专业课程设计任务安排

高位自卸汽车(载重汽车起重后板,自动钻床送进机构，后装压缩倾卸式垃圾汽车)结构设计高位自卸汽车(载重汽车起重后板,自动钻床送进机构，，后装压缩倾卸式垃圾汽车)运动分析高位自卸汽车(载重汽车起重后板,自动钻床送进机构，，后装压缩倾卸式垃圾汽车)动力分析高位自卸汽车(载重汽车起重后板,自动钻床送进机构，，后装压缩倾卸式垃圾汽车)三维模型建立高位自卸汽车(载重汽车起重后板,自动钻床送进机构，，后装压缩倾卸式垃圾汽车)动态仿真过程一、高位自卸汽车问题提出现在中国生产自卸汽车，其卸货方法为散装货物沿汽车大梁卸下。卸货高度全部是固定。若需要将货物卸到较高处或使货物堆积得较高些，现在自卸汽车就难以满足要求。为此需设计一个高位自卸汽车，它能将车厢举升到一定高度后再倾斜车厢卸货。设计要求和相关数据设计要求：含有通常自卸汽车功效。能将满载货物车厢在比较水平状态下平稳地举升到一定高度，最大升程Smax见表2-1。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2-1。为确保车厢稳定性，其最大后移量amax不得超出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：卸货完成，车厢恢复水平状态，后厢门也随之可靠关闭，后厢门和车厢相对位置见图2-3。举升和倾斜机构安装空间不超出车厢底部和大梁间空间，后厢门打开机构安装面不超出车厢侧面。结构尽可能紧凑、简单、可靠，含有良好动力传输性能。表2-1预定设计参数(尺寸单位为毫米)序号车厢尺寸(L×W×H)SmaxaW(kg)LtHd14000××6401800380500030050023900××6401850350480030050033900×1800×6301900320450028047043800×1800×6301950300420028047053700×1800×620280400025045063600×1800×61020502503900250450任务分配进度安排题目及分组三个子题目以下：车厢举升机构设计车厢倾斜机构设计后厢门开启、关闭联动机构设计由c题目担任本设计组组长。协调该组设计工作，并绘制高位自卸汽车总体方案图纸一张（三个位置绘成不一样颜色，同一机架，在一张图上）。论证给出较优方案，论证关键考虑以下几方面：满足运动要求方面；动力性能方面；制造、维护方面；结构紧凑方面；设计难易方面；尺度综合和运动和力分析，和校核提议用八周时间完成。小组组员分别负责自己所负担部分写作，由小组长负责整个说明书统编。提议说明书目录以下（供参考）高位自卸汽车§1-1问题提出§1-2设计要求及相关数据第Ⅰ章TOPIC(I)(I=2，3，4)§I-1方案确定§I-2机构设计§I-3CAD（含程序框图、变量表，程序及其运算结果）§I-4评价及改善设想（含机构位置、传动角、油缸行程及输出力等评价）附录：1.高位自卸汽车机构运动简图2.各主动力输出曲线3.参考书目注：I=2，TOPIC(2)为举升机构I=3，TOPIC(3)为倾斜机构I=4，TOPIC(4)为后厢门启闭机构参考方案以下方案均不一定是最好方案，甚至不一定实用，列出供同学们扩展思绪，从中择优。愈加好方案，有待同学们去思索。举升机构图4－1倾斜机构后厢门启闭机构提醒以下是一个任意选定方案及设计步骤供同学们参考。举升机构数学模型S——升高量a——后移量Δ——0.2～0.3M（限制倾斜后，Smax、a有所减小）AM＜1.2～1.5M（限制整车高度）选择AM、β、MO以满足升高和后移量。确定油缸C、D点位置要求： ⑴ ΔlCD≤500mm⑵ PCDmax≤3W⑶ 尽可能降低PCD波动。确定油缸E、F点位置要求： ⑴ ΔlEF≤600mm⑵ PEFmax≤1.5W⑶ 尽可能降低PEF波动。检验传动角γmin≤40°倾斜机构数学模型其中：可选定：G(Gx,Gy)，H1x，I1y，θGI解出I1x，该部分解法可参考第七部分。确定油缸J点位置要求： ⑴ ΔlJG≤500mm⑵ PJGmax≤3W⑶ PJG波动尽可能小。可用虚位移原理求PJG 求J1，SHO，，方法验算传动角（J点）后厢门启闭机构数学模型 其中： （i=2,3） 其解法参见第七部分。综合U1、S点（U1＝a1，S=a0）选定参考点：P1(P1x，P1y)、P2(P2x，P2y)、P3(P3x，P3y)、θ12、θ13。选择：S(Sx，Sy)、U1(U1x，U1y)中两个参数再解出另外两个。综合T1、Z点（T1＝a1，Z=a0）方法同上。演算传动角条件及到位情况可用图解法完成。联动机构可参考第七部分。数学模型 其中： βj由设计倾斜机构同学提供。b.综合X1、W1选择X1(X1x，X1y)、W1(W1x，W1y)中两个坐标，解出另外两个坐标。c.检验到位情况及传动角条件相关刚体转杆导引和全铰四杆机构函数综合问题转杆引导实现三位置刚体综合问题参考图5-4。回转矩阵Dθ1j 设计方程 其中： （j=2，3）说明：θ1j逆时针为正，顺时针为负； dikj—1列j位置DRj DRj中k列 DRj中i行全铰四杆机构函数综合问题 旋转矩阵 (j=2,3) 设计方程 其中： （j=2，3）说明： a. θ1j、φ1j逆时针为正，顺时针为负； b. d1kj意义同前； c. 实际机构尺寸按百分比缩放； d. b1(b1x，b1y)需依据情况设定；e. 若解三位置问题，设计方程为二元一次方程组，若解二位置问题，需再给出a1(a1x，a1y)中一个坐标，经过设计方程解出另一个即可。

二、载重汽车起重后板一、问题提出在汽车装卸作业中，常常需要将货物由地面装到车厢上或将车厢上货物卸到地面上。对有叉车作业场所这是不成问题，但假如没有叉车，则装卸比较费力费时。如能利用载重汽车车厢后板设计出一个起重平台，则能够很好地处理这个问题。二、设计要求和相关数据汽车车厢参数图所表示，有以下设计要求：1.后板起升过程中保持水平平动。2.后板在完成起升任务后可和车厢自动合拢。3.起升、合拢所用动力部件采取伸缩油缸，油缸应安装在车厢下面，且在后板和车厢合拢后，两只油缸活塞杆应缩进油缸体内以预防在行车过程中飞石等碰伤活塞杆。4.最大起重量分别为0.3T、0.4T、0.5T。5.起升机构、合拢机构最小传动角γmin≥40°。三、设计任务及进度安排1.机构选型设计选择一个能够使后板水平平动且构件少、体积紧凑机构。选型往往和分析计算交叉反复进行。比如，选择了一个机构，经计算分析后发觉该机构效果不好，就要否定这个机构，选择新机构，直到满足设计要求。2.尺度综合及运动、动力分析、传动质量指标检验尺度综合即是要对所选机构基础尺寸进行设计计算。在动力分析中，要求求出在起升过程中起升油缸输出力即起升机构平衡力及各运动副反力、要求绘出各力改变曲线。因为起升机构运动速度较低，各构件重量相对于起升重量较小，所以在力分析过程中可省略各构件重力及惯性力。机构尺度综合后应检验γmin≥40°。3.撰写设计计算说明书撰写格式以下：问题提出、设计要求和相关数据机构选型设计尺度综合及运动、动力分析、传动质量指标检验自我评价及展望附录（计算程序、图纸和参考书目）四、设计方法提醒机构选型设计是比较困难工作，为了开阔同学们思绪，下面将介绍机构选型设计部分方法和本课程设计题目标部分方案提醒。依据具体设计要求，选择一个可行机构。通常常见以下方法：1.借鉴参考法：借鉴中国外同类设计机构选型设计，在此基础上进行修改和改善，使其满足具体设计要求。这种参考资料能够从专利说明书、科技图书、期刊、产品样板中取得，在机构选型设计中这是最常见方法。在使用中注意不要照抄照搬，应结合具体情况有所改善和创新。2.功效分解选择法将具体设计要求分解为一系列功效。在现有机构中寻求能够满足各个功效机构，然后将这些机构有机地综合起来，实现全部功效、满足全部设计要求。现在中国已出版了很多机构应用图集，这些图集按机构功效分类编写，有较高参考价值。采取这种方法往往能够得到创新性设计。在可参考方案较少或无参考方案情况下关键采取这种方法进行机构选型设计。五、参考方案采取功效分解选择法，将起升和收拢分解为平动和摆动两个功效，然后在现有多种机构中选择能实现平动和摆动机构。考虑到动力组件为伸缩式油缸，那幺主动构件能够是图3、图4所表示导杆和摆杆。以图3、图4所表示导杆和摆杆作主动件，选择机构转换成平动和摆动。下列多个机构能够实现平动：导杆机构平行四边形机构曲柄滑块机构凸轮机构齿轮齿条机构组合机构等考虑到车厢具体结构和使用要求，机构机架只能固定在汽车车厢下面底盘上，另外，还应考虑起升机构上升到上限位置时应和地面有一定距离以利于行车，依据这些限制在上述机构中选择一个可满足要求机构。摆动机构也能够仿照平动机构列出很多，依据具体要求进行筛选即可。六、本课程设计题目标参考书目机械工程手册，第十八篇，机构选型和运动设计，机械工业出版社，1978。机构和机械控制装置，N.P.契罗尼斯着，郭景嘉等译，中国农业出版社，1984。

三、后装压缩倾卸式垃圾汽车课题背景介绍结构组成及总体部署后装压缩式垃圾汽车关键用于搜集、转运袋装生活垃圾。它和其它形式垃圾运输汽车区分是：能压缩、破碎垃圾，增大装载量。后装压缩式垃圾汽车专用工作装置关键由车厢和装载厢两部分组成。后装压缩倾卸式垃圾汽车运输状态图1所表示。车厢2置联于底盘车架上。装载厢3在车厢后端，其上角和车厢铰接，并可由举升油缸驱动其绕铰接轴转动。垃圾从装载厢后部入口处装入，再经装载厢内压缩机构进行压缩处理，然后将垃圾向前挤压入车厢内压实。卸出垃圾时，图2所表示，首先装载厢被举升油缸1驱动摆转掀起，使车厢后端呈敞开状，然后车厢被举升油缸2驱动绕其下后部铰接轴摆转，前端升起向后倾斜，将垃圾卸出车厢。在进行汽车总体部署时，装载厢垃圾入口下缘离地距离应小于900mm。关键工作部件结构和参数确定1-2-1车厢后装压缩式垃圾汽车车厢纵截面通常为直角梯形，图3所表示。参考中国外同类车型即可确定额定装载质量me＝5000kg。依据压缩后垃圾密度ρ＝400~600kg/m3，车厢容积V按下式确定：（m3）车厢容积也可按图3确定：（m3）式中：厢内顶纵向长度(m)；厢内底纵向长度(m)；H厢内高度(m)；W厢内宽度(W＝2m)；1-2-2车厢倾斜机构为了使车厢能够前端升高向后卸出垃圾，须将车厢后端和底盘铰链连接，并在车厢下面设置液压举升机构。为了避免车厢重心过高影响其稳定性，应该尽可能降低举升机构所占用高度空间。运输时车厢在底盘上平放，举升油缸尾端不得低于车轮轮轴。1-2-3装载厢和压缩填装机构装载厢总成是由装载厢体和安装在其内压缩填装机构组成。其作用是将垃圾填装在装载厢内进行压碎压实处理，并将垃圾向车厢内挤压。装载厢内复合连杆式压缩机构工作过程图4所表示。状态(a)表示铲斗DE上一次工作循环结束和新一轮工作循环开始，垃圾已倒入装载厢下腔装填斗中；状态(b)表示铲斗DE摆动上收；状态(c)表示铲斗DE向下压缩垃圾；状态(d)表示铲斗DE改变施力方向，将垃圾深入压碎、压实，并开始向车厢方向推送；状态(e)表示铲斗DE将垃圾向车厢内压入并复位。二．设计要求和相关数据1.初步设计本车外形轮廓。标注车厢和装载厢关键几何参数。设计车厢倾斜机构（1）采取油缸驱动，油缸级数不多于三级，确定其工作长度范围Lmin和Lmax。（一级Lmax≈1.7Lmin，二级Lmax≈2.3Lmin，三级Lmax≈2.8Lmin）确定车厢和底盘铰接铰链位置。设计车厢倾斜机构，使车厢最少能够向后摆转倾斜40°。举升油缸工作过程中传动角γ2min≥30°。车厢在水平运输位置时，车厢下面倾斜机构占用高度尽可能小，举升油缸2尾端不得低于车轮轮轴。设计装载厢及其内压缩填装机构（1）采取油缸驱动，具体要求同上。(2)压缩填装机