【正文】 。方案一、自開式機構車廂311 自開式廂門打開機構因為廂門隨車廂翻轉而打開時二者角度相同，所以廂門處于打開和關閉這兩種狀態(tài)時都豎直的，為了使之可以方便自由地打開，可以利用廂門自重來實現(xiàn)。卸貨時廂門打開廂門鎖止機構，廂門隨車廂翻轉而利用廂門自重自由打開。卸貨完畢時，使用鎖止機構鎖死廂門，可以可靠廂門關閉。該機構思路簡單，容易設計。車廂底部空間可以被有效地利用，安裝維護都較方便。不足之處是車門開閉具有高度的自由性，車門打開角度與翻轉角度之間不能用精確的函數(shù)關系來表現(xiàn)。方案二、控制開合式機構。車廂圖312 控制開合式廂門打開機構該機構實現(xiàn)廂門開合的方式是用控制桿控制廂門上面的鉸鏈來完成。當恰當?shù)穆?lián)系控制桿和車廂翻轉控制機構，將二者統(tǒng)籌結合時，車廂翻轉和廂門打開的聯(lián)動控制可以被精確的實現(xiàn)。缺點是機構安裝有一定的難度，車廂側面安裝類似的結構還是比較恰當?shù)模嗽O計還有一個很明顯的不足，沒有預留車廂側面的空間，而且如果車廂底部安裝類似結構，卸貨時會受到控制桿的干擾。 車廂的廢氣加熱在溫度較低的北方冬天，自卸汽車的使用和保養(yǎng)需要注意保暖，發(fā)動機、駕駛室、傳動系的儲油部位及液壓油箱等關鍵設備采取必要的加熱措施，是肯定不可缺少的，其次車廂也要進行加熱處理，以避免貨物在運輸時被凍結在車廂底板和側板上，從而對運輸卸貨產(chǎn)生影響。為了節(jié)約資源和成本，減少不必要的浪費，對自卸車廂的加熱一般都是利用發(fā)動機排出的廢氣來完成。 液壓傾卸系統(tǒng)自卸汽車傾卸機構的液壓系統(tǒng)大體上有獨立液壓和聚生轉向聯(lián)合液壓系統(tǒng)這兩類。車廂的液壓傾卸系統(tǒng)的組成部分很多，主要有液壓油泵、分配閥、升降筒和車廂舉升限位閥等。獨立液壓傾卸系統(tǒng)一般被普通自卸汽車和噸位較小的礦用自卸汽車所采用。如圖313 所示，是某種類型自卸汽車采用的獨立液壓傾卸系統(tǒng)結構圖。 油液被油泵6從油箱2吸出后，首先進行油液分配，通過分配閥11來實現(xiàn)?？刂崎y13的三種工作狀態(tài)（舉升、降落、中間）與分配閥的三個工作裝置一一對應。取力器通過傳動軸與油泵相連并驅動油泵工作，取力器的操作形式為氣力操縱。76 圖313 某種類型自卸汽車車廂的獨立液壓傾卸機構管路 1—回油管； 2—油箱； 3—油泵進油管； 4—升降筒配油管； 5—升降筒； 6—油泵； 7—限位閥。 8—油泵池油管； 9—氣管； 10—油泵出油管； 11—分配閥。 12—分配閥出油管； 13—轉式控制閥。、機構的組合設計對要實現(xiàn)的目標進行分解和分析以及目標的組成機構分別完成設計之后，就要在統(tǒng)籌兼顧，協(xié)調配合的原則下，將這些組成機構進行組合拼湊，以實現(xiàn)預期目標。此次設計就是要從前面列舉的舉升機構，翻轉機構和開合機構方案中選擇合適的方案進行組合設計。組合后的要求是保證車廂運動的平順穩(wěn)定，避免機構運動的干涉。從實用性的角度出發(fā)，在綜合前面各機構的各個方案后，作出如下選擇：舉升機構選擇雙平行四邊形聯(lián)動機構，翻轉機構選擇曲柄搖桿翻轉機構，開合機構選擇自由打開式機構且控制方式有很多，大多采用獨立油缸控制或手動控制。組合后的機構簡圖，創(chuàng)造性的將居于車廂中部的翻轉機構置于舉升機構的上部，和舉升機構處在同一高度位置，但并不與底盤相連。具體結構見下圖。圖314 機構組合設計、機構尺寸的設計已知的車廂等重要的尺寸：方案號車廂尺寸（LWH）SmaxaWLtHdB3900200064018503504800300500舉升機構尺寸設計：圖315 舉升機構的計算圖首先計算舉升機構的尺寸。桿AG初始角度設為X0，旋轉后角度變?yōu)閄1=80度，桿AG長設為，桿GH長設為。舉升高度：后移量：安裝所需空間：假設，有上面的式子計算可得：。計算后設計油缸相應的尺寸，油缸最短長度為620，伸長的長度為1180，BL=410.翻轉機構尺寸設計：圖316 翻轉機構的尺寸設計翻轉機構中B和H之間的豎直高度差。計算中可以看出 L1和L2的長度隨L3的增加而變長，如果的尺寸選擇得較大，L1和L2的長度很肯能會過大，空間可能就不夠，結合車廂的長度，要使受力狀態(tài)符合要求，E點越靠近車廂重心越好。設L3=1800。L1=L2，車廂處于水平位置時，B點和E點在同一條鉛垂線上，在最高舉升高度時，L1=l2且與L2在一條直線上，機構被鎖死?？梢缘贸龉剑河嬎愕玫剑篖1=L2=1060，L3=1800根據(jù)計算可以安排油缸最短尺寸800，AB=300，BC=1000。廂門開合機構尺寸設計：從實用的角度考慮，廂門開合機構選擇利用廂門自重來控制廂門自由開合，機構中，保證廂門的緊密配合，使廂門能夠嚴密按照要求的關上為首要滿足達到的要求，其他要求不高，有的可適當忽略。尺寸以鎖止機構被打開時，廂門自由打合不受影響為目標，具體可以在建立模型時根據(jù)模型的要求進行選擇。UG建模和運動仿真完成了機構設計，僅僅是使機構的運動狀態(tài)得以明確。接下來還要將機構簡圖轉化為三位模型視圖，以實現(xiàn)機構的功能，明確設計目的，然后再分析三維模型，表達機器形狀和用途。、模型的建立與組裝建立符合尺寸要求的車廂模型主要應用了拉伸等特征，建模的關鍵是要確定鉸接點在車廂上的合理位置，如圖41。圖41車廂車廂和底盤之間有一個非常重要的機構，那就是中間連接層，中間連接層看起來不重要，但作用很大，可以使翻轉機構以舉升機構基發(fā)揮到翻轉作用。有了中間連接層，舉升機構和翻轉機構就可以在相互平行的平面空間內(nèi)各自單獨工作，而彼此不產(chǎn)生影響。翻轉機構相對于中間連接層翻轉，中間連接層相對于地面舉升，將它們對車廂的作用綜合起來后，車廂就可以按照要求舉升到一定的高度翻轉卸貨。模型如圖42。圖42 中間連接層底盤是汽車的重要組成部分，車廂的基礎，可以在底盤中畫出簡單的汽車模型。動畫能夠演示出最佳的圖形效果。圖43 底盤桿件和鉸建模相對于上面那些機構的模型來說是比較簡單的。因為是連桿式自卸汽車，所以其工作裝置中桿件鉸接點的位置和鉸接點間的相對長度的選擇和確定是非常關鍵的問題，這些決定著機構的運動。桿件建模的主要目的就是為了確定桿件機構的鉸接點和鉸接點之間的長度位置關系。必須嚴格根據(jù)計算出的尺寸結果建立模型，保證機構的運動狀態(tài)可以準確的被模擬。部分桿件如圖44。圖44 部分桿件圖將自卸汽車所需的各種零件按照運動要求，組裝在一起，可以得到總體裝配圖。圖45 總體裝配圖、模型的運動仿真模型的運動仿真可以將機構的運動全過程清晰的展示出來，借此可以分析各個機構的運動是否相互干涉，檢驗設計的合理性程度。通過觀察模型的運動，將各個機構的設計進行進一步的優(yōu)化，提高各個機構工作的可靠性，使設計者可以才設想的符合要求的眾多方案中找到最佳的方案。此外機械的工作過程可以直觀的被運動分析模擬出來，機械的推廣和宣傳材料可以從仿真結果得到。、輸出機構的分析結果油缸的運動速度已在運動仿真中進行過定義，據(jù)此通可以分析出目標點的位移、速度、和加速度線圖。從運動分析中，可以明確機構的受力狀態(tài)和運動狀態(tài)，判斷其是否符合要求，是機構優(yōu)化設計的理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。油缸以40mm/s的速度勻速運動時，其運動曲線由軟件得出如下所示。圖46車廂舉升過程的運動學分析從圖中可知，此種運動狀態(tài)下，初始加速度有點難以操作，從數(shù)據(jù)表中可以查到，初始加速度最大可達到1452毫米每二次方秒。但是運動特征可以通過改變輸入的運動方程的方式進行調整。 油缸勻加速到40mm/s后勻速推進。這時的分析結果如下圖所示：圖47 舉升過程的運動學分析從上圖中可以很清晰的得到這種運動特征參數(shù)曲線的變化，借此分析機構的運行。中間連接層和車廂被平行四邊形舉升機構舉升。其中車廂相對于底盤的運動速度舉升數(shù)據(jù)的參量，從結果上可以看出其基本上符合設計要求，速度曲線約在2秒的時刻突變，有最大值，其余時間段內(nèi)速度相對平滑，可以認為是勻速上升，這對要求車廂可以在任意位置停止是有利的，滿足設計要求。加速度曲線在2秒時的突變，給油缸和車廂造成的沖擊，會縮短機器壽命。為了減小甚至避免這種沖擊，就必須進行調整。當翻轉油缸的輸入運動如下圖時圖48 油缸輸入速度曲線圖就得到如下圖所示的車廂與翻轉油缸鉸點附近的點的運動位置、速度和加速度曲線圖形。圖49 車廂翻轉過程動力學分析結果圖從上圖可以看出，在油缸勻速運動過程中，車廂開始運動時的速度和加速度都不是很理想，都有點偏大，加速度甚至高達1600毫米每二次方秒。柔性沖擊較嚴重，但因加速度平緩變化，使得運動狀態(tài)穩(wěn)定。為了減小甚至避免柔性沖擊，就必須適當?shù)卣{整翻轉油缸的輸入運動。當油缸以下圖中的余弦曲線規(guī)律輸入運動速度時圖410 翻轉油缸速度和位移曲線就得到如下圖的分析結果： 圖411 車廂反轉時運動學分析結果由上圖可知，以輸入狀態(tài)進行運動，車廂的速度和加速度都沒有很明顯的波動，可以很平順地變化。從最后的數(shù)據(jù)中可以知道車廂的最大加速度是60毫米每二次方秒。這比勻速運動所得出的結論要明顯優(yōu)越得多。柔性沖擊得到了極大地遏制，機構的使用效果和使用壽命都得到了明顯的加強。此過程中，車廂被舉升到要求的位置后，開合機構打開，廂門移動，車廂被翻轉，最后車廂在重力作用下回到原來的位置。車廂重心相對于底盤的運動曲線圖形如下圖所示： 圖412車廂運動過程的位移圖形5液壓油泵主要參數(shù)的確定1）油泵的工作壓力P 根據(jù)舉升力F，可得到升降筒內(nèi)需要的油壓p； 單節(jié)式升降筒內(nèi)的油壓可根據(jù)下式得到：p = F / A式中： F — 升降筒的舉升力； A— 升降筒的橫截面積。多節(jié)式浮柱升降筒的油壓，要在得出每節(jié)工作時所需要的油壓后，再確定： pi = P/Ai 式中： Ai—各節(jié)的工作面積。因為有多種因素的影響，升降筒內(nèi)所需要的油壓應該加以控制，使其小于油泵額定工作油壓。2） 泵的理論流量 油泵的流量取決于升降筒的最大工作容積和舉升時間，但前提是油泵在舉升過程內(nèi)要均勻工作。 升降筒的最大工作容積可根據(jù)下面的方法得到：單節(jié)升降筒的工作容積V由下式確定： V = A ? S式中 A—升降筒工作面積； S—升降筒的最大行程；多節(jié)式浮柱升降筒的最大工作容積V： 式中 n—升降筒伸縮節(jié)的節(jié)數(shù)； Fi—每節(jié)的工作面積； Si—每節(jié)的行程。自卸汽車的運輸效率在一定程度上取決于車廂的舉升時間（傾卸時間），時間越短，效率越高。理論上需要的油泵流量QT可根據(jù)下式得到：Q=60?V/（ηvt）(dm/min) =610V/(ηvt) （m/min）式中 V—升降筒的最大工作容積（dm）； ηv—油泵的容積效率；] t—車廂舉升時間?？紤]到多種因素的作用，計算出的理論流量要比實際選用的油泵最大流量小。6傾卸機構主要液壓元件的選擇 油泵液壓傾卸機構的運動是由油泵驅動的。當下，齒輪泵和柱塞泵多被應用于自卸汽車上，其中又以外嚙合齒輪泵和軸向柱塞式泵應用范圍最大。相同體積情況下，與軸向柱塞式泵相比較，外嚙合齒輪泵流量大，油壓低。載重量不太大的自卸汽車采用普通齒輪泵比較合適。 液壓傾卸機構動作的執(zhí)行依靠升降筒來實現(xiàn)。活塞式和浮柱式升降筒是目前自卸汽車上應用最廣泛地。 自卸汽車車廂液壓傾卸機構的液壓控制元件有很多，大體上認為由分配閥、液壓系統(tǒng)限壓閥和車廂舉升限位閥等組成。分配閥常見的可分為滑閥式和球閥式兩種，但滑閥式分配閥在自卸汽車上應用較多。分配閥又可分為常開式和常壓式，常開滑閥式分配閥被大多數(shù)自卸汽車所采用。（1）滑閥式分配閥 按分配閥的操縱方法分類有三種，分別為機構操縱、壓縮空氣操縱和液壓操縱。壓縮空氣操縱被大量應用，而輕型自卸汽車上僅采用機械式操縱。 （2）車廂傾卸（舉升）限位閥 車廂限位閥的作用是防止車廂由于各種原因過度傾斜拉壞升降筒，以限制車廂傾斜的角度。結論在此次畢業(yè)設計的整個設計和計算過程中，學生將所學過的有關機械設計方面的知識進行了一系列的整理和運用，并在網(wǎng)上查找了相關的部分資料，經(jīng)過一系列努力和籌劃，終于寫成了此份論文。在機構設計時，學生查閱相關資料，設想出了多種機構，通過對比，找出他們各自的主要優(yōu)缺點，最終選擇出自己認為最好的方案進行組合，然后運用三維軟件對機構進行建模和仿真分析。學生在此次畢業(yè)設計中同樣也認識知道了自身的不足，包括知識的缺乏和想象力的欠缺。同時設計還有不完善之處，計算力度不夠，沒有進行力學分析。這是學生最大的缺點。運動學分析，可以說明給機構施加一定的荷載是可以使機構的運動得以實現(xiàn)，但因為欠缺動力學分析，所以不知道需要多大的力才可以推動機構運動，也沒有進行材料的選擇和材料的截面尺寸和截面形狀的設計。參 考 文 獻1 ：高等教育出版社，1988.2 張順心、曹東興、張振歧（主編）.，1999.3陳振動，陳義坤，康佳琨，張柏欽,劉清吉， v16 .4【美】Unigraphics Splutions ，,清華大學出版社，2002.：中國紡織出版社，1997.6潘兆莊，：機械工業(yè)出版社，1991.7陳家瑞（主編），吉林工業(yè)大學汽車工程系（編著）.汽車構造（下）.人民交通出版社.：浙江大學出版社，1999.9章宏甲，2004.：上?？茖W技