厢上移过程中，E 与 B,F 与 C 始终在一条直线上；同时由于 B 点向后移动，故车厢上的 E 点也随之后移，于是整个车厢就向后移动。设 BF=CE=l，举升前 C、D 与水平的夹角为，举升后为 ，上移量 S，后移量 D，则有：上移量： S = l(sina2 - sina1) ; 后移量： D = l(cosa1 - cosa2 ) 这

4、样车厢上移量和后移量就很好的协调了。 该机构有以下优点： 1.结构简单，紧凑； 2.液压缸小的推程能实现大的上移量； 3 机构的受力情况较好； 4 可靠性高，能满足工作要求。 下面对该设计进行具体数据计算：车厢尺 寸（LWH）mmSmaxmmammWkgLtmmHdmm3700180062020002804000250450如图4-3所示， B1 , E1 为未举升 BE 的位置，举升后为 B2,E2。由l = 得：X=可知 a 越大，x 越小。设计要求 a1.2a =0.336m在上式子中取 a=0.336m,S=1m， Hd=0.45m，代入式子，得 x=2.66m 满足 x+a=2.99

5、6L=3.7,符合设计要求， =l=3.029m液压缸的行程 T=0.336m 。举升前的水平的夹角=arctan(Hd)/(x+a)=arctan0.45/2.996=8.054，举升后的水平夹角=arctan(S+Hd）/x=28.60，假设固定铰链E 距 车厢前段距 离 n1 = 0.4m，则在未举升时滑 动铰 链F距车厢后端距离：n2=L-n1-(x+a)=0.304m,举起后n2=n2+a=0.64m。 安装图如下： 图1-5 安装机构综上可知： 杆 CE 长度：3.0296m 杆 BF 长度：3.0296m EF 初始状态的距离为：2.996m 铰链 E 距车厢前段距离：0.4m

6、滑动铰链 F 距车厢后端距离：0.304m 举升后滑动铰链 F 距车厢后端距离：0.64m 液压缸的行程 0.336m 举升前水平夹角=8.5 4举升后水平夹角=28.60机构运动 图1-6 机构运动(1)速度分析：设油缸匀速运动，它的速度即 B 的速度为=0.005m/s，由于四边形 BCEF 在每个位置都为矩形 ，所以 车 厢 E 点 的 水平分速 度=，所以车厢的速度即为E点的绝对速度,车厢上升的速度。当车厢刚要上升时角度最小，上升到最高位置时角度最大。根据举升前水平夹角=8.54；举升后水平夹角=28.60得：车厢初速度：=0.337m/s,车厢上升初速度=0.333m/s车厢末速度：

7、=0.104m/s,车厢上升末速度=0.092m/s 图1-7 速度分析(2)加速度分析：E的加速度由切向加速度和法相加速度合成，=,=。4.1.2 倾斜机构尺寸设计如下图： 图1-8 运动前倾斜机构简图 图1-9 运动后倾斜机构简图 结合图4-4、 图4-5，对该机构的尺寸进行设计分析。设 ， 在翻转到最大角度时，最理想状态为CDF 三点共线且垂直于DE。为了减小安装空间，现令EF 高度差为200mm，EF 水平距离为3700mm，故EF 两点距离为3705mm。此时 (1) 在机构计算中可以看出当的尺寸较大的时候，需要的和的长度也要增大，为了受力状态良好，D点安排在车厢的重心附近较为理想。

8、从计算结果来看，D点到E点的距离为1956mm，与理想状态较接近。 在初始状态，车厢水平，CF与水平线有任意夹角时CD 与水平线都会有一确定角与其对应。设CF杆初始时与水平线夹角为，此时CD 与水平线夹角为，根据位置关系有： (2) (3) 当=0，及CF杆初始状态水平时时，由方程（1）（2）(3)用软件求解，得：因此，当CF杆水平时，CD杆与水平线夹角为此时CF杆长2430mm，CD杆长715mm。油缸尺寸计算： 图1-10 车厢最大倾角示意图设BF=1000，车厢倾斜到最大角度时，AB与CF垂直。如图4-6所示，建立直角坐标系，则，B点坐标为（849,528）。AB所在直线方程为即 油缸铰链点A就在AB所在直线上，设A点距F点水平距离为1300，则所以A点坐标为（1300，-187） 当车厢倾斜到最大角度时，CDF三点共线，同时AB垂直于CF，此时油缸的伸长长度综上可得：CF=2430mmCD=715mmDE=1956mmBF=1000mm油缸起始长度353.5mm，身长长度518.5mm。以F为坐标原点，水