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1、高位自卸汽车设计说明书班 级：车辆五班姓 名：学 号：指导老师：时间：2012年3月到6月摘要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或者侧向卸下， 卸货高度都是固定的。若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。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，然后车厢翻转以达到自动卸货。高位自卸汽车的设计要求是具有一般自卸汽车的功能。在比较水平的状态下, 能将满载货物的车厢平稳地举升到一定的高度。为方便卸货，要求车厢在举升过 程中逐步后移
2、。车厢处于最大升程位置时，车厢后移量为a。为保证车厢的稳定 性，其最大后移量ama不得超过1.2a。在举升过程中可在任意高度停留卸货。在 车厢倾斜卸货时，后1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。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， 后厢门打开机构的安装面不超过车厢侧面。结构尽量紧凑、简单、可靠，具有良 好的动力传递性能。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打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
3、达到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：高位举升翻转自卸目录一背景资料1二设计题目22.1设计简介和母的22.2设计条件和设计要求2三执行机构设计33.1举升机构的设计33.2 翻转机构的设计103.3 厢门开合机构的设计13四CATIA建模和运动仿真144.1模型的建立与组装错误!未定义书签。4.2模型的运动仿真14五设计总结155.1 机械设计的
4、目的175.2机械设计的步骤错误!未定义书签。5.3设计中需要注意的几个问题175.4 机械设计的基本原则165.5本次设计效果分析与改进意见175.6 设计心得体会17六致谢17七参考资料17八附录19一背景资料自卸汽车(dump truck)车厢配有自动倾卸装置的汽车。俗称为翻斗车、工 程车，由汽车底盘、液压举升机构和货厢组成。在土木工程中，常同挖掘机、装 载机、带式输送机等联合作业，构成装、运、卸生产线，进行土方、砂石、松 散物料的装卸运输。由于装载车厢能自动倾翻一定角度卸料，大大节省卸料时间 和劳动力，缩短运输周期，提高生产效率，降低运输成本，并标明装载容积。是 常用的运输机械。图1-
5、1北奔牌自卸车ND33104D46J7自卸汽车图1-2 一般自卸汽车的结构原理简图发动机、底盘及驾驶室的构造和一般载重汽车相同。车厢可以后向倾翻或侧 向倾翻，通过操纵系统控制活塞杆运动，以后向倾翻较普遍，推动活塞杆使车厢 倾翻。少数双向倾翻。高压油经分配阀、油管进入举升液压缸，车厢前端有驾驶 室安全防护板。发动机通过变速器、装置驱动液压泵，车厢液压倾翻机构由油箱、 液压泵、分配阀、举升液压缸、控制阀和油管等组成。车厢液压倾翻机构由油箱、 液压泵、分配阀、举升液压缸、控制阀和油管等组成。发动机通过变速器、取力 装置驱动液压泵，高压油经分配阀、油管进入举升液压缸，推动活塞杆使车厢倾 翻。以后向倾翻
6、较普遍，通过操纵系统控制活塞杆运动，可使车厢停止在任何需 要的倾斜位置上。车厢利用自身重力和液压控制复位。二设计题目2.1设计简介和母的目前国内生产的自卸汽车其卸货方式为散装货物沿着汽车大梁卸下或者侧 向倾翻卸下，卸货高度都是固定的。若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。这样可以满足使货物堆积的更高的要求，在现在土地资源紧张，使用高位自 卸汽车可以在相同的面积上更快的堆积更多的货物。而不用其它机械配合作业， 提高了工作效率。2.2设计条件和设计要求1. 具有一般自卸汽车的功能。2. 在
7、比较水平的状态下，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，车 厢后移量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。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。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。Lr+aLtL图2-2自卸汽车厢工作状态图表2-1机构要求数据表（单位：mm）方案号
8、车厢尺寸（LXWXH）S maxaWLtHdB3900X2000X64018503504800300500三执行机构设计3.1举升机构的设计3.1.1机构的选择方案举升机构的设计可以有多个方案来实现车厢举升和后移运动。利用连杆机构 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。并不是每个机构都能符合这种高要求，下面列 举出各种方案和它们的特点，选择比较恰当的机构。方案一：平行四边形举升机构图3-1平行四边形举升机构原理图如上图所示机构，CBEF形成一平行四边形，杆BC在液压油缸的带动下绕C轴转 动，从而完成车厢的举升和下降。优点：1.
9、结构简单，易于加工、安装和维修；2. 能够保证车厢在举升和下降过程中保持水平，稳定性好；3. 液压油缸较小的推程能够完成车厢较大的上移量。缺点：车厢上移时，其后移量很大。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BC、EF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：L型举升机构图3-2 L型举升机构原理图工作原理：如上图所示车厢举升机构，L形杆BDE 一端与铰链B相联（铰链B通过竖直杆固定在车架上），一端与车厢底部的铰链E相联，同时其上绞接一液压油缸2,液压油缶I另一端与车厢底部的铰链相联。举升时，液压油缸1伸长，推动L形杆BCD绕铰链B逆时针转
10、过角度 ，使E端 上升；与此同时，液压缸2也联动工作，使车厢也转过角度 ，从而使车厢在上升过 程中保持水平。随着BCD杆的转动，E点后移，同时带动车厢后移，夺点与B点等高时，后移量达到最大。优点：1. 该机构充分利用了车厢前面的空间，使车厢底部的机构变得简单；2. 该机构克服了方案一中后移量过大的缺点，机构的尺寸也较小。缺点：1. 该机构最大的缺点在于车厢全部重量均有L形杆BCD承担，由于DE很长，所 以BCD受到很大的扭矩作用。这就对L形杆的强度提出很高要求，同时也限制了车 厢的装载量。2. 液压缸1和液压缸2需要联动工作才能保证车厢的水平，使控制机构复杂。3. 液压油缸的推程较大。方案三剪
11、式举升机构图3-3剪式举升机构原理图工作原理：如上图所示，该举升机构是由长度相等的两杆AC和BD彼此铰接于E点；AC杆 的A端和与水平的活塞杆铰接，并可在滑槽内移动；BD杆的B端与车厢底部为滑动 铰接。当活塞F右移时，车厢上升，同时向后移动；活塞7左移时，车厢下降，同时向 前移动。下面具体分析车厢的后移原理图3-4剪式举升机构数据分析图如上图，设AE=BE=a，CE=DE=b，举升前/CAB =甲1,举升后ZCAB = 2, 则有上移量：S = (q + b)(sin2 sinl)后移量：d = 2a cos 01 (a + b) cos 甲1 2a cos 甲2 (q + b) cos 甲2
12、化简后得d = (q b)(cos 01 cos 甲2)可见，后移量与a,b的差值有关，故采用此种布置形式时，铰接点E不能为两 杆的中点。采用此种布置时，会使CD的距离较小，影响了车厢工作时的稳定性，特别是在 车厢翻转卸货时，这种影响尤为显著。为了消除这种影响，可将E取为两杆的中点，同时，为了使车厢在上移时能够逐 渐后移，需要将C点换成滑动铰接，而D点换成固定铰接。如下图所示：图3-5剪式举升机构初次改进图最好用作图法将极限为之画出来。此时，由于E为两杆的中点，故在车厢上移过程中，A与D，B与C始终在一条 直线上；同时由于A点向后移动，故车厢上的D点也随之后移，于是整个车厢就向后 移动。设AC
13、=BD=l，举升前/CAB = %，举升后/CAB = 02，则有上移量：S = l ( sin甲2 sin甲1)后移量：d = l ( cos 01 cos 甲2 )该举升机构的优点是：1. 结构简单，紧凑；2. 能够很好的协调车厢上移量与后移量之间的关系，满足工作要求；3. 机构的受力情况较好。缺点：液压缸水平布置时，在举升初始阶段，传动角很小，不利于工作。根据以上缺点，可以将液压缸改为竖直布置的形式，如下图：图3-6剪式举升机构二次改进图将液压缸竖直布置后，可以很好地解决传动角过小的问题，但不难想象，这样布 置使液压缸的推程需要很大，不易实现。为了解决以上矛盾，可以采用以下多级举升机构：
14、将液压缸竖直布置后，可以很好地解决传动角过小的问题，但不难想象，这样布置使液压缸的推程需要很大，不易实现。为了解决以上矛盾，可以采用以下多级举升机构图3-7多级剪式机构举升机构原理图如上图所示，AD, BC, CF, DE为杆长相等的四杆，AD与BC, CF与DE铰接与中 点G, H； A，F为滑动铰接。该方案较好地解决了以上方案液压缸推程要求很大的缺点，同时，由于原设计中 安装液压缸处空间变得较小，故将液压缸布置在机构的中间部位。3.1.2机构尺寸的设计已知的车厢等重要的尺寸:方案号车厢尺寸（LXWXH）S maxaWLtHdB3900X 2000X 64018503504800300500
15、举升机构尺寸设计：设AD=BC=CF=DE=l,初始位置/HAB=%，到达最大升程时/HAB =务由几何关 系可得：Smax = 21（ sin 01 sin 甲0 ）a = 1 （ cos 甲0 cos 01）为了使整个举升机构不超过车厢底部安装空间，需满足21 sin 甲0 Hd1 cos 甲0 L取21 sin甲0 = 450，联立得l=1803mm 甲0 7.2%38.6液压缸尺寸计算取 MG=NH=200mm(1)中0 7.2。时，N HCM14.4 ,CM=701.5mm, CH=901.5mm，由余弦定理得cos 14.4CM2 + CH2 一 MH22CM X CH解得 MH=284mm284701.5sin 14.4
