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1、课程设计-高位自卸车LT18届机械课程设计高位自卸汽车的研究学生姓名：熊非学 号： 8011214214所属学院:机械电气化工程学院专 业：机械设计班级： 18-2指导老师：张涵日期：2021,06塔里木大学机械电气化工程学院制随着国家根底建设的全面展开，自卸汽车也发挥着越来越重要的作用。目 前国内生产的自卸汽车，其卸货方式为散装货物沿汽车大梁卸下。卸货高度都 是固定的。假设需要将货物卸到较高处或使货物堆积得较高些，只能先卸载后 再靠人力或起重机构进行提升搬运到较高处。这样不仅消耗人力物力，还浪费 很多时间，给卸载该来了很多不便。由于目前的自卸汽车就难以满足要求，为 此需设计一种高位自卸汽车，
2、使它不仅能具有一般自卸汽车的功能，而且能将 车厢举升到一定高度后再倾斜车厢卸货。为实现这个目的，先将车厢举升然后 翻转车厢进行卸货，可以将车厢举升到任意高度后停止举升，然后车厢翻转以 到达自动卸货。为了实现高位自卸汽车的设计要求，再设计过程中主要考虑把工作分解， 使用举升机构实现车厢的举升，在举升过程中通过关闭或翻开液压缸的进出油 路使举升机构稳定的停止在任意高度；使用翻转机构实现车厢翻转，车厢翻转 只要实现最大翻转角度到达设计要求和结构在翻转过程中的平稳就可以了。就 机构设计要实现的目的来看，机构上的点没有要求具体的运动轨迹，只要实现 指定位置的机构的综合就可以了，这个设计主要是通过四杆机构
3、来实现。就机 构选择和设计的过程中除了机构分析还要考虑到结构的受力和结构的稳定即使 用过程中维护的方便。关键词：高位举升翻转自卸一、设计题目简介目前国内生产的自卸汽车其卸货方式为散装货物沿汽车大梁卸下， 卸货高度都是固定的。假设需要将货物卸到较高处或使货物堆积得较高些，目 前的自卸汽车就难以满足要求。为此需设计一种高位自卸汽车，它能将车厢举升到一定高度后再倾斜车厢卸货）。二、设计数据与要求1. 具有一般自卸汽车的功能。2. 在比拟水平的状态下,能将满载货物的车厢平稳地举升到一定的高度，最大升程Smax见表。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
4、。为保证车厢的稳定性，其最大后移量气密不得超过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，后厢门随之联动翻开；卸货完毕，车厢恢复水平状态，后厢门也随之可靠关闭。6. 举升和翻转机构的安装空间不超过车厢底部与大梁间的空间，后厢门翻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。方案号车厢尺寸LxWxH)Smaxa/mmW/kg/mm/mmF3600x1800x61020502503900250450尺寸单位：mm三、设计任务1. 设计高位自卸汽车相关机构，应包括起升机构，翻转机构和后厢门翻开机构。2. 提出2、3个方案。主要考虑
5、满足运动要求、动力性能、制造与维修方便、 结构紧凑等方面的因素，对方案进行论证，确定最优方案。3. 画出最优方案的机构运动方案简图和运动循环图。4. 对高位自卸汽车的起升机构，翻转机构和后厢门翻开机构，进行尺度综合及运动分析，求出各机构的输出件的位移、速度、加速度，绘制机构运动线图。5. 编写设计计算说明书。6. 完成高位自卸汽车的模型实验验证。四、机构提示高位自卸汽车中的起升机构、翻转机构和后厢门翻开机构都具有行程较大， 做往复运动及承受较大载荷的共同特点。齿轮机构比拟适合连续的回转运动， 凸轮机构适合行程和受力都不太大的场合。所以齿轮机构与凸轮机构都不太适 宜用在此场合。连杆机构比拟适合在
6、这里的应用。下面用连杆机构分别设计高 位自卸车的起升机构、翻转机构和后想翻开机构。4.1、举升机构的设计举升机构的的设计在首先必须满足比拟水平的状态下,能将满载货物的车厢 平稳地举升到一定的高度，最大升程S为方便卸货，要求车厢在举升过程中 max，逐步后移。车厢处于最大升程位置时，其后移量a见表。为保证车厢的稳定性，其最大后移量a不得超过1.2a，并且在举升过程中可在任意高度停留卸货。利 max用连杆机构实现车厢的举升，其安装空间不能超过车厢底部与大梁间的空间。结构尽量紧凑，可靠，具有良好的动力传递性能。下面列举出几种方案以及它 们的特点，进行比拟选择恰当的机构：方案一：平行四边形举升机构如上
7、图所示平行四边形举升机构，ABCD形成一平行四边形，杆AD在液压油缸 的带动下绕A轴转动，从而完成车厢的举升和下降。该机构结构简单，易于加工、 安装和维修。能够保证车厢在举升和下降过程中保持水平，稳定性好。液压油 缸较小的推程能够完成车厢较大的上移量。但是车厢上移时，其后移量很大， 满足不了技术要求.为了保证车厢举升到最大高度时，其最大后移量不超过设计 要求，需将杆AD、BC做得很长，甚至大大超过了车厢的长度，在工程实际中不 能实现。方案二：两级剪式举升机构如上图所示两级剪式举升机构，EF代表车厢，机架代表车底座。在液压缸MN 的推动下，滑块A向右移动，同时滑块F向左运动，双剪式机构向中间靠拢
8、，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。该机构不但能够保证车厢在举升和下降过程中保持水平，稳定性好，卸 货方便，并且结构简单、紧凑，能够协调举升和后移间存在的函数关系，同时 该机构的受力状况良好，将液压缸布置在机构的中间部位，很好的解决了退成 要求很大的缺点。但是该结构复杂，不易加工、安装和维修。4.2、翻转机构的设计翻转机构是自卸汽车的关键局部，其性能直接影响车辆的性能。利用连杆机 构实现车厢的翻转，其安装空间不能超过车厢底部与大梁间的空间。结构尽量 紧凑，可靠，具有良好的动力传递性能。方案一：单缸前置直推式翻转机构直推式倾斜机构的液压缸直接作用在车
9、厢上，不需要通过杆系作用，机构 布置简单，结构紧凑，举升效率高，在相同的举升载荷下，前置式需要的举升 力较小，举升时车厢横向刚度大。但是液压缸活塞的工作行程长，故一般采用 多级伸缩式套筒液压缸，使液压缸制造工艺复杂，密封性稍差，并且该机构横 向强度差。方案二：滑块倾斜机构RS代表车厢，PR杆一端铰接在车厢的R点上，另一端与滑块P铰接，当要 翻转车厢时，只需要推动液压缸OP，带动滑块P向右移动，就能使车厢PS绕S 点转动。该机构比拟简单，需要的零件比拟少，易于加工和安装。液压缸一直处于水平， 比拟容易控制。但是初始时传动角较小，需要液压缸较大的推力；并且对PR杆 强度要求较高。4.3、后箱门翻开
10、机构的设计后箱门翻开机构是高位卸货的重要环节,后箱门翻开机构的设计要满足以下 几个根本要求：1）厢倾斜卸货时，后厢门随之联动翻开；2）卸货完毕， 车厢恢复水平状态，后厢门也随之可靠关闭，因此后厢门的输入机构和倾斜机 构相同，即由同一个液压缸带动；3）后厢门翻开机构的安装面不超过车厢侧 面，即要求结构紧凑。方案一：导杆滑块后箱门启闭机构该机构就是一个简单的4连杆机构，其中连杆1是和后箱门固连在一起的， 3是一个可以绕车厢体转动的移动副。在车厢翻转时，通过联动机构使连杆2在 3内滑动，从而推动1绕C旋转，从而使后厢门开启。该机构结构简单、紧凑、本钱低，能够保证车厢门翻开和关闭的准确位置， 比拟容易
11、实现和车厢的联动关系，另外，计算也比拟的简单。但是该机构中2 杆在转动的同时还要在移动副中进行滑动，所以，如果稍微有个地方润滑不好 的话，就很有可能造成机构的自锁，使得后车厢门不能正常的翻开。方案二：双四杆机构后箱门启闭架构该机构完全由四杆机构构成，其中的一根杆2就是车厢的后门。另外两根 杆1和3都是铰接在车厢体上的。当车厢翻转时，通过联动机构使杆3转动， 从而带动后厢门2转动，完成其开启和关闭动作。该机构利用曲柄摇杆机构，以摇杆作为输入构件，结构简单紧凑，传动可 靠，本钱低。较易实现与其他机构的联动，能够确保车厢门的翻开和关闭的时 候的准确位置。但是该机构由摇杆作为主动件，易出现死点，因此该
12、机构对尺 寸要求比拟高。4.4、组合机构的设计经过前面的各个机构优缺点比拟，最终确定的第方案的三个局部分别选择: 双剪式举升机构、滑块倾斜机构、重力直接翻开机构来进行设计分析4.4.1、机构尺寸的设计:1、举升机构的计算根据设计要求，举升机构需要满足:方案号车厢尺寸LxWxH)Smaxa/mmW/kg/mm/mmF3600x1800x61020502503900250450(1)计算杆长及其在机构中的位置举升机构的结构简图，建立直角坐标系，如下列图所示:根据以上数据综合出各杆的长度，设AD=BC=CF=DE= I，初始位置ZHAB= 0，到 达最大升程时NHAB=a 由几何关系可得Smax =
13、l sin气 x2-l sina0 x2a =l cosa。-l cosa1另外,需满足整个举升机构不超过车厢底部安装空间，此时还需考虑夹层厚度d, 得 21 sin a 0 Hd - d1cos0 L取 d = 100那么 21 sin a 0 % -100遂 21 sin a = 400取 0由上式联立可以求解，cos ai =0.7753得 sin a；=0.6316 sin a = 0.1149cosa0 =0.99341 = 1740.64即 a = 6.5978。r 0a = 39.1682。l = 1740.642）计算液压杆的位置及其相关尺寸，机构简图如下图，建立相应的直角坐标
14、系：图5-3设油缸的推力为F,推程为S,车厢重力为G,上升高度为H,那么FS=GH。 欲使液压缸受力最小，那么推程应该尽量的大。各点 的坐标 分别为 C(0,200)H(864.58,300)G(864.58,100)N (X/ Y所以 tan6.5978o Yn -300=0.1157(1)Xn - 864.58令HM=400，根据对称性的NG=HM=400。过点H做GM 平行于MN，此时CM，= 1740.64 - 800 = 70.32(2)CH=1740.6辱 2 = 870.32(3)初始状态时，杆与水平面夹角为6.5978。，举升到最大高度时，杆与水平面 的夹角为39.1962。所以初始状态时，ZMCG = 6.5978ox 2 = 13.1956。(4)举升到最大高度时，ZMCG = 39.1962板2 = 78.3924。(5)在A CMG之中，根据公式：M G = CM 2+CG2 - 2 x CG x CM
