机械原理课程设计--铁路散货自翻车机构综合

1、机械原理课程设计一铁路散货 自翻车机构综合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:学 号:姓 名:专 业:指导老师:20xx年xx月目录1设计题目简介32有关数据33设计要求44设计任务45机构设计方案56方案的比较与选择66.1对方案一进行校对66.2两方案的优劣比较87自翻车的相关数据计算88自翻车的ADAMS仿真108. 1自翻车机构的仿真图如下图所示：108.2自翻车侧翻后的状态图如下图所示： 118. 3 ADAMS仿真函数：12& 4自翻车车厢侧翻角度曲线图： 13& 6自翻车运动过程中质心的速度曲线图： 168.7自翻车运动过程中质心的加速度曲线图： 189设

2、计心得与体会20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3&7t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

3、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岀来，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

4、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AB5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对方对案一进行校图61方案一校对图(1) 令CK=Y, AB=XO根据图形几何关系得：x + 13

5、85-+882.S42 (尹一x)2 = 667.84(x 200)2 +(.v2+882.842-0;-x)2 + 800)2 = 1694.68化简得：4*x“4-820077. 2166*x2+4137. 25832*x-71422700. 8*x+1497846432=0(2) 用MATLAB解方程程序solve C *x4-820077. 2166*x2+4137. 25832*x3-71422700. 8*x+1497846432=0 )ans =-1494. 5345957785881754855546963916-1055. 46969425930962831224968927

6、71177. 37730581215450801529625837571133& 312404225743295782508127293(3) MATLAB绘图辭x=-200:1:200;yl=4*x*4-820077. 2166*x2+4137. 25832杓T3-71422700. 8*x+1497846432;y2=0;plot (x, yl, x, y2)grid onx io9-200150-100-500501001502006.2MATLAB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: =147. 27mmo由于实际要求YX9而得出的

7、结果是YXt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:8图71自翻车侧翻前后状态简图(1) 根据设计要求可知：HD= 1600mm , FH=GI=200mm , AI=585mm,车厢高NP=1144mm,车厢宽AN=2770mm

8、o(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， EF /2 = 82.8477 和。在AA/A7）中，AKMD = 90,由题意可知：Ml = BD- Al = 200/n/77,所以 MK = MI+IK = 200 + 82.84 = 282.84/77,因此可得出：DK =MK = 400加加，进而可以得出：DA = DK + KI + Al = 1067.84/77mo(3)在自翻车倾斜到虚线位置时，此时液压缸CD的长度可以根据几何关系图求得，简化图如右图所示：已知：CD = 300nwif 且D4 = BD + AB9所以= 282.84/77/7?,根据以上数

9、据可以得出：CD =CD + AB + MD = 865.68m/;?(4) 在自翻车倾斜到虚线位置时，此时液压缸EF的长度可以根据几何关系图求得，简化图如右图所示:由于 GF = GF ZFGF= 45所以 ZFFG = ZFFG = 67.5在 RTAFRG 中:又由于RF F R所以 F R = 612.3mm所以FF=2x FR = 2x612.3 = 1224.6mm在AFEF中：ZEFF= 90 +67.5 =157.5I FF2 +FE2-2xFFxFExcosZFEF = FE2 I 1224.62 +5002 -2xl224.6x500xcosl57.5 =F*E2 FE =

10、 1697.36mm8自翻车的ADAMS仿真8.1自翻车机构的仿真图如下图所示:翻车ADAMS仿真图8.2自翻车侧翻后的状态图如下图所示:图& 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( tim

11、e-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 :n0)翻车车厢度曲线305. 5-305. 5/3*(time

12、-8),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:8.4X的曲350.0300.0250.0200.0150.0100.050.00.050.00.0 100.0 200.0 300.0 400.0 500.0 600.0 700.0 800.0Analysis: Last RunLength (mrn) 2012-12-10 21:29:538.5质心Y方向的位移曲线图图&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：图质心X方 速度 图向的曲线model ZJO SPLUULrq3ooAnalysis: Last Run Velocity (mm/

13、sec 2012-12-10 21:45:35图&8质心Y方向的速度曲线图度曲线图8.7自翻车运动过程中质心的加速度曲线图:图89质心的速jiasuduyn nU.UTime:15.)00Current:-2 1I1e-O18-12.5-2叫07.515.0丿&10质心X方向的加速度曲线图图811质心Y方向的加速度曲线图Analysis: LasLRun Acceleration (mm/sec*2) 2012-12-10 21:45:35(cocsruJUJ) UO 一-SJ9-D3O8. 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