【正文】 二定律，合外力等于質(zhì)量與加速度的乘積， 曲柄 DHF 的受力方程為： D x H x Fx xD y H x Fy yF F F m aF F F m a????? ? ? ??????????????（ ） 動(dòng)力仿真分析 假設(shè) 車廂載重量為 2 噸，車廂重量為 噸，因此在 Adams 動(dòng)力分析時(shí)，定義車廂的重量為 400kg， 給車廂再增加一個(gè) = 的力。 組合方案一動(dòng)力分析 ． 1 機(jī)構(gòu)受力分析 圖 51 方案一 動(dòng)力分析簡圖 舉升機(jī)構(gòu)： 在舉升過程中， 由圖 51 可知， 桿件 EG 所受外力只有重力 W、 AB 給 它的推力 和兩個(gè)鉸鏈 A、 B 的支座反力 ， CD 桿受到油缸給它的推力、貨物和車廂等給它的壓力、 桿 EG 給它的力和自身重力 。由此可見 ，采用改變輸入運(yùn)動(dòng)的方式，可以有效的提高機(jī)構(gòu)的使用效果，可以使機(jī)構(gòu)具有更好的使用效果和更長的使用壽命。由角速度曲線可知， 46 速度變化平穩(wěn)，由零逐漸增大， 5s 到 10s 之間角速度幾乎保持不變。由角加速度曲線可知，角加速度雖然沒有突變點(diǎn)，但 初始角加速度較大， 變化范圍較大，從而使角速度變化也較快，導(dǎo)致車廂運(yùn)動(dòng)不夠平穩(wěn)?？梢酝ㄟ^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，這樣可以優(yōu)化機(jī)構(gòu)的工作環(huán)境，延長機(jī)器的使用時(shí)間。 通過上述不同輸入方式的對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)通過改變油缸的輸入狀況來改善機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方式。 圖 414 舉升機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析曲線圖 當(dāng)油缸采用這種運(yùn)動(dòng)方式時(shí)，從曲線上可以大致看出，舉升高度大約為1800mm，滿足設(shè)計(jì)要求。由圖可以看出，舉升高度大約為 1800mm，滿足設(shè)計(jì)要求。 43 圖 412 方案二裝配體導(dǎo)入到 Adams （ 1） 舉升機(jī)構(gòu) a. 當(dāng)油缸的速度是以 35mm/s 勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)候得到的位移、速度、加速度曲線圖如圖 413 所示。 組合方案二運(yùn)動(dòng)分析 雙剪式舉升機(jī)構(gòu)與剪式舉升機(jī)構(gòu)原理相同，只是初始條件不相同，由 節(jié)得到的舉升機(jī)構(gòu)的位移方程、速度方程和加速度方程可以容易的得到雙剪式舉 42 升機(jī)構(gòu)的位移、速度和加速度方程，具體如下： 位移方程： 0220c o s2c o s422dlx v tlly H v t??? ??????? ????????? ? ? ? ?????? ?? ??????????? （ ） 速度方程： 0220c os42c os22xvl vt vyll vt????? ??? ??????? ????????? ???? ??? ?? ????????????? （ ） 加速度方程 : 20232222 2000c os424c os c os22 22xl v t vvyll llvt vt?? ?????? ??? ?????? ????????? ? ? ?????? ??? ???????? ?? ?????? ????? ?? ?? ??????（ ） 將方案二的裝配體導(dǎo)入到 Adams 中，如圖 412。由角加速度曲線可知，角加速度由 0 逐漸增大， 3s 時(shí)達(dá)到最大，之后又逐漸減小。 b. 讓車廂保持在舉升到最高位置的狀態(tài)，然后對(duì)車廂翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，定義油缸的運(yùn)動(dòng)，油缸在 06s 之間做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，速度達(dá)到 40mm/s后保持不變，車廂隨之翻轉(zhuǎn)，畫出車廂翻轉(zhuǎn)時(shí)，車廂相對(duì)于 中間連接機(jī)構(gòu)傾斜的角度，及車廂傾斜的角速度和角加速度曲線，見圖 412。 圖 411 傾斜機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 41 由圖可知，車廂傾斜最大角度約為 55? ，滿足設(shè)計(jì)要 求。在這個(gè)模擬中發(fā)現(xiàn)速度均勻增大的油缸在變?yōu)閯蛩俚臅r(shí)候車廂有加速度突變，這是因?yàn)橛透子屑铀俣韧蛔?。幾乎是勻速上升? b. 當(dāng)油缸的速度是以 40mm/s 勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)候得到的位移、速度、加速度曲線圖如圖 410 所示。 圖 49 舉升機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 當(dāng)油缸采用這種運(yùn)動(dòng)方式時(shí)，從曲線上可以大致看出，舉升高度大約為1800mm，滿足設(shè)計(jì)要求。 圖 48 方案一裝配體導(dǎo)入到 Adams 在運(yùn)動(dòng)仿真中定義了油缸的運(yùn)動(dòng)速度，根據(jù)油缸的運(yùn)動(dòng)速度可以通過軟件分析得到目標(biāo)點(diǎn)的位移、速度、和加速度線圖。另外是運(yùn)動(dòng)分析可以直觀的模擬機(jī)械的工作過程，仿真結(jié)果可以作為機(jī)械的推廣和宣傳材料，通過仿真得到主要機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的視頻文件。建模主要是確定桿件機(jī)構(gòu)的鉸接點(diǎn)和鉸接點(diǎn)之間的長度位置關(guān)系，嚴(yán)格按照尺寸計(jì)算的結(jié)果建立模型，以保證準(zhǔn)確的模擬出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 32 圖 41 車廂 （ 2）底盤 底盤是車廂作用的基礎(chǔ)，如圖 42 圖 42 底盤 （ 3）車頭及輪胎 為使模型更加逼真，為得到更好的模擬效果，我們查找相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)車頭和輪胎做了較細(xì)致的建模，如圖 4圖 44。想要實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的功能，清楚的表達(dá)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的，還需要把機(jī)構(gòu)簡圖轉(zhuǎn)化為三維模型視圖，然后通過三維模型的分析，清晰的表達(dá)出機(jī)器形狀和用途。即桿 1 長 200，桿 2 長 264。結(jié)合所查資料，桿 1 位置在車廂最上方最好。 若油缸初始長度為 500,則最終長度為 880。 圖 36 機(jī)構(gòu)組合方案一 26 方案二 尺寸設(shè)計(jì) 舉升機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì) (1) 計(jì)算桿長及其在機(jī)構(gòu)中的位置 圖 37 雙剪式舉升機(jī)構(gòu) 要使車廂平穩(wěn)的水平舉升，則這四根桿長度應(yīng)相等，且點(diǎn) C、 F 為中點(diǎn)。以 F 為坐標(biāo)原點(diǎn)，水平線為 x 軸，垂直線為 y 軸，建立直角坐標(biāo)系。如圖 34 所示，建立直角坐標(biāo)系，則 39。從計(jì)算結(jié)果來看， D 點(diǎn)到 E 點(diǎn)的距離為 2131mm，與理想狀態(tài)較接近。 傾斜 機(jī)構(gòu) 尺寸設(shè)計(jì) 22 圖 32 曲柄搖桿 傾斜 機(jī)構(gòu)初始位置 圖 33 最大傾斜位置示意圖 結(jié)合圖 3 圖 33，對(duì)該機(jī)構(gòu)的尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。 兩組設(shè)計(jì)方案 組合 設(shè)計(jì) 簡 圖如 圖 21 216 所示： 圖 216 機(jī)構(gòu)組合方案一 19 圖 217 機(jī)構(gòu)組合方案二 第 3 章 機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì)尺寸設(shè)計(jì) 方案 一尺寸設(shè)計(jì) 舉升機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì) 圖 31 剪式舉升機(jī)構(gòu) 20 如圖 31 所示為剪式舉升機(jī)構(gòu)，各桿件間的連接主要為鉸鏈接， OA 表示油壓缸， A、 E 為滑塊。翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)要求運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，可靠性好，結(jié)構(gòu)緊湊，適合安裝，所以選擇曲柄搖桿翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和曲柄連桿傾斜機(jī)構(gòu)，這樣就可以在油缸行程不大的時(shí)候，使車廂翻轉(zhuǎn)適當(dāng)?shù)慕嵌取，F(xiàn)在要從舉升機(jī)構(gòu)，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和車門打開機(jī)構(gòu)中選擇合適的機(jī)構(gòu)進(jìn)行組合設(shè)計(jì)。 當(dāng)車廂翻轉(zhuǎn)時(shí)，通過聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)使 移動(dòng)副 向重力方向運(yùn)動(dòng) ，就能使車廂門 WX 同時(shí) 打開 ，實(shí)現(xiàn)車廂門的打 開。 且 A、 B 與 車廂構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副， O 為 傾斜機(jī)構(gòu)的簡化。當(dāng)車廂翻轉(zhuǎn)時(shí)，通過聯(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。 其優(yōu)缺點(diǎn)見表 25。 后廂門 啟閉 機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì) 后廂門打開機(jī)構(gòu)的要求是當(dāng)車廂翻轉(zhuǎn)卸貨時(shí)，后廂門隨之聯(lián)動(dòng)打開，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。其優(yōu)缺 點(diǎn)見表 24。 液壓缸一直處于水平，比較 容易控制。 表 22 液壓缸直推機(jī)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝和修理； 該機(jī)構(gòu)所需零件少，便于加工、制造； 該機(jī)構(gòu)由于所需零件少，這就造成了此機(jī)構(gòu)的剛度比較差； 由于靠液壓缸推動(dòng)，這又造成了所需的液壓缸的推程比較大。 它的支撐完全依靠液壓缸 H 和活塞桿 BH、連桿 AH，所以它對(duì)這部分機(jī)構(gòu)剛度要求比較高。既要結(jié)構(gòu)簡單，又要符合安裝要求的機(jī)構(gòu)是沒有最好的，而且翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和車廂的舉升機(jī)構(gòu)要搭配使用實(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)說出這種方案的主要特點(diǎn)，然后選擇 使用。 優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)緊湊，比較容易控制上升量和后移量。 優(yōu)點(diǎn)：在舉升過程中能夠保證車廂處于比較水平的狀態(tài)，舉升位置比較容易控制， 平穩(wěn)性較高。 雙剪式舉升機(jī)構(gòu) A B C D E 9 圖 25 雙剪式舉升機(jī)構(gòu) 原理 分析 ： 如圖 25 所示， GH 代表車廂，機(jī)架代表車底座。由于 A 和 B 是固定鉸點(diǎn)，在車廂舉升時(shí)鉸點(diǎn) E 向右移動(dòng)，該機(jī)構(gòu)滿足車廂舉升的時(shí)候向后移動(dòng)，以方便卸貨。 缺點(diǎn)： 為了保證車廂舉升到最大高度時(shí)，其最大后移量不超過設(shè)計(jì)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(shí)際中不能實(shí)現(xiàn)。 平行四邊形舉升機(jī)構(gòu) 7 圖 23 平行四邊形舉升機(jī)構(gòu) 原理分析：如圖 23 所示， ABCD 剛好構(gòu)成一個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)， AD 桿在液壓缸 EF 的推動(dòng)下，可以繞 D 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)， BC 桿繞 C 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，在整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中 AB（即車廂）始終保持水平，從而實(shí)現(xiàn)了車廂平穩(wěn)舉升且逐漸后移的動(dòng)作。 圖 22 方案選擇流程 舉升 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 可以有多個(gè)方案來實(shí)現(xiàn)車廂舉升和后移運(yùn)動(dòng)。車門機(jī)構(gòu)相對(duì)獨(dú)立。卸貨完畢后，車廂恢復(fù)水平狀態(tài)，后廂門也隨之可靠關(guān)閉，自卸汽車回復(fù)到初始狀態(tài)。 7) 結(jié)構(gòu)盡量緊湊、簡單、可靠，具有良好的動(dòng)力傳遞性能。為保證車廂的穩(wěn)定性，其最大后移量 amax 不得超過 。 設(shè)計(jì)要求 1) 具有一般自卸汽車的功能。 ,進(jìn)一步降低整車整備質(zhì)量 ,節(jié)省原材料；上裝部分主要是車廂采用高強(qiáng)度鋼板， 可以大幅降低鋼板選用規(guī)格，大幅降低整備質(zhì)量。 高 位 自卸車最近的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)主要是應(yīng)用技術(shù)在自卸車上的推廣使用。 高位 自卸車的技術(shù)特點(diǎn)和發(fā)展方向 ： 相對(duì)于普通車輛而言 , 高位 自卸車對(duì)動(dòng)載荷和抗沖擊性要求更高，后橋、后懸架都要加以強(qiáng)化。高位自卸汽車 適合大量裝卸物品，可配合裝載機(jī)聯(lián)合作業(yè)，大量運(yùn)輸?shù)V石、砂石、土方等，充分提高了車輛的運(yùn)輸能力。為方便卸貨，車廂在舉升過程中還 將 逐步后移和 任 意 高度停留 。 圖 11 普通自卸汽車 目前國內(nèi)生產(chǎn)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，普通自卸汽車如圖 12，其基本構(gòu)成如圖 13。 0 高位自卸汽車設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 I 目錄 第 1 章 問題的提出 ........................................................................................................ 1 項(xiàng)目背景 ............................................................................................................... 1 設(shè)計(jì)要求 ............................................................................................................... 4 第 2 章 設(shè)計(jì)方案的選擇 ................................................................................................. 5 高位自卸汽車工作過程 .......................................................................................... 5 方案選擇流程 ........................................................................................................ 6 舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ........................................................................................................ 6 平行四邊形舉升機(jī)構(gòu) .......................................................................................... 6 剪式舉升機(jī)構(gòu) ..................................................................................................... 7 雙剪式舉升機(jī)構(gòu) .