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1、 机械综合设计I设计说明书设计题目：高位自卸汽车 2012年06月目录第一章 问题的提出41.1 项目背景41.2设计技术要求5第二章 方案的比较62.1 整体设计62.1.1构想62.1.2设计中需要考虑的问题72.2 举升机构的比较72.2.1方案一：平行四边形举升机构72.2.2方案二：液压缸直推举升机构82.2.3方案三：滑槽举升机构92.2.4方案四：双平行四边形举升机构102.2.5：双剪式举升机构112.3 倾斜机构的比较112.3.1方案一：液压缸直推倾斜机构122.3.2方案二：液压缸连杆倾斜机构122.3.3方案三：摇块倾斜机构132.3.4方案四：“之”字形倾斜机构142
2、.3.5方案五：滑块倾斜机构152.4 车厢联动打开机构的比较162.4.1方案一：重力直接打开机构162.4.2方案二：摇块顶开机构162.4.3方案三：滑块打开机构172.4.4方案四：摇杆打开机构182.5 机构综合182.5.1第一套方案的确定182.5.2第二套方案的确定192.5.3第三套方案的确定20第三章 机构尺寸设计213.1 滑槽举升机构213.1.1 滑槽举升机构（摇杆式）的引入213.1.2 摇杆式举升机构的几何尺寸设计223.1.3 滑槽举升机构（摇块式）的引入243.1.4 摇块式举升机构的几何尺寸设计253.2 倾斜机构的设计303.2.1 倾斜机构的引入303.
3、2.2 倾斜机构的分析计算303.3 车厢联动打开机构设计323.3.1 车厢联动打开机构导入333.3.2 车厢联动打开机构的分析计算343.4 关键尺寸的优化343.5 机构的运动分析34第四章 第二套方案的设计414.1行平四边形举升机构414.1.1平行四边形举升机构的引入414.1.2双平行举升机构的几何尺寸设计434.1.3建立坐标系504.2翻转机构的设计分析504.2.1翻转机构的分析计算514.2.2建立坐标系514.3 后厢门的启闭机构的设计524.3.1 后厢门的启闭机构导入524.3.2 后厢门的启闭机构的分析计算534.4机构的运动分析53第五章 第三套方案的设计62
4、5.1双剪式举升机构625.1.1双剪式举升机构的引入625.1.2 双剪式举升机构的几何尺寸设计635.2滑块倾斜翻转机构设计675.2.1滑块倾斜翻转机构的引入675.2.2滑块倾斜翻转机构的尺寸计算685.3重力开启后厢门打开机构设计705.4机构总图715.5模拟仿真分析725.5.1滑块的特性曲线725.5.2箱体的特性曲线745.5.3夹板的特性曲线76第六章 三套方案的比较79结束语80致谢81参考文献82附录83第一章 问题的提出1.1 项目背景目前市面上存在的工程自卸汽车，其卸货方式均为车厢在液压缸的推动作用下沿车底座转动一定角度后，后厢门打开，散装货物沿汽车大梁卸下，（如图
5、1.1就是传统的自卸汽车卸货方式）其卸货高度都是固定的。如果需要将货物卸到一定的高度或使货物堆积得较高些，传统的自卸汽车就不能够满足要求了。如：石料厂、煤厂、建筑工地等工地上，货物一堆堆的倾倒在货场，不仅占地面积较大，而且散乱难以管理。若想将货物集中起来堆积的更高些，还需要有铲土机或大量的劳力，这样将会延误工时，影响工作效率。图1.1传统后倾式自卸汽车为此需要设计一种新式的高位自卸汽车，如图1.2所示为汽车卸货前的初始状态。当高位自卸汽车卸货的时候，如图1.3，它能将车厢举升到一定高度后再倾斜车厢卸货，满足不同环境的要求。图上的初始设计尺寸参数及Lt、L、Hd、H及举升量Smax、后移量a的设
6、计要求均见表1.1。图1.2高位自卸汽车未卸货前图1.3高位自卸汽车卸货时1.2设计技术要求（1）具有一般自卸汽车的功能。（2）能将满载货物的车厢在比较水平的状态下平稳地举升到一定高度，最大升程Smax见表1-1。（3）为方便卸货，要求车厢在举升过程中逐步后移。车厢处于最大升程位置时，其后移量a见表1-1。为保证车厢的稳定性，其最大后移量amax不得超过1.2a。（4）在举升过程中可在任意高度停留卸货。（5）在车厢倾斜卸货时，后厢门随之联动打开：卸货完毕，车厢恢复水平状态，后厢门也随之可靠关闭，后厢门和车厢的相对位置见图1.4。图1.4后厢门和车厢的相对位置（6）举升和倾斜机构的安装空间不超过
7、车厢底部与大梁间的空间，后厢门打开机构的安装面不超过车厢侧面。（7）结构尽量紧凑、简单、可靠，具有良好的动力传递性能。车厢尺寸(LWH)SmaxaW(kg)LtHd4000200064018003805000300500表1.1设计的整体尺寸要求第二章 方案的比较2.1 整体设计2.1.1构想根据第1章第1.2节提出的设计技术要求，本设计把高位自卸汽车的设计大致分为三个部分来进行设计，即举升机构、倾斜机构、后厢门联动打开机构。倾斜货物时需要先将车厢举升到一定高度，然后翻转车厢把后厢门打开就能满足不同条件的卸货。如图2.1所示为高位自卸汽车倾卸货物的运动流程图。开始卸货车厢倾斜车厢举升开始卸货完
8、毕复位厢门打开图图2.1汽车倾卸货物的运动流程举升机构的设计是指通过设计机构来实现汽车能将满载货物的车厢在比较水平的状态下平稳地上升到一定高度，且在车厢上升过程中逐步后移，并能在上升过程中的任意高度停留卸货的功能；倾斜机构的设计是指设计机构使在车厢被举升到一定高度后，车厢能绕着车体转过一定的角度，以方便卸货；后厢门联动打开机构的设计是指设计机构实现车厢倾斜卸货时，后厢门随之联动打开，方便卸货；卸货完毕，车厢恢复水平状态，后厢门也随之可靠关闭的功能。2.1.2设计中需要考虑的问题:（1）举升与倾斜机构的结合且不影响各部分的功能。（2）机构的动力机构的方式和设计及合理布局。（3）如何保证在恰当的时
9、机实现两种不同运动形式的连贯性。（4）机构应具有简单易修理的特性，以保证其能长期使用并拥有稳定的安全性能。（5）机构体积大小和取材应合理，以保证其美观。（6）制作成本不宜太高，应尽量控制在合理的范围之内。2.2 举升机构的比较2.2.1方案一：平行四边形举升机构图2.2平行四边形举升机构原理分析：如图2.2所示，ABCD刚好构成一个平行四边形机构，AB杆在液压缸EF的推动下，可以绕A点转动，CD杆绕C点转动，在整个转动过程中BD（即车厢）始终保持在同一高度，从而实现了车厢平稳举升且逐渐后移的动作。如表2.1为平行四边形举升机构的优缺点比较。优点缺点1、 在举升或下降过程中能够保证车厢一直处于比
10、较水平状态；2、 机构简单，易于加工和安装。1、 要实现设计要求的举升量和后移量，需要把CD、AB杆做的比较长，经计算，至少要5、6m长才能实现要求，这已经超过车厢长度，不可能实现；2、 液压缸的行程太长。表2.1方案比较2.2.2方案二：液压缸直推举升机构2.3液压缸直推举升机构原理分析：如图2.2所示，液压缸CD、EF安装在一个与车底座具有相对滑动功能的装置上，该装置在液压缸AB的推动作用下就能实现相对滑动。同时车厢的上升动作由CD、EF液压缸的共同推动来实现。这样在液压缸AB、CD、EF的共同作用下就能够实现车厢举升同时逐步后移的动作。如表2.2为液压缸直推举升机构的优缺点比较 优点缺点
11、1、在举升过程中能够保证车厢处于比较水平的状态；2、机构比较简单，只需要液压缸就能实现举升。1、 需要液压缸的数量比较多，不易控制；2、 由于车厢上升是由液压缸直接推动的，而根据设计要求，需要液压缸的推程是1800mm，这会使得液压缸的长度很长，不利于实际生产。表2.2方案比较2.2.3方案三：滑槽举升机构图2.4滑槽举升机构原理分析：如图2.4所示，滑块D是固定在车厢底的，机架代表车底座，BCD为一导杆。把车厢上的滑块D安装在车底座上有一定角度的滑槽内（滑槽的角度由车厢后移量和上升量决定的），这样在液压缸AC的推动作用下就能实现D沿滑槽滑动，这样就实现了车厢同时上升和后移。如表2.3为滑槽举
12、升机构的优缺点比较。优点缺点1、车厢始终处于滑槽内，使车厢在举升过程中一直处于比较水平；2、机构比较简单，需要的零件类型比较少，易于加工和安装。1、根据举升设计数据要求，需要将滑槽做的很高，对滑槽的刚度要求较大，同时增加了车自身的重量；2、要满足设计要求，BCD导杆的长度将达到2m多，对它的强度刚度要求较大。表2.3方案比较2.2.4方案四：双平行四边形举升机构图2.5双平行四边形机构原理分析：如图2.5所示，GACD为下平行四边形机构，GDJH为上平行四边形机构，HIJ代表车厢，在液压缸ML的推动作用下，GFD杆移动（GFD始终保持水平），从而使车厢HIJ也始终保持水平的运动，就能够实现车厢
13、的举升运动，机构中的FI、FB形成的转动副为虚约束。如表2.4为本机构的优缺点比较。优点缺点1、解决了单平行四边形机构杆长太长的问题；2、机构较紧凑，能够满足举升过程中的平稳性。1、构件较多，机构比较复杂，不便于制造、安装和维修；2、运动副多，铰链点的受力问题比较关键；3、由于举升的原动力有两个液压缸来提供，增大液压缸的负载。表2.4方案比较2.2.5：双剪式举升机构图2.6双剪式举升机构原理分析：如图2.6所示，EF代表车厢，机架代表车底座。连杆AD、BC铰接于点H；CF、ED铰接于点G，滑块A与车底座形成移动副，滑块F和车厢形成移动副。在液压缸MN的推动下，滑块A向右移动，同时滑块F向左运
14、动，双剪式机构向中间靠拢，由于杆长不变，使得车厢向上运动，且同时向右运动，这样就实现了车厢的举升动作。如表2.5为双剪式举升机构的优缺点比较。优点缺点1、结构紧凑，能够满足举升过程中的平稳性；2、比较容易控制上升量和后移量，满足设计要求。1、机构比较复杂，不便于制造、安装和维修；2、运动副多，铰链点的受力问题比较关键；3、液压缸铰接在连杆间，对液压缸的安装要求较高。表2.5方案比较2.3 倾斜机构的比较2.3.1方案一：液压缸直推倾斜机构图2.7液压缸直推倾斜机构原理分析：如图2.7所示，本机构的原理比较简单。在液压缸QR的推动下，车厢QP绕着点P转动，就实现车厢的倾斜动作。表2.6是本方案的优缺点比较。优点缺点1、 机构简单、实用，目前应用比较广泛；2、 采用单液压缸，容易控制车厢倾角。1、 采用单液压缸，机构的横向强度较差；2、 液压缸所需的行程较长。表2.6方案比较2.3.2方案二：液压缸连杆倾斜机构2.8液压缸连杆倾斜机构原理分析：如图2.8所示，机构的工作原理比较简单。在液压缸PR的推动下，带动SQR
