1、 18 屆機械課程設計高位自卸汽車的研究 學生姓名： 熊非 學 號： 8011214214 所屬學院：機械電氣化工程學院 專 業(yè)： 機械設計 班 級： 18-2 指導老師： 張涵 日 期： 2016.06 塔里木大學機械電氣化工程學院制2塔里木大學機械原理課程設計前 言隨著國家基礎建設的全面展開，自卸汽車也發(fā)揮著越來越重要的作用。目前國內生產的自卸汽車，其卸貨方式為散裝貨物沿汽車大梁卸下。卸貨高度都是固定的。若需要將貨物卸到較高處或使貨物堆積得較高些，只能先卸載后再靠人力或起重機構進行提升搬運到較高處。這樣不僅耗費人力物力，還浪費很多時間，給卸載該來了很多不便。由于目前的自卸汽車就難以滿足要求

2、，為此需設計一種高位自卸汽車，使它不僅能具有一般自卸汽車的功能，而且能將車廂舉升到一定高度后再傾斜車廂卸貨。為實現這個目的，先將車廂舉升然后翻轉車廂進行卸貨，可以將車廂舉升到任意高度后停止舉升，然后車廂翻轉以達到自動卸貨。為了實現高位自卸汽車的設計要求，再設計過程中主要考慮把工作分解，使用舉升機構實現車廂的舉升，在舉升過程中通過關閉或打開液壓缸的進出油路使舉升機構穩(wěn)定的停止在任意高度；使用翻轉機構實現車廂翻轉，車廂翻轉只要實現最大翻轉角度達到設計要求和結構在翻轉過程中的平穩(wěn)就可以了。就機構設計要實現的目的來看，機構上的點沒有要求具體的運動軌跡，只要實現指定位置的機構的綜合就可以了，這個設計主要

3、是通過四桿機構來實現。就機構選擇和設計的過程中除了機構分析還要考慮到結構的受力和結構的穩(wěn)定即使用過程中維護的方便。關鍵詞：高位 舉升 翻轉 自卸 一、 設計題目簡介 目前國內生產的自卸汽車其卸貨方式為散裝貨物沿汽車大梁卸下，卸貨高度都是固定的。若需要將貨物卸到較高處或使貨物堆積得較高些，目前的自卸汽車就難以滿足要求。為此需設計一種高位自卸汽車，它能將車廂舉升到一定高度后再傾斜車廂卸貨）。二、 設計數據與要求1.具有一般自卸汽車的功能。2.在比較水平的狀態(tài)下,能將滿載貨物的車廂平穩(wěn)地舉升到一定的高度，最大升程Smax見表。3.為方便卸貨，要求車廂在舉升過程中逐步后移。車廂處于最大升程位置時，其后

4、移量a見表。為保證車廂的穩(wěn)定性，其最大后移量amax不得超過1.2a。4.在舉升過程中可在任意高度停留卸貨。5.在車廂傾斜卸貨時，后廂門隨之聯(lián)動打開；卸貨完畢，車廂恢復水平狀態(tài)，后廂門也隨之可靠關閉。6.舉升和翻轉機構的安裝空間不超過車廂底部與大梁間的空間，后廂門打開機構的安裝面不超過車廂側面。7.結構盡量緊湊、簡單、可靠，具有良好的動力傳遞性能。方案號車廂尺寸（LxWxH)Smaxa/mmW/kgL/mmH/mmF3600x1800x61020502503900250450 尺寸單位：mm 三、 設計任務1. 設計高位自卸汽車相關機構，應包括起升機構，翻轉機構和后廂門打開機構。2.

5、 提出2、3個方案。主要考慮滿足運動要求、動力性能、制造與維修方便、結構緊湊等方面的因素，對方案進行論證，確定最優(yōu)方案。3. 畫出最優(yōu)方案的機構運動方案簡圖和運動循環(huán)圖。4. 對高位自卸汽車的起升機構，翻轉機構和后廂門打開機構，進行尺度綜合及運動分析，求出各機構的輸出件的位移、速度、加速度，繪制機構運動線圖。5. 編寫設計計算說明書。 6. 完成高位自卸汽車的模型實驗驗證。四、 機構提示高位自卸汽車中的起升機構、翻轉機構和后廂門打開機構都具有行程較大，做往復運動及承受較大載荷的共同特點。齒輪機構比較適合連續(xù)的回轉運動，凸輪機構適合行程和受力都不太大的場合。所以齒輪機構與凸輪機構都不太合適用在此

6、場合。連桿機構比較適合在這里的應用。下面用連桿機構分別設計高位自卸車的起升機構、翻轉機構和后想打開機構。4.1、舉升機構的設計 舉升機構的的設計在首先必須滿足比較水平的狀態(tài)下,能將滿載貨物的車廂平穩(wěn)地舉升到一定的高度，最大升程Smax，為方便卸貨，要求車廂在舉升過程中逐步后移。車廂處于最大升程位置時，其后移量a見表。為保證車廂的穩(wěn)定性，其最大后移量amax不得超過1.2a，并且在舉升過程中可在任意高度停留卸貨。利用連桿機構實現車廂的舉升，其安裝空間不能超過車廂底部與大梁間的空間。結構盡量緊湊，可靠，具有良好的動力傳遞性能。下面列舉出幾種方案以及它們的特點，進行比較選擇恰當的機構：方案一：平行四

7、邊形舉升機構如上圖所示平行四邊形舉升機構，ABCD形成一平行四邊形，桿AD在液壓油缸的帶動下繞A軸轉動，從而完成車廂的舉升和下降。該機構結構簡單，易于加工、安裝和維修。能夠保證車廂在舉升和下降過程中保持水平，穩(wěn)定性好。液壓油缸較小的推程能夠完成車廂較大的上移量。但是車廂上移時，其后移量很大，滿足不了技術要求.為了保證車廂舉升到最大高度時，其最大后移量不超過設計要求，需將桿AD、BC做得很長，甚至大大超過了車廂的長度，在工程實際中不能實現。方案二：兩級剪式舉升機構如上圖所示兩級剪式舉升機構，EF代表車廂，機架代表車底座。在液壓缸MN的推動下，滑塊A向右移動，同時滑塊F向左運動，雙剪式機構向中間靠

8、攏，由于桿長不變，使得車廂向上運動，且同時向右運動，這樣就實現了車廂的舉升動作。該機構不但能夠保證車廂在舉升和下降過程中保持水平，穩(wěn)定性好 ，卸貨方便，并且結構簡單、緊湊，能夠協(xié)調舉升和后移間存在的函數關系，同時該機構的受力狀況良好，將液壓缸布置在機構的中間部位，很好的解決了退成要求很大的缺點。但是該結構復雜，不易加工、安裝和維修。4.2、翻轉機構的設計 翻轉機構是自卸汽車的關鍵部分，其性能直接影響車輛的性能。利用連桿機構實現車廂的翻轉，其安裝空間不能超過車廂底部與大梁間的空間。結構盡量緊湊，可靠，具有良好的動力傳遞性能。方案一：單缸前置直推式翻轉機構直推式傾斜機構的液壓缸直接作用在車廂上，不

9、需要通過桿系作用，機構布置簡單，結構緊湊，舉升效率高，在相同的舉升載荷下，前置式需要的舉升力較小，舉升時車廂橫向剛度大。但是液壓缸活塞的工作行程長，故一般采用多級伸縮式套筒液壓缸，使液壓缸制造工藝復雜，密封性稍差，并且該機構橫向強度差。 方案二：滑塊傾斜機構RS代表車廂，PR桿一端鉸接在車廂的R點上，另一端與滑塊P鉸接，當要翻轉車廂時，只需要推動液壓缸OP，帶動滑塊P向右移動，就能使車廂PS繞S點轉動。該機構比較簡單，需要的零件比較少，易于加工和安裝。液壓缸一直處于水平，比較容易控制。但是初始時傳動角較小，需要液壓缸較大的推力；并且對PR桿強度要求較高。4.3、后箱門打開機構的設計 后箱門打開

10、機構是高位卸貨的重要環(huán)節(jié)，后箱門打開機構的設計要滿足以下幾個基本要求：（1）廂傾斜卸貨時，后廂門隨之聯(lián)動打開；（2）卸貨完畢，車廂恢復水平狀態(tài)，后廂門也隨之可靠關閉，因此后廂門的輸入機構和傾斜機構相同，即由同一個液壓缸帶動；（3）后廂門打開機構的安裝面不超過車廂側面，即要求結構緊湊。方案一：導桿滑塊后箱門啟閉機構該機構就是一個簡單的4連桿機構，其中連桿1是和后箱門固連在一起的，3是一個可以繞車廂體轉動的移動副。在車廂翻轉時，通過聯(lián)動機構使連桿2在3內滑動，從而推動1繞C旋轉，從而使后廂門開啟。該機構結構簡單、緊湊、成本低，能夠保證車廂門打開和關閉的準確位置，比較容易實現和車廂的聯(lián)動關系，另外，

11、計算也比較的簡單。但是該機構中2桿在轉動的同時還要在移動副中進行滑動，所以，如果稍微有個地方潤滑不好的話，就很有可能造成機構的自鎖，使得后車廂門不能正常的打開。方案二：雙四桿機構后箱門啟閉架構該機構完全由四桿機構構成，其中的一根桿2就是車廂的后門。另外兩根桿1和3都是鉸接在車廂體上的。當車廂翻轉時，通過聯(lián)動機構使桿3轉動，從而帶動后廂門2轉動，完成其開啟和關閉動作。該機構利用曲柄搖桿機構，以搖桿作為輸入構件，結構簡單緊湊，傳動可靠，成本低。較易實現與其他機構的聯(lián)動，能夠確保車廂門的打開和關閉的時候的準確位置。但是該機構由搖桿作為主動件，易出現死點，因此該機構對尺寸要求比較高。4.4、組合機構的

12、設計經過前面的各個機構優(yōu)缺點比較，最終確定的第方案的三個部分分別選擇：雙剪式舉升機構、滑塊傾斜機構、重力直接打開機構來進行設計分析 4.4.1、機構尺寸的設計：1、舉升機構的計算根據設計要求，舉升機構需要滿足：方案號車廂尺寸（LxWxH)Smaxa/mmW/kgL/mmH/mmF3600x1800x61020502503900250450(1) 計算桿長及其在機構中的位置舉升機構的結構簡圖，建立直角坐標系，如下圖所示：根據以上數據綜合出各桿的長度，設AD=BC=CF=DE=，初始位置HAB=，到達最大升程時HAB=，由幾何關系可得另外,需滿足整個舉升機構不超過車廂底部安裝空間，此時還需考慮夾層

13、厚度d，得取則取由上式聯(lián)立可以求解，得即（2）計算液壓桿的位置及其相關尺寸，機構簡圖如圖所示，建立相應的直角坐標系：圖5-3設油缸的推力為F，推程為S，車廂重力為G，上升高度為H，則FS=GH。欲使液壓缸受力最小，則推程應該盡量的大。各點的坐標分別為C(0,200) H(864.58,300) G(864.58,100) 。所以 =0.1157 (1)令HM=400，根據對稱性的NG=HM=400。過點H做，此時 (2) (3)初始狀態(tài)時，桿與水平面夾角為，舉升到最大高度時，桿與水平面的夾角為所以初始狀態(tài)時, (4)舉升到最大高度時， (5) 在CMG之中，根據公式： （6）將（2）（3）（4

14、）（5）帶入到（6）中，求解可得，初始狀態(tài)下，MG=802.02舉升到最大高度時，MG=858.87綜上可得，油桿的初始長度為802.02，舉升到最大高度后長度為858.87。由（1）且NG=400可得N點的坐標得N(1261.94,145.96)同理可得，M(467.22,254.04)2、滑塊傾斜翻轉機構的尺寸計算機構簡圖如下圖所示，并且建立相應的直角坐標系：各點的坐標分別為 (1) (2) (3)最大翻轉角為，即取RS=1000，帶入式(2)中可得PR=1428.15此時，液壓桿伸長量可以根據公式： (4) (5)將PR=1428.15，RS=1000代入(5)式，得PS=1743.45

15、將PS=1743.45 PR=1428.15 RS=1000帶入（4）式中得=2760.40所以各點的坐標分別為O(0,0)、P(1428.15,0)、R(2760.40,1009.85)、S(3500,0)初始狀態(tài)時，取OS=3500,所以OP=OS-PR-RS，代入數據到上式，可得OP=1071.85翻轉完成后OP=0S-PS 則OP=3500-1743.45=1756.55所以液壓桿的初始長度要小于OP，取合適的尺寸。3、重力開啟后廂門打開機構設計翻轉原理：在車廂翻轉后，后廂門在重力的作用下自動打開，開始卸貨，卸貨完成后，貨車恢復水平位置，后廂門隨之自動關閉，易于實現。4.4.2、組合機構總圖如下：五、 結束語通過將近一個學期的努力，從“高位自卸汽車”項目方案的提出，到汽車零部件的設計、校核，再到高位自卸汽車的運動分析，動力設計以及AMAMS仿真，我們小組經歷了一次又一次的討論研究和分析比較，高位自卸汽車的設計已基本完成。在整個課程設計的設計計算過程中，主要用到了學習到的關于機械設計方面的知識和三維建模軟件的應用。在機構設計和選擇中，我設