【正文】 畢業(yè)設計（論文）高位自卸汽車 設計計算說明書 西南交通大學 機械綜合設計 I 設計說明書 設計題目高位自卸汽車 學生姓名陳楷 20210996 譚萬秋 20210999 丁翀 20210991 劉棟 20211000 仇振宇 20210986 所在班級機械 09 級 7 班 指導老師謝進 2021 年 06 月 目錄 第一章 問題的提出 4 11 項目背景 4 12 設計技術要求 5 第二章 方案的比較 6 21 整體設計 6 6 需要 考慮的問題 7 22 舉升機構的比較 7 平行四邊形舉升機構 7 液壓缸直推舉升機構 8 滑槽舉升機構 9 雙平行四邊形舉升機構 10 雙剪式舉升機構 11 23 傾斜機構的比較 11 液壓缸直推傾斜機構 12 液壓缸連桿傾斜機構 12 搖塊傾斜機構 13 之字形傾斜機構 14 滑塊傾斜機構 15 24 車廂聯(lián)動打開機構的比較 16 重力直接打開機構 16 搖塊頂開機構 16 滑塊打開機構 17 搖桿打開機構 18 25 機 構綜合 18 方案的確定 18 方案的確定 19 方案的確定 20 第三章 機構尺寸設計 21 31 滑槽舉升機構 21 滑槽舉升機構搖桿式的引入 21 搖桿式舉升機構的幾何尺寸設計 22 滑槽舉升機構搖塊式的引入 24 搖塊式舉升機構的幾何尺寸設計 25 32 傾斜機構的設計 30 傾斜機構的引入 30 傾斜機構的分析計算 30 33 車廂聯(lián)動打開機構設計 32 車廂聯(lián)動打開機構導入 33 車廂聯(lián)動 打開機構的分析計算 34 34 關鍵尺寸的優(yōu)化 34 35 機構的運動分析 34 第四章 第二套方案的設計 41 41 行平四邊形舉升機構 41 邊形舉升機構的引入 41 舉升機構的幾何尺寸設計 43 標系 50 42 翻轉機構的設計分析 50 構的分析計算 51 標系 51 43 后廂門的啟閉機構的設計 52 后廂門的啟閉機構導入 52 后廂門的啟閉機構的分析計算 53 44 機構的運動分析 53 第五章 第三套方案的設計 62 51 雙剪式舉升機構 62 舉升機構的引入 62 雙剪式舉升機構的幾何尺寸設計 63 52 滑塊傾斜翻轉機構設計 67 斜翻轉機構的引入 67 斜翻轉機構的尺寸計算 68 53 重力開啟后廂門打開機構設計 70 54 機構總圖 71 55 模擬仿真分析 72 特性曲線 72 特性曲線 74 特性曲線 76 第六章 三套方案的比較 79 結束語 80 致謝 81 參考文獻 82 附錄 83 第一章 問題的提出 11 項目背景 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作用下沿車底座轉 動一定角度后后廂門打開散裝貨物沿汽車大梁卸下如圖 11 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堆積的更高些還需要有鏟土機或大量的勞力這樣將會延誤工時影響工作效率 圖 11 傳統(tǒng)后傾式自卸汽車 為此需要設計一種新式的高位自卸汽車如圖 12 所示為汽車卸貨前的初始狀態(tài)當高位自卸汽車卸貨的時候如圖 13 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計尺寸參數及 LtLHdH 及舉升量 S 后移量a 的設計要求均見表 11 圖 12 高位自卸汽車未卸貨前 圖 13 高位自卸汽車卸貨時 12 設計技術要求 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 S 見表 11 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移量 a 見表 11 為保證車廂的穩(wěn)定性其最大后移量 a 不得超過 12a 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 靠關閉后廂門和車廂的相對位置見圖 14 圖 14 后廂門和車廂的相對位置 6 舉升和傾斜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 車廂尺寸 L W H S a W kg Lt Hd 4000 2021 640 1800 380 5000 300 500 表 11 設計的整體尺寸要求 第二章 方案的比較 21 整體設計 根據第 1 章第 12 節(jié)提出的設計技術要求本設計把高位自卸汽車的設計大致分為三個部分來進行設計即舉升機構傾斜 機構后廂門聯(lián)動打開機構傾斜貨物時需要先將車廂舉升到一定高度然后翻轉車廂把后廂門打開就能滿足不同條件的卸貨如圖 21 所示為高位自卸汽車傾卸貨物的運動流程圖 圖 圖 21 汽車傾卸貨物的運動流程 舉升機構的設計是指通過設計機構來實現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程中逐步后移并能在上升過程中的任意高度停留卸貨的功能傾斜機構的設計是指設計機構使在車廂被舉升到一定高度后車廂能繞著車體轉過一定的角度以方便卸貨后廂門聯(lián)動打開機構的設計是指設計機構實現車廂傾斜卸貨時后廂門隨之聯(lián)動打開方 便卸貨卸貨完畢車廂恢復水平狀態(tài)后廂門也隨之可靠關閉的功能 需要考慮的問題 1 舉升與傾斜機構的結合且不影響各部分的功能 2 機構的動力機構的方式和設計及合理布局 3 如何保證在恰當的時機實現兩種不同運動形式的連貫性 4 機構應具有簡單易修理的特性以保證其能長期使用并擁有穩(wěn)定的安全性能 5 機構體積大小和取材應合理以保證其美觀 6 制作成本不宜太高應盡量控制在合理的范圍之內 22 舉升機構的比較 平行四邊形舉升機構 圖 22 平行四邊形舉升機構 原理分析如圖 22 所示 ABCD 剛好構成一個平行四邊形機構 AB 桿在液壓缸 EF的推動下可以繞 A點轉動 CD桿繞 C點轉動在整個轉動過程中 BD即車廂始終保持在同一高度從而實現了車廂平穩(wěn)舉升且逐漸后移的動作如表 21 為平行四邊形舉升機構的優(yōu)缺點比較 優(yōu)點 缺點 在舉升或下降過程中能夠保證車廂一直處于比較水平狀態(tài) 機構簡單易于加工和安裝 要實現設計要求的舉升量和后移量需要把 CDAB 桿做的比較長經計算至少要 56m 長才能實現要求這已經超過車廂長度不可能實現 液壓缸的行程太長 表 21 方案比較 液壓缸直推舉升機構 23 液壓缸直推舉升機構 原理分析如圖 22所示液壓缸 CDEF安裝在一個與車底 座具有相對滑動功能的裝置上該裝置在液壓缸 AB 的推動作用下就能實現相對滑動同時車廂的上升動作由 CDEF液壓缸的共同推動來實現這樣在液壓缸 ABCDEF的共同作用下就能夠實現車廂舉升同時逐步后移的動作如表 22 為液壓缸直推舉升機構的優(yōu)缺點比較 優(yōu)點 缺點 1 在舉升過程中能夠保證車廂處于比較水平的狀態(tài) 2 機構比較簡單只需要液壓缸就能實現舉升 需要液壓缸的數量比較多不易控制 由于車廂上升是由液壓缸直接推動的而根據設計要求需要液壓缸的推程是1800mm 這會使得液壓缸的長度很長不利于實際生產 表 22 方案比較 滑槽舉升機構 圖 24 滑槽舉升機構 原理分析如圖 24 所示滑塊 D 是固定在車廂底的機架代表車底座 BCD 為一導桿把車廂上的滑塊 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 的推動作用下就能實現 D 沿滑槽滑動這樣就實現了車廂同時上升和后移如表 23 為滑槽舉升機構的優(yōu)缺點比較 優(yōu)點 缺點 1 車廂始終處于滑槽內使車廂在舉升過程中一直處于比較水平 2 機構比較簡單需要的零件類型比較少易于加工和安裝 1 根據舉升設計數據要求需要將滑槽做的很高對滑槽的剛度要求較大同時增加了車自身的重量 2 要滿 足設計要求 BCD 導桿的長度將達到 2m 多對它的強度剛度要求較大 表 23 方案比較 雙平行四邊形舉升機構 圖 25 雙平行四邊形機構 原理分析如圖 25 所示 GACD 為下平行四邊形機構 GDJH 為上平行四邊形機構HIJ 代表車廂在液壓缸 ML 的推動作用下 GFD 桿移動 GFD 始終保持水平從而使車廂 HIJ 也始終保持水平的運動就能夠實現車廂的舉升運動機構中的 FIFB 形成的轉動副為虛約束如表 24 為本機構的優(yōu)缺點比較 優(yōu)點 缺點 1 解決了單平行四邊形機構桿長太長的問題 2 機構較緊湊能夠滿足舉升過程中的平穩(wěn)性 1 構件較多機構比較復 雜不便于制造安裝和維修 2 運動副多鉸鏈點的受力問題比較關鍵 3 由于舉升的原動力有兩個液壓缸來提供增大液壓缸的負載 表 24 方案比較 雙剪式舉升機構 圖 26 雙剪式舉升機構 原理分析如圖 26所示 EF代表車廂機架代表車底座連桿 ADBC鉸接于點 HCFED鉸接于點 G 滑塊 A 與車底座形成移動副滑塊 F 和車廂形成移動副在液壓缸 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如表 25 為雙剪式舉升機構的優(yōu)缺點比較 優(yōu)點 缺點 1 結構緊湊 能夠滿足舉升過程中的平穩(wěn)性 2 比較容易控制上升量和后移量滿足設計要求 1 機構比較復雜不便于制造安裝和維修 2 運動副多鉸鏈點的受力問題比較關鍵 3 液壓缸鉸接在連桿間對液壓缸的安裝要求較高 表 25 方案比較 23 傾斜機構的比較 液壓缸直推傾斜機構 圖 27 液壓缸直推傾斜機構 原理分析如圖 27 所示本機構的原理比較簡單在液壓缸 QR 的推動下車廂 QP繞著點 P 轉動就實現車廂的傾斜動作表 26 是本方案的優(yōu)缺點比較 優(yōu)點