機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)-高位自卸汽車(chē)的設(shè)計(jì)

1、知識(shí)是人類(lèi)進(jìn)步的階梯知識(shí)是人類(lèi)進(jìn)步的階梯眾高位自卸汽車(chē)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)班級(jí)：車(chē)輛五班姓名：學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)老師：時(shí)間：2012年3月至U 6月摘要目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的自卸汽車(chē)其卸貨方式為散裝貨物沿汽車(chē)大梁或者側(cè)向卸下，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(chē)就難以滿(mǎn)足要求。為此需設(shè)計(jì)一種高位自卸汽車(chē)，它能將車(chē)廂舉升到一 定高度后再傾斜車(chē)廂卸貨。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，先將車(chē)廂舉升然后翻轉(zhuǎn)車(chē)廂進(jìn)行卸 貨，可以將車(chē)廂舉升到任意高度后停止舉開(kāi)，然后車(chē)廂翻轉(zhuǎn)以達(dá)到自動(dòng)卸貨。高位自卸汽車(chē)的設(shè)計(jì)要求是具有一股自卸汽車(chē)的功能。在比較水平的狀態(tài)下能將滿(mǎn)載貨物的車(chē)廂平穩(wěn)地舉升到一定的高度。為方便卸

2、貨，要求車(chē)廂在舉開(kāi)過(guò) 程中逐步后移。車(chē)廂處于最大升程位置時(shí)，車(chē)廂后移量為 a。為保證車(chē)廂的穩(wěn)定 性，其最大后移量amax不得超過(guò)1.2a。在舉升過(guò)程中可在任意高度停留卸貨。在 車(chē)廂傾斜卸貨時(shí)，后廂門(mén)隨之聯(lián)動(dòng)打開(kāi)；卸貨完畢，車(chē)廂恢復(fù)水平狀態(tài)，后廂門(mén) 也隨之可靠關(guān)閉。舉升和翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的安裝空間不超過(guò)車(chē)廂底部與大梁間的空間， 后廂門(mén)打開(kāi)機(jī)構(gòu)的安裝面不超過(guò)車(chē)廂側(cè)面。結(jié)構(gòu)盡量緊湊、簡(jiǎn)單、可靠，具有良 好的動(dòng)力傳遞性能。為了實(shí)現(xiàn)高位自卸汽車(chē)的設(shè)計(jì)要求， 再設(shè)計(jì)過(guò)程中主要考慮把工作分解，使 用舉升機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)車(chē)廂的舉開(kāi)，在舉升過(guò)程中通過(guò)關(guān)閉或打開(kāi)液壓缸的進(jìn)出油路使 舉升機(jī)構(gòu)穩(wěn)定的停止在任意高度；使用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)車(chē)

3、廂翻轉(zhuǎn)，車(chē)廂翻轉(zhuǎn)只要實(shí) 現(xiàn)最大翻轉(zhuǎn)角度達(dá)到設(shè)計(jì)要求和結(jié)構(gòu)在翻轉(zhuǎn)過(guò)程中的平穩(wěn)就可以了。就機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的目的來(lái)看，機(jī)構(gòu)上的點(diǎn)沒(méi)有要求具體的運(yùn)動(dòng)軌跡， 只要實(shí)現(xiàn)指定位置的 機(jī)構(gòu)的綜合就可以了，這個(gè)設(shè)計(jì)主要是通過(guò)四桿機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 就機(jī)構(gòu)選擇和設(shè)計(jì) 的過(guò)程中除了機(jī)構(gòu)分析還要考慮到結(jié)構(gòu)的受力和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定即使用過(guò)程中維護(hù) 的方便。關(guān)鍵詞：高位舉升翻轉(zhuǎn)自卸知識(shí)是人類(lèi)進(jìn)步的階梯知識(shí)是人類(lèi)進(jìn)步的階梯眾目錄一背景資料1.二設(shè)計(jì)題目2.2.1 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介和母的2.2.2 設(shè)計(jì)條件和設(shè)計(jì)要求2.三執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.3.1 舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.3.2 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)10 3.3 廂門(mén)開(kāi)合機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 13 四CATIAS模和

4、運(yùn)動(dòng)仿真 .144.1 模型的建立與組裝 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。4.2 模型的運(yùn)動(dòng)仿真14五設(shè)計(jì)總結(jié)155.1 機(jī)械設(shè)計(jì)的目的1.75.2 機(jī)械設(shè)計(jì)的步驟 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。5.3 設(shè)計(jì)中需要注意的幾個(gè)問(wèn)題 1.75.4 機(jī)械設(shè)計(jì)的基本原則.165.5 本次設(shè)計(jì)效果分析與改進(jìn)意見(jiàn) ：175.6 設(shè)計(jì)心得體會(huì).17六致謝：17七參考資料18八附錄二19知識(shí)是人類(lèi)進(jìn)步的階梯一背景資料自卸汽車(chē)(dumptruck )車(chē)廂配有自動(dòng)傾卸裝置的汽車(chē)。俗稱(chēng)為翻斗車(chē)、工 程車(chē)，由汽車(chē)底盤(pán)、液壓舉升機(jī)構(gòu)和貨廂組成。在土木工程中，常同挖掘機(jī)、裝 載機(jī)、帶式輸送機(jī)等聯(lián)合作業(yè)，構(gòu)成裝、運(yùn)、卸生產(chǎn)線，進(jìn)行土方、砂石、松 散

5、物料的裝卸運(yùn)輸。由于裝載車(chē)廂能自動(dòng)傾翻一定角度卸料，大大節(jié)省卸料時(shí)間 和勞動(dòng)力，縮短運(yùn)輸周期，提高生產(chǎn)效率，降低運(yùn)輸成本，并標(biāo)明裝載容積。是 常用的運(yùn)輸機(jī)械。知識(shí)是人類(lèi)進(jìn)步的階梯圖1-2 一般自卸汽車(chē)的結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)圖發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)及駕駛室的構(gòu)造和一般載重汽車(chē)相同。車(chē)廂可以后向傾翻或側(cè) 向傾翻，通過(guò)操縱系統(tǒng)控制活塞桿運(yùn)動(dòng)， 以后向傾翻較普遍，推動(dòng)活塞桿使車(chē)廂 傾翻。少數(shù)雙向傾翻。高壓油經(jīng)分配閥、油管進(jìn)入舉升液壓缸，車(chē)廂前端有駕駛 室安全防護(hù)板。發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)變速器、裝置驅(qū)動(dòng)液壓泵，車(chē)廂液壓傾翻機(jī)構(gòu)由油箱、 液壓泵、分配閥、舉升液壓缸、控制閥和油管等組成。車(chē)廂液壓傾翻機(jī)構(gòu)由油箱、 液壓泵、分配閥、舉升液壓

6、缸、控制閥和油管等組成。發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)變速器、取力 裝置驅(qū)動(dòng)液壓泵，高壓油經(jīng)分配閥、油管進(jìn)入舉升液壓缸，推動(dòng)活塞桿使車(chē)廂傾 翻。以后向傾翻較普遍，通過(guò)操縱系統(tǒng)控制活塞桿運(yùn)動(dòng)， 可使車(chē)廂停止在任何需 要的傾斜位置上。車(chē)廂利用自身重力和液壓控制復(fù)位。二設(shè)計(jì)題目2.1 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介和母的目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的自卸汽車(chē)其卸貨方式為散裝貨物沿著汽車(chē)大梁卸下或者側(cè) 向傾翻卸下，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(chē)就難以滿(mǎn)足要求。為此需設(shè)計(jì)一種高位自卸汽車(chē)，它能將車(chē)廂舉升到一定高度后再傾斜車(chē)廂卸 貨。這樣可以滿(mǎn)足使貨物堆積的更高的要求， 在現(xiàn)在土地資源緊張，使用高位自 卸汽車(chē)可以

7、在相同的面積上更快的堆積更多的貨物。而不用其它機(jī)械配合作業(yè)， 提高了工作效率。2.2 設(shè)計(jì)條件和設(shè)計(jì)要求1 .具有一股自卸汽車(chē)的功能。2 .在比較水平的狀態(tài)下，能將滿(mǎn)載貨物的車(chē)廂平穩(wěn)地舉升到一定的高度，最大升 程Smax見(jiàn)表。3 .為方便卸貨，要求車(chē)廂在舉升過(guò)程中逐步后移。 車(chē)廂處于最大升程位置時(shí)，車(chē) 廂后移量a見(jiàn)表。為保證車(chē)廂的穩(wěn)定性，其最大后移量 amax不得超過(guò)1.2a。4 .在舉升過(guò)程中可在任意高度停留卸貨。5 .在車(chē)廂傾斜卸貨時(shí)，后廂門(mén)隨之聯(lián)動(dòng)打開(kāi)；卸貨完畢，車(chē)廂恢復(fù)水平狀態(tài)，后 廂門(mén)也隨之可靠關(guān)閉。6 .舉升和翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的安裝空間不超過(guò)車(chē)廂底部與大梁間的空間，后廂門(mén)打開(kāi)機(jī)構(gòu)的安裝面不

8、超過(guò)車(chē)廂側(cè)面。7 .結(jié)構(gòu)盡量緊湊、簡(jiǎn)單、可靠，具有良好的動(dòng)力傳遞性能。知識(shí)是人類(lèi)進(jìn)步的階梯知識(shí)是人類(lèi)進(jìn)步的階梯眾圖2-2自卸汽車(chē)廂工作狀態(tài)圖表2-1機(jī)構(gòu)要求數(shù)據(jù)表（單位：mm方案號(hào)車(chē)廂尺寸（LX WXH）SnaxaWLtHdB3900X 2000X64018503504800300500三執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.1.1 機(jī)構(gòu)的選擇方案舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)可以有多個(gè)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)廂舉升和后移運(yùn)動(dòng)。利用連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)車(chē)廂的舉開(kāi)，其安裝空間不能超過(guò)車(chē)廂底部與大梁間的空間。 結(jié)構(gòu)盡量緊湊， 可靠，具有良好的動(dòng)力傳遞性能。并不是每個(gè)機(jī)構(gòu)都能符合這種高要求， 下面列 舉出各種方案和它們的特點(diǎn)，選擇比較

9、恰當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)。方案一：平行四邊形舉升機(jī)構(gòu)圖3-1 平行四邊形舉升機(jī)構(gòu)原理圖如上圖所示機(jī)構(gòu)，CBEF形成一平行四邊形，桿BC在液壓油缸白帶動(dòng)下繞C軸轉(zhuǎn) 動(dòng)，從而完成車(chē)廂的舉升和下降。優(yōu)點(diǎn)：1 .結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工、安裝和維修；2 .能夠保證車(chē)廂在舉升和下降過(guò)程中保持水平，穩(wěn)定性好；3 .液壓油缸較小的推程能夠完成車(chē)廂較大的上移量。缺點(diǎn)：車(chē)廂上移時(shí)，其后移量很大。為了保證車(chē)廂舉升到最大高度時(shí)， 其最大后移量不 超過(guò)設(shè)計(jì)要求，需將桿BC EF做得很長(zhǎng)，甚至大大超過(guò)了車(chē)廂的長(zhǎng)度，在工程實(shí)際中 不能實(shí)現(xiàn)。方案二：L型舉升機(jī)構(gòu)圖3-2 L型舉升機(jī)構(gòu)原理圖工作原理：如上圖所示車(chē)廂舉升機(jī)構(gòu)，L形桿BDE一端與錢(qián)

10、鏈B相聯(lián)（較鏈B通過(guò)豎直桿固知識(shí)是人類(lèi)進(jìn)步的階梯知識(shí)是人類(lèi)進(jìn)步的階梯定在車(chē)架上），一端與車(chē)廂底部的錢(qián)鏈 E相聯(lián)，同時(shí)其上絞接一液壓油缸2,液壓油 缸另一端與車(chē)廂底部的錢(qián)鏈相聯(lián)。舉升時(shí)，液壓油缸1伸長(zhǎng)，推動(dòng)L形桿BCD繞較鏈B使E端上升；與此同時(shí)，液壓缸2也聯(lián)動(dòng)工作，從而使車(chē)廂在上升過(guò)程中保持水隨著B(niǎo)CD桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，E點(diǎn)后移，同時(shí)帶動(dòng)車(chē)廂后移，當(dāng)E點(diǎn)與B點(diǎn)等高時(shí)，后移 量達(dá)到最大。優(yōu)點(diǎn)：1 .該機(jī)構(gòu)充分利用了車(chē)廂前面的空間，使車(chē)廂底部的機(jī)構(gòu)變得簡(jiǎn)單；2 .該機(jī)構(gòu)克服了方案一中后移量過(guò)大的缺點(diǎn)，機(jī)構(gòu)的尺寸也較小。缺點(diǎn)：1 .該機(jī)構(gòu)最大的缺點(diǎn)在于車(chē)廂全部重量均有 L形桿BCD承擔(dān)，由于DE很長(zhǎng)，所 以

11、BCD受到很大的扭矩作用。這就對(duì)L形桿的強(qiáng)度提出很高要求，同時(shí)也限制了車(chē) 廂的裝載 量。2 .液壓缸1和液壓缸2需要聯(lián)動(dòng)工作才能保證車(chē)廂的水平，使控制機(jī)構(gòu)復(fù)雜。3 .液壓油缸的推程較大。圖3-3 剪式舉升機(jī)構(gòu)原理圖工作原理：如上圖所示，該舉升機(jī)構(gòu)是由長(zhǎng)度相等的兩桿 AC和BD彼此較接于E點(diǎn)；AC桿 的A知識(shí)是人類(lèi)進(jìn)步的階梯啟端和與水平的活塞桿較接，并可在滑槽內(nèi)移動(dòng)；BD桿的B端與車(chē)廂底部為滑動(dòng)錢(qián)接。當(dāng)活塞F右移時(shí)，車(chē)廂上升，同時(shí)向后移動(dòng)；活塞F左移時(shí)，車(chē)廂下降，同時(shí)向 前移動(dòng)。下面具體分析車(chē)廂的后移原理圖3-4 剪式舉升機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)分析圖如上圖，設(shè)AE=BE=a CE=DE=b舉升前/ CAB=

12、?,舉升后/ CAB= ?,則有上移量：S= (?+b)(sin?2- sin?，后移量：d= 2acos?1- (a+b)cos?1- 2acos?2- (?+ b) cos?2化簡(jiǎn)后得d = (?0 b)(cos?1- cos?2可見(jiàn)，后移量與a, b的差值有關(guān)，故采用此種布置形式時(shí)，較接點(diǎn) E不能為兩 桿的中點(diǎn)。采用此種布置時(shí)，會(huì)使CD的距離較小，影響了車(chē)廂工作時(shí)的穩(wěn)定性，特別是在 車(chē)廂翻轉(zhuǎn)卸貨時(shí)，這種影響尤為顯著。為了消除這種影響，可將E取為兩桿的中點(diǎn)，同時(shí)，為了使車(chē)廂在上移時(shí)能夠逐 漸后移，需要將C點(diǎn)換成滑動(dòng)較接，而D點(diǎn)換成固定較接。如下圖所示：知識(shí)是人類(lèi)進(jìn)步的階梯知識(shí)是人類(lèi)進(jìn)步的階

13、梯眾nr 圖3-5 剪式舉升機(jī)構(gòu)初次改進(jìn)圖最好用作圖法將極限為之畫(huà)出來(lái)。此時(shí)，由于E為兩桿的中點(diǎn)，故在車(chē)廂上移過(guò)程中， A與D, B與C始終在一條 直線上；同時(shí)由于A點(diǎn)向后移動(dòng)，故車(chē)廂上的D點(diǎn)也隨之后移，于是整個(gè)車(chē)廂就向后 移動(dòng)。設(shè)AC=B& l ,舉升前/ CAB= ?,舉升后/ CAB= ?2,則有上移量：S= l ( sin ?2- sin?1)后移量：d= l (cos?1- cos?2)該舉升機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：1 .結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊；2 .能夠很好的協(xié)調(diào)車(chē)廂上移量與后移量之間的關(guān)系，滿(mǎn)足工作要求；3 .機(jī)構(gòu)的受力情況較好。缺點(diǎn)：液壓缸水平布置時(shí)，在舉升初始階段，傳動(dòng)角很小，不利于工

14、作。根據(jù)以上缺點(diǎn)，可以將液壓缸改為豎直布置的形式，如下圖：圖3-6 剪式舉升機(jī)構(gòu)二次改進(jìn)圖將液壓缸豎直布置后，可以很好地解決傳動(dòng)角過(guò)小的問(wèn)題， 但不難想象，這樣布置使液壓缸的推程需要很大，不易實(shí)現(xiàn)。為了解決以上矛盾，可以采用以下多級(jí)舉升機(jī)構(gòu)：將液壓缸豎直布置后，可以很好地解決傳動(dòng)角過(guò)小的問(wèn)題， 但不難想象，這樣布置使液壓缸的推程需要很大，不易實(shí)現(xiàn)。為了解決以上矛盾，可以采用以下多級(jí)舉升機(jī)構(gòu)知識(shí)是人類(lèi)進(jìn)步的階梯知識(shí)是人類(lèi)進(jìn)步的階梯圖3-7多級(jí)剪式機(jī)構(gòu)舉升機(jī)構(gòu)原理圖如上圖所示，AD BG CF, DE為桿長(zhǎng)相等的四桿，AD與BG CF與DE較接與中 點(diǎn)G H; A F為滑動(dòng)較接。該方案較好地解決了

15、以上方案液壓缸推程要求很大的缺點(diǎn)，同時(shí)，由于原設(shè)計(jì)中安裝液壓缸處空間變得較小，故將液壓缸布置在機(jī)構(gòu)的中間部位。3.1.2機(jī)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)已知的車(chē)廂等重要的尺寸:方案號(hào)車(chē)廂尺寸(LXWXH)SmaxaWLtHdB3900 X 2000X64018503504800 |300500舉升機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)：設(shè)AD=BC=CF=DE =初始位置/ HAB=?0,至U達(dá)最大升程時(shí)/ HAB = ?由幾何關(guān) 系可得：?ax = 2l ( sin ?1- sin ?0)a = l ( cos?0- cos?1)為了使整個(gè)舉升機(jī)構(gòu)不超過(guò)車(chē)廂底部安裝空間，需滿(mǎn)足2l sin ?0< ?知識(shí)是人類(lèi)進(jìn)步的階梯啟lco

16、s?00L取2l sin ?0= 450,聯(lián)立得l=1803mm?= 7.2° ? = 38.6液壓缸尺寸計(jì)算取 MG=NH=200mm(1) ?=7.2。時(shí),/ HCM=14.4o,CM=701.5mm, CH=901.5mm 由余弦定理得解得 MH=284mmcos14.4°284701.5sin 14.4 sin /?+ ?- ?2CM XCH?/ CHM=37.9°/MHN=/ CHN /CHM=(180- 2X7.2° ) -37.9° =127.7°解得 MN=436mmcos127.7 =?+ ?- ? 2NH XMH(

17、2) ?=38.6° 時(shí)，/ HCM=77.2o,CM=701.5mm, CH=901.5mm,由余弦定理?+ ?- ?cos77.22CM XCH解得 MH=1012mm 1012=701.5 / CHM=42.5°sin 77.2 ° sin / ?/MHN=/ CHN /CHM=(180-2X38.6° ) -42.5° =60.3° ?+ ?- ? cos60.3 =2NH XMH解得 MN=864mm所以液壓缸行程 S=?- ?= 864436=428mm根據(jù)液壓缸的本體長(zhǎng)度、行程及市場(chǎng)常見(jiàn)規(guī)格，取缸體直徑為 100mm,活

18、 塞桿直徑為50mm o3.2翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是為了實(shí)現(xiàn)車(chē)廂翻轉(zhuǎn)的功能的機(jī)構(gòu)，同車(chē)廂舉升機(jī)構(gòu)一樣， 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)也是利用連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)車(chē)廂的翻轉(zhuǎn)，其安裝空間不能超過(guò)車(chē)廂底部與大 梁間的空間。結(jié)構(gòu)盡量緊湊，可靠，具有良好的動(dòng)力傳遞性能。既要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 又要符合安裝要求的機(jī)構(gòu)是沒(méi)有最好的，而且翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和車(chē)廂的舉升機(jī)構(gòu)要搭配知識(shí)是人類(lèi)進(jìn)步的階梯啟使用實(shí)現(xiàn)他們的綜合功能，所以要考慮的因素很多，因此也列出幾種方案，根據(jù) 其結(jié)構(gòu)說(shuō)出這種方案的主要特點(diǎn)，然后選擇使用。3.2.1 機(jī)構(gòu)的選擇方案一雙油缸位錯(cuò)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)這種機(jī)構(gòu)是和舉升機(jī)構(gòu)方案一中的滑動(dòng)直接舉升機(jī)構(gòu)搭配使用的，在直接舉升機(jī)構(gòu)中，這個(gè)方案存在許

19、多問(wèn)題，但是可以很好的吧舉升和翻轉(zhuǎn)功能結(jié)合在一 起，實(shí)現(xiàn)空間的有效利用和結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單化。如果和舉升機(jī)構(gòu)的方案一結(jié)合考慮， 平且能夠?qū)崿F(xiàn)很好的控制，是可以考慮采用這個(gè)方案的。方案二、普通直推式翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)圖3-9普通直推翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)這種機(jī)構(gòu)是油缸驅(qū)動(dòng)的四桿機(jī)構(gòu)，是目前一般的自卸汽車(chē)上面最常使用的機(jī) 構(gòu)，在普通自卸汽車(chē)上面得到了廣泛的應(yīng)用， 時(shí)間說(shuō)明這種機(jī)構(gòu)具有很高的使用 價(jià)值。首先是機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，只需要使用一個(gè)液壓油缸就可以實(shí)現(xiàn)車(chē)廂的翻轉(zhuǎn)，維護(hù) 方便。但是油缸的行程相對(duì)較大，選用舉升力量較大的油缸把油缸安裝在靠近旋 轉(zhuǎn)支座的地方或者利用汽車(chē)底盤(pán)間隙合理安裝布局可以避免行程較大的缺點(diǎn)。方案三、曲柄搖桿翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)知

20、識(shí)是人類(lèi)進(jìn)步的階梯圖3-10曲柄搖桿翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)這個(gè)機(jī)構(gòu)是有曲柄搖桿機(jī)構(gòu)聯(lián)想到的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，這個(gè)機(jī)構(gòu)中油缸是提供動(dòng)力的作用，油缸的的行程變小，在油缸勻速推進(jìn)時(shí)，車(chē)廂的翻轉(zhuǎn)不勻速，可以方便 卸貨。3.2.2 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)：圖3-11翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中B和H的豎直高度差H = 400 ,偏轉(zhuǎn)角度X = 55°。在機(jī)構(gòu)計(jì)算中可以看出當(dāng)？?的尺寸較大的時(shí)候，需要的L1和L2的長(zhǎng)度也要 增大考慮到車(chē)廂的長(zhǎng)度是3900,為了受力狀態(tài)良好，E點(diǎn)安排在車(chē)廂的重心附近。 設(shè)L3=180Q L1=LZ當(dāng)車(chē)廂在水平的時(shí)候，B點(diǎn)在E點(diǎn)的正下方，舉升到最高時(shí)， L1=L2和L2在一條直線上，機(jī)構(gòu)鎖死。

21、可以得出公式：知識(shí)是人類(lèi)進(jìn)步的階梯(L3 sin 55 + H)2 = (?1+ ?2)- L3(1 - cos55) -sin ?3X (sin 55 x?3 ?)f L3 + L1 < ?計(jì)算得到：L1=L2=1060 L3=1800根據(jù)計(jì)算可以安排油缸最短尺寸 800, AB=300, BC=10003.3廂門(mén)開(kāi)合機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.3.1 機(jī)構(gòu)的選擇方案后廂門(mén)打開(kāi)機(jī)構(gòu)的要求是當(dāng)車(chē)廂翻轉(zhuǎn)卸貨時(shí)， 后廂門(mén)隨之聯(lián)動(dòng)打開(kāi)，卸貨完 畢，車(chē)廂恢復(fù)水平狀態(tài)，后廂門(mén)也隨之可靠關(guān)閉。圖 2-2中可以看出當(dāng)車(chē)廂翻轉(zhuǎn) 一定角度時(shí)，廂門(mén)也打開(kāi)相同的角度。由此可以進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。方案一、自開(kāi)式機(jī)構(gòu)3-12自開(kāi)式廂

22、門(mén)打開(kāi)機(jī)構(gòu)因?yàn)閹T(mén)和車(chē)廂翻轉(zhuǎn)的角度相同，所以廂門(mén)在打開(kāi)和關(guān)閉的時(shí)候都處于豎直 狀態(tài)，因此考慮利用廂門(mén)的重力使之自由打開(kāi)。 在要卸貨的時(shí)候打開(kāi)鎖住廂門(mén)的 機(jī)構(gòu)，廂門(mén)可以隨車(chē)廂的翻轉(zhuǎn)自由打開(kāi)。 當(dāng)卸貨完畢的時(shí)候，在使用鎖止機(jī)構(gòu)吧 廂門(mén)鎖死，實(shí)現(xiàn)廂門(mén)可靠的關(guān)閉。該機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，容易想到?？梢岳密?chē)廂底 部空間，方便安裝。但是車(chē)門(mén)的開(kāi)閉是自由的，不能精確實(shí)現(xiàn)車(chē)門(mén)打開(kāi)角度與翻 轉(zhuǎn)角度之間的函數(shù)關(guān)系。方案二、控制開(kāi)合式機(jī)構(gòu)知識(shí)是人類(lèi)進(jìn)步的階梯圖3-13控制開(kāi)合式廂門(mén)打開(kāi)機(jī)構(gòu)該機(jī)構(gòu)通過(guò)控制桿控制廂門(mén)上面的錢(qián)實(shí)現(xiàn)廂門(mén)的開(kāi)合。 把控制桿和車(chē)廂翻轉(zhuǎn) 控制機(jī)構(gòu)恰當(dāng)?shù)穆?lián)系在一起時(shí)，可以精確的實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)和廂門(mén)打開(kāi)的聯(lián)動(dòng)控

23、制。但 是這個(gè)機(jī)構(gòu)的安裝困難，這種結(jié)構(gòu)或者類(lèi)似結(jié)構(gòu)安裝在車(chē)廂側(cè)面比較合適， 設(shè)計(jì) 題目中沒(méi)有給車(chē)廂側(cè)面的空間，如果安裝在車(chē)廂底部，控制桿會(huì)影響卸貨。3.3.2 廂門(mén)開(kāi)合機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)：廂門(mén)開(kāi)合機(jī)構(gòu)是基于實(shí)用的目的選擇了廂門(mén)開(kāi)合機(jī)構(gòu)中的利用重力自由開(kāi) 合的機(jī)構(gòu)，在這個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)中，具體尺寸要求不高，但是必需要保證廂門(mén)的配 合緊密，使廂門(mén)能夠嚴(yán)密的關(guān)上，當(dāng)廂門(mén)的鎖止機(jī)構(gòu)打開(kāi)的時(shí)候，機(jī)構(gòu)不能影響 廂門(mén)自由的打開(kāi)。四CATIA建模和運(yùn)動(dòng)仿真4.1 模型的建立利用CATIA,根據(jù)設(shè)計(jì)確定的機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)建立三維模型，模型截圖見(jiàn)附錄。4.2 模型的運(yùn)動(dòng)仿真通過(guò)模型的運(yùn)動(dòng)仿真可以清楚的看到機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，借此分析機(jī)

24、構(gòu)是否干 涉，設(shè)計(jì)是否合理。通過(guò)觀察模型的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)一步優(yōu)化機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使工作更可 靠，以便在符合要求的方案中采用最佳的方案。另外是運(yùn)動(dòng)分析可以直觀的模擬 機(jī)械的工作過(guò)程，仿真結(jié)果可以作為機(jī)械的推廣和宣傳材料，通過(guò)仿真得到主要機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的視頻文件。以下是通過(guò)CATIA做的速度與加速度的分析。因?yàn)檎麄€(gè)車(chē)廂是整體后移和上移和翻轉(zhuǎn)，所以只用取車(chē)廂上一點(diǎn)分析其速度知識(shí)是人類(lèi)進(jìn)步的階梯與加速度便可得整個(gè)車(chē)廂的速度與加速度。圖4-1 運(yùn)動(dòng)分析所取點(diǎn)當(dāng)油缸的速度是以500mm/s勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)候得到的曲線圖如圖所示從曲線上可以大致看出這種參數(shù)曲線的變化， 借此可以大致分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)行。 平行四邊形舉升機(jī)構(gòu)舉起中間架

25、和車(chē)廂上升。 其中扯清舉升的數(shù)據(jù)是以車(chē)廂相對(duì) 底盤(pán)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)速度的模為參量，速度相對(duì)平滑，大約穩(wěn)定在1.40m/s,上升過(guò)程可以認(rèn)為是勻速的，有利于在實(shí)現(xiàn)在任意位置停止， 滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。加速度 曲線沒(méi)有突變，不會(huì)給油缸和車(chē)廂帶來(lái)沖擊，有利于延長(zhǎng)機(jī)器的使用時(shí)間。舉開(kāi)過(guò)程中的分析改進(jìn)意見(jiàn)，這個(gè)分析過(guò)程使用的是勻速運(yùn)動(dòng)的油缸，在油 缸起步的時(shí)候，車(chē)廂的加速度很大，而且勻速運(yùn)動(dòng)的油缸只存在與理想條件中。 實(shí)際油缸都是先加速后勻速的，在機(jī)構(gòu)難以做重大的改動(dòng)的情況下， 可以改善輸 入運(yùn)動(dòng)改善機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)?？梢酝ㄟ^(guò)使用節(jié)流閥等油缸控制元件，使油缸的速度以 多項(xiàng)式的運(yùn)動(dòng)速度變化，減小加速度的變化，這樣可以?xún)?yōu)化機(jī)

26、構(gòu)的工作環(huán)境可以 延長(zhǎng)機(jī)器的使用時(shí)間。五.設(shè)計(jì)總結(jié)在整個(gè)課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程中，主要用到了學(xué)習(xí)到的關(guān)于機(jī)械設(shè)計(jì)方面知識(shí)是人類(lèi)進(jìn)步的階梯啟的知識(shí)和三維建模軟件的應(yīng)用。 在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和選擇中，我設(shè)想了很多的機(jī)構(gòu)，通 過(guò)對(duì)比他們的主要優(yōu)缺點(diǎn)我采用了最佳的機(jī)構(gòu)進(jìn)行桿長(zhǎng)的計(jì)算和設(shè)計(jì)。 然后開(kāi)始 對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模和仿真并進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)分析。但是我在做這個(gè)設(shè)計(jì)的時(shí)候，感到了自己知識(shí)的不足。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中我覺(jué) 得自己的設(shè)計(jì)不完善，計(jì)算不夠，沒(méi)有進(jìn)行力學(xué)分析。這個(gè)是最大的缺點(diǎn)。只進(jìn) 行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，沒(méi)有進(jìn)行力學(xué)分析，這樣雖然說(shuō)明了給機(jī)構(gòu)施加一定的荷載是 可以實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)的，但是沒(méi)有進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，卻不知道需要多大的

27、力才可 以推動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，更沒(méi)有分析進(jìn)一步分析材料的性質(zhì)和選定材料的截面尺寸和截 面形狀的設(shè)計(jì)是否符合受力要求。5.1 機(jī)械設(shè)計(jì)的目的1）培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐技能，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握機(jī)械 設(shè)計(jì)的一般方法和規(guī)律，提高機(jī)械設(shè)計(jì)的能力。2）通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)踐，熟悉設(shè)計(jì)過(guò)程，學(xué)會(huì)準(zhǔn)確使用資料，設(shè)計(jì)計(jì)算，分析設(shè)計(jì)結(jié) 果，繪制圖樣，在機(jī)械設(shè)計(jì)基本技能的運(yùn)用上得到訓(xùn)練。3）在課余時(shí)間，提供一個(gè)較為充分的設(shè)計(jì)空間，使在鞏固所學(xué)知識(shí)的同時(shí)，強(qiáng) 化創(chuàng)新意識(shí)，在設(shè)計(jì)實(shí)踐中深刻領(lǐng)會(huì)機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)涵。5.2 機(jī)械設(shè)計(jì)的步驟1）設(shè)計(jì)準(zhǔn)備：明確設(shè)計(jì)任務(wù)，設(shè)計(jì)要求，工作條件，針對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求進(jìn)行 分析調(diào)研，查閱有關(guān)

28、資料，參觀現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物。2）方案設(shè)計(jì)：根據(jù)分析調(diào)研結(jié)果，選擇原動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)裝置，執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及它們 之間的連接方式，擬定若干可行的設(shè)計(jì)方案。3）總體設(shè)計(jì)：對(duì)所擬定的發(fā)難進(jìn)行計(jì)算，分析，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行必 要的初步設(shè)計(jì)，進(jìn)行分析比較，選擇一個(gè)正確合理的設(shè)計(jì)方案， 繪制整體方案簡(jiǎn) 圖。4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（本次沒(méi)有用到這一步）：針對(duì)某一部件，如部分傳動(dòng)裝置或執(zhí)行機(jī) 構(gòu)，進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，根據(jù)各個(gè)零部件的強(qiáng)度，剛度，使用壽命和結(jié)構(gòu)要求，確定 其結(jié)構(gòu)尺寸和裝配關(guān)系，完成裝配圖樣設(shè)計(jì)和零件圖樣設(shè)計(jì)。5）整理文檔：整理設(shè)計(jì)圖樣，編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。5.3 設(shè)計(jì)中需要注意的幾個(gè)問(wèn)題1）循序漸進(jìn)，逐步完善：在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該注

29、意理論與實(shí)踐的結(jié)合， 要意識(shí)到， 設(shè)計(jì)過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，要從機(jī)械系統(tǒng)整體需要考慮，必須經(jīng)過(guò)反復(fù)推 敲和認(rèn)真思考才能得到一個(gè)好的設(shè)計(jì)方案。2）鞏固機(jī)械設(shè)計(jì)基本技能，注重設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練：機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容繁多， 有很多需要的知識(shí)課本上并沒(méi)有，應(yīng)該自覺(jué)加強(qiáng)理論與工程實(shí)踐的而結(jié)合， 掌握 認(rèn)識(shí)、分析、解決問(wèn)的基本方法，提高設(shè)計(jì)能力。3）汲取傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)，勇于創(chuàng)新：機(jī)械設(shè)計(jì)題目主要來(lái)自工程實(shí)際中的常見(jiàn)問(wèn)題， 設(shè)計(jì)中有很多前人的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。 在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，要注意了解學(xué)習(xí)，繼 承前人的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)發(fā)揮主觀能動(dòng)性，勇于創(chuàng)新，在設(shè)計(jì)實(shí)踐中培養(yǎng)創(chuàng)新能力， 以及發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。4）整

30、體著眼，提高綜合設(shè)計(jì)素質(zhì)：在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該自居加強(qiáng)自主設(shè)計(jì)意識(shí)， 注意先總體設(shè)計(jì)，后部分設(shè)計(jì)，先概要設(shè)計(jì)，后詳細(xì)設(shè)計(jì)。遇到設(shè)計(jì)難度時(shí)，要知識(shí)是人類(lèi)進(jìn)步的階梯從設(shè)計(jì)目標(biāo)出發(fā)，首先解決主要矛盾，逐漸解決次要矛盾。5.4 機(jī)械設(shè)計(jì)的基本原則1）創(chuàng)新原則：設(shè)計(jì)是人們?yōu)檫_(dá)到某種目的所做的創(chuàng)造性工作，以?xún)?nèi)創(chuàng)新是設(shè)計(jì) 的主要特征。機(jī)械設(shè)計(jì)，首先應(yīng)是創(chuàng)新的設(shè)計(jì)，其特點(diǎn)是理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)同直覺(jué) 的結(jié)合?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)的綜合性越來(lái)越突出， 子啊增加了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性的同時(shí)， 也給 創(chuàng)新提供了更好的機(jī)會(huì)。2）安全原則：產(chǎn)品安全可靠的工作是對(duì)設(shè)計(jì)的基本要求。設(shè)計(jì)為了保障機(jī)械的 安全可靠運(yùn)行，必須在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，材料性能，零部件強(qiáng)度

31、，運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性等多方面 進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。3）工藝性原則：構(gòu)件圖樣設(shè)計(jì)完成后，要力求使部件的結(jié)構(gòu)工藝性合理，結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，易于加工。5.5 本次設(shè)計(jì)效果分析與改進(jìn)意見(jiàn)這個(gè)設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)分析驗(yàn)證，達(dá)到了設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)要求。這個(gè)設(shè)計(jì)當(dāng)然還有許多不完善的地方，目前的機(jī)構(gòu)根本不具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 如果考慮到應(yīng)用的問(wèn)題，則需要很多的因素，針對(duì)這些設(shè)計(jì)要求進(jìn)行改進(jìn)。首先是在機(jī)構(gòu)上面，在這個(gè)采用的機(jī)構(gòu)中還可以進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)， 主要是改動(dòng) 油缸和轉(zhuǎn)動(dòng)桿的較接位置，通過(guò)改變油缸和較接點(diǎn)的位置，可以避免初始傳動(dòng)角 過(guò)小的問(wèn)題。針對(duì)欽點(diǎn)的位置調(diào)整也可以?xún)?yōu)化在油缸勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)候的機(jī)構(gòu)目標(biāo)點(diǎn) 的運(yùn)動(dòng)曲線，減小目標(biāo)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)中的沖擊。5.6 設(shè)

32、計(jì)心得體會(huì)通過(guò)這次設(shè)計(jì)初步了解了機(jī)械原理理論設(shè)計(jì)的一般過(guò)程和方法，加深了對(duì)機(jī)械原理這門(mén)課程的理解，同時(shí)也知道了原來(lái)學(xué)習(xí)機(jī)械工程材料、結(jié)構(gòu)力學(xué)等課程 的應(yīng)用。在做機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中首先要滿(mǎn)足的條件是需要設(shè)計(jì)出符合運(yùn)動(dòng)要求的 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，計(jì)算出機(jī)構(gòu)的尺寸，依據(jù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，這些內(nèi)容也是這次做 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。得到機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖以后需要對(duì)機(jī)械構(gòu)件進(jìn)行尺寸綜合， 算出在符合承載要求的情 況下需要的構(gòu)件尺寸。在設(shè)計(jì)構(gòu)件尺寸的過(guò)程中，不僅僅要考慮材料力學(xué)的知識(shí)， 也要了解材料的特點(diǎn)。知道根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的材料。 在計(jì)算設(shè)立和承載的 時(shí)候進(jìn)行動(dòng)力分析，結(jié)構(gòu)是否符合動(dòng)力設(shè)計(jì)的要求， 運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的沖擊。在運(yùn)動(dòng)

33、分析之后得到真實(shí)的機(jī)構(gòu)和個(gè)零件的實(shí)際尺寸，然后組裝成實(shí)物。如果不符合設(shè) 計(jì)要求，發(fā)生干涉和剛性沖擊等，可以根據(jù)實(shí)際條件，改進(jìn)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)之后，通過(guò)機(jī)械原理的應(yīng)用。我知道了自己還需要學(xué)習(xí)很多知識(shí)，書(shū) 到用時(shí)方恨少，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要應(yīng)用到很多的知識(shí)。要想完成機(jī)械設(shè) 計(jì)的全部?jī)?nèi)容，從計(jì)算、設(shè)計(jì)，到得到實(shí)物的過(guò)程，是一個(gè)分成復(fù)雜的過(guò)程，僅 僅知道設(shè)計(jì)原料是沒(méi)有實(shí)際價(jià)值的， 即使知道設(shè)計(jì)，加工和組裝對(duì)機(jī)器的性能也 會(huì)有很大的影響。所以想要完成一個(gè)機(jī)器的設(shè)計(jì)過(guò)程，掌握設(shè)計(jì)制造機(jī)械的本領(lǐng)， 我要繼續(xù)學(xué)習(xí)，爭(zhēng)取做的更好。六致謝首先我想感謝學(xué)校開(kāi)設(shè)機(jī)械綜合設(shè)計(jì)這門(mén)課程這極大地讓我們認(rèn)識(shí)到自身 的不足以及

34、機(jī)械所要求的嚴(yán)謹(jǐn)，課上的答辯為我們以后做項(xiàng)目打下基礎(chǔ)。 還有何知識(shí)是人類(lèi)進(jìn)步的階梯啟朝明老師，在整個(gè)設(shè)計(jì)中，從項(xiàng)目規(guī)劃到尺度綜合，到運(yùn)動(dòng)學(xué)分析以及最后的設(shè) 計(jì)說(shuō)明書(shū)，這一系列環(huán)節(jié)都離不開(kāi)何老師的細(xì)心指導(dǎo)。因?yàn)槭堑谝淮巫珜?xiě)設(shè)計(jì)說(shuō) 明書(shū)，在許多細(xì)節(jié)方面考慮不周，對(duì)此，何老師都給予了耐心的解答與指正。另 外，還要感謝我們班沃野同學(xué)，從他那塊得到CATIA軟件以及一些教學(xué)視頻為建 模省了很大一部分時(shí)間。七 參考1謝進(jìn)，萬(wàn)朝燕，杜立杰.機(jī)械原理M.北京：高等教育出版社，2004年2機(jī)械工程手冊(cè)S,第十八篇，機(jī)構(gòu)選型與運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版 社，1978年3丘宣懷等.機(jī)械設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社，2007年4朱新濤，許祖敏，徐峰等.CATIA機(jī)械設(shè)計(jì)從入門(mén)到精通.北京：機(jī)械工業(yè) 出版社，2011年7月5劉朝儒等.機(jī)械制圖M.北京：高等教育出版社，2001年6 Molian.S. Mechanism designM. Cambridge University Press, 198