【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 車(chē)廂 HIJ 也始終保持水平的運(yùn)動(dòng)，就能夠?qū)崿F(xiàn)車(chē)廂的舉升運(yùn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)中的 FI、FB 形成的轉(zhuǎn)動(dòng)副為虛約束。如表 為本機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)比較。優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn)解決了單平行四邊形機(jī)構(gòu)桿長(zhǎng)太長(zhǎng)的問(wèn)題；機(jī)構(gòu)較緊湊，能夠滿(mǎn)足舉升過(guò)程中的平穩(wěn)性。構(gòu)件較多，機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，不便于制造、安裝和維修；運(yùn)動(dòng)副多，鉸鏈點(diǎn)的受力問(wèn)題比較關(guān)鍵；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 方案比較11 / 82：雙剪式舉升機(jī)構(gòu)圖 雙剪式舉升機(jī)構(gòu)原理分析：如圖 所示，EF 代表車(chē)廂，機(jī)架代表車(chē)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(chē)底座形成移動(dòng)副，滑塊 F 和車(chē)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(chē)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(chē)廂的舉升動(dòng)作。如表 為雙剪式舉升機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)比較。優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)緊湊，能夠滿(mǎn)足舉升過(guò)程中的平穩(wěn)性；比較容易控制上升量和后移量，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，不便于制造、安裝和維修；運(yùn)動(dòng)副多，鉸鏈點(diǎn)的受力問(wèn)題比較關(guān)鍵；液壓缸鉸接在連桿間，對(duì)液壓缸的安裝要求較高。表 方案比較 傾斜機(jī)構(gòu)的比較12 / 82 方案一：液壓缸直推傾斜機(jī)構(gòu)圖 液壓缸直推傾斜機(jī)構(gòu)原理分析：如圖 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(chē)廂 QP繞著點(diǎn) P 轉(zhuǎn)動(dòng)，就實(shí)現(xiàn)車(chē)廂的傾斜動(dòng)作。表 是本方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較。優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用，目前應(yīng)用比較廣泛； 采用單液壓缸，容易控制車(chē)廂傾角。 采用單液壓缸，機(jī)構(gòu)的橫向強(qiáng)度較差； 液壓缸所需的行程較長(zhǎng)。表 方案比較 方案二：液壓缸連桿傾斜機(jī)構(gòu) 液壓缸連桿傾斜機(jī)構(gòu)13 / 82原理分析：如圖 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，帶動(dòng)SQR 桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車(chē)廂 ST 繞 T 點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)。如表 為本設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)比較。優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn)機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單；機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，需要的零件類(lèi)型比較少，易于加工和安裝；比較容易控制車(chē)廂的傾斜角度。機(jī)構(gòu)的橫向強(qiáng)度較差；在車(chē)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 方案比較 方案三：搖塊傾斜機(jī)構(gòu)圖 搖塊傾斜機(jī)構(gòu)原理分析：如圖 所示，PQ 代表車(chē)廂，PS 桿一端鉸接在車(chē)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(chē)廂 PQ 繞 Q 點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)。如表 為本機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)比較。優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn)14 / 82機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，需要的零件比較少，易于加工和安裝。需要比較大的動(dòng)力來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)搖塊；要滿(mǎn)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 方案比較 方案四：“之”字形傾斜機(jī)構(gòu)圖 之字形傾斜機(jī)構(gòu)原理分析：如圖 所示，TU 為車(chē)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(chē)廂 TU 繞 U 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車(chē)廂的傾斜動(dòng)作。如表 為本機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)比較。優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便安裝； 在車(chē)廂舉升的同時(shí)就能將車(chē)廂傾斜卸貨。液壓缸的行程較大，對(duì)液壓缸的負(fù)載能力也要求較高；ST、SQ 桿較長(zhǎng)，對(duì)兩桿的強(qiáng)度要求較大。機(jī)構(gòu)的橫向強(qiáng)度較差。表 方案比較15 / 82 方案五：滑塊傾斜機(jī)構(gòu)圖 滑塊傾斜機(jī)構(gòu)原理分析：如圖 所示，RS 代表車(chē)廂，PR 桿一端鉸接在車(chē)廂的 R 點(diǎn)上，另一端與滑塊 P 鉸接，當(dāng)要翻轉(zhuǎn)車(chē)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(chē)廂 PS 繞 S 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。如表 為本機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)比較。優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)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。初始時(shí)傳動(dòng)角較小，需要液壓缸較大的推力；對(duì) PR 桿強(qiáng)度要求較高。表 方案比較16 / 82 車(chē)廂聯(lián)動(dòng)打開(kāi)機(jī)構(gòu)的比較 方案一：重力直接打開(kāi)機(jī)構(gòu)圖 重力直接打開(kāi)機(jī)構(gòu)原理分析：如圖 所示，利用在車(chē)廂傾斜過(guò)程中貨物的重力作用直接推動(dòng)后廂門(mén)的打開(kāi)，實(shí)現(xiàn)卸貨，卸貨完畢后，在車(chē)廂門(mén)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 為本機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)比較。優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，不需要其他任何輔助機(jī)構(gòu)，十分經(jīng)濟(jì)； 容易聯(lián)想到，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)要求。不能實(shí)現(xiàn)自鎖。表 方案比較 方案二：搖塊頂開(kāi)機(jī)構(gòu) 搖塊頂開(kāi)機(jī)構(gòu)17 / 82原理分析：如圖 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(mén)，其在 W 點(diǎn)與車(chē)廂鉸接，在 X 點(diǎn)與 XY 桿鉸接，XY 與鉸接在車(chē)廂上的滑塊 Y 形成移動(dòng)副。當(dāng)車(chē)廂翻轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)使滑塊 Y 繞車(chē)廂轉(zhuǎn)動(dòng)，使 XY 相對(duì)滑塊 Y 移動(dòng)，就能使車(chē)廂門(mén) WX 繞W 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車(chē)廂門(mén)的打開(kāi)。如表 為本設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)比較。優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，自鎖性較好； 要使轉(zhuǎn)動(dòng) Y 時(shí)，XY 桿要移動(dòng)且轉(zhuǎn)動(dòng)，要精確控制廂門(mén)的打開(kāi)角度，對(duì)零件的精度要求較高。表 方案比較 方案三：滑塊打開(kāi)機(jī)構(gòu)圖 滑塊打開(kāi)機(jī)構(gòu)原理分析：如圖 所示，UV 代表車(chē)廂門(mén)，其上端與連桿 UX 鉸接，下端與連桿WV 鉸接，滑塊 Y 與車(chē)廂底部形成移動(dòng)副。在車(chē)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(chē)廂門(mén) UV 繞 V 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車(chē)廂門(mén)的聯(lián)動(dòng)打開(kāi)。如表 為本機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)比較。優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 機(jī)構(gòu)比較緊湊，能夠可靠且準(zhǔn)確控制廂門(mén)的打開(kāi)角度； 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。 對(duì)于只需實(shí)現(xiàn)廂門(mén)的聯(lián)動(dòng)打開(kāi)，機(jī)構(gòu)有點(diǎn)復(fù)雜； 計(jì)算相對(duì)比較復(fù)雜。18 / 82表 方案比較 方案四：搖桿打開(kāi)機(jī)構(gòu)圖 搖桿打開(kāi)機(jī)構(gòu)原理分析：如圖 所示 UV 為車(chē)廂門(mén)，其上端與 WU 桿鉸接，下端與 XV 桿鉸接，在車(chē)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(chē)廂門(mén) UV 繞 V 點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)。如表 為本機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)比較。 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便安裝； 能夠比較準(zhǔn)確控制車(chē)廂門(mén)啟閉時(shí)的位置，自鎖行好。不易控制車(chē)廂在傾斜過(guò)程中廂門(mén)始終保持豎直。表 方案比較 機(jī)構(gòu)綜合 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 為第一套方案19 / 82的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖 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 為第一套方案的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖 20 / 82 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 為第一套方案的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖 21 / 82第三章 機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 滑槽舉升機(jī)構(gòu) 滑槽舉升機(jī)構(gòu)（搖桿式）的引入如 圖 30 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(chē) 廂 置 于 一 個(gè) 傾 斜的 固 定 導(dǎo) 槽 內(nèi) ， 車(chē) 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(chē) 廂 就 能 夠 沿 著 導(dǎo) 槽 移 動(dòng) ， 就 實(shí) 現(xiàn) 了 車(chē) 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 31 所 示 ：22 / 82圖 31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(chē) 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 。 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 32 所 示 ：23 / 82圖 321. 滑槽 傾 斜 角 的 設(shè) 計(jì) ： 由 圖 32 可 知 ， 導(dǎo) 槽 的 傾 斜 角 度tanα =Smax/a=1800/380=所 以 α =arctanSmax/a=176。圖 321. 液 壓 缸 和 搖 桿 的 長(zhǎng) 度 設(shè) 計(jì) ： 先 設(shè) 夾 板 的 厚 度 為 d（ d≤ 500， 由 車(chē) 廂 低 與 車(chē) 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)、 C39。 (XC39。， YC39。)、 D39。 (XD39。， YD39。)。 由 圖 31 可 知 ： B??B ..............................() ..............................()DCX39。39。39。39。 （ 1） 、 （ 2） 式 是 由 C、 C39。兩 點(diǎn) 分 別 在 BD、 BD39。兩 條 直 線(xiàn) 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 ： AC≥1000 mm ， AC39?！?700 mm ..............................() 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 ： BD39。 =2300 mm－d ........................... ()2sin? BD =500 mm－d ........................... ()1由三角形余弦定理有（ ABC)：?24 / 82 ........................... ()2221cosBCAC?????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(xún) ， 初 步 擬 大 致 的 尺 寸如 下 （ 如 果 算 得 不 符 合 要 求 可 以 適 當(dāng) 的 調(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) 候 能 夠 很 好 地 把 力 均 分 出 去 。 所以 ， 我 們 假 設(shè) ABC39。是 正 三 角 形 ， 且 另 AC39。處 于 液 壓 缸 的 最 長(zhǎng) 臨 界 值 1700 ?mm 則 有 ： AB = AC = AC39。 =1700 mm 260???將 數(shù) 據(jù) 帶 入 式 子 可 得 ： mm39。sinBD? mm14 BD=BD39。 22170cos0AC?????經(jīng) 計(jì) 算 得 到 ： 19339。8? BD = BD39。 = 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 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 。 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(chē) 廂 置 于 一 個(gè) 傾 斜 的 固 定 導(dǎo) 槽 內(nèi) ， 車(chē) 廂 下 部 的夾 板 連 接