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1、 机械原理课程设计说明书自卸车倾卸机构创新设计 学 院： 机械工程学院 班 级： 组 员： 指导教师： 二一三年一月四日摘 要我们组选择自卸车倾卸机构的创新设计作为课程设计的题目.为了完成课程设计,我们首先查找了关于自卸车倾卸机构的发展史,了解了自卸车的发展历程与现状.然后我们查找了关于自卸的国内外专利,并分析其机构,画出机构简图.知道了自卸车有各种不同的机构,并了解了现在常用的自卸机构以及自卸机构未来的发展趋势.为了创新设计,我们现场对常见自卸车的自卸机构拍照.分析机构,并进行了运动链的一般化,数综合,特定化和具体化等一系列过程.最后得出27个可能的机构简图.在进行比较时,我们选择了一个不是
2、当前流行类型的机构简图作为自己的创新设计.按对自卸车较为常见的要求:车斗最大倾角,机构纵深,液压缸伸缩距离,结构合理等,我们设计了创新机构的尺寸.在用inventor对其进行运动仿真后,发现结构运动平稳.然后我们又用matlab对机构进行建模,仿真.得出机构的角速度,角加速度等图形.发现机构角速度变化幅度不大,符合仿真动画,满足实际要求,因此,我们确定了我们的创新设计符合要求并将其作为最终的课程设计的方案.AbstractOur group chooses dump truck dumping mechanism innovation design as curriculum design q
3、uestions. In order to complete the course design, we first look for the dump truck dumping mechanism about the history of the dump truck, understand the development course and present situation. Then we find about dumping domestic and foreign patents, and analyzes the mechanism, draw the mechanism d
4、iagram. Know the dump truck, there are all kinds of different organizations, and to understand the present commonly used self-discharging institutions and self-discharging mechanism the future trend of development.In order to creative design, our site to the common dumpers self-discharging mechanism
5、 photos. Body analysis and the kinematic chain of generalization, several comprehensive, specialization and shape and a series of process that. At last, we give 27 possible mechanism diagrams. In comparison, we chose a not current popular type of mechanism diagram as their innovative design. Accordi
6、ng to the requirements of the more common to dump truck, car bucket maximum Angle of inclination, the agency depth, hydraulic cylinder expansion distance, reasonable structure and so on, we design the innovation organization in the size of the inventor. The motion simulation, found that the smooth m
7、ovement structure. Then weuse MATLABto mechanism modeling, simulation. Draw mechanism of angular velocity, angular acceleration and angular velocity change graphics. Find institutions range is not too much, in line with the simulation animation, meet the practical requirements, therefore, we determi
8、ne our innovative design meet the requirements as their final course design scheme.目 录一、题目简介11.题目描述12.原始数据和设计规格2二、现有机构分析21.文献综述22.Literature Review43.现有机构分析6三、机构创新（Creative Mechanism Design Methodology）171.Brief Diagram of the Prototype:172.Generalization:173.Number synthesis174.Specialization175.Pa
9、rticularization:24四、尺寸设计261.尺寸设计262.设计图27五、机构分析与仿真281.Inventor仿真图像282.Matlab仿真过程28六、总 结33七、Reference34八、附 录351.MATLAB程序代码：35一、 题目简介1. 题目描述自卸车是一种通过车自身的倾卸机构，能够将车斗中货物倾卸出去的一种车。自卸车倾卸机构的创新设计就是对现有的自卸机构进行创新再设计，使其满足自卸的使用要求。平稳倾卸货物。如下图中，液压缸作为动力原件，液压缸的伸缩，通过六杆机构的转换，使车斗倾斜，达到倾卸货物的目的。自卸车图片Pictures of a Dump Truck图1
10、自卸车机构简图Brief Diagram of the Dump Truck 图2DOF=3n-2Pl-Ph=3x5-2x7=12. 原始数据和设计规格（1） 选小车型设计，车斗长5米左右.（2） 为使货物倾卸完全，车斗最大倾角应在4570度，可以选择60度.（3） 单级液压缸，最大伸缩长度在0.50.8m.（4） 机构纵深约为0.5m.二、 现有机构分析1. 文献综述最早的自卸车是以马拉的形式的二轮装卸车，货物重心在二轮车的轮轴上，当装载货物时，只需要放到轴上就可以了，货物前方用绳子勾住固定；卸载时倾卸车即可。这种二轮车曾用在开放矿场，用马匹拉着在铁轨上行走。1900之后，一种四轮的马拉式平
11、板自卸车诞生，它带有一个矩形货物箱，通过车前的绳子来实现倾卸。早期的马拉式自卸车最早出现的自卸车车身是根据装卸重心位置的原则设计的，这种车最早出现在1904年，那时曼式重力倾卸机构在英国出现。液压倾斜机构自卸车液压力学运用在较早的马拉式自卸车上，根据记载表明，一种最早的液压倾斜机构运用在罗伯逊汽车上，它带有一个液压起重机，可以从汽车的发动机或者一个独立的蒸汽机里获得动力。Alley & McLellan of Glasgow在1907年发明了早期的依靠蒸汽驱动的液压倾斜机构。履带式拖车在19世纪20年代中期，履带式拖车牵引轮式自卸车迅速流行。有时拖车可以拉两到五个附加拖车，很多公司开始发展可附
12、加式拖车。最早的拖车是运行在轨道上的，但是当速度越来越受到限制时，开始使用轮胎来提高速度。这种轨道式拖车的发明者有Euclid, James Hagy, LaPlant-Choate, Rex-Watson, and Streich 和Western。Euclid自卸车Euclid是自卸车发展的先驱者。George Armington的儿子George Armington Jr.设计和制作了两种对世界自卸车有重大意义的发明，包括现代重型越野卡车和轮式拖车置底倾斜车。1934年，这个公司发明了10/11吨级自卸车，名为Trak Truk.。它是第一个用来重型越野服务的后卸式自卸车，后来又发明了1
13、5吨级的自卸车，得到很大的改进。19世纪50年代的自卸车到了19世纪40年代，自卸车的科技发展达到了一个新的高度，截至19世纪50年代，美国已经发明了置底式自卸车，1951年，Euclid公司制作出世界上最大的自卸车1LLD。1954年Komatsu公司制作出时速为42千米净载重为13.60吨的轮式自卸车。1958年，自卸车市场上最大马力的单独发动机为AP40，可达600马力。Ralph H. Kress和HaulpakRalph H. Kress以他发明的前置式自卸车，重型越野自卸车在矿场的运用而闻名于整个自卸车的世界。1955年，作为WABCO (现在是 Komatsu)的创始者，他致力于
14、可缩短轴距拥有深、斜、平特点的车身的设计，它就是Haulpak，被视为量子发展设计。最早的Haulpak于1957年在市场上出现，它可以有32吨级的净载量，后来发展为75吨级。这些最早的自卸车吨级范围为25到32吨级，由于太小而广泛应用于矿场。Haulpak最终由于在尺寸上的发展，成为表面矿场工业的选择。专利综述目前，自卸车从单纯的5吨自卸车逐渐向更高吨位的方向发展，举升机构也从简单的单级缸中置直顶式、多级缸中置直顶式向单级缸连杆组合式、多级缸前置直顶式的方向发展。液压倾斜机构是自卸车的核心，是判别自卸车优劣的首要指标。不同的举升机构，有不同的车型定位和市场定位。从美国专利局所查找的专利中我们
15、可以看到大部分自卸车为单杠连杆组合式，例如US2849255, US3172703, US3620458 or so. US4036528。US6382731运用多级缸中置直顶式。下面是各个形式举升机构的优缺点。单级缸中置直顶式举升机构是最早出现的举升机构，机构简单，紧凑，受力直观，而且成本低廉，在载重量为5吨或者5吨以下的自卸车中普遍采用。US4036528运用此机构。多级缸中置直顶式举升机构为了改善单级缸直顶式举升机构的弱点，多级缸中置直顶式举升机构应运而生。它极大改善了油缸和副车架的使用环境，使油缸和副车架的手里很小，使整个液压系统的使用寿命大大延长。并且，由于多级缸是套筒式的结构，内泻量小。缺点是在布置上比较困难，液压系统过于复杂。在国内一般不被使用。专利US4056283。单级缸连杆组合式举升机构有升平稳，超载能力强，系统液压性能好等特点，因而被各大汽车改装厂采用，通过对四杆机
