机械创新设计

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《机械创新设计》课程设计报告

题目：公交车车门结构创新设计专业：机械设计制造及其自动化班级：六班学号：1153010613姓名：高冬

机电工程学院2023年11月6日

《机械原理》课程设计报告

目录

第一章、工作原理错误！未定义书签。其次章、设计方案错误！未定义书签。第三章、机构的运动分析错误！未定义书签。第四章、设计感言2第五章、《机械原理》课程设计报告

构也承受平板的部分载荷，避免单一的由垂直吊臂的挡块来受力，此套机构对减少吊臂所受的剪力和弯矩有利，还有就是在升降平台的前翻版上安装有一套所谓的“天线机构〞通过运动协调与校核，使机构举升到中位以后残疾人可以顺利登车，而在此过程中人力所要做的将翻板翻过则大大省略了。但是重要的和液压缸体外侧所饺接并和吊臂铰接的杆的设计则在现有的工具和试验条件下是难以确定的〔传统的运动校核方法有图解法，解析法，试验法)。

其次种所寻觅得到的方案就是十字叉式的升降装置，如下图：

图三、十字叉式轮椅升降机

此套方案的优点是，可以依照总布置的要求:调好以下矛后:在车门尺寸方面以合理进行尺寸分派，且机构可以在残疚人登车以后自动收起，不与车门冲突；设计载荷150kg,采用双吊臂结构，可以保证选用材料经强度校核后安全可靠;吸取方案二的平行四边形机构举升作为其举升的基本机构；依旧采用方案二所示的平行四边形收起机构，并像上图所示的在平行四边形上加上扶乎。以便于残疾人自身主动保证安全。本套机构自身的吊臂上是弯曲的机构其空间上与汽车垂向的夹角与车内饺接点的连线与垂向的夹角相等，在加之我们自己完善的平行四边形机构，保证了吊臂始终垂直〔由于吊臂的弯曲部分始终方向不变，牵连的使吊臂垂直)在对角线采用液压动力单元作为举升机构，所以整套机构和谱便捷，安全并且在技术上可行。

但是机构的缺点在于，机构安装在车身内部，势必要占据车内空间，牵扯到最大的一个问题就是，残疾人轮椅在上升到车门位置的时候，如何进入总布置布置的区域，而与升降机构不发生碰撞和摩擦，由于关系到乘员的安全问题，所以排除了此套方案。

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到课题设计的中期，根据进一步分析前期的设计方法，我们又回到最初的设想方案如下:把双向运动的十字叉结构，改成单向运动的形式避免了在中位的时候过死点的技术难题，.只需要完成伸出——下降——提升——残疾人登车——机构收回几个简单的动作，很大程度上简化了设计问题。

此机构的优点在于，四杆机构能很好的分担平板的载荷，保证了机构的安全性。各个挡板及导板由专业操作人员手动展开，可以协同残疾人的上车动作。由于本机构是安装在地板和车架之间的，不占用车身内部的任何空间，使残疾人轮椅在上车后，可以很便利的移动到专门布置的区域，经过几种方案的比较，我们最终决定采用这种方案。

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第三章、机构的运动分析

1、主要杆件的运动校核，受力分析及强度校核

下图是根据总布置所分派的基本尺寸（车地板高900mm，车门高1500mm）所做

的机构运动校核图，根据运动校核的方法（分为图解法，试验法和解析法），本次运动校核采用图解法和试验法相结合的方法来做机构运动校核。此套机构为举升机构的最基本机构——曲柄滑块机构，有三个运动副，包括两个主动杆和四根从动杆。机构的自由度为F=3n-(2p1+ph)=3*4-2*5=2，所以机构有两个自由度，一是水平运动，二是垂直运动。

机构的两个运动方向示意图

图示为机构的两种运动，上升和下降。主动杆的两端都为滑块机构，当液压缸带动活塞推动主动杆做水平运动时，由于从动杆一端固定在底板上,所以主动杆两端的两个滑块是做的相向运动，因而带动与主动杆下端滑块在同一轴线上的从动杆2的滑块一起运动，由此可以得知，当活塞杆推动主动杆机构做下降运动，而当活寒杆拉动主动杆时，机构做上升运动，上升的极限位置就是当所有的杆件重合时的水平位置，可以很明显的看出，机构在升降的同时不会与任何外部组件发生运动干扰。

机构的运动校核图

上图所示为升降装置的三个升降步骤。可以由次便利的算出杆件在中位，低位的夹角。

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由于本次设计属干概念性质的设计，所以滑块机构的基本尺寸都是从图解法和试验

法的运动校核中反复画图，反复试验，并最终实现到不与车门侧边框碰撞，产生运动干扰而得出的。

机构运动的可能性分析，下面进行机构运动的可能性分析，因此次设计属于构创新性质的设计，如何让机构运动是考虑的一首要因素，而要动作，必需有力的作用才能保证运动，下面就就本套机构在几个典刑位置的受力状况(启动，液压缸处于水平位置，以及过了水平位置以后)来证明此套设计能够运动。

2、受力分析及机构结构分析

本机构中受.力作用的就是主动杆和从动杆，其都为直杆，而且只受拉力无弯矩和扭矩。

受拉力的大小F=1500N

杆件采用的是Q235—A型热扎钢。其许几用应力1=160MPa。则得到拉伸应力S拉=F/A=1500/40x10-4=37.5MPa

所以总的应力37.5MPa＜160MPa所选取的钢是安全的。计算设不l计过程〔加解答)如下:

依照螺栓组设计的总原则:做了如下几项处理:

〔1)连接结合面的几何形状寻常设计成轴对称的简单几何形状，本设计中我们应用的是矩形结合面，这样不但便于加下制造，而且便于对称布置螺栓，使螺栓组的对称中心和连接结合面的形心重合，从而保证连接结合面受力比较均匀。

(2)螺栓的布置应使各螺栓受力合理。尽量使螺栓的位置靠近连接结合面的边缘，以减少螺栓所受的力。

(3)螺栓的排列要有足够的间距、边距。

(4)依照经验及安全要求，分布在同一圆周上的螺栓数目，应取成4,6,8，等偶数，以便在钻孔时的分度和画线。我们在一侧连接板上设置了6个螺钉。

(5)避免螺栓承受附加的弯曲载荷，即除了要在机构上设法保证载荷不偏心外，还应当在工艺上保证被连接件，螺母和螺栓头部的支撑面l平整，并与螺栓轴线相垂直。在车架焊接的支撑面设计出了沉头座

为了防止结合面受压最大处被压碎或受压最小处出现间隙，应当检查受载后地基结合面l压应力的最大值不超过允许值，最小值不小于零，即有:

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关于前后翻版的连接方式的设计出发点和创新:我们借鉴在普通家用门上固定的和合页件，如下图：

合页

此部的上半页〔相对与图所说)用浅螺钉上在帆板上，下半页也用浅螺钉上在平板卜，类似于家常用的门，此机构轻松解决了翻版和平板的连接问题。同样，后翻版也采用了此套连接结构〔只是中间轴加粗致使上下两页距离增大，使其张开角度大使翻板可以按预定的轨迹搭在地面，便利残疾人连同轮椅一道登上平板。

另外，关于残疾人登上平板以后翻版的固定问题，我们也借鉴了在车门设计中的挂钩的作用(在车门后面设置挂钩是为了防止残疚人在平板举升的过程中用手碰见专用门，而使门体碰上升降板，一方面对专用门的内蒙皮有损坏，一方面对残疾人的安全也

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带来一点隐患，所以我们在专用门的外蒙皮上安装了一个挂钩，并且通过车门运动轨迹校核，在车厢外蒙皮的对应位置设置了挂钩环)。在后翻板上装了一个挂钩，可样通过运动校核定下了挂钩的长度和挂钩环的位置，具体校核过程这里从略。

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第四章、设计感言

通过这次设计初步了解了机械创新设计的一般过程和方法，加深了对机械创新设计这门课程的理解。在理论知识的贯穿上和用理论解决实际问题的能力也有待提高，可以说这次的课题设计就像是一面镜子，照出了我的大量不足之处，但也因此让我知道了自己的水平，让我有了继续努力的动力。

其实这次课题设计对于我来说确实是一个不小的挑战，特别是刚开始的那几天完全搞不清状况，不知道该如何下手，通过后来几天的看书和查资料才知道该怎样做。但是在设计过程中仍旧遇到了不少的难题，特别是在设计升举机构的过程中需要考虑的问题真的不少，当时真的有点放弃的感觉了，但是我知道只要努力没有什么做不到的，俗话说“万事开头难〞嘛挺过去就好了。因此我开始查阅资料和请教同学，最终还是完成了这次设计，真心觉得不简单啊！不过也让自己更加了解了自己所学的专业，算是为以后的工作做好一些基础的准备吧。

彭杰

通过这次创新设计，我加深了对机械创新设计这门课程的理解，进一步的将所学知识运用到解决实际问题上。在设计中，我逐渐发现了自己的不足，对书本知识把握不够扎实，难以将书本知识运用到实际中来。但这次的设计对我而言是一次挑战，及时在自己不熟悉的领域，我们也能通过所学知识，网上资料，以及团队合作，将所交代的任务完成，这对我们未来初入职场工作有莫大的帮助。

刘双全

通过这次创新设计，我加深了对机械创新设计这门课程的理解，更加全面的理解了我们机械行业的创新的重要性不会和。这次课程设计不仅提高了我的动手实践能力。这次课程设计把我们大学四年知识的全面总结和运用。在设计中，我逐渐发现了自己的不足，对书本知识把握不够扎实，难以将书本知识运用到实际中来。但这次的设计对我而言是一次挑战，及时在自己不熟悉的领域，我们也能通过所学知识，网上资料，以及团队合作，将所交代的任务完成，这对我们未来初入职场工作有莫大的帮助。

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高冬

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在本学期创新课程过程中，我不但对所学习的知识加深了了解，更加吸要的是更正了我们的自主学习观点和提高了我们的独立工作能力等。我坚信，通过这一段时间的学习，从中获得的实践经验使我终身受益，并会在我毕业后的实际工作中不断地得到印证，我会持续地理解和体会实习中所学到的知识，期望在未来的工作中把学到的理论知识和实践经验不断的应用到实际工作中来，充分展示我的个人价值和人生价值，为实现自我的理想和光明的前程而努力。