【導(dǎo)讀】然而，由于裝載機的工況復(fù)雜、駕駛裝載機要兼顧工作裝置的狀。載機駕駛員成本巨大、困難重重。設(shè)計一種裝載機模擬器，可以解決在培訓(xùn)裝。載機駕駛員過程中的諸多問題。它可令學(xué)員盡快掌握理論知識和基本操作技能，員真機訓(xùn)練時的意外事故。裝載機模擬器占地小、耗能低、不受環(huán)境制約卻可。財力負擔(dān)，提高培訓(xùn)效率、節(jié)約培訓(xùn)成本。載機模擬器運動平臺的性能指標(biāo)要求，對三自由度平臺進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。臺機構(gòu)，然后，根據(jù)一系列要求確定出平臺各部分的尺寸。

　　

【正文】 不能被折斷，需要有抵抗破壞和變形的能力，即要滿足工作所需的剛度和強度?；钊麠U的結(jié)構(gòu)分為實心和空心兩種，當(dāng)活塞桿夠粗達到 60mm 以上時，可以采用空心。本文中選用實心的，采用 45 號鋼。 活塞寬度 活塞寬度與系統(tǒng)油壓和液壓缸筒內(nèi)徑有關(guān)，適當(dāng)?shù)幕钊麑拵鼙ＷC活塞和活塞桿的穩(wěn)定性，根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗，一般取活塞寬度 B為 B=（ ） D 本文中有： ~ = ~B ??（ 0 . 6 1 . 0 ） 1 0 0 6 0 1 0 0 ， 取 80B mm? 錯誤 !未找到引用源。 。 活塞組件的密封和支承方式 A、 密封 活塞及活塞桿處的密封圈的選用，應(yīng)根據(jù)密封的部位、使用的壓力、溫度、運動速度的范圍不同而選擇不同類型的密封圈。不同于普通的液壓缸，伺服缸要求更高，摩擦要小，且要避免爬行現(xiàn)象，保證液壓缸的運動精度，系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)性能要好，要防止滯澀，滿足這些條件才能達到伺服控制系統(tǒng)對精度的要求。而在液壓技術(shù)和機械加工技術(shù)與設(shè)備均已非常成熟的 現(xiàn)在，液壓缸的性能很大程度上取決于密封裝置的設(shè)計?；钊麠U處的密封形式有 O 形、 V 形、 Y 形和 Yx 形密封圈。為了清除活塞桿處處露部分沾附的灰塵、保證油液清潔及減少磨損，在端蓋外側(cè)增加防塵圈。常用的有無骨架防塵圈和 J 形橡膠密封圈，也可用毛氈圈防塵。 對于密封元件， 本文中選用常見的 O 行密封圈，并配置左右擋圈。 O 型密封圈動、靜密封皆可以，靜密封時可選擇截面積較小的密封圈，動密封時則選擇截面積較大的密封。 O 形密封圈屬于自封式壓緊型密封，其“自封作用”對裝載機模擬器并聯(lián)三自由度運動平 臺 結(jié)構(gòu) 設(shè)計（畢業(yè)論文） 31 防止泄露很有效，且其形狀十分簡單，制造容易，成本低廉，具有良 好的密封性，使用范圍寬，而且動密封可達 35Mpa。 B、 支承和導(dǎo)向 起支承和導(dǎo)向作用的截面為矩形的滑動環(huán)簡稱支承導(dǎo)向環(huán)，也稱漲圈或耐磨環(huán)。它用在活塞上其支承和導(dǎo)向作用時，通常稱支承環(huán)，而用在活塞桿上主要起導(dǎo)向作用時，通常稱導(dǎo)向環(huán)。支承導(dǎo)向環(huán)的作用除支承和導(dǎo)向作用外，還避免了活塞與缸體、活塞與缸蓋之間的磨損，保持缸體與活塞、活塞桿與缸蓋之間的同軸度?；钊麠U導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)，包括活塞桿與端蓋、導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵和鎖緊裝置等。導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)可以做成端蓋整體式直接導(dǎo)向，也可做成與端蓋分開的導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)。后者導(dǎo)向 套磨損后便于更換，所以應(yīng)用較普遍。導(dǎo)向套的位置可安裝在密封圈的內(nèi)側(cè)，也可以裝在外側(cè)。機床和工程機械中一般采用裝在內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)，有利于導(dǎo)向套的潤滑；而油壓機常采用裝在外側(cè)的結(jié)構(gòu)，在高壓下工作時，使密封圈有足夠的油壓將唇邊張開，以提高密封性能。支承導(dǎo)向環(huán)是標(biāo)準(zhǔn)化的元件，活塞用支承環(huán)和活塞桿導(dǎo)向環(huán)尺寸系列和公差見國標(biāo) (GB/),相應(yīng)的溝槽尺寸系列和公差均見國標(biāo)(GB/)。查之可得： 活塞用支承環(huán)： D1=100 δ = b= 活塞桿用導(dǎo)向環(huán)： d1=56 δ = b=。 緩沖和排氣裝置 A、 緩沖裝置 液壓缸帶動工作部件運動時，因運動件的質(zhì)量較大－運動速度較高，則在到達行程終點時，會產(chǎn)生液壓沖擊，甚至使活塞與缸筒端蓋之間產(chǎn)生機械碰撞。為防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，在行程未端設(shè)置緩沖裝置 。 當(dāng)活塞的運動部分質(zhì)量較裝載機模擬器并聯(lián)三自由度運動平 臺 結(jié)構(gòu) 設(shè)計（畢業(yè)論文） 32 大或其有較高的運動速度（ u≥ 12m/min） 時，隨之其慣性力也較大 ,活塞運動到行程始末端時動量發(fā)生較大改變，即對缸體產(chǎn)生所謂的沖擊，碰撞劇烈時是會形成噪音，甚至系統(tǒng)液壓元件的損壞。 為解決上述沖擊的不利作用，通?？梢圆捎脙煞N措施。其一是采用外 加，即在液壓回路中設(shè)置具有類似制動作用的減速閥等緩沖裝置；其二則是采取內(nèi)改，即對液壓缸的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行改造，設(shè)計諸如利用縫隙節(jié)流的原理設(shè)計緩沖裝置。本設(shè)計中采用內(nèi)部緩沖裝置中的環(huán)形固定節(jié)流縫隙緩沖裝置。 B、 排氣裝置 對于穩(wěn)定性要求較高的大型液壓缸，需要設(shè)置排氣裝置，如排氣閥等。 工作狀態(tài)下，有的液壓缸可能產(chǎn)生爬行或振動等損害系統(tǒng)的不良現(xiàn)象，此外，情況嚴重時還有可能伴隨發(fā)熱和噪聲等，這是很可能因為缸內(nèi)殘留有氣體沒有被及時排除所造成的。為把缸內(nèi)聚集的氣體排放到缸外，通常是根據(jù)空氣輕液壓油重的原理，占據(jù)缸內(nèi)的“制高 點” 在最高位置布置諸如排氣閥等排氣的裝置，或在前述位置設(shè)置油口，讓較輕空氣自然的在液壓油的作用下出來缸外。排氣閥一般安裝在液壓缸兩端的最高處。雙作用液壓缸需裝設(shè)兩個排氣閥。當(dāng)液壓 缸需要排氣時，打開相應(yīng)的排氣閥，空氣連同油液經(jīng)過錐部縫隙和小孔排出缸外，直至連續(xù)排油時 （不冒氣），就將排氣閥關(guān)死。 液壓缸用耳環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)使用部位不同，耳環(huán)分為桿用耳環(huán)和缸體用耳環(huán)兩種。桿用耳環(huán)安裝在活塞桿的外端，通常用螺紋連接，其安裝結(jié)構(gòu)如表 所示。缸體用耳環(huán)一般是固定在缸體的后部，也有固定在缸體中部。 其結(jié)構(gòu)與桿用耳環(huán)相同。本文中與液壓缸底蓋相連接的耳環(huán)選擇單耳環(huán)不帶軸套類型。根據(jù)表 ，可確定出本文所用單耳環(huán)各部分的具體尺寸。 表 桿用（缸體用）耳環(huán)結(jié)構(gòu) 耳環(huán)類型 耳環(huán)簡圖 耳環(huán)類型 耳環(huán)簡圖 裝載機模擬器并聯(lián)三自由度運動平 臺 結(jié)構(gòu) 設(shè)計（畢業(yè)論文） 33 單耳環(huán) （不帶軸套） 單耳環(huán)（帶軸套） 球鉸耳環(huán) 雙耳環(huán) 表 桿用單耳環(huán)安裝尺寸（ ISO／ DIS8133）（ mm） 型號 活塞桿 直接 缸筒 內(nèi)徑 公稱力 （ N） φ KK CK H9 EM H13 ER max CA Js13 AW min LE min 10 12 25 8000 M12 10 12 12 32 14 13 12 14 32 12500 M12 12 16 17 36 16 19 16 18 40 20210 M12 14 20 17 38 18 19 20 22 50 32021 M12 20 30 29 54 22 32 25 28 63 50000 M12 20 30 29 60 28 32 30 36 80 8000 M12 28 40 34 75 36 39 40 45 100 125000 M12 36 50 50 99 45 54 50 56 125 202100 M12 45 60 53 113 56 57 60 70 160 320210 M12 56 70 59 126 63 63 裝載機模擬器并聯(lián)三自由度運動平 臺 結(jié)構(gòu) 設(shè)計（畢業(yè)論文） 34 80 90 200 500000 M12 70 80 78 168 85 83 根據(jù)以上所確定的上下平臺尺寸，液壓缸長度及各組件的尺寸，先用 CATIA進行各部件的三維建模，然后進行裝配，再生成所需要的零件二維圖和裝配二維圖，然后根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，確定出各零件圖的尺寸公差和幾何公差，完成二維零件圖，液壓缸裝配圖，平臺裝配圖的標(biāo)注。至此，本次裝載機模擬器并聯(lián)三自由度平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計的工作基本完成。 第三章 結(jié)論與展望 全文總 結(jié) 本文綜述了國內(nèi)外關(guān)于運動平臺的研究和發(fā)展現(xiàn)狀，根據(jù)模型轉(zhuǎn)載機模擬器運動平臺的性能指標(biāo)要求，對三自由度運動平臺進行研究并進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，本文的主要工作如下： 首先，本文基于空間運動機構(gòu)的相關(guān)理論，確定一種能實現(xiàn)兩個轉(zhuǎn)動和一個平動的空間三自由度運動平臺機構(gòu)。其次，針對裝載機模擬器的運動參數(shù)要求，通過建立相關(guān)坐標(biāo)系，確定出相關(guān)數(shù)學(xué)關(guān)系，并通過一系列運算，求出三自由度運動平臺各部分的尺寸。再次，在平臺的主要尺寸確定后，本文還對平臺支腿中的最主要部件 —— 液壓缸，進行了細節(jié)設(shè)計。 課題展望 隨著社會 經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，城市規(guī)劃及建設(shè)的進程日益加快，裝載機是工程建設(shè)中必不可少的工程機械，隨著裝載機需求的增加，裝載機駕駛員的需求量也在增加。然而，由于裝載機的工況復(fù)雜、駕駛裝載機要兼顧工作裝置的狀態(tài)以及車身的狀態(tài)、同時工作過程具有一定的危險性，使得培訓(xùn)一名合格的裝載機駕駛員成本巨大、困難重重。設(shè)計一種裝載機模擬器，可以解決在培裝載機模擬器并聯(lián)三自由度運動平 臺 結(jié)構(gòu) 設(shè)計（畢業(yè)論文） 35 訓(xùn)裝載機駕駛員過程中的諸多問題。它可令學(xué)員盡快掌握理論知識和基本操作技能，使學(xué)員的心理素質(zhì)和應(yīng)激能力得到綜合訓(xùn)練；節(jié)省實際上機訓(xùn)練時間，減少學(xué)員真機訓(xùn)練時的意外事故。裝載機模擬器占地小、耗 能低、不受環(huán)境制約卻可模擬任何極端工況，有效減輕了裝載機駕駛員培訓(xùn)時日常運作的人力、物力及財力負擔(dān)，提高培訓(xùn)效率、節(jié)約培訓(xùn)成本。 由于三自由度平臺可以提供駕駛模擬所需的主要動感特效，加之驅(qū)動關(guān)節(jié)少，性價比高等優(yōu)點，在駕駛模擬器中的應(yīng)用越來越廣泛。 隨著駕駛模擬器的發(fā)展，用戶針對模擬器提出了更高的要求，除了進一步提高平臺運動性能，如今，越來越多的用戶開始關(guān)注駕駛模擬的真實感，總之，如何讓用戶更為舒適，更為真實地完成駕駛訓(xùn)練，這些工作都有待進一步研究，許多科學(xué)家也正在進行相關(guān)探索，科學(xué)也是一座珠穆朗瑪峰，我們正在 攀登的道路上，任重而道遠。 鑒于本人水平有限，本次設(shè)計難免有紕漏甚至是嚴重錯誤，懇請各位老師及同學(xué)批評指正。 裝載機模擬器并聯(lián)三自由度運動平 臺 結(jié)構(gòu) 設(shè)計（畢業(yè)論文） 36 致謝 四年的本科學(xué)習(xí)生活即將過去，炎炎夏日，我的畢業(yè)設(shè)計終于要收稿了?；仡欉^去四年的大學(xué)學(xué)習(xí)的歷程，不禁心潮澎湃。四年來，在吉大南嶺不僅學(xué)到了很多科學(xué)前沿知識和解決問題的方法技能，也感受到了當(dāng)求知路上遇到的疑問和困惑一一解開時帶了的興奮和喜悅。吉大南嶺校區(qū)的老師和同學(xué)繼承了吉林工大的優(yōu)良傳統(tǒng)，他們對工作的嚴謹、認真、對知識的渴求，對我產(chǎn)生了極其深遠的影響。 光陰似箭，來也匆匆，去也匆 匆，轉(zhuǎn)眼間就要離開學(xué)校了， 值此畢業(yè)之際，裝載機模擬器并聯(lián)三自由度運動平 臺 結(jié)構(gòu) 設(shè)計（畢業(yè)論文） 37 有許多人需要感謝 。 首先，我要感謝擔(dān)當(dāng)畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)的崔玉鑫老師。 崔老師不僅擁有淵博的知識，敏銳的洞察力，嚴謹?shù)闹螌W(xué)精神，兢兢業(yè)業(yè)的工作態(tài)度，而且平易近人，和藹可親。 感謝崔老師在選題方面的幫助，本課題在結(jié)合學(xué)習(xí)興趣的基礎(chǔ)上知識性也很豐富，為接下來的畢業(yè)設(shè)計創(chuàng)造了一個良好的開端。在接下來的研究學(xué)習(xí)過程中，崔老師也給予了悉心的指導(dǎo)，傳道授業(yè) ，答疑 解惑 ，設(shè)計過程中每次遇到不懂的問題，只要跟崔老師溝通，都會得到滿意的解答。崔老師 讓我在大學(xué)生涯的最后階段得到一大提升 ，在此，謹向我 尊敬的畢設(shè)導(dǎo)師崔玉鑫老師表示由衷的感謝和真誠的敬意！ 然后，在四年的大學(xué)本科學(xué)習(xí)生活中，機械學(xué)院的老師們給了我熱情的指導(dǎo)和幫助，他們諄諄教導(dǎo)，不厭其煩，循循善誘，不僅教會了我很多科學(xué)文化知識，還教會了我許多為人處事之道，在此，我向他們表示深深的謝意！ 此外，四年豐富而又愉快的大學(xué)學(xué)習(xí)生活，同學(xué)、朋友、和師兄弟姐妹都給了我很多幫助，給我?guī)砹嗽S許多多的歡樂，感謝你們！ 另外，感謝我的親人，是他們對我的支持、鼓勵與默默奉獻，才使得我順利完成學(xué)業(yè)。 最后，我還要感謝母校對我的栽培與呵護，豐富了我的知識，更豐富了我的人生。在吉林大學(xué)度過的美好時光，值得我用一生去珍藏和回味！ 裝載機模擬器并聯(lián)三自由度運動平 臺 結(jié)構(gòu) 設(shè)計（畢業(yè)論文） 38 參考文獻 [1] 劉顯峰 ． 某型戰(zhàn)機飛行模擬器三自由度運動平臺的設(shè)計 [D]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)， 2021 [2] 羅文豹 ． 一種三自由度運動平臺的研究及實現(xiàn) [D]. 武漢 ： 華中科技大學(xué) ， 2021 [3] 張振濤 .三自由度并聯(lián)機器人分析與設(shè)計 [D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué) ,2021,6 [4] 苗成義 ， 三自由度并聯(lián)驅(qū)動轉(zhuǎn)臺工程設(shè)計及研究 [D]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)， 2021 [5] 徐達偉．液壓缸端蓋與缸 筒的連接形式 . 液壓與氣動， 1987，（ 4）：裝載機模擬器并聯(lián)三自由度運動平 臺 結(jié)構(gòu) 設(shè)計（畢業(yè)論文） 39 3942 [6] 張楠，張立新 ． 王道明，楊碩，于凌濤，于鵬 .3RPS 并聯(lián)機器人靜力學(xué)研究及仿真 [D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，哈爾濱工學(xué)報， 2021,8 [7] 張彥斌，黨玉功 .一類 3自由度并聯(lián)空間機器人機構(gòu)的設(shè)計及分析 [D].河南：河南科技大學(xué)，組合機床與自動加工技術(shù)， 2021， 2 [8] 方躍法，黃真 .三自由度 3RPS 并聯(lián)機器人機構(gòu)的運動分析 [D].燕山大學(xué) ： 機械科學(xué)與技術(shù)第 16卷第 1 期 ， 1997,1 [9] 王旭永，王顯正等 .三 自由度并聯(lián)平 臺位置 逆解和分析 [D].上海 ： 上海交通大學(xué)學(xué)報 ， 1998,（ 1） :102104 [10] 方躍法，黃真，孔令富 .并聯(lián)機器人機構(gòu)理論及控制 [M].北京：機械工業(yè)出版社 ， 1997,3:111,303315 [11]