载重汽车的起重尾板设计

1、载重汽车的起重尾板载重汽车的起重尾板 设计计算说明书设计计算说明书 目 录 第第 1 章章 问题的提出问题的提出.1 第第 2 章章 设计要求与设计数据设计要求与设计数据.2 第第 3 章章 机构选型设计机构选型设计.2 3.1 导杆机构 .3 3.2 平行四边形机构 .4 3.3 曲柄滑块机构 .4 3.4 齿轮齿条机构 .5 3.5 最终设计方案 .5 第第 4 章章 机构尺度综合机构尺度综合.6 4.1 车体尺寸 .6 4.2 尾板尺寸 .7 4.3 连杆尺寸及安装位置 .7 4.4 液压缸尺寸 .9 第第 5 章章 机构运动分析机构运动分析.10 5.1 位移分析 .10 5.2 速度

2、分析 .12 5.3 加速度分析 .14 5.4 总结 .15 第第 6 章章 机构动力分析机构动力分析.16 6.1 受力分析 .16 6.2 受力仿真结果分析 .18 6.3 总结 .24 第第 7 章章 结论结论.24 7.1 设计特点 .24 7.2 设计中的不足 .25 第第 8 章章 收获与体会收获与体会.25 第第 9 章章 致谢致谢.26 参考文献参考文献.27 附录附录 1 三维建模及仿真三维建模及仿真.28 附录 1.1 PRO/E 三维建模过程.28 附录 1.2 ADAMS 运动仿真过程.34 附录附录 2 尾板机构简图及尺度综合图（见尾板机构简图及尺度综合图（见 A3

3、 图纸）图纸）.41 附录附录 3 文献综述文献综述.41 第第 1 章章 问题的提出问题的提出 在汽车的装卸作业中，常常需要将货物由地面装到车厢上或将车厢上的货物卸到 地面上。对有叉车的作业场合这是不成问题的，但是如果没有叉车，则装卸比较费力 费时。如果能利用载重汽车的车厢尾板设计出一个起重平台，则可以较好的解决这个 问题。 车辆配置起重尾板后，货物的装卸效率可以得到很大的提高，且劳动强度小，能 很好地发挥车辆的经济效能。起重尾板在欧美发达国家、香港特区等地区的货运车辆 的装配率已达 70%以上，在国内，虽然装配起重尾板的货运车辆在各个领域都有，但 所占比例仍然很小。因此，起重尾板在国内具有

4、很好的发展前景。 图 1-1 起重尾板作业图 图 1-2 起重尾板产品展示图 下表（表 1-1）为达成尾板的主要技术参数： 表1-1 达成尾板主要技术参数一览表 DC-WB10DC-WB15DC-WB20 150018001650205018002150 165018001800225018002250 面板规格(mm) 165020001800235018002350 提升重量(kg)100015002000 自身重量(kg)320460540 面板工作角度 59 动力12V/160AH, 24V/120AH 电机 功率(kW)22/33 臂长(mm)680/750750/800/900/1

5、000900/1000 机架 内宽(mm)850850/990 型 号 参 数 项 目 最小车尾长度700/750750/800/850900/950 适用厢地高度 h(mm) 800h1550 平均升降速度8cm/sec 开关速度 10/sec 油料变通液压油 第第 2 章章 设计要求与设计数据设计要求与设计数据 起重尾板的工作过程为：装载货物举升货物卸载货物尾板合拢，因 此，在货物的举升过程中，尾板必须要保持水平平动，否则，货物有可能从尾板上掉 落并损坏。另外，为保证货物的安全，尾板在运行过程中，要保持平稳。尾板的动力 机构采用伸缩油缸，考虑到车厢结构，油缸应该安装在车厢下面的底盘上。 综

6、合各方面因素，产品设计需达到以下要求： （1）尾板举升过程中保持水平平动； （2）尾板在完成举升任务后可与车厢自动合拢； （3）尾板举升速度适中（80mm/sec 左右） ，且举升下降平稳； （4）尾板合拢角速度适中（10/sec 左右） ，且合拢展开平稳； （5）最大起重量为 0.5T； （6）举升机构的最小传动角 min40； （7）举升、合拢所用动力部件采用伸缩油缸； （8）油缸应安装在车厢下面； （9）油缸承受最大载荷适中； （10）尾板要便于安装。 第第 3 章章 机构选型设计机构选型设计 尾板机构的设计可采用功能分解选择法，即将起升和合拢分解为平动与摆动两个 功能，然后在现有各种机

7、构中选择能实现平动与摆动的机构。考虑到动力组件为伸缩 式油缸，那么主动构件可以采用图3-1所示的导杆与摆杆。 图3-1 导杆机构 图3-2 摆杆机构 以图3-1和图3-2所示的导杆与摆杆作为主动件，再选择相应的机构将其转换成平动 和摆动。下列几种机构可以实现平动，现对它们进行分析对比。 3.1 导杆机构导杆机构 图3-3 导杆机构 优点：构件少，结构简单，因此成本较低，易于实现； 缺点：由于整个机构要安装于汽车车厢下面的底盘上，因此该垂直升降式导杆机 构安装后不利行车，不可用。 3.2 平行四边形机构平行四边形机构 图3-4 平行四边形机构 优点：结构简单，运行平稳，可安装于车厢底部，不影响车

8、辆的美观和行车； 缺点：构件较多，安装时部分车辆可能需对尾部进行一定的改装。 3.3 曲柄滑块机构曲柄滑块机构 图3-5 曲柄滑块机构 优点：结构简单，运行平稳，无冲击； 缺点：与导杆机构一样，安装于车厢底部后不利行车，因此也不可用。 3.4 齿轮齿条机构齿轮齿条机构 图3-6 齿轮齿条机构 优点：升降距离可精确控制，运行平稳； 缺点：由于整个机构要安装于汽车车厢下面的底盘上，因此该机构不宜进行较大 距离升降，否则会影响行车。 3.5 最终设计方案最终设计方案 考虑到车厢的具体结构和使用要求，机构的机架只能固定在汽车车厢下面的底盘 上，此外，起升机构上升到上限位置时应与地面有一定距离以利于行车

9、，尾板在举升 过程中还应保持平稳，以保证货物的安全。 通过对以上各机构优缺点的对比,现确定尾板平动采用平行四边形机构，考虑到尾 板的合拢动作，需对其进行适当的改动，改动后结构简图如图 3-7 所示。 图 3-7 尾板机构简图 该机构采用伸缩式液压缸，其中，与上部连杆形成转动副的液压缸用于举升，另 一个液压缸用于尾板的合拢。连杆与合拢缸构成平行四边形机构，保证尾板的平动； 液压缸的伸缩运动转化为连杆的摆动运动后，尾板升降较为平稳；该机构在竖直方向 结构紧凑，在举升至上限位置时，机构最下端与地面仍有一段距离，不影响正常行车。 因此，该机构满足设计要求。 第第 4 章章 机构尺度综合机构尺度综合 4

10、.1 车体尺寸车体尺寸 图 4-1 为车体基本尺寸： 图 4-1 车体基本尺寸 4.2 尾板尺寸尾板尺寸 为便于货物的装载，将尾板右端设计为楔形，根据车厢尺寸，确定尾板开关及尺 寸如图 4-2 所示： 图 4-2 尾板尺寸 4.3 连杆尺寸及安装位置连杆尺寸及安装位置 尾板的起始及终止位置如图 4-3 所示。由车体尺寸知，尾板举升高度为 1140mm， 取 L1400mm，L2200mm，A、E 两点高度差为 H3150mm，尾板外观厚度 H0100mm。 图 4-3 连杆尺寸及安装位置 由图 4-3 可知，尾板在举升过程中，传动角 先增大后减小，故其最小值于起始 或终止位置处取得。根据设计要

11、求需使 40，当尾板位于最高位置时， H2（L1+L2）cotmin=(400+200)cot40=715(mm) 当尾板位于起始位置时， tan= 021 2 021 2 21 2 2 )()( HHH HHHLLH tan40=0.84 100940 )100940()200400( 2 2 2 22 2 H HH 由、得 475H2715，故取 H2600mm. 则杆 AC 长度 lAC=600/cos45=848(mm)。 当尾板位于起始位置时，传动角 arctan 021 2 021 2 21 2 2 )()( HHH HHHLLH arctan=73.5740 100600940

12、)100600940()200400(600 222 当尾板位于终止位置时，由 L1+L2H2 知传动角 4540，满足设计要求。 4.4 液压缸尺寸液压缸尺寸 取 lAG=2lAC/3=566mm，则举升缸 1 的本体长度（即活塞杆合拢时长度）最小值为 L1=57.73cos2 3 2 3 2 HlHl AGAG 57.73cos1505662150566 22 543.0(mm) 举升缸 1 的行程为 x1=57.73cos2135cos2 3 2 3 2 3 22 3 HlHllHlH AGAGAGAG =57.73cos1505662150566135cos5661502566150

13、2222 =137(mm) 合拢缸 2 的本体长度为 L2848（mm） 2 21 2 2 )(LLH 22 600600 合拢缸 2 的行程为 x2= 2 21 2 2 2 021 2 02 )()()(LLHHLLHH = 2222 600600700700 =141(mm) 根据液压缸的本体长度、行程及市场常见规格(表 4-1 为美国恩派克液压缸参数)， 取缸体直径为 800mm，活塞杆直径为 30mm。 表 4-1 美国恩派克（ENERPAC）部分型号液压缸规格参数表 承载能 力(kN) 行程 (mm) 本体高 度(mm) 伸展高 度(mm) 外径 (mm) 自重(kg) L45164

14、157581.0 项 目 参 数 型 号 L4525110135381.0 L4576165241381.5 L45127215342381.9 L45177273450382.4 L45232323555382.8 L1012689115571.8 L10154121175572.3 L101105171276573.3 第第 5 章章 机构运动分析机构运动分析 5.1 位移分析位移分析 由于尾板机构具有对称性，故只取一侧进行分析。而将举升连杆平移至与合拢连 杆同平面并不改变其位移、速度、加速度特性，故为简便起见，将机构简图改画如图 5-1 所示。 图 5-1 尾板机构简图 以 O 为坐标原

15、点，建立如图所示坐标系，则 A(0,340)，B(0,240)，E(0,190)， C2(600,940)，D2(600,840)，点 C、D、G 的位移方程如下： 举升过程中(73.57135)， C: cos sin 1 1 ACAC ACC lyy lx D: cos sin 1 1 BDBD BDD lyy lx G： cos sin AGAG AGG lyy lx 合拢过程中，只有 D 点位置继续变化，其位移方程如下： (090) cosy sin x x 222D C2D2C2D DCD ly l 因为，故，保证了尾板在举升过程中处于平动状态。 11BDAC ll 11 100 0

16、 DCDC DC lyy xx 图 5-2 描述了点 C1、D1在运动过程中的位移变化情况。从图中可以看出，在举升过程 （横坐标 time 在 09.7 之间）中，点 C1、D1的 x 坐标曲线重合，y 坐标曲线的值在同 一时刻始终相差 100，与设计要求相符。 图 5-2 点 C1(mark4)、D1(mark7)位移的动态变化 图 5-3 描述了点 C1、H1在运动过程中的位移变化情况。从图中可以看出，在举升 过程（横坐标 time 在 09 之间）中，点 C1、H1的 y 坐标曲线重合，说明在举升过程中 尾板处于平动状态。 图 5-3 点 C1(mark4)、H1(mark110)位移的

17、动态变化 5.2 速度分析速度分析 对 5.1 节中各位移方程求导得各点相应速度方程如下： 举升过程中(73.57135)， C: sin cos 1 1 ACyC ACxC lv lv D: sin cos 1 1 BDyD BDxD lv lv G： sin cos AGyG AGxG lv lv 合拢过程中， (090) sin cos 22 22 DCyD DCxD lv lv 图 5-4 描述了点 C1、D1在运动过程中沿 y 轴方向的速度变化情况。从图中可以看 出，举升过程中，点 C1、D1在竖直方向的速度始终保持相同，大小为 80100mm/s， 并为缓慢的匀加速运动，实际应用较

18、为理想。 图 5-4 点 C1(mark4)、D1(mark7)沿 y 方向速度的动态变化 图 5-5 描述了点 C1、D1在运动过程中沿 x 方向速度的动态变化情况。从图中可以 看出，点 C1、D1沿 x 方向的速度在 0100mm/s 之间变化，且速度曲线较为平滑。 图 5-5 点 C1 (mark4) 、D1(mark7)沿 x 方向速度的动态变化 图 5-6 描述了点 G 在运动过程中速度的动态变化情况。沿 x 方向速度在 5468mm/s 之间变化，沿 y 方向速度在 066mm/s 之间变化，速度曲线较为平滑。 图 5-6 点 G（mark65）在运动过程中速度的动态变化 5.3

19、加速度分析加速度分析 对 5.2 节各速度方程求导得相应加速度方程如下： 举升过程中(73.57135)， C: sincos cossin 1 2 1 1 2 1 ACACyC ACACxC lla lla D: sincos cossin 1 2 1 1 2 1 BDBDyD BDBDxD lla lla G： sincos cossin 2 2 AGAGyG AGAGxG lla lla 合拢过程中， (090) sincos cossin 22 2 22 22 2 22 DCDCyD DCDCxD lla lla 图 5-7 描述了点 C1、D1、G 在运动过程中加速度动态变化的情况。

20、从图中可以看 出，举升过程中，三点在竖直方向的加速度近乎恒定，且均不大于 2.24mm/s2；三点在 水平方向的加速度在前半段举升时间内变化较为缓慢，在举升即将结束的 23s 内加速 度变化较快，且最大加速度达到 35 mm/s2，但只是瞬时最大加速度，并不影响实际应 用。在尾板合拢过程中，只有 D 点运动，其水平和竖直方向的加速度大小均在 1.55.0 mm/s2的范围内变化，较为理想。 图 5-7 点 C1(mark4)、D1(mark7)、G(mark65)加速度的动态变化 图 5-8 描述了点 H1在运动过程中的角速度变化情况。从图中可以看出，尾板在 合拢过程中，角速度为 8.4412

21、.15/s，从而也证明了液压伸缩缸 BD1运动的合理性。 图 5-8 点 H1(mark110)角速度的动态变化 5.4 总结总结 通过以上对相关各点的位移、速度和加速度的分析，可以得出如下结论： （1）尾板在举升过程中始终保持平动。 （2）竖直方向加速度较小且近乎恒定，水平方向加速度初始时较小，当尾板接近 上限位置时加速度较大，但因加速时间较短，对速度影响不大，因此，从整体来看， 尾板运行平稳。 （3）尾板合拢速度适中，即合拢较为平稳。 因此，机构在运动方向满足设计要求。 第第 6 章章 机构动力分析机构动力分析 由图 6-1 可知，整个起重尾板机构所受外力只有载荷 F4900N、重力 W

22、和三个 铰链 A、B、E处的支座反力。对于液压伸缩缸，只需根据活塞杆受力情况来确定 其型号参数，因此，只需对合拢缸活塞杆和举升缸活塞杆进行受力分析，而不用求解 B、E两个铰链处的支座反力。 图 6-1 动力分析机构简图 6.1 受力分析受力分析 尾板受力图如图 6-2 所示： 图 6-2 尾板受力分析 受力方程式：（尾板重力=1930N） 0 0 DywCy CxDx FFWF FF w W 举升缸活塞杆 EG 受力图如图 6-3 所示： 图 6-3 举升缸活塞杆受力分析 受力方程式：（合拢缸活塞杆重力=20N） 0 0 GyEy GxEx FF FF j W 举升连杆由杆 AC、AC、FF组

23、成，杆 FF只起连接、支撑作用，为次要构件， 无需做受力分析，而 AC、AC两杆因具有对称性，受力情况相同，故只取杆 AC 进行 受力分析，其等效受力图如图 6-4 所示： 图 6-4 举升连杆受力分析 受力方程式：（连杆重力=170N） 0 2 1 2 1 0 2 1 CylGyAy AxGxCx FWFF FFF l W 由两个合拢缸的对称分布可知，其活塞杆受力情况相同，现只取活塞杆 BD 进行受 力分析，其受力图如图 6-5 所示： 图 6-5 合拢缸活塞杆受力分析 受力方程式：（合拢缸活塞杆重力=26N） 0 0 DyjBy DxBx FWF FF j W 6.2 受力仿真结果分析受力

24、仿真结果分析 在 ADAMS 仿真模型中，给尾板添加一个竖直向下的力，来表示货物施加给尾板 的载荷，其值为函数 IF( time-9.17 : 4900 , 4900 , 0 )，功能为在尾板举升过程中施加大 小为 0.5T9.8N/kg=4900N 的力，当尾板达到预定高度（即 9.17 秒时）时撤消外力。 图 6-6 描述了点 C、D 在水平方向受力的动态变化情况。从图中可以看出，二者受 力大小相等，方向相反，与计算相符，在举升阶段最大值为 23137.4N，合拢阶段最大 值为 5932.0N。 图 6-6 点 C（joint13） 、D（joint16）在水平方向受力的动态变化 图 6-

25、7 描述了点 C、D 在竖直方向受力的动态变化情况。C 点所受力在举升阶段最 大值为 19182.5N，合拢阶段最大值为 4942.2N；D 点所受力在举升阶段最大值为 22592.2N，合拢阶段最大值为 5900.1N。 图 6-7 点 C（joint13） 、D（joint16）在竖直方向受力的动态变化 图 6-8 描述了点 C、D 所受合力的动态变化情况。因 C、D 两点为平行四边形机构 上两点，因此二者受力情况具有相似性，而从图中可以看出，二者受力曲线近似重合， 与理论相符。C 点所受合力在举升阶段最大值为 30051.7N，合拢阶段最大值为 7721.0N；D 点所受合力在举升阶段最

26、大值为 32332.4N，合拢阶段最大值为 8365.4N。 图 6-8 点 C（joint13） 、D（joint16）所受合力的动态变化 图 6-9 描述了点 E、G 在水平方向受力的动态变化情况。从图中可以看出，二者受 力大小相等，方向相反，与计算相符，在举升阶段最大值为 39586.9N，合拢阶段最大 值为 8405.9N。 图 6-9 点 E（joint11） 、G（joint12）在水平方向受力的动态变化 图 6-10 描述了点 E、G 在竖直方向受力的动态变化情况。从图中可以看出，二者 受力大小相等，方向相反，与计算相符，在举升阶段最大值为 38146.4N，合拢阶段最 大值为

27、11568.8N。 图 6-10 点 E（joint11） 、G（joint12）在竖直方向受力的动态变化 图 6-11 描述了点 E、G 所受合力的动态变化情况。因 E、G 两点在水平和竖直两 方向的分力大小相等，因此二者合力曲线重合，与理论相符。两点所受合力在举升阶 段最大值为 47476.2N，合拢阶段最大值为 15815.8N。 图 6-11 点 E（joint11） 、G（joint12）在所受合力的动态变化 图 6-12 描述了点 C、G、A 在水平方向受力的动态变化情况。从图中可以看出， 在举升过程中，A 点水平方向所受力约为 C 点水平方向所受力与 G 点水平方向所受力 的一半

28、的和，与计算相符。A 点水平方向所受力在举升阶段最大值为 42929.0N，合拢 阶段最大值为 10135.0N。 图 6-12 点 C（joint13） 、G（joint12） 、A（joint2）在水平方向受力的动态变化 图 6-13 描述了点 C、G、A 在竖直方向受力的动态变化情况。A 点竖直方向所受 力在举升阶段最大值为 38100.0N，合拢阶段最大值为 10619.0N。 图 6-13 点 C（joint13） 、G（joint12） 、A（joint2）在竖直方向受力的动态变化 图 6-14 描述了点 A 所受合力的动态变化情况。从图中可以看出 A 点所受合力在举 升阶段最大值

29、为 53350.8N，合拢阶段最大值为 14679.2N。 图 6-14 点 A（joint2）所受合力的动态变化 图 6-15 描述了点 B、D 在水平方向受力的动态变化情况。从图中可以看出，二者 受力大小相等，方向相反，与计算相符，在举升阶段最大值为 23136.6N，合拢阶段最 大值为 5930.3N。 图 6-15 点 B（mark8） 、D（joint16）在水平方向受力的动态变化 图 6-16 描述了点 B、D 在竖直方向受力的动态变化情况。从图中可以看出，二者 受力大小相等，方向相反，与计算相符，在举升阶段最大值为 22618.0N，合拢阶段最 大值为 5925.8N。 图 6-

30、16 点 B（mark8） 、D（joint16）在竖直方向受力的动态变化 图 6-17 描述了点 B、D 所受合力的动态变化情况。因 B、D 两点在水平和竖直两 方向的分力大小相等，因此二者合力曲线重合，与理论相符。两点所受合力在举升阶 段最大值为 32350.3N，合拢阶段最大值为 8383.6N。 图 6-17 点 B（mark8） 、D（joint16）所受合力的动态变化 6.3 总结总结 从以上分析可以看出，举升缸活塞杆在举升货物至最高点时受力最大，为 47476.2N；合拢缸活塞杆也在货物到达最高点时受力最大，为 32350.3N；举升连杆也 在货物到达最高点时受力最大，为 533

31、50.8N。因以上三杆横截面积相同，均为 ，)(86.706 4 30 4 2 22 mm d A 最大拉伸应力 ，)(48.75 86.706 8 .53350 max max MPa A F 尽管部分构件所受应力较大，但仍在较常用的钢材许用应力范围之内。因此，各 杆受力合理，满足设计要求。 第第 7 章章 结论结论 7.1 设计特点设计特点 本设计采用伸缩式油缸为动力机构，具有承载能力大、运行平稳、无冲击、无噪 音等优点。与导杆机构、曲柄滑块机构和齿轮齿条机构相比，平行四边形机构实现尾 板的平动，既具有导杆机构结构简单、成本较低的优点，又具有曲柄滑块机构和齿轮 齿条机构运行平稳的优点。另外

32、，尾板右端做成楔形，而整体呈直角梯形，既避免了 整体呈楔形的尾板需解决装载货物前后抬头低头的问题，又具有了其方便装载货物的 优点。因此，该设计方案较为理想。 因设计方案较为简单，这也就决定了设计方法的简单性。整个尾板要安装于车厢 下面的底盘上，因此，机构许多初始尺寸都可根据车体尺寸确定下来，再根据传动角、 举升高度等设计参数确定其他相关参数，最终确定出整个机构的尺度。 从机构运动学和动力学两方面的分析情况来看，尾板在举升过程中始终保持平动， 且速度大小适宜，且曲线平滑，即速度变化柔和，无强烈冲击。连杆和液压缸活塞杆 所受应力较大，但仍在常用材料（如 HT200，Q235 等）的应力范围之内，因

33、此，常用 材料仍可满足强度要求。 7.2 设计中的不足设计中的不足 在这次设计中，由于我专业知识的严重欠缺，导致了思考的局限性，这就使得我 的设计存在许多不足这处，例如，连杆和液压缸活塞杆受力较大，且力的变化也较大。 在设计时，也没有充分考虑到经济性问题。因为这是我第一次进行设计，没有经 验，因此还有很多方面没有考虑到，存在一定的缺陷。 第第 8 章章 收获与体会收获与体会 通过本次设计，我学到了很多新的东西，我相信这些新的血液的注入将会对我以 后的学习带来很大的好处。 首先，学会了设计说明书的写法。以前的学习生活中不曾涉及到这一项，所以对 它的写法以及要求知之甚少。但是，通过这次老师的讲解以

34、及自己对相关资料的查阅， 我掌握了它的基本写法。 其次，进一步理解以前所学知识。在整个设计中，由于要对所设计的机构进行尺 度综合、运动学分析以及动力学分析等，所以，用到了机械原理中的传动角、连杆机 构等以及理论力学的相关知识，也正是由于此次实际应用，我对这些知识的掌握与理 解有了进一步的提高。 第三，学会了仿真软件 ADAMS 的基本用法。虽然现在的水平还不是很高，但我 已对其基本功能有了初步的掌握，会对一些基本机构进行仿真和运动分析，相信它对 我以后的学习和工作一定会很有帮助。 第四，学会了许多查阅资料的方法和技巧。由于本次设计我是从对起重尾板几乎 一无所知的基础上开始的，所以需要查阅大量的

35、相关知识，在通过各种途径（如上网、 去图书馆查找相关图书和报纸、期刊等）查阅资料的过程中，逐渐掌握了许多技巧， 大大提高了设计进度。 虽然，本次设计并不是很完善，但我从中学到的知识和对机械设计这一专业的进 一步认识才是本次设计的真正价值所在。以前我总觉得专业基础知识学习起来枯燥乏 味，可这次设计让我尝到了自己解决了一些实际问题后的喜悦，重新燃起了我学习这 一专业的激情。因此，这次设计我真的获益匪浅！ 第第 9 章章 致谢致谢 在我的整个设计过程中，曾得到很多人的帮助，在此我对他们表示十分感谢。 首先，要感谢指导老师何朝明老师，在整个设计中，从项目规划到尺度综合，到 运动学分析，再到动力学分析以

36、及最后的设计说明书，这一系列环节都离不开何老师 的细心指导。因为是第一次撰写设计说明书，在许多细节方面考虑不周，对此，何老 师都给予了耐心的解答与指正。另外，还要感谢我们班学习委员蔡明同学，是他教会 了我 Pro/E 软件的一些基本操作，使我在这方面节省了不少时间。 总之，此次设计之所以能顺利完成，离不开他们的帮助，衷心的感谢他们！ 参考文献参考文献 1 谢进, 万朝燕, 杜立杰. 机械原理M. 北京: 高等教育出版社, 2004 年 2 机械工程手册S, 第十八篇, 机构选型与运动设计. 北京: 机械工业出版社, 1978 年 3 丘宣怀等. 机械设计. 北京: 高等教育出版社, 2007

37、年 4 李军, 邢俊文, 覃文洁等. ADAMS 实例教程. 北京: 北京理工大学出版社, 2002 年 7 月 5 刘朝儒等. 机械制图M. 北京: 高等教育出版社, 2001 年 6 Molian.S. Mechanism designM. Cambridge University Press, 1982 7 C.H.Suh, Charles W.Radcliffe. Kinematics and mechanisms designM. Wiley Press, 1978 8 Svoboda, Antonin James, Hubert Maxwell. Computing mechani

38、sms and linkagesM. McGrow-Hill, 1976 9 McCarthy.J.M. Geometric design of linkagesM. Phoenix Lieb press, 2008 10 P.Orlov. Fundamentals of machine designM. MIR Publishers-Mscow, 1987 附录附录 1 三维建模及仿真三维建模及仿真 附录附录 1.1 Pro/E 三维建模过程三维建模过程 车厢： 1.结合草绘工具及拉伸工具创建一个长方体，如图附 1-1 所示。 图附 1-1 绘制长方体 2.利用壳工具对长方体进行抽壳，创建车

39、厢如图附 1-2 所示。 图附 1-2 绘制车厢 3.用拉伸工具加厚车厢底板，如图附 1-3 所示。 图附 1-3 加厚车厢底板 4.利用倒角工具对车厢底板进行倒角操作，如图附 1-4 所示。 图附 1-4 对车厢底板倒角 5.结合草绘工具及拉伸工具，创建车架，如图附 1-5 所示。 图附 1-5 绘制车架 6.结合草绘工具、拉伸工具及镜像工具，创建车厢的支撑板，如图附 1-6 所示。 图附 1-6 绘制支撑板 7.结合草绘及拉伸工具创建轮胎连轴，如图附 1-7 所示。 图附 1-7 绘制轮胎连轴 8. 利用草绘、拉伸创建一个圆柱，再利用倒圆角工具进行倒圆角，创建一个轮胎， 如图附 1-8 所

40、示。 图附 1-8 绘制轮胎 9.利用镜像工具创建另一个轮胎，如图附 1-9 所示。 图附 1-9 绘制另一个轮胎 10. 至此一个车厢建模完成，如图附 1-10 所示，其他部分的建模方法与此类似。 图附 1-10 车厢模型 车头如图附 1-11 所示： 图附 1-11 车头模型 汽车组装后如图附 1-12 所示： 图附 1-12 汽车组装模型 尾板如图附 1-13 所示： 图附 1-13 尾板模型 连杆如图附 1-14 所示： 图附 1-14 连杆模型 液压缸如图附 1-15 所示： 图附 1-15 液压缸模型 尾板安装挡板如图附 1-16 所示： 图附 1-16 尾板安装挡板模型 尾板组装

41、后如图附 1-17 所示： 图附 1-17 尾板组装模型 汽车及尾板组装后如图附 1-18 所示： 图附 1-18 汽车及尾板组装模型 附录附录 1.2 ADAMS 运动仿真过程运动仿真过程 1) 点击 Box 按钮，创建如图附 1-19 所示参数的长方体，作为安装挡板。 图附 1-19 绘制安装挡板 2) 点击 Link 按钮，创建如图附 1-20 所示的三个连杆（参数请参照第 4 章尺度综 合） ，作为举升连杆。 图附 1-20 绘制连杆 3) 点击 Unite 按钮，将三个连杆并为一个实体，如图附 1-21 所示。 图附 1-21 合并连杆 4) 点击 Link 按钮，创建如图附 1-2

42、2 所示的六个连杆，作为举升缸和合拢缸。 图附 1-22 绘制举升缸和合拢缸 5) 点击 Point 按钮，并进入 Point Table，创建如图附 1-23 所示的四个尾板基体特 征点。 图附 1-23 尾板基体特征点 6) 点击 Extrusion 按钮，创建如图附 1-24 所示的拉伸体，作为尾板基体。 图附 1-24 绘制尾板基体 7) 用与创建尾板基体相同的方法再创建一个较小的拉伸体，其特征点如图附 1-25 所示。 图附 1-25 较小拉伸体特征点 8) 点击 Cut 按钮，对两个拉伸体作差集，形成尾板，如图附 1-26 所示。 图附 1-26 两个拉伸体作差集后形成尾板 9)

43、尾板模型及三视图如图附 1-27 所示。 图附 1-27 尾板模型及三视图 10) 按表附 1-1 所示添加构件之间的约束副。 表附 1-1 尾板各构件之间约束副的定义 挡板连杆 举升 缸缸 体 举升 缸活 塞杆 合拢 缸 1 缸体 合拢 缸 1 活塞 杆 合拢 缸 2 缸体 合拢 缸 2 活塞 杆 尾板地面 挡板转动转动转动转动固定 连杆转动转动转动 举升缸缸体转动移动 构 件 约 束 构 件 举升缸活塞杆转动移动 合拢缸 1 缸体转动移动 合拢缸 1 活塞杆移动转动 合拢缸 2 缸体转动移动 合拢缸 2 活塞杆移动转动 尾板转动转动转动 地面固定 11) 在举升缸缸体与活塞杆之间添加平移驱

44、动，运动函数为 IF( time-9.17 : 15.0*time , 15.0*9.17 , 15.0*9.17 )，其功能为当尾板举升到预定高度（即 9.17 秒时）后 停止举升，停止的时间点可通过菜单 BuildMessureAnglesNew 创建相关角度并测 量得到。 12)在两个合拢缸各自的缸体和活塞杆之间添加平移驱动，运动函数为 IF( time- 9.17 : 0 , 0 , IF( time-18.6 : 15.0*(time-9.17) , 15.0*(18.6-9.17) , 15.0*(18.6-9.17) ) )，其 功能为当尾板举升到预定高度后合拢尾板，等完全合拢（

45、即 18.6 秒时）后停止运动。 13) 在尾板上表面中心添加竖直向下的外力，其值函数为 IF( time-9.17 : 4900 , 4900 , 0 )，其功能为在尾板举升过程中施加竖直向下的力 0.5T9.8N/kg=4900N，当尾板达到 预定高度（即 9.17 秒时）时撤消外力。 14)点击 Simulation 按钮，选取仿真模式为 Dynamic，End Time 为 20，Steps 为 200，点击开始按钮进行仿真。以下为尾板运动过程截图： 图附 1-28 尾板举升起始状态 图附 1-29 尾板举升中间状态 图附 1-30 尾板举升终止状态 图附 1-31 尾板合拢起始状态 图附 1-32 尾板合拢中间状态 图附 1-33 尾板合拢终止状态 15) 点击 plotting 按钮，选取 Source 为 Object，再选取要测量的项目，接着点击 Add Curves，就可得到相应的结果曲线