机械原理课程设计高位自卸汽车举升机构.doc

湖南科技大学机械设计课程设计高位自卸汽车举升机构说明书成 绩： 指导老师：李鹏南设 计 人：刘芝新学 号：0603010112 摘 要在我们的实际工业生产运输当中，经常遇到要求运输汽车具有高位自卸功能。该种新型汽车不仅具有通常的自卸汽车所具备的各种功能，而且还能将车厢升高后进行卸货。该汽车只是在原结构的基础上增加了一个升降装置，在水平升降的同时进行水平方向的位移，以便能在较高位置执行自卸甚至装货的任务，尤其适宜汽车直接向火车车厢卸料以及在建筑、矿产等其他场合使用。这里要设计的是升降装置，我们通过几种方案的对比和分析，最终确认剪式举升机构为最佳方案。该自卸举升机构两根连杆构成，两根连杆1、2中间由一个转动副连接，形成一个类似剪刀的机构。两个连杆中的其中一根上端通过转动副与车厢连接，下端与汽车底座连接。另一根连杆上端通过转动副与滑块相连，滑块可以沿着车厢上的固定导杆水平滑动，连杆下端同样连接一个滑块，滑块在汽车底座固定的水平导轨中滑动，滑块由水平放置的液压油缸推动。该剪式举升机构具有以下几个优点：1）收缩时结构紧凑，占用的空间小；2）整体结构简单，加工精度要求低，工艺容易实现；3）装配应力小，安装和维修方便简单；4）材料用量少，经济效益高；5）可靠性高，机构整体刚性、强度和稳定性好。应当注意的是，在举升的初始阶段，由于滑块的传动角很小，所以所需液压油缸的压力很大，对液压油缸的要求很高。液压油缸不能长期处于高压状态，所以车厢不能长期停留在举升高度很低的位置。目录一、 问题的提出 1二、 设计要求和有关数据 2三、 方案设计与分析 31） 方案一 42） 方案二 53） 方案三 四、 数据计算 五、 机构运动分析 六、 设计体会 七、 参考文献 10高位自卸汽车举升机构的设计06级机设一班：刘芝新 0603010112【问题的提出】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。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。【设计要求和有关数据】在举升前如图一所示，举升后如图二所示图一图二设计要求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。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。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。有关数据序号车厢尺寸LWHSmaxaW（kg）L1Hd140002000640180038050003005002390020006401850350480030050033900180063019003204500280470438001800630195030042002804705370018006202000280400025045063600180061020502503900250450表1（尺寸单位：mm）【方案的设计与分析】高位自卸汽车中的举升机构具有很大的行程，做往复运动及承受较大载荷。齿轮机构比较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，因此齿轮机构与凸轮机构都不太适用，连杆机构比较合适在这里的应用。连杆机构可以很方便地达到改变运动的传递方向、扩大行程、实现增力和远距离传递等目的。而且连杆机构可以折叠，在收缩时机构紧凑，占用的空间小。方案一：平行四边形举升机构如下图三所示图三如图三所示机构，BCGH为一平行四边形，A为一液压油缸，它推动AC轴，使BG、CH分别绕G、H转动，车厢水平上升，同时后移。这种机构的优点：1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；设车厢上升量为S，后移量为D，液压油缸行程为d，举升前BG与水平方向夹角为，举升后为, 得 , 得 由余弦定理得， 得要想上升量S较大而D后移量较小，则需把杆BG、CH做的很长，甚至超过车厢长很多；由可知，当杆长l很大时，液压油缸的推程很大，对液压油缸工作不利。由此这种方案不符合设计要求。方案二：十字套举升机构如图四所示图四如图四所示机构，杆CE与BF用一十字套连接，在CE杆下端再套一滑块，液压油缸推动滑块，使车厢水平上升。油缸上的滑块离E点很近时，小的推程可以实现较大的上升。可是在上升初期，由于传动角太小，所需的液压力很大，对液压油缸的要求非常高，而且CE杆受力极不均匀，易发生弯曲变形，不符合设计要求。方案三：剪式举升机构如下图五所示图五如上图所示，DF=EF=b, BF=CF=a, 油缸推动D在固定的导轨中水平移动。 设举升前CD与水平方向夹角为，举升后为。铅垂位移为S，水平位移为D，液压油缸的推程为d, 得 上升量S与杆长（a+b）有很大关系，杆越长，上升量S越大。后移量D与a、b的差值有关，所以F点不能为两杆的中点，否则将不能产生后移量。油缸推程与b成正比，要想小的液压推程实现大的上升量，则b应该设计的很小。可是根据后移量D大于0，可知b大于a。如果b很小，则a更小，于是杆长（a+b）很小，与上升量要求杆长（a+b）大相矛盾。 如果将b设计的很大，除了将使油缸推程增大，还会使BC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F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B点换成固定铰接。如图五所示 图五 图六由于此时F为CD、BE的中点故在车厢上移过程中，B与D，C与E始终在一条直线上；同时由于D点向后移动，故车厢上的B点也随之后移，于是整个车厢就向后移动。 设BE=CDl，举升前与水平的夹角为，举升后为，上移量，后移量，则有：上移量：后移量：这样车厢上移量和后移量就很好的协调了。该机构有以下优点：结构简单，紧凑；液压油缸小的推程能实现大的上移量。 机构的受力情况较好。.可靠性高，满足工作要求。【数据计算】序号LWHSmaxaW（kg）L1HdE3700180062020002804000250450图六如图所示，、为未举升B、D的位置，举升后为、， 得即.*可知a越大，x越小。设计要求在 * 式中取a=0.3360m，S=1.0000m，=0.4500m,代入* 式，得x=2.6600m满足，符合设计要求, =3.0296m液压油缸的行程T=a=0.3360m设固定铰链B距车厢前段距离=0.4000m，则在未举升时滑动铰链C距车厢后端距离0m,举升后，m安装后如下图： 图七【机构运动分析】速度分析：如下图所示，设油缸匀速运动，它的速度即D的速度为=0.05m/s，杆与水平方向夹角为，由于四边形BCDE在每个位置都为矩形，所以车厢B点的水平分速度，所以车厢的速度即B点的绝对速度,车厢的上升速度。当车厢刚要上升时最小，上升到最高时最大。 得 得 所以m/s, m/sm/s, m/s图八加速度分析：如图九所示图九B点的加速度由法向加速度和切向加速度合成，, , , 【设计体会】态度决定一切！在课程设计的初期阶段，由于没有端正课程设计的态度，认为课程设计是一件很容易的事情，每天懒懒散散，三天打渔，两天晒网，结果一无所获。随着课程设计的期限的减少，同学们都陆续完工，而我还没有想到合理的方案。最后两天，我本着“舍得一身剐，敢把皇帝拉下马”的决心，首先到图书馆找到相关资料。在翻阅了诸多资料之后，我有了创作的灵感，一个上午我就想出了三个设计方案。接下来的就是三个方案的对比、分析、计算，其中涉及大量的物理、数学、机械原理方面的知识，很多问题我都摸不清头绪，只好硬着头皮请教同学。那个体会到了“书到用时方恨少”的滋味儿。经过两天的废寝忘食，我终于成功的完成了我的设计。在那一刻，我体会到了成功的喜悦，那种成就感让我觉得我两天的努力是值得的。细细翻阅着自己的设计，那种心情就像一个刚生完孩子的母亲在亲吻自己的孩子.课程设计是一个曲折的过程。不知道别人有什么感觉，我反正是一语难尽，在完成了自己的课程设计之后，我认真总结了一下，收获很大。首先，我学会了如何正确的解决和分析问题，领悟诸多平时学习难以理解掌握的较难知识，学会了如何思考的思维方式，找到了设计的灵感。当初没有思路，诚如举步维艰，茫茫大地，不见道路。在对理论知识梳理掌握之后，茅塞顿开，柳暗花明，思路如泉涌，高歌“条条大路通罗马”。顿悟，没有思路便无出路，原来思路即出路。在课程设计的整个过程中，实践是非常重要的。我一共设计了三个方案，看似都可以，经过我的仔细推敲和计算，我否定了前面两种，改进了第三个方案，终于达到了设计要求。不去调查研究，就没有发言权。经过这次课程设计感觉到自己学到了很多的其他的计算机方面的知识,经过训练能够非常熟练的使用W