【文章內(nèi)容簡介】 C22lAClBCCOS∠ACB= ?lAB=lAB末lAB初=447mm500mm（滿足設(shè)計要求）其它參數(shù)計算得：lBD=∠BAC初=176?！螧AC末=176。由lDCSin∠CEX軸=lDESin∠DCE得初狀態(tài)：lDE=4000mm（滿足要求）圖39 后廂門滑軌啟閉機(jī)構(gòu)考慮到在車廂傾斜到最大角55度，也可滿足后廂門為豎直狀態(tài) 1，2桿長需確定。又1,2桿長差與1,2桿位置距離有關(guān)，位置距離也有待確定。桿1位置也需確定。結(jié)合所查資料，桿1位置在車廂最上方最好。為了節(jié)省材料，和滿足桿2在卸載完后的順利回收，取桿1,2之間距離200。那么根據(jù)計算桿2要比桿1長164。在節(jié)省材料和滿足桿的穩(wěn)定滑行，滑槽定在車廂最后部長度為36。即桿1長200，桿2長264。桿1在車廂頂端，桿2在距車廂頂端200出水平位置。 機(jī)構(gòu)組合將上述三部分機(jī)構(gòu)，按照計算的尺寸，進(jìn)行機(jī)構(gòu)組合，組合簡圖如圖310。圖310 機(jī)構(gòu)組合方案二第4章 機(jī)構(gòu)運動分析 三維模型的建立在機(jī)構(gòu)設(shè)計完成之后，僅是確定了機(jī)構(gòu)的運動運動狀態(tài)。想要實現(xiàn)機(jī)構(gòu)的功能，清楚的表達(dá)機(jī)構(gòu)設(shè)計的目的，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。因此，我們根據(jù)計算的各機(jī)構(gòu)尺寸以及查找的高位自卸汽車的相關(guān)資料，用SolidWorks軟件繪制各個零件，并將其進(jìn)行組裝，得到高位自卸汽車的裝配體。 部分零件圖（1）車廂車廂的建模主要是應(yīng)用了拉伸等特征，建立其符合尺寸要求的車廂模型。建模的時候主要是要判斷鉸接點的位置根據(jù)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計數(shù)據(jù)確定鉸接點的合理位置，如圖41。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)，對車頭和輪胎做了較細(xì)致的建模，如圖4圖44。圖43 車頭圖44 輪胎（4）液壓缸 液壓缸為舉升機(jī)構(gòu)和傾斜機(jī)構(gòu)提供動力，如圖45。圖45 液壓缸（5）各種桿件桿件機(jī)構(gòu)和鉸建模都相對簡單。在實現(xiàn)高位自卸汽車工作的裝置中主要是這些桿件鉸接點位置和鉸接點間相對長度在對機(jī)構(gòu)的運動起到?jīng)Q定作用。建模主要是確定桿件機(jī)構(gòu)的鉸接點和鉸接點之間的長度位置關(guān)系，嚴(yán)格按照尺寸計算的結(jié)果建立模型，以保證準(zhǔn)確的模擬出機(jī)構(gòu)的運動狀態(tài)。 裝配體將建立的零件圖進(jìn)行初步組裝，可分別得到舉升機(jī)構(gòu)圖和傾斜機(jī)構(gòu)圖，如圖4圖447所示圖45 剪式舉升機(jī)構(gòu)圖46 雙剪式舉升機(jī)構(gòu)圖47 傾斜機(jī)構(gòu)圖將零件圖進(jìn)一步組裝，得到高位自卸汽車方案一和方案二的最終裝配體，如圖4圖49。圖45 方案一裝配體圖46 方案二裝配體 機(jī)構(gòu)運動分析通過模型的運動仿真可以清楚的看到機(jī)構(gòu)的運動過程，借此分析機(jī)構(gòu)是否干涉，設(shè)計是否合理。通過觀察模型的運動，進(jìn)一步優(yōu)化機(jī)構(gòu)的設(shè)計，使工作更可靠，以便在符合要求的方案中采用最佳的方案。另外是運動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)運動的視頻文件。因此，我們將在SolidWorks中完成的裝配體導(dǎo)入到ADAMS軟件進(jìn)行運動分析與動力分析。 組合方案一運動分析圖47 剪式舉升機(jī)構(gòu)運動分析簡圖如圖47所示，以B點初始位置為坐標(biāo)原點，x軸水平向右，y軸豎直方向，建立如圖所示坐標(biāo)系，則D點橫坐標(biāo)為1772mm，B點坐標(biāo)為（vt，0）。車廂EF舉升過程中的位移方程為：……………………（）其中：——CE、BF桿長 ——油缸伸縮速度 ——初始位置桿BF與x軸的夾角對位移方程求導(dǎo)得車廂舉升過程中的速度方程：…………………………（）對速度方程求導(dǎo)得車廂舉升過程中的加速度方程：………（）我們將在SolidWorks中完成的裝配體導(dǎo)入到ADAMS軟件進(jìn)行運動分析與動力分析，如圖47。圖48 方案一裝配體導(dǎo)入到Adams在運動仿真中定義了油缸的運動速度，根據(jù)油缸的運動速度可以通過軟件分析得到目標(biāo)點的位移、速度、和加速度線圖。通過運動分析，判斷機(jī)構(gòu)的受力狀態(tài)和運動狀態(tài)是否良好，為機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計提供理論參照和數(shù)據(jù)支持。下面分別對舉升機(jī)構(gòu)和傾斜機(jī)構(gòu)進(jìn)行運動分析。（1） 舉升機(jī)構(gòu)a. 當(dāng)油缸在0—5s之間先做勻加速運動，加速到40mm/s后做勻速運動，得到車廂的位移、速度、加速度曲線圖如圖49所示。圖49 舉升機(jī)構(gòu)運動學(xué)分析當(dāng)油缸采用這種運動方式時，從曲線上可以大致看出，舉升高度大約為1800mm，滿足設(shè)計要求。舉升加速度由零逐漸增大，2s后又逐漸減小，最后加速度逐漸趨于。，速度曲線較平滑，先增大后減小，最大速度約為130mm/s，不會給車廂帶來較大沖擊，有利于延長設(shè)備的使用壽命。速度變化相對平穩(wěn)，有利于實現(xiàn)在任意位置停止，滿足設(shè)計要求。b. 當(dāng)油缸的速度是以40mm/s勻速運動的時候得到的位移、速度、加速度曲線圖如圖410所示。圖410 舉升機(jī)構(gòu)運動學(xué)分析從曲線上可以大致看出，當(dāng)油缸以40mm/s的速度勻速運動時，舉升高度大約為1800mm，滿足設(shè)計要求。剛開始時，舉升加速度波動比較大，這種情況給油缸和車廂帶來的沖擊比較大，不利于延長設(shè)備的使用壽命。5S后加速度逐漸趨于穩(wěn)定，接近0，車廂以很小的速度向上運動。幾乎是勻速上升。速度變化相對平穩(wěn)，上升過程為減速運動，有利于實現(xiàn)在任意位置停止，滿足設(shè)計要求。小結(jié)：通過上述不同輸入方式的對比，可以發(fā)現(xiàn)通過改變油缸的輸入狀況來改善機(jī)構(gòu)的運動方式。舉升過程中的分析改進(jìn)意見，這個分析過程使用的油缸的初速是均勻增大到一定速度再勻速運動的，如果直接使用勻速運動的油缸，在油缸起步的時候，車廂的加速度很大，而且勻速運動的油缸只存在與理想條件中。在這個模擬中發(fā)現(xiàn)速度均勻增大的油缸在變?yōu)閯蛩俚臅r候車廂有加速度突變，這是因為油缸有加速度突變。在機(jī)構(gòu)難以做重大的改動的情況下，可以改善輸入運動改善機(jī)構(gòu)的運動?？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式的運動速度變化，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)器的使用時間。（2）傾斜機(jī)構(gòu)a. 讓車廂保持在舉升到最高位置的狀態(tài)，然后對車廂翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的進(jìn)行運動學(xué)分析，定義油缸的運動，油缸以40mm/s的速度做勻速運動，車廂隨之翻轉(zhuǎn)，畫出車廂翻轉(zhuǎn)時，車廂相對于中間連接機(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411。圖411 傾斜機(jī)構(gòu)運動學(xué)分析由圖可知，車廂傾斜最大角度約為，滿足設(shè)計要求。由角速度曲線可知，在運動剛開始時，角加速度比較大，且波動很大，由此引起角速度變化比較快，會給車廂以及油缸帶來一定的沖擊，不利于油缸和車廂的長久使用。車廂翻轉(zhuǎn)先加速速后減速，在接近2s的時候，角加速度接近于0，最大角速度為。當(dāng)達(dá)到最大傾角時，角速度接近零。b. 讓車廂保持在舉升到最高位置的狀態(tài)，然后對車廂翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的進(jìn)行運動學(xué)分析，定義油缸的運動，油缸在06s之間做勻加速直線運動，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，車廂相對于中間連接機(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412 傾斜機(jī)構(gòu)運動學(xué)分析由圖可知，車廂傾斜角緩慢增加，最大角度約為，滿足設(shè)計要求。由角速度曲線可知，速度變化較大，由零逐漸增大，6s左右角速度達(dá)到最大，約為 ，隨后角速度緩慢減小。角速度變化平緩，不會對車廂產(chǎn)生較大的沖擊。由角加速度曲線可知，角加速度由0逐漸增大，3s時達(dá)到最大，之后又逐漸減小。角速度曲線光滑，且變化范圍不大，沒有突變點，能夠使車廂平穩(wěn)的翻轉(zhuǎn)。其結(jié)果與油缸勻速運動輸出的結(jié)果相比，有了較大的改善。由此可見，采用改變輸入運動的方式，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。 組合方案二運動分析雙剪式舉升機(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，、速度方程和加速度方程可以容易的得到雙剪式舉升機(jī)構(gòu)的位移、速度和加速度方程，具體如下：位移方程：……………………（）速度方程：…………………………（）加速度方程:………（）將方案二的裝配體導(dǎo)入到Adams中，如圖412。在運動仿真中定義了油缸的運動速度，根據(jù)油缸的運動速度可以通過軟件分析得到目標(biāo)點的位移、速度、和加速度線圖。通過運動分析，判斷機(jī)構(gòu)的受力狀態(tài)和運動狀態(tài)是否良好，為機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計提供理論參照和數(shù)據(jù)支持。下面分別對舉升機(jī)構(gòu)和傾斜機(jī)構(gòu)進(jìn)行運動分析。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勻速運動的時候得到的位移、速度、加速度曲線圖如圖413所示。圖413 舉升機(jī)構(gòu)運動分析曲線圖從曲線上可以大致看出，當(dāng)油缸以35mm/s的速度勻速運動時，車廂速度、加速度和位移變化都比較平穩(wěn)。這種情況給油缸和車廂帶來的沖擊比較小，可以延長設(shè)備的使用壽命。雙剪式舉升機(jī)構(gòu)舉起中間架和車廂。由圖可以看出，舉升高度大約為1800mm，滿足設(shè)計要求。初始啟動的時候舉升加速度較大，4S后加速度逐漸趨于零，車廂幾乎是勻速上升。速度變化相對平穩(wěn)，上升過程為減速運動，有利于實現(xiàn)在任意位置停止，滿足設(shè)計要求。b. 當(dāng)油缸在0—5s之間先做勻加速運動，加速到40mm/s后做勻速運動，得到車廂的位移、速度、加速度曲線圖如圖414所示。圖414 舉升機(jī)構(gòu)運動分析曲線圖當(dāng)油缸采用這種運動方式時，從曲線上可以大致看出，舉升高度大約為1800mm，滿足設(shè)計要求。舉升加速度由零逐漸增大，1s后又逐漸減小，最后加速度逐漸趨于。，速度曲線較平滑，先增大后減小，最大速度約為230mm/s，不會給車廂帶來較大沖擊，有利于車廂的平穩(wěn)舉升和延長設(shè)備的使用壽命。速度變化相對平穩(wěn)，有利于實現(xiàn)在任意位置停止，滿足設(shè)計要求。通過上述不同輸入方式的對比，可以發(fā)現(xiàn)通過改變油缸的輸入狀況來改善機(jī)構(gòu)的運動方式。舉升過程中的分析改進(jìn)意見，這個分析過程使用的油缸的初速是均勻增大到一定速度再勻速運動的，如果直接使用勻速運動的油缸，在油缸起步的時候，車廂的加速度很大，而且勻速運動的油缸只存在與理想條件中。在這個模擬中發(fā)現(xiàn)速度均勻增大的油缸在變?yōu)閯蛩俚臅r候車廂有加速度突變，這是因為油缸有加速度突變。在機(jī)構(gòu)難以做重大的改動的情況下，可以改善輸入運動改善機(jī)構(gòu)的運動。可以通過使用節(jié)流閥等油缸控制元件，使油缸的速度以多項式的運動速度變化，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)器的使用時間。（2）傾斜機(jī)構(gòu)a. 讓車廂保持在舉升到最高位置的狀態(tài)，然后對車廂翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的進(jìn)行運動學(xué)分析，定義油缸的運動，油缸以35mm/s的速度做勻速運動，車廂隨之翻轉(zhuǎn)，畫出車廂翻轉(zhuǎn)時，車廂相對于中間連接機(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415。圖415 傾斜機(jī)構(gòu)運動分析曲線由圖可知，車廂傾斜最大角度約為，滿足設(shè)計要求。由角速度曲線可知，速度變化平穩(wěn)，先減速在加速，在接近5s的時候，角速度接近于0，最大角速度為，沒有速度突變。由角加速度曲線可知，角加速度雖然沒有突變點，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)致車廂運動不夠平穩(wěn)。通過改變油缸的速度，可以對車廂的傾斜運動做適當(dāng)改善。b. 讓車廂保持在舉升到最高位置的狀態(tài)，然后對車廂翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的進(jìn)行運動學(xué)分析，定義油缸的運動，油缸在05s之間做勻加速直線運動，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，車廂相對于中間連接機(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416。圖416 傾斜機(jī)構(gòu)運動分析曲線圖由圖可知，車廂傾斜最大角度約為，滿足設(shè)計要求。由角速度曲線可知，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，角加速度由0逐漸增大，之后又逐漸減小。角速度曲線光滑，且變化范圍不大，沒有突變點，能夠使車廂平穩(wěn)的翻轉(zhuǎn)。其結(jié)果與油缸勻速運動輸出的結(jié)果相比，有了較大的改善。由此可見，采用