【導(dǎo)讀】然而，由于裝載機(jī)的工況復(fù)雜、駕駛裝載機(jī)要兼顧工作裝置的狀。載機(jī)駕駛員成本巨大、困難重重。設(shè)計(jì)一種裝載機(jī)模擬器，可以解決在培訓(xùn)裝。載機(jī)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(shí)和基本操作技能，員真機(jī)訓(xùn)練時(shí)的意外事故。裝載機(jī)模擬器占地小、耗能低、不受環(huán)境制約卻可。財(cái)力負(fù)擔(dān)，提高培訓(xùn)效率、節(jié)約培訓(xùn)成本。載機(jī)模擬器運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的性能指標(biāo)要求，對(duì)三自由度平臺(tái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。臺(tái)機(jī)構(gòu)，然后，根據(jù)一系列要求確定出平臺(tái)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(qiáng)度?；钊麠U的結(jié)構(gòu)分為實(shí)心和空心兩種，當(dāng)活塞桿夠粗達(dá)到 60mm 以上時(shí)，可以采用空心。本文中選用實(shí)心的，采用 45 號(hào)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(jì)經(jīng)驗(yàn)，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(cuò)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)精度，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能要好，要防止滯澀，滿足這些條件才能達(dá)到伺服控制系統(tǒng)對(duì)精度的要求。而在液壓技術(shù)和機(jī)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(jì)。活塞桿處的密封形式有 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(duì)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(dòng)、靜密封皆可以，靜密封時(shí)可選擇截面積較小的密封圈，動(dòng)密封時(shí)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(duì)裝載機(jī)模擬器并聯(lián)三自由度運(yùn)動(dòng)平 臺(tái) 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)（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(dòng)密封可達(dá) 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(dòng)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(shí)，通常稱支承環(huán)，而用在活塞桿上主要起導(dǎo)向作用時(shí)，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(jī)床和工程機(jī)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(jī)常采用裝在外側(cè)的結(jié)構(gòu)，在高壓下工作時(shí)，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(dòng)工作部件運(yùn)動(dòng)時(shí)，因運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量較大－運(yùn)動(dòng)速度較高，則在到達(dá)行程終點(diǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生液壓沖擊，甚至使活塞與缸筒端蓋之間產(chǎn)生機(jī)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(yùn)動(dòng)部分質(zhì)量較裝載機(jī)模擬器并聯(lián)三自由度運(yùn)動(dòng)平 臺(tái) 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)（畢業(yè)論文） 32 大或其有較高的運(yùn)動(dòng)速度（ u≥ 12m/min） 時(shí)，隨之其慣性力也較大 ,活塞運(yùn)動(dòng)到行程始末端時(shí)動(dòng)量發(fā)生較大改變，即對(duì)缸體產(chǎn)生所謂的沖擊，碰撞劇烈時(shí)是會(huì)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(dòng)作用的減速閥等緩沖裝置；其二則是采取內(nèi)改，即對(duì)液壓缸的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，設(shè)計(jì)諸如利用縫隙節(jié)流的原理設(shè)計(jì)緩沖裝置。本設(shè)計(jì)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(duì)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(dòng)等損害系統(tǒng)的不良現(xiàn)象，此外，情況嚴(yán)重時(shí)還有可能伴隨發(fā)熱和噪聲等，這是很可能因?yàn)楦變?nèi)殘留有氣體沒有被及時(shí)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(diǎn)” 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(gè)排氣閥。當(dāng)液壓 缸需要排氣時(shí)，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(shí) （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(jì) 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(jī)模擬器并聯(lián)三自由度運(yùn)動(dòng)平 臺(tái) 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)（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(hào) 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(jī)模擬器并聯(lián)三自由度運(yùn)動(dòng)平 臺(tái) 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)（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(tái)尺寸，液壓缸長度及各組件的尺寸，先用 CATIA進(jìn)行各部件的三維建模，然后進(jìn)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(tái)裝配圖的標(biāo)注。至此，本次裝載機(jī)模擬器并聯(lián)三自由度平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng)平臺(tái)的研究和發(fā)展現(xiàn)狀，根據(jù)模型轉(zhuǎn)載機(jī)模擬器運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的性能指標(biāo)要求，對(duì)三自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行研究并進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，本文的主要工作如下： 首先，本文基于空間運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的相關(guān)理論，確定一種能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)平動(dòng)的空間三自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)。其次，針對(duì)裝載機(jī)模擬器的運(yùn)動(dòng)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(yùn)算，求出三自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)各部分的尺寸。再次，在平臺(tái)的主要尺寸確定后，本文還對(duì)平臺(tái)支腿中的最主要部件 —— 液壓缸，進(jìn)行了細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。 課題展望 隨著社會(huì) 經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，城市規(guī)劃及建設(shè)的進(jìn)程日益加快，裝載機(jī)是工程建設(shè)中必不可少的工程機(jī)械，隨著裝載機(jī)需求的增加，裝載機(jī)駕駛員的需求量也在增加。然而，由于裝載機(jī)的工況復(fù)雜、駕駛裝載機(jī)要兼顧工作裝置的狀態(tài)以及車身的狀態(tài)、同時(shí)工作過程具有一定的危險(xiǎn)性，使得培訓(xùn)一名合格的裝載機(jī)駕駛員成本巨大、困難重重。設(shè)計(jì)一種裝載機(jī)模擬器，可以解決在培裝載機(jī)模擬器并聯(lián)三自由度運(yùn)動(dòng)平 臺(tái) 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)（畢業(yè)論文） 35 訓(xùn)裝載機(jī)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(shí)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(shí)際上機(jī)訓(xùn)練時(shí)間，減少學(xué)員真機(jī)訓(xùn)練時(shí)的意外事故。裝載機(jī)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(jī)駕駛員培訓(xùn)時(shí)日常運(yùn)作的人力、物力及財(cái)力負(fù)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(tái)可以提供駕駛模擬所需的主要?jiǎng)痈刑匦?，加之?qū)動(dòng)關(guān)節(jié)少，性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，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(duì)模擬器提出了更高的要求，除了進(jìn)一步提高平臺(tái)運(yùn)動(dòng)性能，如今，越來越多的用戶開始關(guān)注駕駛模擬的真實(shí)感，總之，如何讓用戶更為舒適，更為真實(shí)地完成駕駛訓(xùn)練，這些工作都有待進(jìn)一步研究，許多科學(xué)家也正在進(jìn)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(yuǎn)。 鑒于本人水平有限，本次設(shè)計(jì)難免有紕漏甚至是嚴(yán)重錯(cuò)誤，懇請各位老師及同學(xué)批評(píng)指正。 裝載機(jī)模擬器并聯(lián)三自由度運(yùn)動(dòng)平 臺(tái) 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)（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(jì)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(shí)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(shí)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(duì)工作的嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真、對(duì)知識(shí)的渴求，對(duì)我產(chǎn)生了極其深遠(yuǎn)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(jī)模擬器并聯(lián)三自由度運(yùn)動(dòng)平 臺(tái) 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)（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(jì)指導(dǎo)的崔玉鑫老師。 崔老師不僅擁有淵博的知識(shí)，敏銳的洞察力，嚴(yán)謹(jǐn)?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(shí)性也很豐富，為接下來的畢業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)造了一個(gè)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(jì)過程中每次遇到不懂的問題，只要跟崔老師溝通，都會(huì)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(jǐn)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(jī)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(huì)了我很多科學(xué)文化知識(shí)，還教會(huì)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(duì)我的支持、鼓勵(lì)與默默奉獻(xiàn)，才使得我順利完成學(xué)業(yè)。 最后，我還要感謝母校對(duì)我的栽培與呵護(hù)，豐富了我的知識(shí)，更豐富了我的人生。在吉林大學(xué)度過的美好時(shí)光，值得我用一生去珍藏和回味！ 裝載機(jī)模擬器并聯(lián)三自由度運(yùn)動(dòng)平 臺(tái) 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)（畢業(yè)論文） 38 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