机械原理课程设计--铁路散货自翻车机构综合.doc

机械原理课程设计说明书 题目：铁路散货自翻车机构综合1年 级: 20xx 级 学 号: 姓 名: 专 业: 指导老师: 20xx 年xx月目录1 设计题目简介22 有关数据23 设计要求24 设计任务35 机构设计方案36 方案的比较与选择56.1 对方案一进行校对56.2 两方案的优劣比较67 自翻车的相关数据计算78 自翻车的ADAMS仿真98.1 自翻车机构的仿真图如下图所示：98.2 自翻车侧翻后的状态图如下图所示：108.3 ADAMS仿真函数：108.4 自翻车车厢侧翻角度曲线图：118.6 自翻车运动过程中质心的速度曲线图：128.7 自翻车运动过程中质心的加速度曲线图：139 设计心得与体会14机械原理设计任务书设计题目：铁路散货自翻车机构综合11 设计题目简介一种铁路运输散装货物的车辆，具有两侧自翻，自动开、关门的功能，（以下简称为自翻车），可节省人力，减轻劳动强度。试设计其自翻，自动开、关门机构。2 有关数据载重80自重38.7 t容积35.4m3商业运营速度80Km/h通过最小曲线半径80m车辆长度13234mm车辆换长1.23 设计要求 自翻车工作状态及原始参数如图所示，设计要求如下：1.车厢向一侧翻至给定角度时，该侧厢门联动打开成为车厢底面的平行延伸面。2.车厢向一侧翻时，另一侧厢门不得向内挤压。3.车厢未倾翻时及恢复水平状态时，两侧厢门联动关闭，厢门不得在散货压迫下自行开启。4.驱动和传动系统在车厢下面，不超过车厢侧面。5.采用液压驱动，平面连杆机构传动（不使用高副机构），各传动角不得小于30。6.不得发生杆件干涉现象。不得涉及高副机构，受力合理。4 设计任务1、总体方案设计，将能够实现的方案尽可能列出来，并进行方案比选2、结合设计要求，比较各方案的优缺点，选定合理的机械运动方案；3、按给定的传动要求和执行机构运动参数，拟定机械传动方案；4、画出机械运动方案简图；5.用软件（VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可）对执行机构进行运动仿真，并画出输出机构的位移、速度、和加速度线图。6. 图纸上绘出最终方案的机构运动简图（可以是计算机图）并编写说明书。 5 机构设计方案方案一： 图5.1 方案一简图 该运动机构由液压缸机构和相应的连杆机构组成的；工作原理是液压缸升起，使车厢侧翻，同时在升起的过程中带动连杆机构，使车门发生翻转，从而实现车厢侧翻的同时车门也自动打开，以满足设计要求。方案二： 图5.2 方案二简图 该运动机构由两个液压缸机构组成的；工作原理是大液压缸升起，使车厢侧翻，同时小液压缸也升起，这样就能使车门发生翻转，从而实现车厢侧翻的同时车门也自动打开，以满足设计要求。6 方案的比较与选择6.1 对方案一进行校对 图6.1 方案一校对图（1）令CK=Y，AB=X。根据图形几何关系得： 化简得： 4*x4-820077.2166*x2+4137.25832*x3-71422700.8*x+1497846432=0（2）用MATLAB解方程程序solve(*x4-820077.2166*x2+4137.25832*x3-71422700.8*x+1497846432=0)ans = -1494.5345957785881754855546963916 -1055.4696942593096283122496892771 177.37730581215450801529625837571 1338.312404225743295782508127293（3）MATLAB绘图程序 x=-200:1:200; y1=4*x4-820077.2166*x2+4137.25832*x3-71422700.8*x+1497846432; y2=0; plot(x,y1,x,y2) grid on 图6.2 MATLAB结果图 由题意可知，X的取值应为177.38mm。将X=177.38mm带入原方程组可得：Y=147.27mm。由于实际要求，而得出的结果是，所以不满足要求。6.2 两方案的优劣比较 方案一的运动机构由液压缸机构和相应的连杆机构组成的，而方案二的运动机构由两个液压缸机构组成的，由于液压缸机构肯定比连杆机构更耗费成本，因此方案一比方案二要节约成本，但是方案二的机构更简单，更容易控制，技术也比较成熟，同时比方案一的机构更稳定、更安全。所以选取方案二进行研究设计。7 自翻车的相关数据计算 自翻车的初始状态（实线图）和侧翻后的状态（虚线图）如下图所示： 图7.1 自翻车侧翻前后状态简图 （1） 根据设计要求可知：，车厢高，车厢宽。（2） 根据自翻车机构运动图上给定的数据可以求出液压缸的原始长度，所以给出合理取值，同时根据设计要求和题意可以做出合理假设，令。（3） 将车门翻转机构简化如右图所示： 因为, 且，所以 。又因为，且，所以。在中，由题意可知：，所以，因此可得出：，进而可以得出：。（3）在自翻车倾斜到虚线位置时，此时液压缸的长度可以根据几何关系图求得，简化图如右图所示：已知：，且，所以，根据以上数据可以得出：（4）在自翻车倾斜到虚线位置时，此时液压缸的长度可以根据几何关系图求得，简化图如右图所示：由于,所以在中：又由于所以所以在中：8 自翻车的ADAMS仿真 8.1 自翻车机构的仿真图如下图所示： 图8.1 自翻车ADAMS仿真图 8.2 自翻车侧翻后的状态图如下图所示： 图8.2 自翻车侧翻后ADAMS仿真图8.3 ADAMS仿真函数： IF( time-3 : 200*time , 600 , IF( time-4 : 600 , 600 , IF( time-12 : 600 , 600 ,IF( time-15 : 600-200*(time-12) , 0 , 0 ) ) ) ) IF( time-4 : 0 , 0 , IF( time-7 : 196*(time-4) , 588 , IF( time-8 : 588 , 588 , IF( time-11 : 588-196*(time-8) , 0 , 0 ) ) ) ) IF( time-3 : 305.5/3*time , 305.5 , IF( time-4 : 305.5 , 305.5 , IF( time-12 : 305.5 , 305.5 , IF( time-15 : 305.5-305.5/3*(time-12) , 0 , 0 ) ) ) ) IF( time-4 : 0 , 0 , IF( time-7 : 305.5/3*(time-4) , 305.5 , IF( time-8 : 305.5 , 305.5 , IF( time-11 : 305.5-305.5/3*(time-8) , 0 , 0 ) ) ) )8.4 自翻车车厢侧翻角度曲线图： 图8.3 自翻车车厢侧翻角度曲线图8.5 自翻车运动过程中质心的位移曲线图： 图8.4 质心X方向的位移曲线图 图8.5 质心Y方向的位移曲线图 图8.6 质心的位移曲线图8.6 自翻车运动过程中质心的速度曲线图： 图8.7 质心X方向的速度曲线图 图8.8 质心Y方向的速度曲线图 图8.9 质心的速度曲线图8.7 自翻车运动过程中质心的加速度曲线图： 图8.10 质心X方向的加速度曲线图 图8.11 质心Y方向的加速度曲线图 图8.12 质心的加速度曲线图9 设计心得与体会 通过这次机械原理课程设计，使我收获颇多。首先，在课程设计初期，要靠自己运用所学的知识和通过查阅资料来设计可行性方案，在设计各种方案的过程中，自己的思维得到了扩展，创新能力得到了训练。其次，在选定方案并对其进行深入研究和设计时，会遇到各种各样的困难和疑惑，在这个客服困难和挫