【正文】 ...................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 雙 剪式舉升機(jī)構(gòu) .......................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 傾卸機(jī)構(gòu)方案比較 ......................................................................... 6 單缸 前置 直 推式傾卸機(jī)構(gòu) .......................................................... 6 單缸后置直 推式傾卸機(jī)構(gòu) .......................................................... 6 油缸前推式連桿式傾卸機(jī)構(gòu) ……………………………… .. 7 ………………………………… ..8 傾卸機(jī)構(gòu)方案確定 ......................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 后箱門啟閉機(jī)構(gòu) 方案比較 ............................................................. 8 雙四桿機(jī)構(gòu) 后箱門啟閉機(jī)構(gòu) ...................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 后箱門啟閉機(jī)構(gòu)方案確定 ............................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 傾卸機(jī)構(gòu) ............................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 第 5 章 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 .............................................................................................. 18 舉升機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 ........................................................................... 18 傾卸機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 ............................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 目前國內(nèi)生產(chǎn)的自 卸汽車，其卸貨方式為散裝貨物沿汽車大梁卸下。若需要將貨物卸到較高處或使貨物堆積得較高些，只能先卸載后再靠人力或起重機(jī)構(gòu)進(jìn)行提升搬運(yùn)到較高處。由于目前的自卸汽車就難以滿足要求，為此需設(shè)計(jì)一種高位自卸汽車，使它不僅能具有一般自卸汽車的功能，而且能將車廂舉升到一定高度后再傾斜車廂卸貨。為了適應(yīng)不同高度的卸載，此車在舉升過程中可在任意高度停留卸貨。這樣可以提高效率，減輕人們的體力勞動(dòng)，同時(shí)顯示了自動(dòng)化的優(yōu)越性。 高位自卸汽車 適合大量裝卸物品，可配合裝載機(jī)聯(lián)合作業(yè)，大量運(yùn)輸?shù)V石、砂石、土方等，充分提高了車輛的運(yùn)輸能力。適用于備有機(jī)械化裝車設(shè)備的工廠、礦山、大型建筑工地等部門 , 用以運(yùn)輸?shù)V石、剝離巖石、砂礫、煤炭、建筑材料等不同比重的粒 (塊 ) 狀貨物。 第 2 章 設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 設(shè)計(jì)要求 高位自卸汽車和其它專用汽車一樣， 在設(shè)計(jì)時(shí)受到許多條件的約束， 其主要約束條件如下： 2 1) 應(yīng)具有一般自卸汽車所具備的一切專用功能 2) 能將滿載的 車廂在保持比較水平的狀態(tài)下，平穩(wěn)地舉升到一定的高度。 3) 為方便卸貨，要求車廂在舉升過程中逐步后移。為保證車廂的穩(wěn)定性，其最大后移量 maxa 不得超過 。 5) 在車廂 傾卸 卸貨時(shí)，后廂門隨之聯(lián)動(dòng)打開；卸貨完畢，車廂恢復(fù)水平狀態(tài)，后廂門也隨之可靠關(guān)閉。 7) 結(jié)構(gòu)盡量緊湊、簡單、可靠，具有良好的動(dòng)力傳遞性能 。 )確定最大舉升角的依據(jù)是傾卸貨物的安息角。至 45176。 鐵礦石 40176。銅礦石 35176。細(xì)沙 30176。粗砂 50176。至 45176。水泥 40176。 設(shè)計(jì)車 廂的最大舉升角必須大于貨物的安息角，以保證把貨物卸，因此初步定為 55176。 預(yù)期效果 它不僅能具有一般自卸汽車的功能，而且能將車廂舉升到一定高度后再傾斜車廂卸貨。為了適應(yīng)不同高度的卸載，此車在舉升過程中可在任意高度停留卸貨。 第 3 章 機(jī)構(gòu)選型設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)主要是三個(gè)主要機(jī)構(gòu)，即舉升機(jī)構(gòu)、傾卸機(jī)構(gòu)、后箱門啟閉機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。易提升較高的高度，傳動(dòng)角隨著提升高度增加而增大。 缺點(diǎn)： 為了保證車廂舉升到最大高度時(shí)，其最大后移量不超過設(shè)計(jì)要求，需將兩平行的桿BC、 EF 做得很長 ， 甚至大大超過了車廂的長度 ， 同時(shí)在保證傳動(dòng)角大于許用傳動(dòng)角 40176。使得結(jié)構(gòu)不緊湊。 缺點(diǎn)：利用雙缸，成本較高，空間體積較大，結(jié)構(gòu)不緊湊，廂體舉升不平穩(wěn)。 缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。 舉升機(jī)構(gòu)方案確定 根據(jù)以上各種方案的優(yōu)劣點(diǎn)，經(jīng)過從功能、復(fù)雜性、成本綜合分析后，決定在采用 方案三。 液壓輸出功率較大，可以承受在升舉力作用下的舉升力。 液壓缸的行程要滿足車廂的最大舉升角度。均采用液體壓力作為傾斜動(dòng)力。 前置式傾斜機(jī)構(gòu)（圖 1） 優(yōu)點(diǎn)：機(jī)構(gòu)布置簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，舉升效率高，在相同的舉升載荷下，前置式需要的舉升力較小，舉升時(shí)車廂橫向剛度大。 單缸 后 置直推式傾卸機(jī)構(gòu) 7 后置式傾斜機(jī)構(gòu)（圖 2） 優(yōu)點(diǎn)：機(jī) 構(gòu)布置簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，舉升效率高，液壓缸活塞工作行程短，可以減少液壓缸制造復(fù)雜程度，提高密封性。 油缸 前推式 連桿式傾卸機(jī)構(gòu) 連桿組合式傾斜機(jī)構(gòu)通過桿系和液壓缸配合來完成傾斜功能。 缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本相對較高，結(jié)構(gòu)不是很緊湊，對連桿強(qiáng)度要求較高。 缺點(diǎn)：由于各部件布置集中 在后部，車廂底板受力大，適用于中型自卸車。 后箱門啟閉 機(jī)構(gòu) 基本要求： 廂傾斜卸貨時(shí)，后廂門隨之聯(lián)動(dòng)打開：卸貨完畢，車廂恢復(fù)水平狀態(tài)，后廂門也隨之可靠關(guān)閉，因此后廂門的輸入機(jī)構(gòu)和傾斜機(jī)構(gòu)相同，即由同一個(gè)液壓缸帶動(dòng)。 后箱門啟閉機(jī)構(gòu) 方案比較 9 雙四桿機(jī)構(gòu)后箱門啟閉架構(gòu) 方案一 方案一優(yōu)點(diǎn)：利用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，以搖桿作為輸入構(gòu)件，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，傳動(dòng)可靠，成本低。 缺點(diǎn)： 滑塊產(chǎn)生的滑動(dòng)摩擦易使機(jī)構(gòu)磨損，傳動(dòng)不可靠。 總體機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖 及自由度驗(yàn)算 10 檢驗(yàn)自由度： 舉升機(jī)構(gòu) F=9X3— 13x2=1 傾斜啟閉機(jī)構(gòu) F=5X3— 7X2=1 總自由度 F=18X3— 25X2=2 兩輸入兩自由度正確。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選取第一組尺寸，見表 14。AF=EC,為保證液壓缸伸長量不至于過大和載荷的均勻分布的綜合考慮，取 D 為桿件 EC 和桿件 AF 的中間位置。由幾何關(guān)系得 )s in( s in2 01m a x ?? ?? lS （ 41） )co s(co s 10 ?? ?? la （ 42） 為使整個(gè)舉升機(jī)構(gòu)不超過車廂底部安裝空間，則需滿足： dHl ?0sin2 ? （ 43） Ll ?0cos? （ 44） 為保證舉升的平穩(wěn)性，則應(yīng)滿足： aaa ?? （ 45） 12 取 mml 2021? ， ??60? 代入 11? 式得 ?? ? 取 BC=600mm，則由△ DBC 余弦定 理得液壓缸初始長度 0l 和液壓缸最終長度 1l 0220 c os224 ?BClBCll ??? （ 46） 得 mml ? 1221 c os224 ?BClBCll ??? （ 47） 得 mml ? 由此得液壓缸總伸長量 l? 得 mmlll ???? 可見液壓缸較小的伸長量即可得到較高的升舉量，故符合要求。 a? ??r =40176。而實(shí)際 a范圍為 6176。故符合要求。 以點(diǎn) E 為坐標(biāo)原點(diǎn)，豎直向上為 y 軸正向，水平向左為 x 軸正向建立直角坐標(biāo)系。 現(xiàn)假設(shè)如下： )150,2021(1D )0,180(A )150,1400(1C )50,1200(1B ),( 11 FYF ? ?0,250E 由位移矩陣方程 41 可得 ),(2D ),(3D 有 23 至 27 聯(lián) 立，有 MATLAB 迭代法可得解如下： ),(1F ),(3F ),(2C ),(3C ),(2B )645,(3B ),(2F 由已知點(diǎn)可得液壓缸初長度如下 : mmyyxxLECECEC )()( 2121 ????? 液壓缸末長度如下 : 15 mmyyxxLECECEC )()( 2323 ????? 得液壓缸的伸長量為 mmL ?? 較小的伸長量可得較大的傾斜角度，符合要求。即可。 后箱門啟閉機(jī)構(gòu) 如圖 41 和 42 所示，當(dāng)車廂繞著 F 點(diǎn)傾卸貨物時(shí)，桿 GE 拉動(dòng) EC 桿繞點(diǎn)D 轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)車廂門 BC 轉(zhuǎn)動(dòng)，完成車廂門的開啟。 以 F 點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，水平向左為 x 軸正 向，豎直向上為 y 軸正向建立直角坐標(biāo)系。 現(xiàn)假設(shè)如下： ),( 22 ByB ? )700,0(1A )300,300(1 ?C ),(1 ?D )50,( GxG ),( 33 ByB ? 由位移矩陣 41 和 42 可得 ),(2 ?D ),(3 ?D ),350(2 ?A ),(3 ?A 有位移矩陣 43 和 44 至 48 約束方程聯(lián)立，由 MATLAB 迭代法可得解如下： ),(2 ?B ),(3 ?B ),(2 ?E ),(1 ?E ),(3 ?E ),(2 ?C) 9 6, 9 9(3 ??C )50,(G 根據(jù)已知條件可求得個(gè)桿 件長度如下 : mmyyxxLBABAAB 300)()( 211211 ????? mmyyxxL BCBCCB 400)()( 211211 ????? mmyyxxL CDCDDC )()( 211211 ????? 18 mmyyxxL EDEDDE )()( 211211 ????? mmyyxxL GEGEEG )()( 211211 ????? 第 5 章 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 主要 用直角坐標(biāo)系法 分析構(gòu)件的位移、速度、加速度，分別對 舉升 機(jī)構(gòu)， 傾卸 機(jī)構(gòu)， 后箱門啟閉 機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析。 機(jī)構(gòu)如圖 51 所示 圖 51 可得 B、 C 點(diǎn)兩點(diǎn)坐標(biāo)為 B(0,0), C( ), cc yx 已知構(gòu)件 BI 為液壓驅(qū)動(dòng)油缸，構(gòu)件ND 為活塞。為防止產(chǎn)生剛性沖擊，假設(shè)液壓缸生出速度為先從 0 勻加速再勻減速至 0 則 勻加速：22atHDB?， atvDB? ，)( ??? taa DB 勻減速： )(),(,2 )(2 2 ??????????? taataavtaLHDBDBDB 舉升機(jī)構(gòu)電機(jī)設(shè)置如下： D 點(diǎn)位置方程如下： 222 )()( DBBDBD Hyyxx ???? (51) 222 )()( DCCDCD lyyxx ???? (52) 已知 B(0,0), C( ), cc yx DBDBlH , 故 由 1， 2 兩式聯(lián)立可得鉸鏈點(diǎn) D 的位置即 D ),( DD yx 對 (1),(2)兩式對時(shí)間 t 作一次求導(dǎo)可得出 D 點(diǎn)的速度方程如下： DBDBByBDBxBDDyBDDxBD vHvyyvxxvyyvxx ????????? 2)()()()( (53) 0)()()()( ???????? CyCDCxCDDyCDDxCD vyyvxxvyyvxx (54) (其中 0???? CxCyByBx vvvv ) 對 (1),(2)兩式對時(shí)間 t 作二次求導(dǎo)可得出 D 點(diǎn)的加速度方程如下： 20 22 )()()()()()( ByDyBxDxByBDBxBDDyBDDxBD vvvvayyaxxayyaxx ??????????? 222 DBDBDB vaH