機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-高位自卸車改裝設(shè)計(jì)【全套圖紙】

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1、西南交通大學(xué) 機(jī)械綜合設(shè)計(jì)機(jī)械綜合設(shè)計(jì) I I 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 設(shè)計(jì)題目：高位自卸汽車 學(xué)生姓名： 所在班級(jí)： 指導(dǎo)老師： 2012 年 06 月 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706 2 目錄目錄 第一章第一章 問(wèn)題的提出問(wèn)題的提出 .4 1.1 項(xiàng)目背景.4 1.2 設(shè)計(jì)技術(shù)要求.5 第二章第二章 方案的比較方案的比較 .6 2.1 整體設(shè)計(jì).6 2.1.1構(gòu)想6 2.1.2設(shè)計(jì)中需要考慮的問(wèn)題7 2.2 舉升機(jī)構(gòu)的比較.7 2.2.1方案一：平行四邊形舉升機(jī)構(gòu)7 2.2.2方案二：液壓缸直推舉升機(jī)構(gòu)8 2.2.3方案三：滑槽舉升機(jī)構(gòu)9 2.2.4方案四：雙平行四邊形舉升機(jī)構(gòu)

2、10 2.2.5：雙剪式舉升機(jī)構(gòu).11 2.3 傾斜機(jī)構(gòu)的比較.11 2.3.1方案一：液壓缸直推傾斜機(jī)構(gòu)12 2.3.2方案二：液壓缸連桿傾斜機(jī)構(gòu)12 2.3.3方案三：搖塊傾斜機(jī)構(gòu)13 2.3.4方案四：“之”字形傾斜機(jī)構(gòu)14 2.3.5方案五：滑塊傾斜機(jī)構(gòu)15 2.4 車廂聯(lián)動(dòng)打開(kāi)機(jī)構(gòu)的比較.16 2.4.1方案一：重力直接打開(kāi)機(jī)構(gòu)16 2.4.2方案二：搖塊頂開(kāi)機(jī)構(gòu)16 2.4.3方案三：滑塊打開(kāi)機(jī)構(gòu)17 2.4.4方案四：搖桿打開(kāi)機(jī)構(gòu)18 2.5 機(jī)構(gòu)綜合.18 2.5.1第一套方案的確定18 2.5.2第二套方案的確定19 2.5.3第三套方案的確定20 第三章第三章 機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)

3、機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) .21 3.1 滑槽舉升機(jī)構(gòu).21 3.1.1 滑槽舉升機(jī)構(gòu)（搖桿式）的引入.21 3.1.2 搖桿式舉升機(jī)構(gòu)的幾何尺寸設(shè)計(jì).22 3 3.1.3 滑槽舉升機(jī)構(gòu)（搖塊式）的引入.24 3.1.4 搖塊式舉升機(jī)構(gòu)的幾何尺寸設(shè)計(jì).25 3.2 傾斜機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).30 3.2.1 傾斜機(jī)構(gòu)的引入.30 3.2.2 傾斜機(jī)構(gòu)的分析計(jì)算.30 3.3 車廂聯(lián)動(dòng)打開(kāi)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).32 3.3.1 車廂聯(lián)動(dòng)打開(kāi)機(jī)構(gòu)導(dǎo)入.33 3.3.2 車廂聯(lián)動(dòng)打開(kāi)機(jī)構(gòu)的分析計(jì)算.34 3.4 關(guān)鍵尺寸的優(yōu)化.34 3.5 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析.34 第四章第四章 第二套方案的設(shè)計(jì)第二套方案的設(shè)計(jì) .41 4.1 行平四

4、邊形舉升機(jī)構(gòu).41 4.1.1平行四邊形舉升機(jī)構(gòu)的引入41 4.1.2雙平行舉升機(jī)構(gòu)的幾何尺寸設(shè)計(jì)43 4.1.3建立坐標(biāo)系50 4.2 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析.50 4.2.1翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的分析計(jì)算51 4.2.2建立坐標(biāo)系51 4.3 后廂門的啟閉機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).52 4.3.1 后廂門的啟閉機(jī)構(gòu)導(dǎo)入.52 4.3.2 后廂門的啟閉機(jī)構(gòu)的分析計(jì)算.53 4.4 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析.53 第五章第五章 第三套方案的設(shè)計(jì)第三套方案的設(shè)計(jì) .62 5.1 雙剪式舉升機(jī)構(gòu).62 5.1.1雙剪式舉升機(jī)構(gòu)的引入62 5.1.2 雙剪式舉升機(jī)構(gòu)的幾何尺寸設(shè)計(jì).63 5.2 滑塊傾斜翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).67 5.2.1滑塊傾

5、斜翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的引入67 5.2.2滑塊傾斜翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的尺寸計(jì)算68 5.3 重力開(kāi)啟后廂門打開(kāi)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).70 5.4 機(jī)構(gòu)總圖.71 5.5 模擬仿真分析.72 5.5.1滑塊的特性曲線72 5.5.2箱體的特性曲線74 5.5.3夾板的特性曲線76 結(jié)束語(yǔ)結(jié)束語(yǔ) .80 致謝致謝 .81 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .82 4 第一章第一章 問(wèn)題的提出問(wèn)題的提出 1.1 項(xiàng)目背景項(xiàng)目背景 目前市面上存在的工程自卸汽車，其卸貨方式均為車廂在液壓缸的推動(dòng)作用下沿車底 座轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度后，后廂門打開(kāi)，散裝貨物沿汽車大梁卸下， （如圖 1.1 就是傳統(tǒng)的自卸汽 車卸貨方式）其卸貨高度都是固定的。如果需要將貨物卸到一

6、定的高度或使貨物堆積得較 高些，傳統(tǒng)的自卸汽車就不能夠滿足要求了。如：石料廠、煤廠、建筑工地等工地上，貨 物一堆堆的傾倒在貨場(chǎng)，不僅占地面積較大，而且散亂難以管理。若想將貨物集中起來(lái)堆 積的更高些，還需要有鏟土機(jī)或大量的勞力，這樣將會(huì)延誤工時(shí)，影響工作效率。 圖 1.1 傳統(tǒng)后傾式自卸汽車 為此需要設(shè)計(jì)一種新式的高位自卸汽車，如圖 1.2 所示為汽車卸貨前的初始狀態(tài)。當(dāng) 高位自卸汽車卸貨的時(shí)候，如圖 1.3，它能將車廂舉升到一定高度后再傾斜車廂卸貨，滿 足不同環(huán)境的要求。圖上的初始設(shè)計(jì)尺寸參數(shù)及 Lt、L、Hd、H 及舉升量 Smax、后移量 a 的設(shè)計(jì)要求均見(jiàn)表 1.1。 5 圖 1.2 高

7、位自卸汽車未卸貨前 圖 1.3 高位自卸汽車卸貨時(shí) 1.2 設(shè)計(jì)技術(shù)要求設(shè)計(jì)技術(shù)要求 （1）具有一般自卸汽車的功能。 （2）能將滿載貨物的車廂在比較水平的狀態(tài)下平穩(wěn)地舉升到一定高度，最大升程 Smax見(jiàn)表 1-1。 （3）為方便卸貨，要求車廂在舉升過(guò)程中逐步后移。車廂處于最大升程位置時(shí)，其后移量 a 見(jiàn)表 1-1。為保證車廂的穩(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）在車廂傾斜卸貨時(shí)，后廂門隨之聯(lián)動(dòng)打開(kāi)：卸貨完畢，車廂恢復(fù)水平狀態(tài)，后廂門也 隨之可靠關(guān)閉，后廂門和車廂的相對(duì)位置見(jiàn)圖 1.4。 6 圖 1.4 后廂門和車廂的相對(duì)位置 （6）

8、舉升和傾斜機(jī)構(gòu)的安裝空間不超過(guò)車廂底部與大梁間的空間，后廂門打開(kāi)機(jī)構(gòu)的安裝 面不超過(guò)車廂側(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。 車廂尺寸(LWH)SmaxaW(kg)LtHd 4000200064018003805000300500 表 1.1 設(shè)計(jì)的整體尺寸要求 第二章第二章 方案的比較方案的比較 2.1 整體設(shè)計(jì)整體設(shè)計(jì) 2.1.1 構(gòu)想構(gòu)想 根據(jù)第 1 章第 1.2 節(jié)提出的設(shè)計(jì)技術(shù)要求，本設(shè)計(jì)把高位自卸汽車的設(shè)計(jì)大致分為三 個(gè)部分來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，即舉升機(jī)構(gòu)、傾斜機(jī)構(gòu)、后廂門聯(lián)動(dòng)打開(kāi)機(jī)構(gòu)。傾斜貨物時(shí)需要先 將車廂舉升到一定高度，然后翻轉(zhuǎn)車廂把后廂門打開(kāi)就能滿足不同條

9、件的卸貨。如圖 2.1 所示為高位自卸汽車傾卸貨物的運(yùn)動(dòng)流程圖。 車廂舉升 開(kāi)始卸貨 車廂傾斜 7 圖 圖 2.1 汽車傾卸貨物的運(yùn)動(dòng)流程 舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是指通過(guò)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車能將滿載貨物的車廂在比較水平的狀 態(tài)下平穩(wěn)地上升到一定高度，且在車廂上升過(guò)程中逐步后移，并能在上升過(guò)程中的任意 高度停留卸貨的功能；傾斜機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是指設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)使在車廂被舉升到一定高度后，車 廂能繞著車體轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度，以方便卸貨；后廂門聯(lián)動(dòng)打開(kāi)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是指設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu) 實(shí)現(xiàn)車廂傾斜卸貨時(shí)，后廂門隨之聯(lián)動(dòng)打開(kāi)，方便卸貨；卸貨完畢，車廂恢復(fù)水平狀態(tài)， 后廂門也隨之可靠關(guān)閉的功能。 2.1.2 設(shè)計(jì)中需要考慮的問(wèn)題設(shè)計(jì)中需要

10、考慮的問(wèn)題: （1）舉升與傾斜機(jī)構(gòu)的結(jié)合且不影響各部分的功能。 （2）機(jī)構(gòu)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)的方式和設(shè)計(jì)及合理布局。 （3）如何保證在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)實(shí)現(xiàn)兩種不同運(yùn)動(dòng)形式的連貫性。 （4）機(jī)構(gòu)應(yīng)具有簡(jiǎn)單易修理的特性，以保證其能長(zhǎng)期使用并擁有穩(wěn)定的安全性能。 （5）機(jī)構(gòu)體積大小和取材應(yīng)合理，以保證其美觀。 （6）制作成本不宜太高，應(yīng)盡量控制在合理的范圍之內(nèi)。 廂門打開(kāi) 開(kāi)始卸貨完畢復(fù)位 8 2.2 舉升機(jī)構(gòu)的比較舉升機(jī)構(gòu)的比較 2.2.1 方案一：平行四邊形舉升機(jī)構(gòu)方案一：平行四邊形舉升機(jī)構(gòu) 圖 2.2 平行四邊形舉升機(jī)構(gòu) 原理分析：如圖 2.2 所示，ABCD 剛好構(gòu)成一個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)，AB 桿在液壓缸

11、EF 的推動(dòng)下，可以繞 A 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，CD 桿繞 C 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，在整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中 BD（即車廂）始終 保持在同一高度，從而實(shí)現(xiàn)了車廂平穩(wěn)舉升且逐漸后移的動(dòng)作。如表 2.1 為平行四邊形舉 升機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)比較。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn) 1、在舉升或下降過(guò)程中能夠保證車廂一 直處于比較水平狀態(tài)； 2、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工和安裝。 1、要實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的舉升量和后移量，需 要把 CD、AB 桿做的比較長(zhǎng)，經(jīng)計(jì)算， 至少要 5、6m 長(zhǎng)才能實(shí)現(xiàn)要求，這已經(jīng) 超過(guò)車廂長(zhǎng)度，不可能實(shí)現(xiàn)； 2、液壓缸的行程太長(zhǎng)。 表 2.1 方案比較 9 2.2.2 方案二：液壓缸直推舉升機(jī)構(gòu)方案二：液壓缸直推舉升機(jī)構(gòu) 2.3 液壓缸直

12、推舉升機(jī)構(gòu) 原理分析：如圖 2.2 所示，液壓缸 CD、EF 安裝在一個(gè)與車底座具有相對(duì)滑動(dòng)功能的 裝置上，該裝置在液壓缸 AB 的推動(dòng)作用下就能實(shí)現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)。同時(shí)車廂的上升動(dòng)作由 CD、EF 液壓缸的共同推動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣在液壓缸 AB、CD、EF 的共同作用下就能夠?qū)崿F(xiàn) 車廂舉升同時(shí)逐步后移的動(dòng)作。如表 2.2 為液壓缸直推舉升機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)比較 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn) 1、在舉升過(guò)程中能夠保證車廂處于比 較水平的狀態(tài)； 2、機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，只需要液壓缸就能 實(shí)現(xiàn)舉升。 1、 需要液壓缸的數(shù)量比較多，不易控制； 2、 由于車廂上升是由液壓缸直接推動(dòng)的， 而根據(jù)設(shè)計(jì)要求，需要液壓缸的推程是 1800mm

13、，這會(huì)使得液壓缸的長(zhǎng)度很長(zhǎng)， 不利于實(shí)際生產(chǎn)。 表 2.2 方案比較 10 2.2.3 方案三：滑槽舉升機(jī)構(gòu)方案三：滑槽舉升機(jī)構(gòu) 圖 2.4 滑槽舉升機(jī)構(gòu) 原理分析：如圖 2.4 所示，滑塊 D 是固定在車廂底的，機(jī)架代表車底座，BCD 為一導(dǎo) 桿。把車廂上的滑塊 D 安裝在車底座上有一定角度的滑槽內(nèi)（滑槽的角度由車廂后移量和 上升量決定的） ，這樣在液壓缸 AC 的推動(dòng)作用下就能實(shí)現(xiàn) D 沿滑槽滑動(dòng)，這樣就實(shí)現(xiàn)了 車廂同時(shí)上升和后移。如表 2.3 為滑槽舉升機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)比較。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn) 1、車廂始終處于滑槽內(nèi)，使車廂在舉 升過(guò)程中一直處于比較水平； 2、機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，需要的零件類型比

14、 較少，易于加工和安裝。 1、根據(jù)舉升設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)要求，需要將滑槽做 的很高，對(duì)滑槽的剛度要求較大，同時(shí) 增加了車自身的重量； 2、要滿足設(shè)計(jì)要求，BCD 導(dǎo)桿的長(zhǎng)度將達(dá) 到 2m 多，對(duì)它的強(qiáng)度剛度要求較大。 表 2.3 方案比較 11 2.2.4 方案四：雙平行四邊形舉升機(jī)構(gòu)方案四：雙平行四邊形舉升機(jī)構(gòu) 圖 2.5 雙平行四邊形機(jī)構(gòu) 原理分析：如圖 2.5 所示，GACD 為下平行四邊形機(jī)構(gòu)，GDJH 為上平行四邊形機(jī)構(gòu)， HIJ 代表車廂，在液壓缸 ML 的推動(dòng)作用下，GFD 桿移動(dòng)（GFD 始終保持水平） ，從而使 車廂 HIJ 也始終保持水平的運(yùn)動(dòng)，就能夠?qū)崿F(xiàn)車廂的舉升運(yùn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)中的 F

15、I、FB 形成的 轉(zhuǎn)動(dòng)副為虛約束。如表 2.4 為本機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)比較。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn) 1、解決了單平行四邊形機(jī)構(gòu)桿長(zhǎng)太長(zhǎng) 的問(wèn)題； 2、機(jī)構(gòu)較緊湊，能夠滿足舉升過(guò)程中 的平穩(wěn)性。 1、構(gòu)件較多，機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，不便于制造、 安裝和維修； 2、運(yùn)動(dòng)副多，鉸鏈點(diǎn)的受力問(wèn)題比較關(guān)鍵； 3、由于舉升的原動(dòng)力有兩個(gè)液壓缸來(lái)提供， 增大液壓缸的負(fù)載。 表 2.4 方案比較 12 2.2.5：雙剪式舉升機(jī)構(gòu)：雙剪式舉升機(jī)構(gòu) 圖 2.6 雙剪式舉升機(jī)構(gòu) 原理分析：如圖 2.6 所示，EF 代表車廂，機(jī)架代表車底座。連桿 AD、BC 鉸接于點(diǎn) H；CF、ED 鉸接于點(diǎn) G，滑塊 A 與車底座形成移動(dòng)副，滑塊

16、F 和車廂形成移動(dòng)副。在液 壓缸 MN 的推動(dòng)下，滑塊 A 向右移動(dòng)，同時(shí)滑塊 F 向左運(yùn)動(dòng)，雙剪式機(jī)構(gòu)向中間靠攏，由 于桿長(zhǎng)不變，使得車廂向上運(yùn)動(dòng)，且同時(shí)向右運(yùn)動(dòng)，這樣就實(shí)現(xiàn)了車廂的舉升動(dòng)作。如表 2.5 為雙剪式舉升機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)比較。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn) 1、結(jié)構(gòu)緊湊，能夠滿足舉升過(guò)程中的 平穩(wěn)性； 2、比較容易控制上升量和后移量，滿 足設(shè)計(jì)要求。 1、機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，不便于制造、安裝和維 修； 2、運(yùn)動(dòng)副多，鉸鏈點(diǎn)的受力問(wèn)題比較關(guān)鍵； 3、液壓缸鉸接在連桿間，對(duì)液壓缸的安裝 要求較高。 表 2.5 方案比較 2.3 傾斜機(jī)構(gòu)的比較傾斜機(jī)構(gòu)的比較 13 2.3.1 方案一：液壓缸直推傾斜機(jī)構(gòu)方

17、案一：液壓缸直推傾斜機(jī)構(gòu) 圖 2.7 液壓缸直推傾斜機(jī)構(gòu) 原理分析：如圖 2.7 所示，本機(jī)構(gòu)的原理比較簡(jiǎn)單。在液壓缸 QR 的推動(dòng)下，車廂 QP 繞著點(diǎn) P 轉(zhuǎn)動(dòng)，就實(shí)現(xiàn)車廂的傾斜動(dòng)作。表 2.6 是本方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn) 1、 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用，目前應(yīng)用比較廣泛； 2、 采用單液壓缸，容易控制車廂傾角。 1、 采用單液壓缸，機(jī)構(gòu)的橫向強(qiáng)度較差； 2、 液壓缸所需的行程較長(zhǎng)。 表 2.6 方案比較 2.3.2 方案二：液壓缸連桿傾斜機(jī)構(gòu)方案二：液壓缸連桿傾斜機(jī)構(gòu) 2.8 液壓缸連桿傾斜機(jī)構(gòu) 14 原理分析：如圖 2.8 所示，機(jī)構(gòu)的工作原理比較簡(jiǎn)單。在液壓缸 PR 的推動(dòng)下，帶

18、動(dòng) SQR 桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車廂 ST 繞 T 點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)。如表 2.7 為本設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)比較。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn) 1、機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單； 2、機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，需要的零件類型比 較少，易于加工和安裝； 3、比較容易控制車廂的傾斜角度。 1、機(jī)構(gòu)的橫向強(qiáng)度較差； 2、在車廂傾斜過(guò)程中，傳動(dòng)角比較小，對(duì) 液壓缸的負(fù)載能力要求比較高。 表 2.7 方案比較 2.3.3 方案三：搖塊傾斜機(jī)構(gòu)方案三：搖塊傾斜機(jī)構(gòu) 圖 2.9 搖塊傾斜機(jī)構(gòu) 原理分析：如圖 2.9 所示，PQ 代表車廂，PS 桿一端鉸接在車廂的 P 點(diǎn)上，另一端與 搖塊 S 形成移動(dòng)副，轉(zhuǎn)動(dòng) S 帶動(dòng) PS 在搖塊內(nèi)移動(dòng)實(shí)現(xiàn)車廂 PQ 繞 Q

19、點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)。如表 2.8 為 本機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)比較。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn) 15 1、機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，需要的零件比較少， 易于加工和安裝。 1、需要比較大的動(dòng)力來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)搖塊； 2、要滿足設(shè)計(jì)要求，PS 導(dǎo)桿的長(zhǎng)度較大， 對(duì)強(qiáng)度要求較高。 表 2.8 方案比較 2.3.4 方案四：方案四：“之之”字形傾斜機(jī)構(gòu)字形傾斜機(jī)構(gòu) 圖 2.10 之字形傾斜機(jī)構(gòu) 原理分析：如圖 2.10 所示，TU 為車廂，在液壓缸 PR 的推動(dòng)作用下，SQ 桿轉(zhuǎn)動(dòng)， 從而帶動(dòng) ST 桿轉(zhuǎn)動(dòng)，使車廂 TU 繞 U 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車廂的傾斜動(dòng)作。如表 2.9 為本機(jī)構(gòu)的 優(yōu)缺點(diǎn)比較。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn) 1、 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便安裝； 2、 在

20、車廂舉升的同時(shí)就能將車廂傾 斜卸貨。 1、液壓缸的行程較大，對(duì)液壓缸的負(fù)載能 力也要求較高； 2、ST、SQ 桿較長(zhǎng)，對(duì)兩桿的強(qiáng)度要求較大。 3、機(jī)構(gòu)的橫向強(qiáng)度較差。 表 2.9 方案比較 16 2.3.5 方案五：滑塊傾斜機(jī)構(gòu)方案五：滑塊傾斜機(jī)構(gòu) 圖 2.11 滑塊傾斜機(jī)構(gòu) 原理分析：如圖 2.11 所示，RS 代表車廂，PR 桿一端鉸接在車廂的 R 點(diǎn)上，另一端與 滑塊 P 鉸接，當(dāng)要翻轉(zhuǎn)車廂時(shí)，只需要推動(dòng)液壓缸 OP，帶動(dòng)滑塊 P 向右移動(dòng)，就能使車 廂 PS 繞 S 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。如表 2.10 為本機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)比較。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn) 1、 機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，需要的零件比較 少，易于加工和安裝

21、。 2、 液壓缸一直處于水平，比較容易 控制。 1、初始時(shí)傳動(dòng)角較小，需要液壓缸較大的 推力； 2、對(duì) PR 桿強(qiáng)度要求較高。 表 2.10 方案比較 17 2.4 車廂聯(lián)動(dòng)打開(kāi)機(jī)構(gòu)的比較車廂聯(lián)動(dòng)打開(kāi)機(jī)構(gòu)的比較 2.4.1 方案一：重力直接打開(kāi)機(jī)構(gòu)方案一：重力直接打開(kāi)機(jī)構(gòu) 圖 2.12 重力直接打開(kāi)機(jī)構(gòu) 原理分析：如圖 2.12 所示，利用在車廂傾斜過(guò)程中貨物的重力作用直接推動(dòng)后廂門的 打開(kāi)，實(shí)現(xiàn)卸貨，卸貨完畢后，在車廂門自身的重力作用下又能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)關(guān)閉了這種設(shè) 計(jì)比較簡(jiǎn)單，安全可靠，容易想到。如表 2.11 為本機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)比較。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn) 1、 機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，不需要其他任何輔助

22、機(jī)構(gòu)，十分經(jīng)濟(jì)； 2、 容易聯(lián)想到，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)要求。 1、不能實(shí)現(xiàn)自鎖。 表 2.11 方案比較 2.4.2 方案二：搖塊頂開(kāi)機(jī)構(gòu)方案二：搖塊頂開(kāi)機(jī)構(gòu) 2.13 搖塊頂開(kāi)機(jī)構(gòu) 18 原理分析：如圖 2.12 所示，本機(jī)構(gòu)是相當(dāng)于一個(gè)四桿機(jī)構(gòu) WX 為廂門，其在 W 點(diǎn)與 車廂鉸接，在 X 點(diǎn)與 XY 桿鉸接，XY 與鉸接在車廂上的滑塊 Y 形成移動(dòng)副。當(dāng)車廂翻轉(zhuǎn) 時(shí)，通過(guò)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)使滑塊 Y 繞車廂轉(zhuǎn)動(dòng)，使 XY 相對(duì)滑塊 Y 移動(dòng)，就能使車廂門 WX 繞 W 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車廂門的打開(kāi)。如表 2.12 為本設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)比較。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn) 1、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，自鎖性較好；1、要使轉(zhuǎn)動(dòng) Y

23、時(shí)，XY 桿要移動(dòng)且轉(zhuǎn)動(dòng)， 要精確控制廂門的打開(kāi)角度，對(duì)零件的精度 要求較高。 表 2.12 方案比較 2.4.3 方案三：滑塊打開(kāi)機(jī)構(gòu)方案三：滑塊打開(kāi)機(jī)構(gòu) 圖 2.14 滑塊打開(kāi)機(jī)構(gòu) 原理分析：如圖 2.14 所示，UV 代表車廂門，其上端與連桿 UX 鉸接，下端與連桿 WV 鉸接，滑塊 Y 與車廂底部形成移動(dòng)副。在車廂傾斜過(guò)程中，通過(guò)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)滑塊 Y，使 WV 桿轉(zhuǎn)動(dòng)，使車廂門 UV 繞 V 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車廂門的聯(lián)動(dòng)打開(kāi)。如表 2.13 為本機(jī) 構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)比較。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn) 1、 機(jī)構(gòu)比較緊湊，能夠可靠且準(zhǔn)確 控制廂門的打開(kāi)角度； 2、 通過(guò)移動(dòng)滑塊來(lái)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)打開(kāi)， 比較方便。

24、1、 對(duì)于只需實(shí)現(xiàn)廂門的聯(lián)動(dòng)打開(kāi)，機(jī)構(gòu)有 點(diǎn)復(fù)雜； 2、 計(jì)算相對(duì)比較復(fù)雜。 19 表 2.13 方案比較 2.4.4 方案四：搖桿打開(kāi)機(jī)構(gòu)方案四：搖桿打開(kāi)機(jī)構(gòu) 圖 2.15 搖桿打開(kāi)機(jī)構(gòu) 原理分析：如圖 2.15 所示 UV 為車廂門，其上端與 WU 桿鉸接，下端與 XV 桿鉸接， 在車廂傾斜卸貨時(shí)，只需通過(guò)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng) XV 桿，就能實(shí)現(xiàn)車廂門 UV 繞 V 點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)。 如表 2.14 為本機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)比較。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn) 1、 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便安裝； 2、 能夠比較準(zhǔn)確控制車廂門啟閉時(shí) 的位置，自鎖行好。 1、不易控制車廂在傾斜過(guò)程中廂門始終保 持豎直。 表 2.14 方案比較 2.5

25、 機(jī)構(gòu)綜合機(jī)構(gòu)綜合 2.5.1 第一套方案的確定第一套方案的確定 經(jīng)過(guò)前面的各個(gè)機(jī)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)比較，最終確定的第一套方案的三個(gè)部分分別選擇：滑槽 舉升機(jī)構(gòu)、液壓缸直推傾斜機(jī)構(gòu)、搖桿打開(kāi)機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，如圖 2.16 為第一套方案 20 的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。 圖 2.16 2.5.2 第二套方案的確定第二套方案的確定 經(jīng)過(guò)前面的各個(gè)機(jī)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)比較，最終確定的第二套方案的三個(gè)部分分別選擇：雙平 行四邊形舉升機(jī)構(gòu)、搖塊傾斜機(jī)構(gòu)、搖塊頂開(kāi)機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，如圖 2.17 為第一套方 案的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。 圖 2.17 21 2.5.3 第三套方案的確定第三套方案的確定 經(jīng)過(guò)前面的各個(gè)機(jī)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)比較，最終確定的第三

26、套方案的三個(gè)部分分別選擇：雙剪 式舉升機(jī)構(gòu)、滑塊傾斜機(jī)構(gòu)、重力直接打開(kāi)機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，如圖 2.18 為第一套方案 的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。 圖 2.18 22 第三章第三章 機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 3.1 滑槽舉升機(jī)構(gòu)滑槽舉升機(jī)構(gòu) 3.1.1 滑槽舉升機(jī)構(gòu)（搖桿式）的引入滑槽舉升機(jī)構(gòu)（搖桿式）的引入 如圖 3-0 所示為設(shè)計(jì)的舉升機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)圖，其原理是把設(shè)計(jì)的車廂置于一個(gè)傾斜 的固定導(dǎo)槽內(nèi)，車廂下部的夾板連接一個(gè)可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的氣缸，這樣在油缸的推動(dòng) 作用下，車廂就能夠沿著導(dǎo)槽移動(dòng)，就實(shí)現(xiàn)了車廂在上升的同時(shí)逐步后移。 在導(dǎo)槽式的舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，最先被列入考慮的的乃是最為簡(jiǎn)單的搖桿機(jī)構(gòu)，如下 圖 3-1

27、 所示： 23 圖 3-1 滑槽舉升機(jī)構(gòu) （搖桿式）結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，整個(gè)機(jī)構(gòu)僅有一個(gè)液壓缸（AC)和 一根搖桿 (BD)組成，而其尺寸則主要由車廂要求的舉升高度與后移量來(lái)確定。但 是此方案可能需要的構(gòu)件的尺寸不太符合要求。 3.1.2 搖桿式舉升機(jī)構(gòu)的幾何尺寸設(shè)計(jì)搖桿式舉升機(jī)構(gòu)的幾何尺寸設(shè)計(jì) 由于本設(shè)計(jì)的計(jì)算都比較簡(jiǎn)單，計(jì)算都是根據(jù)各幾何關(guān)系及設(shè)計(jì)者自己設(shè)計(jì)的 一些數(shù)據(jù)，故本設(shè)計(jì)的計(jì)算不用矩陣法計(jì)算，也不用電腦編程計(jì)算。先建立直角坐 標(biāo)系，如下圖3-2 所示： 24 圖 3-2 1. 滑槽傾斜角的設(shè)計(jì)：由圖 3-2 可知，導(dǎo)槽的傾斜角度 tan=Smax/a=1800/380=4.74 所以 =

28、arctanSmax/a=78.08。 圖 3-2 1. 液壓缸和搖桿的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)： 先設(shè)夾板的厚度為d（d500，由車廂低與車體的尺寸所決定），各點(diǎn) 坐標(biāo)分別為 A (XA ，YA)、B（XB ， YB)、C (XC， YC)、D (XD， YD)、C (XC， YC)、D (XD， YD)。由圖 3-1 可知： BD BD XX YY BC BC Y-X Y-Y (3.1.1) (3.1.2) BD BD BC BC XX YY XX YY （1） 、 （2）式是由 C、C兩點(diǎn)分別在BD、BD兩條直線上而列出的。由 設(shè)計(jì)要求液壓缸最短不低于1000 mm，最長(zhǎng)時(shí)不大于1700 mm，可以得到

29、： AC1000 mm ， AC1700 mm (3.1.3) 根據(jù)初始位置和運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)位置，可以得到如下的兩個(gè)方程式： BD=2300 mmd . (3.1.4) 2sin BD=500 mmd . (3.1.5)1sin 由三角形余弦定理有（ABC)： 25 . (3.1.6) 222 1cos 2 BCABAC ABBC 根據(jù)該舉升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，列取了上述的幾個(gè)數(shù)學(xué)公式，一些具體的尺寸就 必須由設(shè)計(jì)者自行進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖及一些資料的查詢，初步擬大致的尺寸 如下（如果算得不符合要求可以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整數(shù)據(jù)）： d= 100 mm (d 500 mm) 對(duì)于正三角形，它的三邊相等，受外力的時(shí)

30、候能夠很好地把力均分出去。所 以，我們假設(shè)ABC是正三角形，且另AC處于液壓缸的最長(zhǎng)臨界值 1700 mm 則有： AB = AC = AC =1700 mm 2 60 將數(shù)據(jù)帶入式子可得： mm sin602200BD mm 1 sin400BD BD=BD 2 22 1 17001700 cos 2 1700 1700 AC 經(jīng)計(jì)算得到： 1 9 338 BD = BD = 2540 mm AC = 267 mm 從得到的計(jì)算結(jié)果中可得出，此方案設(shè)計(jì)時(shí)AC 桿的桿長(zhǎng)并不符合設(shè)計(jì)要 求（ AC 1000 mm） 。當(dāng)然，可以經(jīng)過(guò)更改一些設(shè)計(jì)尺寸得到符合要求的設(shè)計(jì)方 案。但是經(jīng)過(guò)分析，有更好的

31、方案符合要求，故此方案不被采納，所以各點(diǎn)的坐標(biāo) 也不再求算。下面來(lái)分析設(shè)計(jì)的另一個(gè)更好的方案。 3.1.3 滑槽舉升機(jī)構(gòu)（搖塊式）的引入滑槽舉升機(jī)構(gòu)（搖塊式）的引入 舉升機(jī)構(gòu)的原理依然是把設(shè)計(jì)的車廂置于一個(gè)傾斜的固定導(dǎo)槽內(nèi)，車廂下部的 夾板連接一個(gè)可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的氣缸，這樣在油缸的推動(dòng)作用下，車廂就能夠沿著導(dǎo) 槽移動(dòng)，就實(shí)現(xiàn)了車廂在上升的同時(shí)逐步后移。上面分析可最為簡(jiǎn)單的舉升方案， 但是由于尺寸的原因，導(dǎo)致該方案不太符合設(shè)計(jì)要求，下面介紹另一種由上面方案 修改而來(lái)的導(dǎo)槽式舉升機(jī)構(gòu)（搖塊式）的方案。下面的方案是由我們反復(fù)推敲，再 26 在如下圖 3-3 的機(jī)構(gòu)中得以啟發(fā)而設(shè)計(jì)出來(lái)的方案。 圖 3-

32、3 根據(jù)先前的方案，為保證AC 桿的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)符合要求，經(jīng)過(guò)分析，只要在B 出增加一個(gè)搖塊，使得桿BD 的長(zhǎng)度可變。那么在AC 桿改變量符合設(shè)計(jì)要求 的前提下， BD 桿長(zhǎng)度就可以有比較大的改變，使得車廂的舉升量得以滿足。具 體的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖3-4 所示： 圖 3-4 此方案的結(jié)構(gòu)相對(duì)于上一個(gè)方案要稍微的復(fù)雜，但是此方案也是上一種方案的 延伸。此方案機(jī)構(gòu)由一根導(dǎo)桿（CD） 、一個(gè)液壓缸 (AC)、一搖塊組成 ,也是屬 于比較簡(jiǎn)單的舉升機(jī)構(gòu)。比較經(jīng)濟(jì)，而且所占空間也不大。下面我們對(duì)其一些構(gòu)件 的尺寸進(jìn)行分析并計(jì)算。 3.1.4 搖塊式舉升機(jī)構(gòu)的幾何尺寸設(shè)計(jì)搖塊式舉升機(jī)構(gòu)的幾何尺寸設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)

33、此方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，計(jì)算也相對(duì)的簡(jiǎn)單，都是簡(jiǎn)單的幾何關(guān)系計(jì)算。下面 就先進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)計(jì)算分析： 【1】 首先建立如圖直角坐標(biāo)系，如下圖3-5 所示： 27 圖 3-5 【2】 再分析各桿的長(zhǎng)度變化，各點(diǎn)的坐標(biāo)變化，由于次方案中桿BD 和液壓缸 AC的長(zhǎng)度都有變化，所以其長(zhǎng)度表示用坐標(biāo)表示比較方便； 【3】 在各桿長(zhǎng)度變化的同時(shí)，一些重要的角度也都在變化，通過(guò)角度的變 化來(lái)列取坐標(biāo)方程也可以求解； 【4】 雖然各桿的長(zhǎng)度、各個(gè)角度都在變化，但是在整個(gè)舉升的過(guò)程中依然 有一些量并沒(méi)有變化； 【5】 通過(guò)列取各桿的長(zhǎng)度方程、各個(gè)角度的變化方程，最后再自行通過(guò)查 找資料，設(shè)定某些數(shù)據(jù)。通過(guò)計(jì)算，最后

34、得到正確的設(shè)計(jì)。 2） 導(dǎo)槽傾斜角的設(shè)計(jì)，如圖3-6（搖塊式與搖桿式計(jì)算相同）： 由圖 3-2 可知，滑槽的傾斜角度 tan=Smax/a=1800/380=4.74 ，所以 =arc tan Smax/a=78.08 圖 3-6 3） 液壓缸及導(dǎo)桿的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)： 先設(shè)夾板的厚度為d（d500，由車廂低與車體的尺寸所決定），則底板 與車體的間隔 變?yōu)椋?；各點(diǎn)坐標(biāo)分別為 A (XA ，YA)、B（XB ， YB)、C (XC， d Hd 28 YC)、D (XD， YD)、C (XC， YC)、D (XD， YD)。由圖 3-1 有： 1） 根據(jù)點(diǎn) C 始終在桿 BD 上，改變的僅僅是它初始位置與

35、終點(diǎn)位置的坐標(biāo)， 則由直線斜率相同有以下兩式（1） 、 （2）： BD BD XX YY BC BC Y-X Y-Y (3.1.7) (3.1.8) BD BD BC BC XX YY XX YY 4) 根據(jù)初始位置和運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)位置的幾何關(guān)系，可以得到下面兩個(gè)方程式： BD=2300 mmd (3.1.9) 2sin BD=500 mmd . (3.1.10)1sin 5) 由三角形余弦定理可以得到以下兩式： 對(duì)ABC由余弦定理有： . (3.1.11) 222 2 cos 2 BCABAC ABBC 對(duì)ABC 由余弦定理有： . (3.1.12) 222 cos 1 2 BCABAC ABBC

36、 5） 根據(jù)各個(gè)桿長(zhǎng)、液壓缸長(zhǎng)，用各點(diǎn)坐標(biāo)表示，可以得到以下四式： AC 桿的長(zhǎng)度： . (3.1.13) 22 CACA ACYYXX BD 桿的長(zhǎng)度： . (3.1.14) 22 BDBD BDYYXX AC桿的長(zhǎng)度： . (3.1.15) 22 CACA ACYYXX BD桿的長(zhǎng)度： 29 . (3.1.16) 22 DBDB BDYYXX 1. 如坐標(biāo)圖所示，各點(diǎn)坐標(biāo)都可以用點(diǎn)D的坐標(biāo) 來(lái)表示，以 , DD XY 方便后面的計(jì)算。則有： 點(diǎn) A： 2 sin 0 ABD A XXABXBDAB Y 點(diǎn) B： 2 sin 0 BD B XXBD Y 點(diǎn) C： 11 11 coscos s

37、insin CDD CDd XXDCXaDC YYDCHdDC 點(diǎn) D： DD Dd XXa YHd 經(jīng)過(guò)分析，由該簡(jiǎn)圖的坐標(biāo)系能夠列取的數(shù)學(xué)方程都已經(jīng)列出來(lái)，下面通過(guò)計(jì) 算、分析及檢驗(yàn)，來(lái)得到符合設(shè)計(jì)要求的設(shè)計(jì)方案。 首先，我們根據(jù)設(shè)計(jì)要求和一些車身及車上間隙的具體尺寸尺寸，各桿長(zhǎng)都有 一定的取值范圍： 1000 mm (最短液壓缸長(zhǎng)） 22 CACA ACYYXX 1700 mm （最長(zhǎng)液壓缸強(qiáng)） 22 CACA ACYYXX d 500 mm （車體與車廂間隙） 下面通過(guò)自行設(shè)定一些值，通過(guò)分析計(jì)算，得到想要的法案。由已知的條件， 我們可以取值： mm100d mm (液壓缸 AC 最短

38、時(shí)取的是其最短的臨界值）1000AC 對(duì)于正三角形，它的三邊相等，受外力的時(shí)候能夠很好地把力均分出去。故 我們就選取ABC為正三角形。所以有： AB = AC = AC 2 60 現(xiàn)在來(lái)分步計(jì)算： 首先有： 30 mm 2 23002200 2540 sinsin60 d BD （考慮到車長(zhǎng)為4000 mm，車身的高度也不會(huì)太高，故桿在最長(zhǎng)是不應(yīng)太長(zhǎng)， 以免其自身長(zhǎng)度超過(guò)了車身長(zhǎng)度；也避免桿在舉升的過(guò)程中，由于桿在搖塊中旋轉(zhuǎn) 伸長(zhǎng)而觸碰到地面。而經(jīng)算得的桿長(zhǎng)=2540 mm 符合要求。） BD 其次取： 1350,0 1300,400 A D 由所取兩點(diǎn)的坐標(biāo)，其它點(diǎn)坐標(biāo)可以寫(xiě)成如下所示： 或

39、者 3 (1680 ,0) 2 BBD1350,0BAB 11 1300cos,400sinCDCDC 3 1680,2200 22 D C CD C 1680,2200D 將各點(diǎn)的坐標(biāo)帶入（3.1.7） 、 （3.1.8）兩式可以得到： 1 400 tan 3 380 2 BD 3 2200 2 3 22 BD D C BD 由 B 點(diǎn)的兩種表示： 或者 3 (1680 ,0) 2 BBD1350,0BAB 即： 3 16801350 2 BDAB 由 mm 2 23002200 2540 sinsin60 d BD 31 最后由各式子求得 各桿長(zhǎng)度及各個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)分別為： A ( 1350

40、， 0 ) B ( 2890 ， 0） C ( 2339 ， 148) C (2214 ， 1274) D ( 1300 ， 400） D（1680 ，2200） mm 22 1000 CACA ACYYXX mm 22 1540 CACA ACYYXX 經(jīng)過(guò)各種分析比對(duì)，此設(shè)計(jì)符合設(shè)計(jì)要求。 3.2 傾斜機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)傾斜機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3.2.1 傾斜機(jī)構(gòu)的引入傾斜機(jī)構(gòu)的引入 在傾斜機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，最先被想到的方案就是如下圖3-7 所示的簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)： 圖 3-7 此傾斜機(jī)構(gòu)很簡(jiǎn)單，全機(jī)構(gòu)僅僅是由一個(gè)液壓缸和車廂構(gòu)成，在液壓缸的推動(dòng) 之下，車廂在繞著鉸接點(diǎn)P 轉(zhuǎn)動(dòng)，而液壓缸則是繞著鉸鏈點(diǎn)R、O 同時(shí)旋轉(zhuǎn)

41、。 從而達(dá)到在車廂被舉升到預(yù)定的位置后，翻轉(zhuǎn)卸貨的目的。 3.2.2 傾斜機(jī)構(gòu)的分析計(jì)算傾斜機(jī)構(gòu)的分析計(jì)算 先有整個(gè)車廂翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖3-8： 32 圖 3-8 由圖可以看出，車廂翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的翻轉(zhuǎn)角度需要達(dá)到。下面我們建立直55 角坐標(biāo)系如下圖3-9 所示，進(jìn)行求解： 圖 3-9 由上圖可以看出：QP 為車廂與車身的夾板 NP 為車廂 MN 為液壓缸 上述各點(diǎn)的坐標(biāo)分別為： , QQ Q XY , RR R XY , OO O XY , PP P XY 33 根據(jù)上述翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖所建立的直角坐標(biāo)系，可以得到： (,)cos,sin OORR XYXROORP YROORP tan OP OP YY

42、 XX 并且有 55 的取值范圍為（1000 mm，1700 mm）OR 在初始位置時(shí) 1000 mmOR 在終點(diǎn)位置時(shí) 1700 mmOR 經(jīng)過(guò)分析，在設(shè)計(jì)過(guò)程中當(dāng)時(shí)，整個(gè)機(jī)構(gòu)的受力情況最為理想，OROP 所以在進(jìn)行計(jì)算時(shí)取。下面我們通過(guò)選取一些點(diǎn)的位置，再通過(guò)計(jì)90ORP 算，從而得到正確的設(shè)計(jì)方案。 ?。?夾板長(zhǎng)度 ： 3500 mm 點(diǎn) P 坐標(biāo)： （3800，500） 最短時(shí)取 1000 mmOR 最后經(jīng)過(guò)計(jì)算及檢驗(yàn)，可得到各點(diǎn)坐標(biāo)值及車廂舉升后的翻轉(zhuǎn)角度分別為： R 點(diǎn)坐標(biāo)： (1668，400） O 點(diǎn)初始坐標(biāo)： （2660，500） O 點(diǎn)終點(diǎn)位置坐標(biāo)：（3142，1440）

43、55 故此：此翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)也設(shè)計(jì)完畢，而且設(shè)計(jì)所得的方案也符合要求。 3.3 車廂聯(lián)動(dòng)打開(kāi)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)車廂聯(lián)動(dòng)打開(kāi)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 后廂門的各個(gè)翻轉(zhuǎn)狀態(tài)如下圖 3-10 所示： 34 圖 3-10 3.3.1 車廂聯(lián)動(dòng)打開(kāi)機(jī)構(gòu)導(dǎo)入車廂聯(lián)動(dòng)打開(kāi)機(jī)構(gòu)導(dǎo)入 車廂聯(lián)動(dòng)打開(kāi)機(jī)構(gòu)的啟閉最好是自動(dòng)的，即在車廂舉升的同時(shí)后廂門慢慢的開(kāi) 起，所以我們就想到了如下的方案。下圖3-11 和圖 3-12 分別是后廂門在關(guān)閉 和開(kāi)啟時(shí)的狀態(tài)： 圖 3-11 圖 3-12 UV 為車廂門，其上端與 WU 桿鉸接，下端與 XV 桿鉸接，在車廂傾斜卸貨時(shí)，只需 通過(guò)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng) XV 桿，就能實(shí)現(xiàn)車廂門 UV 繞 V 點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)。 35 3.

44、3.2 車廂聯(lián)動(dòng)打開(kāi)機(jī)構(gòu)的分析計(jì)算車廂聯(lián)動(dòng)打開(kāi)機(jī)構(gòu)的分析計(jì)算 先建立如下圖 3-13 所示直角坐標(biāo)系： 圖 3-13 由設(shè)計(jì)要求有車廂的長(zhǎng)度、寬度、高度分別為：4000 mm、2000 mm、640 mm 。根據(jù) 設(shè)計(jì)要求，最后得到各點(diǎn)坐標(biāo)為： X (3000 ， 320 ) W (3800 ， 600） V (4000 ， 0 ） U (4000 ， 320） 3.4 關(guān)鍵尺寸的優(yōu)化關(guān)鍵尺寸的優(yōu)化 尺寸優(yōu)化的目的： 1、在為了后面的仿真過(guò)程中不出現(xiàn)干涉，死點(diǎn)的情況； 2、由于實(shí)際計(jì)算中并未涉及到插銷及螺釘?shù)某叽?，某些間隙空間等。 因此，基于此兩點(diǎn)，必須對(duì)機(jī)構(gòu)的尺寸進(jìn)行優(yōu)化，來(lái)達(dá)到優(yōu)化的目的。

45、對(duì)于尺 寸的優(yōu)化，我們采取了在各個(gè)連接之處的零件保持一定的間隙不接觸。同時(shí)要考慮 到液壓缸在收起的狀態(tài)下時(shí)能夠伸長(zhǎng)，在收起時(shí)候就與板就應(yīng)該有一角度。即在液 壓缸收起時(shí)對(duì)板上槽進(jìn)行了加深處理。在后面的裝配中也對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)處和移動(dòng)處轉(zhuǎn)動(dòng)移 動(dòng)范圍進(jìn)行來(lái)了控制。 3.5 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，主要還是要看其在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中是否平穩(wěn)，還有就是看起運(yùn)動(dòng) 36 是否是符合設(shè)計(jì)要求?？紤]到這，我們對(duì)自己設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)的仿真分析， 其中有一些重要的點(diǎn)的位置、速度、加速度分析。 下圖 3-14 是在 solidworks 中建立的整個(gè)機(jī)構(gòu)的完整模型圖： 圖 3-14 下面我們先對(duì)圖3-5 中

46、點(diǎn) C 的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了分析： 下圖是點(diǎn) C 的位移仿真圖3-15 和圖 3-16： 圖 3-15 37 圖 3-16 點(diǎn) C 的速度分析圖 3-17 和圖 3-18： 圖 3-17 圖 3-18 38 點(diǎn) C 的加速度分析圖 3-19、圖 3-20： 圖 3-19 圖 3-20 圖 3-5 中點(diǎn) D 的運(yùn)動(dòng)分析： 點(diǎn) D 的位移分析圖 3-21、圖 3-22： 圖 3-21 39 圖 3-22 點(diǎn) D 的速度分析圖 3-23、圖 3-24： 圖 3-23 圖 3-24 點(diǎn) D 的加速度分析圖 3-25、圖 3-26： 40 圖 3-25 圖 3-26 對(duì)圖 3-9 中點(diǎn) N 的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了分析：

47、點(diǎn) N 的位移分析圖 3-27、圖 3-28： 圖 3-27 41 圖 3-28 點(diǎn) N 的速度分析圖 3-29、圖 3-30： 圖 3-29 圖 3-30 點(diǎn) N 的加速度分析圖 3-31、圖 3-32： 42 圖 3-31 圖 3-32 經(jīng)分析，由上述所有圖片我們可以得出：方案符合設(shè)計(jì)要求。 第四章第四章 第二套方案的設(shè)計(jì)第二套方案的設(shè)計(jì) 4.1 行平四邊形舉升機(jī)構(gòu)行平四邊形舉升機(jī)構(gòu) 4.1.1 平行四邊形舉升機(jī)構(gòu)的引入平行四邊形舉升機(jī)構(gòu)的引入 如圖 4-1 所示為我們?cè)O(shè)計(jì)的平行四邊形舉升機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)圖，其原理是把設(shè)計(jì)的車廂 置于一個(gè)夾層之上，車廂下部的夾層連接可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的桿，在油缸的推動(dòng)作

48、用下， 車廂就能夠就實(shí)現(xiàn)了車廂在上升的同時(shí)逐步后移。在平行四邊形舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 時(shí)，最先被列入考慮的的乃是最為簡(jiǎn)單的單平行四邊形機(jī)構(gòu)，如下圖4-1 所 43 示： 圖 4-1 根據(jù)題意易知： 車廂到底板間的距離： d H500mm 車廂舉升后高度為：, max S1800mm 車廂后移量： a 380mm 因?yàn)樵O(shè)計(jì)方案時(shí)考慮到高位自卸汽車的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程是車廂先舉升再傾 斜，最后后廂板打開(kāi)開(kāi)始傾卸貨物；因此在設(shè)計(jì)舉升裝置和傾斜裝置時(shí)必須 使得相互間的工作不會(huì)相互影響，為此經(jīng)本小組的認(rèn)真討論分析提出了在車 廂底層加裝一個(gè)夾層，使得在夾層和底板間安裝舉升機(jī)構(gòu)，夾層和車廂底之 間安裝傾斜機(jī)構(gòu)，如此可以完

49、美的實(shí)現(xiàn)車廂的舉升與傾斜運(yùn)動(dòng)。 為此，設(shè)夾層厚度為： ，100hmm 夾 則車廂到夾層底的距離： 1 =500-100=400 dd HHhmm 夾 設(shè)：桿 AB 與底板的夾角為， 、舉升后為 ，舉升前為BAE 1 2 桿長(zhǎng)| |ABCDl 根據(jù)題意：舉升前底板到夾層底的距離： （4.1） 12 sin400 d Hlmm 舉升后底板到夾層底的距離： （4.2） 1max1 sin400 18002200 d HSlmm 44 車廂后移量： a 380mm （4.3） 21 a coscos=380llmm 根據(jù)（4.1） （4.2） （4.3）聯(lián)立方程組 所以可以推出： 2222 40022

50、00380ll 4679810.517lmm 這里可以發(fā)現(xiàn) 的長(zhǎng)度非常的大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)的超過(guò)了車廂的長(zhǎng)度，這是在工程上是不可能實(shí)現(xiàn)l 的事情，所以此方案不符合設(shè)計(jì)要求。 4.1.2 雙平行舉升機(jī)構(gòu)的幾何尺寸設(shè)計(jì)雙平行舉升機(jī)構(gòu)的幾何尺寸設(shè)計(jì) 如 圖 4-2 所示為雙平行舉升機(jī)構(gòu)，各桿件間的連接均為鉸鏈接，ML 表示油壓缸， E 為滑塊。其工作原理是將車廂置于夾層之上，通過(guò)油缸的伸縮，控制夾層與底板之間 機(jī)構(gòu)的升起與降落，從而實(shí)現(xiàn)車廂的舉升和后移，并可實(shí)現(xiàn)車廂在空中任意位置停留。 2 1 21 sin400 sin2200 coscos=380 l l ll 2 22 2 11 cos1 sin cos

51、1 sin 45 圖 4-2 初定尺寸如下：初定尺寸如下： 設(shè)連桿 FB 與底板的夾角為，舉升前為 、舉升后為 由已知條件， 1 2 易得出桿 FI 與夾層間的夾角也等于; 1 2 HGFIEIJDFKEKl 因此，很容易證明四邊形 FKEI 為菱形， 且 FBABFDIFEHIF 因此，夾層和底板之間的最遠(yuǎn)距離和最近距離只差應(yīng)等于車廂的最大升高距離 max S 當(dāng)連桿 FB 與底板的夾角為時(shí)，為夾層和底板之間最近距離 1 即 1121 sinsinll 當(dāng)連桿 FB 與底板的夾角為時(shí)， 夾層和底板之間的最遠(yuǎn)距離 2 即 1222 sinsinll 依題意可得： 車廂舉升高度為：, max S

52、1800mm 升高量 ： max S 12221121max sinsin( sinsin)llllS 即 -(4.1) 1221 ()(sinsin)1800llmm 2 1 AGBFCDl 3ABGFHI 4BCDFIJ 5，| 200ALmm50GAL 1 AGl 因?yàn)橐簤焊椎纳扉L(zhǎng)范圍在之間10001700mmmm 即 伸長(zhǎng)前： 1 | 1000MLmm 伸長(zhǎng)后： 2 | 1700MLmm 222 | cos(50 ) | sin(50 )|ALAMALML 當(dāng)時(shí) , 1 FBA | 1000MLmm 當(dāng)時(shí) , 2 FBA | 1700MLmm -（4.2） 222 11 222 22

53、| cos(130) | sin(130)1000 | cos(130) | sin(130)1700 ALAMAL ALAMAL 46 根據(jù)余弦定理 BL 長(zhǎng)度:如圖 4-3 所示，根據(jù)余弦定理得50GAL 又| 200ALmm 1 |AGl50GAL -（4.3） 22 1 |GL|= 400 | cos50200AGl 6車廂后移量： 圖 4-3a 380mm 由于車廂在舉升的時(shí)候，雙層連桿機(jī)構(gòu)中長(zhǎng)度為 的桿分別以 A，B，C 1 l 點(diǎn)為基點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)使得車廂向后移動(dòng)，而長(zhǎng)度為的桿分別以 2 l H，I，J 為基點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使得車廂向前移動(dòng)，因此長(zhǎng)度為 桿的后移 1 l 量減去長(zhǎng)度為

54、桿的前移量就必須等于車廂的后移量，因此， 2 la 380mm 長(zhǎng)度為 的桿長(zhǎng)必須大于長(zhǎng)度為的桿長(zhǎng) 1 l 2 l 即 桿長(zhǎng) 12 ll 長(zhǎng)度為 桿的后移量： 1 l 1112 coscosll 長(zhǎng)度為桿的前移量： 2 l 2122 coscosll 則 總后移量： 11122122 coscos( coscos)lllla 即 - 1212 ()(coscos)380llmm (4.4) 7車廂到底板間的距離： d H500mm 因?yàn)樵O(shè)計(jì)方案時(shí)考慮到高位自卸汽車的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程是車廂先舉升 再傾斜，最后后廂板打開(kāi)開(kāi)始傾卸貨物；因此在設(shè)計(jì)舉升裝置和傾 222 | cos 2 | ALAGGL G

55、AL ALAG 222 | cos 2 | AMALML LAM AMAL LAMGAL 47 斜裝置時(shí)必須使得相互間的工作不會(huì)相互影響，為此經(jīng)本小組的認(rèn) 真討論分析提出了在車廂底層加裝一個(gè)夾層，使得在夾層和底板間 安裝舉升機(jī)構(gòu)，夾層和車廂底之間安裝傾斜機(jī)構(gòu)，如此可以完美的 實(shí)現(xiàn)車廂的舉升與傾斜運(yùn)動(dòng)。 為此，設(shè)夾層厚度為： ，100hmm 夾 則車廂到夾層底的距離： 1 =500-100=400 dd HHhmm 夾 8夾層到底板的高度： 1 400 d Hmm 因?yàn)榕e升機(jī)構(gòu)安置于夾層與底板之間，因此當(dāng)舉升機(jī)構(gòu)處于最低位 置時(shí)的舉升機(jī)構(gòu)總高不得高于夾層與底板之間的高度； 1 400 d Hmm

56、 、又因?yàn)楫?dāng)時(shí)舉升機(jī)構(gòu)處于最低位置，所以，此時(shí)機(jī)構(gòu) 1 FBA 的高度為 1121 sinsinll 所以 11211 sinsin d llH 即 -（4.5) 1121 sinsin400llmm 9整個(gè)舉升過(guò)程中，舉升機(jī)構(gòu)的總長(zhǎng)度不能超過(guò)車廂的整體長(zhǎng)度，車廂長(zhǎng) 度與車廂和車頭之間距離之和則為車廂的整體長(zhǎng)度。 即 40003004300 t LLmm 而當(dāng)車廂在最低位置時(shí)機(jī)構(gòu)的整體長(zhǎng)度最長(zhǎng)， 當(dāng)時(shí)，車廂位置最低，舉升機(jī)構(gòu)整體長(zhǎng)度，最長(zhǎng)此 1 FBA 時(shí)期長(zhǎng)度為： 或 11 cos|lABBC 21 cos|lABBC 又由于在第（6）步尺寸設(shè)計(jì)中求得桿長(zhǎng)， 12 ll 因此當(dāng)時(shí)，舉升機(jī)構(gòu)最

57、長(zhǎng)的長(zhǎng)度 1 FBA 即 11 cos|lABBC 因此必須滿足： 11 cos| t lABBCLL 即 -(4.6) 11 cos| 4300lABBCmm 10整個(gè)舉升過(guò)程中，舉升機(jī)構(gòu)中的滑塊必須得自由運(yùn)動(dòng)，因此桿 FD 的長(zhǎng)度 必須大于在舉升運(yùn)動(dòng)過(guò)程中桿的最大值。 48 當(dāng)車廂處于最低位置時(shí)，桿長(zhǎng)度最大 即當(dāng)時(shí)，桿最長(zhǎng) 1 FBA 2 | |FIEIl IFEEFB 如圖 4-4 所示當(dāng)時(shí)， 最長(zhǎng)， 1 =|EF 此時(shí), max21 | 2 cosEFl 圖 4-4 不能影響機(jī)構(gòu)中滑塊的自由移動(dòng) 圖 4-4 max | |DFEF 即-(4.7) max21 |DF| 2 cosEFl

58、 綜合上述約束條件及尺寸設(shè)計(jì)綜合上述約束條件及尺寸設(shè)計(jì) 升高量約束條件： -(4.1) 1221 ()(sinsin)1800llmm 液壓缸的伸長(zhǎng)范圍約束條件 -（4.2） 總后移量約束條件 -(4.4) 1212 ()(coscos)380llmm 機(jī)構(gòu)高度約束條件 -（4.5) 1121 sinsin400llmm 機(jī)構(gòu)長(zhǎng)度約束條件 222 11 222 22 | cos(130) | sin(130)1000 | cos(130) | sin(130)1700 ALAMAL ALAMAL 49 或 -(4.6) 11 cos| 4300lABBCmm|AM| | 4300ABBCmm

59、DF 桿長(zhǎng)度約束條件 -(4.7) max21 |DF| 2 cosEFl 所以根據(jù)（4.1） 、 （4.2） 、 （4.4） 、 （4.5） （4.6） （4.7）這六個(gè)約束條件 經(jīng)計(jì)算并取值的： 取， 1=10 1121 sinsin400llmm 因此，設(shè) 又 1221 ()(sinsin)1800llmm 1=10 經(jīng)代入數(shù)據(jù)，求得 2=73 ， 1=10 2=73 1212 ()(coscos)380llmm 12 548.9llmm 因此，取 12 550llmm 又 12 2300llmm 1 AGBFCD1425lmm 2 HGFIEIJDFKEK875lmm 因?yàn)?DF 桿長(zhǎng)

60、度約束條件 max21 |DF| 2 cos2 875 cos101723.4EFlmm 所以取桿 DF 長(zhǎng)度：|DF|=1750mm BCDFIJ=1750mm 又因?yàn)橐簤焊椎纳扉L(zhǎng)范圍約束條件 12 400 2303.5 sin mm llmm 12 2300llmm 12 12 2300 550 llmm llmm 1 2 1425 875 lmm lmm 222 11 222 22 | cos(130) | sin(130)1000 | cos(130) | sin(130)1700 ALAMAL ALAMAL 50 上式 12 | 200,10 ,73ALmm 當(dāng) 因?yàn)闄C(jī)構(gòu)長(zhǎng)度約束條件

61、為 或 11 cos| 4300lABBCmm|AM| | 4300ABBCmm 所以?。?11 cos| 4300lABBCmm 所以，| 1146.6ABmm 所以取| 1000ABmm 三角板 FL 長(zhǎng)度 22 1 |GL|= 400 | cos502001535.3AGlmm 11 | 995cos=1425 cos10 =1403.4mmAMmm l 222 | cos 2 | AMALML LAM AMAL LAMGAL =10時(shí) =60LAMGAL 11 | 995cos=1425 cos10 =1403.4mmAMmm l 51 4.1.3 建立坐標(biāo)系建立坐標(biāo)系 圖 4-5 按照如圖 4-5 所示建立坐標(biāo)系 并依照?qǐng)D 4-2 計(jì)算各點(diǎn)坐標(biāo) A 點(diǎn)坐標(biāo)（1518，0） B 點(diǎn)坐標(biāo)（2518，0） C 點(diǎn)坐標(biāo)