載重汽車的起重尾板設(shè)計(jì)【三維SolidWorks圖紙和說(shuō)明書】

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但是如果沒(méi)有叉車 則裝卸比較費(fèi)力 費(fèi)時(shí) 如果能利用載重汽車的車廂尾板設(shè)計(jì)出一個(gè)起重平臺(tái) 則可以較好的解決這個(gè) 問(wèn)題 車輛配置起重尾板后 貨物的裝卸效率可以得到很大的提高 且勞動(dòng)強(qiáng)度小 能 很好地發(fā)揮車輛的經(jīng)濟(jì)效能 起重尾板在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家 香港特區(qū)等地區(qū)的貨運(yùn)車輛 的裝配率已達(dá) 70 以上 在國(guó)內(nèi) 雖然裝配起重尾板的貨運(yùn)車輛在各個(gè)領(lǐng)域都有 但 所占比例仍然很小 因此 起重尾板在國(guó)內(nèi)具有很好的發(fā)展前景 圖 1 1 起重尾板作業(yè)圖 圖 1 2 起重尾板產(chǎn)品展示圖 下表 表 1 1 為達(dá)成尾板的主要技術(shù)參數(shù) 表1 1 達(dá)成尾板主要技術(shù)參數(shù)一覽表 DC WB10 DC WB15 DC WB20 1500 1800 1650 2050 1800 2150 1650 1800 1800 2250 1800 2250面板規(guī)格 mm 1650 2000 1800 2350 1800 2350 提升重量 kg 1000 1500 2000 自身重量 kg 320 460 540 面板工作角度 5 9 動(dòng)力 12V 160AH 24V 120AH電機(jī) 功率 kW 2 2 3 3 臂長(zhǎng) mm 680 750 750 800 900 1000 900 1000機(jī)架 內(nèi)寬 mm 850 850 990 型 號(hào) 參 數(shù)項(xiàng) 目 2 最小車尾長(zhǎng)度 700 750 750 800 850 900 950 適用廂地高度 h mm 800 h 1550 平均升降速度 8cm sec 開(kāi)關(guān)速度 10 sec 油料 變通液壓油 第 2 章 設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 起重尾板的工作過(guò)程為 裝載貨物 舉升貨物 卸載貨物 尾板合攏 因 此 在貨物的舉升過(guò)程中 尾板必須要保持水平平動(dòng) 否則 貨物有可能從尾板上掉 落并損壞 另外 為保證貨物的安全 尾板在運(yùn)行過(guò)程中 要保持平穩(wěn) 尾板的動(dòng)力 機(jī)構(gòu)采用伸縮油缸 考慮到車廂結(jié)構(gòu) 油缸應(yīng)該安裝在車廂下面的底盤上 綜合各方面因素 產(chǎn)品設(shè)計(jì)需達(dá)到以下要求 1 尾板舉升過(guò)程中保持水平平動(dòng) 2 尾板在完成舉升任務(wù)后可與車廂自動(dòng)合攏 3 尾板舉升速度適中 80mm sec 左右 且舉升下降平穩(wěn) 4 尾板合攏角速度適中 10 sec 左右 且合攏展開(kāi)平穩(wěn) 5 最大起重量為 0 5T 6 舉升機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角 min 40 7 舉升 合攏所用動(dòng)力部件采用伸縮油缸 8 油缸應(yīng)安裝在車廂下面 9 油缸承受最大載荷適中 10 尾板要便于安裝 第 3 章 機(jī)構(gòu)選型設(shè)計(jì) 尾板機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)可采用功能分解選擇法 即將起升和合攏分解為平動(dòng)與擺動(dòng)兩個(gè) 功能 然后在現(xiàn)有各種機(jī)構(gòu)中選擇能實(shí)現(xiàn)平動(dòng)與擺動(dòng)的機(jī)構(gòu) 考慮到動(dòng)力組件為伸縮 式油缸 那么主動(dòng)構(gòu)件可以采用圖3 1所示的導(dǎo)桿與擺桿 3 圖3 1 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 圖3 2 擺桿機(jī)構(gòu) 以圖3 1 和圖3 2所示的導(dǎo)桿與擺桿作為主動(dòng)件 再選擇相應(yīng)的機(jī)構(gòu)將其轉(zhuǎn)換成平動(dòng) 和擺動(dòng) 下列幾種機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)平動(dòng) 現(xiàn)對(duì)它們進(jìn)行分析對(duì)比 3 1 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 圖3 3 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 優(yōu)點(diǎn) 構(gòu)件少 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 因此成本較低 易于實(shí)現(xiàn) 缺點(diǎn) 由于整個(gè)機(jī)構(gòu)要安裝于汽車車廂下面的底盤上 因此該垂直升降式導(dǎo)桿機(jī) 構(gòu)安裝后不利行車 不可用 3 2 平行四邊形機(jī)構(gòu) 圖3 4 平行四邊形機(jī)構(gòu) 優(yōu)點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 運(yùn)行平穩(wěn) 可安裝于車廂底部 不影響車輛的美觀和行車 缺點(diǎn) 構(gòu)件較多 安裝時(shí)部分車輛可能需對(duì)尾部進(jìn)行一定的改裝 4 3 3 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 圖3 5 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 優(yōu)點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 運(yùn)行平穩(wěn) 無(wú)沖擊 缺點(diǎn) 與導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)一樣 安裝于車廂底部后不利行車 因此也不可用 3 4 齒輪齒條機(jī)構(gòu) 圖3 6 齒輪齒條機(jī)構(gòu) 優(yōu)點(diǎn) 升降距離可精確控制 運(yùn)行平穩(wěn) 缺點(diǎn) 由于整個(gè)機(jī)構(gòu)要安裝于汽車車廂下面的底盤上 因此該機(jī)構(gòu)不宜進(jìn)行較大 距離升降 否則會(huì)影響行車 5 3 5 最終設(shè)計(jì)方案 考慮到車廂的具體結(jié)構(gòu)和使用要求 機(jī)構(gòu)的機(jī)架只能固定在汽車車廂下面的底盤 上 此外 起升機(jī)構(gòu)上升到上限位置時(shí)應(yīng)與地面有一定距離以利于行車 尾板在舉升 過(guò)程中還應(yīng)保持平穩(wěn) 以保證貨物的安全 通過(guò)對(duì)以上各機(jī)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)的對(duì)比 現(xiàn)確定尾板平動(dòng)采用平行四邊形機(jī)構(gòu) 考慮到尾 板的合攏動(dòng)作 需對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)母膭?dòng) 改動(dòng)后結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 3 7 所示 圖 3 7 尾板機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 該機(jī)構(gòu)采用伸縮式液壓缸 其中 與上部連桿形成轉(zhuǎn)動(dòng)副的液壓缸用于舉升 另 一個(gè)液壓缸用于尾板的合攏 連桿與合攏缸構(gòu)成平行四邊形機(jī)構(gòu) 保證尾板的平動(dòng) 液壓缸的伸縮運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為連桿的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)后 尾板升降較為平穩(wěn) 該機(jī)構(gòu)在豎直方向 結(jié)構(gòu)緊湊 在舉升至上限位置時(shí) 機(jī)構(gòu)最下端與地面仍有一段距離 不影響正常行車 因此 該機(jī)構(gòu)滿足設(shè)計(jì)要求 第 4 章 機(jī)構(gòu)尺度綜合 4 1 車體尺寸 圖 4 1 為車體基本尺寸 6 圖 4 1 車體基本尺寸 4 2 尾板尺寸 為便于貨物的裝載 將尾板右端設(shè)計(jì)為楔形 根據(jù)車廂尺寸 確定尾板開(kāi)關(guān)及尺 寸如圖 4 2 所示 7 圖 4 2 尾板尺寸 4 3 連桿尺寸及安裝位置 尾板的起始及終止位置如圖 4 3 所示 由車體尺寸知 尾板舉升高度為 1140mm 取 L1 400mm L 2 200mm A E 兩點(diǎn)高度差為 H3 150mm 尾板外觀厚度 H0 100mm 圖 4 3 連桿尺寸及安裝位置 由圖 4 3 可知 尾板在舉升過(guò)程中 傳動(dòng)角 先增大后減小 故其最小值于起始 或終止位置處取得 根據(jù)設(shè)計(jì)要求需使 40 當(dāng)尾板位于最高位置時(shí) H2 L 1 L2 cot min 400 200 cot40 715 mm 當(dāng)尾板位于起始位置時(shí) tan 021 2012 HL 8 tan40 0 84 1094 20 222 H 由 得 475 H 2 715 故取 H2 600mm 則桿 AC 長(zhǎng)度 lAC 600 cos45 848 mm 當(dāng)尾板位于起始位置時(shí) 傳動(dòng)角 arctan 021 2012 L arctan 73 57 40 1694 60 22 當(dāng)尾板位于終止位置時(shí) 由 L1 L2 H2 知傳動(dòng)角 45 40 滿足設(shè)計(jì)要求 4 4 液壓缸尺寸 取 lAG 2lAC 3 566mm 則舉升缸 1 的本體長(zhǎng)度 即活塞桿合攏時(shí)長(zhǎng)度 最小值為 L1 57 3cos232HlAGAG 57 3cos10562062 543 0 mm 舉升缸 1 的行程為 x1 57 3cos2135cos232323 Hllll AGAGAGAG 1061506605602 137 mm 合攏缸 2 的本體長(zhǎng)度為 L2 848 mm 21 LH 260 合攏缸 2 的行程為 x2 21202120 LH 267 141 mm 根據(jù)液壓缸的本體長(zhǎng)度 行程及市場(chǎng)常見(jiàn)規(guī)格 表 4 1 為美國(guó)恩派克液壓缸參數(shù) 取缸體直徑為 800mm 活塞桿直徑為 30mm 9 表 4 1 美國(guó)恩派克 ENERPAC 部分型號(hào)液壓缸規(guī)格參數(shù)表 承載能 力 kN 行程 mm 本體高 度 mm 伸展高 度 mm 外徑 mm 自重 kg L653709 45 16 41 57 58 1 0 L653710 45 25 110 135 38 1 0 L653711 45 76 165 241 38 1 5 L653712 45 127 215 342 38 1 9 L653713 45 177 273 450 38 2 4 L653714 45 232 323 555 38 2 8 L653715 101 26 89 115 57 1 8 L653716 101 54 121 175 57 2 3 L653717 101 105 171 276 57 3 3 第 5 章 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 5 1 位移分析 由于尾板機(jī)構(gòu)具有對(duì)稱性 故只取一側(cè)進(jìn)行分析 而將舉升連桿平移至與合攏連 桿同平面并不改變其位移 速度 加速度特性 故為簡(jiǎn)便起見(jiàn) 將機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖改畫如圖 5 1 所示 圖 5 1 尾板機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 以 O 為坐標(biāo)原點(diǎn) 建立如圖所示坐標(biāo)系 則 A 0 340 B 0 240 E 0 190 C2 600 940 D2 600 840 點(diǎn) C D G 的位移方程如下 舉升過(guò)程中 73 57 135 項(xiàng) 目參 數(shù)型 號(hào) 10 C cosin1ACClyx D i1BDl G cosinAGlyx 合攏過(guò)程中 只有 D 點(diǎn)位置繼續(xù)變化 其位移方程如下 0 90 csi 2DCly 因?yàn)?故 保證了尾板在舉升過(guò)程中處于平動(dòng)狀態(tài) 1BAl 10DCDClyx 圖 5 2 描述了點(diǎn) C1 D 1 在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的位移變化情況 從圖中可以看出 在舉升過(guò)程 橫坐標(biāo) time 在 0 9 7 之間 中 點(diǎn) C1 D 1 的 x 坐標(biāo)曲線重合 y 坐標(biāo)曲線的值在同 一時(shí)刻始終相差 100 與設(shè)計(jì)要求相符 圖 5 2 點(diǎn) C1 mark4 D 1 mark7 位移的動(dòng)態(tài)變化 圖 5 3 描述了點(diǎn) C1 H 1 在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的位移變化情況 從圖中可以看出 在舉升 過(guò)程 橫坐標(biāo) time 在 0 9 之間 中 點(diǎn) C1 H 1 的 y 坐標(biāo)曲線重合 說(shuō)明在舉升過(guò)程中 尾板處于平動(dòng)狀態(tài) 11 圖 5 3 點(diǎn) C1 mark4 H 1 mark110 位移的動(dòng)態(tài)變化 5 2 速度分析 對(duì) 5 1 節(jié)中各位移方程求導(dǎo)得各點(diǎn)相應(yīng)速度方程如下 舉升過(guò)程中 73 57 135 C sinco1ACyxlv D sic1BDyxlv G sincoAGyxlv 合攏過(guò)程中 0 90 sinco2DCyxlv 圖 5 4 描述了點(diǎn) C1 D 1 在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中沿 y 軸方向的速度變化情況 從圖中可以看 出 舉升過(guò)程中 點(diǎn) C1 D 1 在豎直方向的速度始終保持相同 大小為 80 100mm s 并為緩慢的勻加速運(yùn)動(dòng) 實(shí)際應(yīng)用較為理想 12 圖 5 4 點(diǎn) C1 mark4 D 1 mark7 沿 y 方向速度的動(dòng)態(tài)變化 圖 5 5 描述了點(diǎn) C1 D 1 在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中沿 x 方向速度的動(dòng)態(tài)變化情況 從圖中可以 看出 點(diǎn) C1 D1 沿 x 方向的速度在 0 100mm s 之間變化 且速度曲線較為平滑 圖 5 5 點(diǎn) C1 mark4 D 1 mark7 沿 x 方向速度的動(dòng)態(tài)變化 圖 5 6 描述了點(diǎn) G 在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度的動(dòng)態(tài)變化情況 沿 x 方向速度在 54 68mm s 之間變化 沿 y 方向速度在 0 66mm s 之間變化 速度曲線較為平滑 13 圖 5 6 點(diǎn) G mark65 在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度的動(dòng)態(tài)變化 5 3 加速度分析 對(duì) 5 2 節(jié)各速度方程求導(dǎo)得相應(yīng)加速度方程如下 舉升過(guò)程中 73 57 135 C sincoscoi121ACACyxlla D sicsci121BDBDyxll G sincoci2AGAGyxlla 合攏過(guò)程中 0 90 sincoscoi22DCDCyx lla 圖 5 7 描述了點(diǎn) C1 D 1 G 在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中加速度動(dòng)態(tài)變化的情況 從圖中可以看 出 舉升過(guò)程中 三點(diǎn)在豎直方向的加速度近乎恒定 且均不大于 2 24mm s2 三點(diǎn)在 水平方向的加速度在前半段舉升時(shí)間內(nèi)變化較為緩慢 在舉升即將結(jié)束的 2 3s 內(nèi)加速 度變化較快 且最大加速度達(dá)到 35 mm s2 但只是瞬時(shí)最大加速度 并不影響實(shí)際應(yīng) 用 在尾板合攏過(guò)程中 只有 D 點(diǎn)運(yùn)動(dòng) 其水平和豎直方向的加速度大小均在 1 5 5 0 14 mm s2 的范圍內(nèi)變化 較為理想 圖 5 7 點(diǎn) C1 mark4 D 1 mark7 G mark65 加速度的動(dòng)態(tài)變化 圖 5 8 描述了點(diǎn) H1 在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的角速度變化情況 從圖中可以看出 尾板在 合攏過(guò)程中 角速度為 8 44 12 15 s 從而也證明了液壓伸縮缸 BD1 運(yùn)動(dòng)的合理性 圖 5 8 點(diǎn) H1 mark110 角速度的動(dòng)態(tài)變化 5 4 總結(jié) 通過(guò)以上對(duì)相關(guān)各點(diǎn)的位移 速度和加速度的分析 可以得出如下結(jié)論 1 尾板在舉升過(guò)程中始終保持平動(dòng) 2 豎直方向加速度較小且近乎恒定 水平方向加速度初始時(shí)較小 當(dāng)尾板接近 上限位置時(shí)加速度較大 但因加速時(shí)間較短 對(duì)速度影響不大 因此 從整體來(lái)看 尾板運(yùn)行平穩(wěn) 3 尾板合攏速度適中 即合攏較為平穩(wěn) 因此 機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)方向滿足設(shè)計(jì)要求 15 第 6 章 機(jī)構(gòu)動(dòng)力分析 由圖 6 1 可知 整個(gè)起重尾板機(jī)構(gòu)所受外力只有載荷 F 4900N 重力 W 和三個(gè) 鉸鏈 A B E 處的支座反力 對(duì)于液壓伸縮缸 只需根據(jù)活塞桿受力情況來(lái)確定 其型號(hào)參數(shù) 因此 只需對(duì)合攏缸活塞桿和舉升缸活塞桿進(jìn)行受力分析 而不用求解 B E 兩個(gè)鉸鏈處的支座反力 圖 6 1 動(dòng)力分析機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 6 1 受力分析 尾板受力圖如圖 6 2 所示 圖 6 2 尾板受力分析 受力方程式 尾板重力 1930N 0DywCyCxFWwW 舉升缸活塞桿 EG 受力圖如圖 6 3 所示 16 圖 6 3 舉升缸活塞桿受力分析 受力方程式 合攏缸活塞桿重力 20N 0GyExFjW 舉升連桿由桿 AC A C FF 組成 桿 FF 只起連接 支撐作用 為次要構(gòu)件 無(wú)需做受力分析 而 AC A C 兩桿因具有對(duì)稱性 受力情況相同 故只取桿 AC 進(jìn)行 受力分析 其等效受力圖如圖 6 4 所示 圖 6 4 舉升連桿受力分析 受力方程式 連桿重力 170N 021CylGyAyAxCxFWFlW 由兩個(gè)合攏缸的對(duì)稱分布可知 其活塞桿受力情況相同 現(xiàn)只取活塞桿 BD 進(jìn)行受 力分析 其受力圖如圖 6 5 所示 17 圖 6 5 合攏缸活塞桿受力分析 受力方程式 合攏缸活塞桿重力 26N 0DyjByxFWjW 6 2 受力仿真結(jié)果分析 在 ADAMS 仿真模型中 給尾板添加一個(gè)豎直向下的力 來(lái)表示貨物施加給尾板 的載荷 其值為函數(shù) IF time 9 17 4900 4900 0 功能為在尾板舉升過(guò)程中施加大 小為 0 5T 9 8N kg 4900N 的力 當(dāng)尾板達(dá)到預(yù)定高度 即 9 17 秒時(shí) 時(shí)撤消外力 圖 6 6 描述了點(diǎn) C D 在水平方向受力的動(dòng)態(tài)變化情況 從圖中可以看出 二者受 力大小相等 方向相反 與計(jì)算相符 在舉升階段最大值為 23137 4N 合攏階段最大 值為 5932 0N 圖 6 6 點(diǎn) C joint13 D joint16 在水平方向受力的動(dòng)態(tài)變化 圖 6 7 描述了點(diǎn) C D 在豎直方向受力的動(dòng)態(tài)變化情況 C 點(diǎn)所受力在舉升階段最 大值為 19182 5N 合攏階段最大值為 4942 2N D 點(diǎn)所受力在舉升階段最大值為 22592 2N 合攏階段最大值為 5900 1N 18 圖 6 7 點(diǎn) C joint13 D joint16 在豎直方向受力的動(dòng)態(tài)變化 圖 6 8 描述了點(diǎn) C D 所受合力的動(dòng)態(tài)變化情況 因 C D 兩點(diǎn)為平行四邊形機(jī)構(gòu) 上兩點(diǎn) 因此二者受力情況具有相似性 而從圖中可以看出 二者受力曲線近似重合 與理論相符 C 點(diǎn)所受合力在舉升階段最大值為 30051 7N 合攏階段最大值為 7721 0N D 點(diǎn)所受合力在舉升階段最大值為 32332 4N 合攏階段最大值為 8365 4N 圖 6 8 點(diǎn) C joint13 D joint16 所受合力的動(dòng)態(tài)變化 圖 6 9 描述了點(diǎn) E G 在水平方向受力的動(dòng)態(tài)變化情況 從圖中可以看出 二者受 力大小相等 方向相反 與計(jì)算相符 在舉升階段最大值為 39586 9N 合攏階段最大 值為 8405 9N 19 圖 6 9 點(diǎn) E joint11 G joint12 在水平方向受力的動(dòng)態(tài)變化 圖 6 10 描述了點(diǎn) E G 在豎直方向受力的動(dòng)態(tài)變化情況 從圖中可以看出 二者 受力大小相等 方向相反 與計(jì)算相符 在舉升階段最大值為 38146 4N 合攏階段最 大值為 11568 8N 圖 6 10 點(diǎn) E joint11 G joint12 在豎直方向受力的動(dòng)態(tài)變化 圖 6 11 描述了點(diǎn) E G 所受合力的動(dòng)態(tài)變化情況 因 E G 兩點(diǎn)在水平和豎直兩 方向的分力大小相等 因此二者合力曲線重合 與理論相符 兩點(diǎn)所受合力在舉升階 段最大值為 47476 2N 合攏階段最大值為 15815 8N 20 圖 6 11 點(diǎn) E joint11 G joint12 在所受合力的動(dòng)態(tài)變化 圖 6 12 描述了點(diǎn) C G A 在水平方向受力的動(dòng)態(tài)變化情況 從圖中可以看出 在舉升過(guò)程中 A 點(diǎn)水平方向所受力約為 C 點(diǎn)水平方向所受力與 G 點(diǎn)水平方向所受力 的一半的和 與計(jì)算相符 A 點(diǎn)水平方向所受力在舉升階段最大值為 42929 0N 合攏 階段最大值為 10135 0N 圖 6 12 點(diǎn) C joint13 G joint12 A joint2 在水平方向受力的動(dòng)態(tài)變化 圖 6 13 描述了點(diǎn) C G A 在豎直方向受力的動(dòng)態(tài)變化情況 A 點(diǎn)豎直方向所受 力在舉升階段最大值為 38100 0N 合攏階段最大值為 10619 0N 21 圖 6 13 點(diǎn) C joint13 G joint12 A joint2 在豎直方向受力的動(dòng)態(tài)變化 圖 6 14 描述了點(diǎn) A 所受合力的動(dòng)態(tài)變化情況 從圖中可以看出 A 點(diǎn)所受合力在舉 升階段最大值為 53350 8N 合攏階段最大值為 14679 2N 圖 6 14 點(diǎn) A joint2 所受合力的動(dòng)態(tài)變化 圖 6 15 描述了點(diǎn) B D 在水平方向受力的動(dòng)態(tài)變化情況 從圖中可以看出 二者 受力大小相等 方向相反 與計(jì)算相符 在舉升階段最大值為 23136 6N 合攏階段最 大值為 5930 3N 22 圖 6 15 點(diǎn) B mark8 D joint16 在水平方向受力的動(dòng)態(tài)變化 圖 6 16 描述了點(diǎn) B D 在豎直方向受力的動(dòng)態(tài)變化情況 從圖中可以看出 二者 受力大小相等 方向相反 與計(jì)算相符 在舉升階段最大值為 22618 0N 合攏階段最 大值為 5925 8N 圖 6 16 點(diǎn) B mark8 D joint16 在豎直方向受力的動(dòng)態(tài)變化 圖 6 17 描述了點(diǎn) B D 所受合力的動(dòng)態(tài)變化情況 因 B D 兩點(diǎn)在水平和豎直兩 方向的分力大小相等 因此二者合力曲線重合 與理論相符 兩點(diǎn)所受合力在舉升階 段最大值為 32350 3N 合攏階段最大值為 8383 6N 23 圖 6 17 點(diǎn) B mark8 D joint16 所受合力的動(dòng)態(tài)變化 6 3 總結(jié) 從以上分析可以看出 舉升缸活塞桿在舉升貨物至最高點(diǎn)時(shí)受力最大 為 47476 2N 合攏缸活塞桿也在貨物到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)受力最大 為 32350 3N 舉升連桿也 在貨物到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)受力最大 為 53350 8N 因以上三桿橫截面積相同 均為 86 7043222mdA 最大拉伸應(yīng)力 4 586 70maxa MPaF 盡管部分構(gòu)件所受應(yīng)力較大 但仍在較常用的鋼材許用應(yīng)力范圍之內(nèi) 因此 各 桿受力合理 滿足設(shè)計(jì)要求 第 7 章 結(jié)論 7 1 設(shè)計(jì)特點(diǎn) 本設(shè)計(jì)采用伸縮式油缸為動(dòng)力機(jī)構(gòu) 具有承載能力大 運(yùn)行平穩(wěn) 無(wú)沖擊 無(wú)噪 音等優(yōu)點(diǎn) 與導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和齒輪齒條機(jī)構(gòu)相比 平行四邊形機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)尾 板的平動(dòng) 既具有導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 成本較低的優(yōu)點(diǎn) 又具有曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和齒輪 齒條機(jī)構(gòu)運(yùn)行平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn) 另外 尾板右端做成楔形 而整體呈直角梯形 既避免了 整體呈楔形的尾板需解決裝載貨物前后抬頭低頭的問(wèn)題 又具有了其方便裝載貨物的 24 優(yōu)點(diǎn) 因此 該設(shè)計(jì)方案較為理想 因設(shè)計(jì)方案較為簡(jiǎn)單 這也就決定了設(shè)計(jì)方法的簡(jiǎn)單性 整個(gè)尾板要安裝于車廂 下面的底盤上 因此 機(jī)構(gòu)許多初始尺寸都可根據(jù)車體尺寸確定下來(lái) 再根據(jù)傳動(dòng)角 舉升高度等設(shè)計(jì)參數(shù)確定其他相關(guān)參數(shù) 最終確定出整個(gè)機(jī)構(gòu)的尺度 從機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)兩方面的分析情況來(lái)看 尾板在舉升過(guò)程中始終保持平動(dòng) 且速度大小適宜 且曲線平滑 即速度變化柔和 無(wú)強(qiáng)烈沖擊 連桿和液壓缸活塞桿 所受應(yīng)力較大 但仍在常用材料 如 HT200 Q235 等 的應(yīng)力范圍之內(nèi) 因此 常用 材料仍可滿足強(qiáng)度要求 7 2 設(shè)計(jì)中的不足 在這次設(shè)計(jì)中 由于我專業(yè)知識(shí)的嚴(yán)重欠缺 導(dǎo)致了思考的局限性 這就使得我 的設(shè)計(jì)存在許多不足這處 例如 連桿和液壓缸活塞桿受力較大 且力的變化也較大 在設(shè)計(jì)時(shí) 也沒(méi)有充分考慮到經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題 因?yàn)檫@是我第一次進(jìn)行設(shè)計(jì) 沒(méi)有經(jīng) 驗(yàn) 因此還有很多方面沒(méi)有考慮到 存在一定的缺陷 第 8 章 收獲與體會(huì) 通過(guò)本次設(shè)計(jì) 我學(xué)到了很多新的東西 我相信這些新的血液的注入將會(huì)對(duì)我以 后的學(xué)習(xí)帶來(lái)很大的好處 首先 學(xué)會(huì)了設(shè)計(jì)說(shuō)明書的寫法 以前的學(xué)習(xí)生活中不曾涉及到這一項(xiàng) 所以對(duì) 它的寫法以及要求知之甚少 但是 通過(guò)這次老師的講解以及自己對(duì)相關(guān)資料的查閱 我掌握了它的基本寫法 其次 進(jìn)一步理解以前所學(xué)知識(shí) 在整個(gè)設(shè)計(jì)中 由于要對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行尺 度綜合 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析以及動(dòng)力學(xué)分析等 所以 用到了機(jī)械原理中的傳動(dòng)角 連桿機(jī) 構(gòu)等以及理論力學(xué)的相關(guān)知識(shí) 也正是由于此次實(shí)際應(yīng)用 我對(duì)這些知識(shí)的掌握與理 解有了進(jìn)一步的提高 第三 學(xué)會(huì)了仿真軟件 ADAMS 的基本用法 雖然現(xiàn)在的水平還不是很高 但我 已對(duì)其基本功能有了初步的掌握 會(huì)對(duì)一些基本機(jī)構(gòu)進(jìn)行仿真和運(yùn)動(dòng)分析 相信它對(duì) 我以后的學(xué)習(xí)和工作一定會(huì)很有幫助 第四 學(xué)會(huì)了許多查閱資料的方法和技巧 由于本次設(shè)計(jì)我是從對(duì)起重尾板幾乎 一無(wú)所知的基礎(chǔ)上開(kāi)始的 所以需要查閱大量的相關(guān)知識(shí) 在通過(guò)各種途徑 如上網(wǎng) 去圖書館查找相關(guān)圖書和報(bào)紙 期刊等 查閱資料的過(guò)程中 逐漸掌握了許多技巧 大大提高了設(shè)計(jì)進(jìn)度 雖然 本次設(shè)計(jì)并不是很完善 但我從中學(xué)到的知識(shí)和對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)這一專業(yè)的進(jìn) 一步認(rèn)識(shí)才是本次設(shè)計(jì)的真正價(jià)值所在 25 以前我總覺(jué)得專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)起來(lái)枯燥乏味 可這次設(shè)計(jì)讓我嘗到了自己解決了一 些實(shí)際問(wèn)題后的喜悅 重新燃起了我學(xué)習(xí)這一專業(yè)的激情 因此 這次設(shè)計(jì)我真的獲 益匪淺 第 9 章 致謝 在我的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中 曾得到很多人的幫助 在此我對(duì)他們表示十分感謝 首先 要感謝指導(dǎo)老師何朝明老師 在整個(gè)設(shè)計(jì)中 從項(xiàng)目規(guī)劃到尺度綜合 到 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 再到動(dòng)力學(xué)分析以及最后的設(shè)計(jì)說(shuō)明書 這一系列環(huán)節(jié)都離不開(kāi)何老師 的細(xì)心指導(dǎo) 因?yàn)槭堑谝淮巫珜懺O(shè)計(jì)說(shuō)明書 在許多細(xì)節(jié)方面考慮不周 對(duì)此 何老 師都給予了耐心的解答與指正 另外 還要感謝我們班學(xué)習(xí)委員蔡明同學(xué) 是他教會(huì) 了我 Pro E 軟件的一些基本操作 使我在這方面節(jié)省了不少時(shí)間 總之 此次設(shè)計(jì)之所以能順利完成 離不開(kāi)他們的幫助 衷心的感謝他們 26 參考文獻(xiàn) 1 謝進(jìn) 萬(wàn)朝燕 杜立杰 機(jī)械原理 M 北京 高等教育出版社 2004 年 2 機(jī)械工程手冊(cè) S 第十八篇 機(jī)構(gòu)選型與運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1978 年 3 丘宣懷等 機(jī)械設(shè)計(jì) 北京 高等教育出版社 2007 年 4 李軍 邢俊文 覃文潔等 ADAMS 實(shí)例教程 北京 北京理工大學(xué)出版社 2002 年 7 月 5 劉朝儒等 機(jī)械制圖 M 北京 高等教育出版社 2001 年 6 Molian S Mechanism design M Cambridge University Press 1982 7 C H Suh Charles W Radcliffe Kinematics and mechanisms design M Wiley Press 1978 8 Svoboda Antonin James Hubert Maxwell Computing mechanisms and linkages M McGrow Hill 1976 9 McCarthy J M Geometric design of linkages M Phoenix Lieb press 2008 10 P Orlov Fundamentals of machine design M MIR Publishers Mscow 1987 27 附錄 1 三維建模及仿真 附錄 1 1 Pro E 三維建模過(guò)程 車廂 1 結(jié)合草繪工具及拉伸工具創(chuàng)建一個(gè)長(zhǎng)方體 如圖附 1 1 所示 圖附 1 1 繪制長(zhǎng)方體 2 利用殼工具對(duì)長(zhǎng)方體進(jìn)行抽殼 創(chuàng)建車廂如圖附 1 2 所示 圖附 1 2 繪制車廂 3 用拉伸工具加厚車廂底板 如圖附 1 3 所示 28 圖附 1 3 加厚車廂底板 4 利用倒角工具對(duì)車廂底板進(jìn)行倒角操作 如圖附 1 4 所示 圖附 1 4 對(duì)車廂底板倒角 5 結(jié)合草繪工具及拉伸工具 創(chuàng)建車架 如圖附 1 5 所示 圖附 1 5 繪制車架 29 6 結(jié)合草繪工具 拉伸工具及鏡像工具 創(chuàng)建車廂的支撐板 如圖附 1 6 所示 圖附 1 6 繪制支撐板 7 結(jié)合草繪及拉伸工具創(chuàng)建輪胎連軸 如圖附 1 7 所示 圖附 1 7 繪制輪胎連軸 8 利用草繪 拉伸創(chuàng)建一個(gè)圓柱 再利用倒圓角工具進(jìn)行倒圓角 創(chuàng)建一個(gè)輪胎 如圖附 1 8 所示 圖附 1 8 繪制輪胎 9 利用鏡像工具創(chuàng)建另一個(gè)輪胎 如圖附 1 9 所示 30 圖附 1 9 繪制另一個(gè)輪胎 10 至此一個(gè)車廂建模完成 如圖附 1 10 所示 其他部分的建模方法與此類似 圖附 1 10 車廂模型 車頭如圖附 1 11 所示 圖附 1 11 車頭模型 汽車組裝后如圖附 1 12 所示 31 圖附 1 12 汽車組裝模型 尾板如圖附 1 13 所示 圖附 1 13 尾板模型 連桿如圖附 1 14 所示 圖附 1 14 連桿模型 液壓缸如圖附 1 15 所示 32 圖附 1 15 液壓缸模型 尾板安裝擋板如圖附 1 16 所示 圖附 1 16 尾板安裝擋板模型 尾板組裝后如圖附 1 17 所示 圖附 1 17 尾板組裝模型 汽車及尾板組裝后如圖附 1 18 所示 33 圖附 1 18 汽車及尾板組裝模型 附錄 1 2 ADAMS 運(yùn)動(dòng)仿真過(guò)程 1 點(diǎn)擊 Box 按鈕 創(chuàng)建如圖附 1 19 所示參數(shù)的長(zhǎng)方體 作為安裝擋板 圖附 1 19 繪制安裝擋板 2 點(diǎn)擊 Link 按鈕 創(chuàng)建如圖附 1 20 所示的三個(gè)連桿 參數(shù)請(qǐng)參照第 4 章尺度綜 合 作為舉升連桿 34 圖附 1 20 繪制連桿 3 點(diǎn)擊 Unite 按鈕 將三個(gè)連桿并為一個(gè)實(shí)體 如圖附 1 21 所示 圖附 1 21 合并連桿 4 點(diǎn)擊 Link 按鈕 創(chuàng)建如圖附 1 22 所示的六個(gè)連桿 作為舉升缸和合攏缸 圖附 1 22 繪制舉升缸和合攏缸 5 點(diǎn)擊 Point 按鈕 并進(jìn)入 Point Table 創(chuàng)建如圖附 1 23 所示的四個(gè)尾板基體特 征點(diǎn) 35 圖附 1 23 尾板基體特征點(diǎn) 6 點(diǎn)擊 Extrusion 按鈕 創(chuàng)建如圖附 1 24 所示的拉伸體 作為尾板基體 圖附 1 24 繪制尾板基體 7 用與創(chuàng)建尾板基體相同的方法再創(chuàng)建一個(gè)較小的拉伸體 其特征點(diǎn)如圖附 1 25 所示 圖附 1 25 較小拉伸體特征點(diǎn) 36 8 點(diǎn)擊 Cut 按鈕 對(duì)兩個(gè)拉伸體作差集 形成尾板 如圖附 1 26 所示 圖附 1 26 兩個(gè)拉伸體作差集后形成尾板 9 尾板模型及三視圖如圖附 1 27 所示 圖附 1 27 尾板模型及三視圖 10 按表附 1 1 所示添加構(gòu)件之間的約束副 表附 1 1 尾板各構(gòu)件之間約束副的定義 擋板 連桿 舉升 缸缸 體 舉升 缸活 塞桿 合攏 缸 1 缸體 合攏 缸 1 活塞 桿 合攏 缸 2 缸體 合攏 缸 2 活塞 桿 尾板 地面 擋板 轉(zhuǎn)動(dòng) 轉(zhuǎn)動(dòng) 轉(zhuǎn)動(dòng) 轉(zhuǎn)動(dòng) 固定 連桿 轉(zhuǎn)動(dòng) 轉(zhuǎn)動(dòng) 轉(zhuǎn)動(dòng) 構(gòu) 件 約 束構(gòu) 件 37 舉升缸缸體 轉(zhuǎn)動(dòng) 移動(dòng) 舉升缸活塞桿 轉(zhuǎn)動(dòng) 移動(dòng) 合攏缸 1 缸體 轉(zhuǎn)動(dòng) 移動(dòng) 合攏缸 1 活塞桿 移動(dòng) 轉(zhuǎn)動(dòng) 合攏缸 2 缸體 轉(zhuǎn)動(dòng) 移動(dòng) 合攏缸 2 活塞桿 移動(dòng) 轉(zhuǎn)動(dòng) 尾板 轉(zhuǎn)動(dòng) 轉(zhuǎn)動(dòng) 轉(zhuǎn)動(dòng) 地面 固定 11 在舉升缸缸體與活塞桿之間添加平移驅(qū)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)函數(shù)為 IF time 9 17 15 0 time 15 0 9 17 15 0 9 17 其功能為當(dāng)尾板舉升到預(yù)定高度 即 9 17 秒時(shí) 后 停止舉升 停止的時(shí)間點(diǎn)可通過(guò)菜單 Build Messure Angles New 創(chuàng)建相關(guān)角度并測(cè) 量得到 12 在兩個(gè)合攏缸各自的缸體和活塞桿之間添加平移驅(qū)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)函數(shù)為 IF time 9 17 0 0 IF time 18 6 15 0 time 9 17 15 0 18 6 9 17 15 0 18 6 9 17 其 功能為當(dāng)尾板舉升到預(yù)定高度后合攏尾板 等完全合攏 即 18 6 秒時(shí) 后停止運(yùn)動(dòng) 13 在尾板上表面中心添加豎直向下的外力 其值函數(shù)為 IF time 9 17 4900 4900 0 其功能為在尾板舉升過(guò)程中施加豎直向下的力 0 5T 9 8N kg 4900N 當(dāng)尾板達(dá)到 預(yù)定高度 即 9 17 秒時(shí) 時(shí)撤消外力 14 點(diǎn)擊 Simulation 按鈕 選取仿真模式為 Dynamic End Time 為 20 Steps 為 200 點(diǎn)擊開(kāi)始按鈕進(jìn)行仿真 以下為尾板運(yùn)動(dòng)過(guò)程截圖 圖附 1 28 尾板舉升起始狀態(tài) 38 圖附 1 29 尾板舉升中間狀態(tài) 圖附 1 30 尾板舉升終止?fàn)顟B(tài) 圖附 1 31 尾板合攏起始狀態(tài) 39 圖附 1 32 尾板合攏中間狀態(tài) 圖附 1 33 尾板合攏終止?fàn)顟B(tài) 15 點(diǎn)擊 plotting 按鈕 選取 Source 為 Object 再選取要測(cè)量的項(xiàng)目 接著點(diǎn)擊 Add Curves 就可得到相應(yīng)的結(jié)果曲線 40 附錄 2 尾板機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖及尺度綜合圖 見(jiàn) A3 圖紙 附錄 3 文獻(xiàn)綜述 一 背景意義 在汽車的裝卸作業(yè)中 常常需要將貨物由地面裝到車廂上或?qū)④噹系呢浳镄兜?地面上 對(duì)有叉車的作業(yè)場(chǎng)合這是不成問(wèn)題的 但是如果沒(méi)有叉車 則裝卸比較費(fèi)力 費(fèi)時(shí) 如果能利用載重汽車的車廂尾板設(shè)計(jì)出一個(gè)起重平臺(tái) 則可以較好的解決這個(gè) 問(wèn)題 車輛配置起重尾板后 貨物的裝卸效率可能得到很大的提高 且勞動(dòng)強(qiáng)度小 能 很好地發(fā)揮車輛的經(jīng)濟(jì)效能 起重尾板在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家 香港特區(qū)等地區(qū)的貨運(yùn)車輛 的裝配率已達(dá) 70 以上 在國(guó)內(nèi) 雖然裝配起重尾板的貨運(yùn)車輛在各個(gè)領(lǐng)域都有 但 所占比例仍然很小 因此 仍然有很好的發(fā)展前景 目前市場(chǎng)上的汽車尾板分為 懸臂式尾板 帶有五支油缸的懸式支架通過(guò)吊板安裝固定于汽車尾端的大梁上 通過(guò)電控操作 控制尾板板面由垂直狀 向后翻開(kāi)至板面水平 下降至地面 向下傾斜至 板面前端與地面貼合 此時(shí)可打開(kāi)車箱門 進(jìn)行卡車的裝卸貨物作業(yè) 全部過(guò)程可由 一人操作 安全 捷便 此類液壓尾板的特點(diǎn)是載重量大 故障率低 適用于各種箱 式貨車 敞車 郵政 銀行等特種運(yùn)輸車輛 最為廣泛應(yīng)用的一種結(jié)構(gòu)形式 垂直式尾板 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 安裝簡(jiǎn)便 載重量較小 適用于各種車型 主要用于機(jī) 場(chǎng)配餐車和氣瓶運(yùn)輸車等 搖臂式尾板 相對(duì)較為簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu) 自重較輕 載重量較小 安裝簡(jiǎn)便 適用于 輕型貨車 主要用于氣瓶 桶 罐類運(yùn)輸 圖附 3 1 尾板作業(yè)圖 圖附 3 2 尾板產(chǎn)品展示圖 下表 表 1 1 為達(dá)成尾板的主要技術(shù)參數(shù) 表附3 1 達(dá)成尾板主要技術(shù)參數(shù)一覽表 41 DC WB10 DC WB15 DC WB20 1500 1800 1650 2050 1800 2150 1650 1800 1800 2250 1800 2250面板規(guī)格 mm 1650 2000 1800 2350 1800 2350 提升重量 kg 1000 1500 2000 自身重量 kg 320 460 540 面板工作角度 5 9 動(dòng)力 12V 160AH 24V 120AH電機(jī) 功率 kW 2 2 3 3 臂長(zhǎng) mm 680 750 750 800 900 1000 900 1000機(jī)架 內(nèi)寬 mm 850 850 990 最小車尾長(zhǎng)度 700 750 750 800 850 900 950 適用廂地高度 h mm 800 h 1550 平均升降速度 8cm sec 開(kāi)關(guān)速度 10 sec 油料 變通液壓油 二 設(shè)計(jì)要求 1 尾板起升過(guò)程中保持水平平動(dòng) 2 尾板在完成起升任務(wù)后可與車廂自動(dòng)合攏 3 起升 合攏所用動(dòng)力部件采用伸縮油缸 油缸應(yīng)安裝在車廂下面 4 最大起重量為 0 5T 5 起升機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角 min 40 三 設(shè)計(jì)方案 尾板機(jī)構(gòu)的動(dòng)力組件為伸縮式油缸 通過(guò)平行四邊形機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)尾板的平動(dòng) 屬于 懸臂式尾板 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖附3 3所示 型 號(hào) 參 數(shù)項(xiàng) 目 42 圖附 3 3 尾板機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 四 研究?jī)?nèi)容 起重尾板的工作過(guò)程為 裝載貨物 舉升貨物 卸載貨物 尾板合攏 因 此 在貨物的舉升過(guò)程中 尾板必須要保持水平平動(dòng) 否則 貨物有可能從尾板上掉 落并損壞 另外 為保證貨物的安全 尾板在運(yùn)行過(guò)程中 要保持平穩(wěn) 尾板的動(dòng)力 機(jī)構(gòu)采用伸縮油缸 考慮到車廂結(jié)構(gòu) 油缸應(yīng)該安裝在車廂下面的底盤上 綜合各方面因素 主要研究?jī)?nèi)容如下 1 如何控制尾板在舉升過(guò)程中保持水平平動(dòng) 2 如何實(shí)現(xiàn)尾板與車廂的自動(dòng)合攏 3 須確定尾板機(jī)構(gòu)在汽車車架上的安裝尺寸 以保證起升機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角 min 40 4 確定伸縮式油缸的行程及舉升過(guò)程中所受壓力 以便選擇油缸 5 對(duì)初步確定的各尺寸進(jìn)行優(yōu)化 使油缸在舉升過(guò)程中所受壓力最小 其中前三項(xiàng)為需解決的關(guān)鍵問(wèn)題 五 預(yù)期成果 1 尾板起升過(guò)程中保持水平平動(dòng) 2 尾板在完成起升任務(wù)后可與車廂自動(dòng)合攏 3 伸縮油缸在起升過(guò)程中所受壓力最小 4 達(dá)到最大起重量 0 5T 5 起升機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角 min 40 6 尾板舉升速度適中 且舉升下降平穩(wěn) 7 尾板合攏角速度適中 且合攏展開(kāi)平穩(wěn) 8 油缸承受最大載荷適中 9 尾板便于安裝 六 動(dòng)力構(gòu)件液壓缸產(chǎn)品規(guī)格 因?yàn)閷?duì)液壓缸設(shè)計(jì)及相關(guān)知識(shí)不太了解 因此上網(wǎng)查閱了一些資料 并對(duì)其整理 43 如下 圖附 3 4 為 HSG 系列工程液壓油缸產(chǎn)品展示圖 圖附 3 4 HSG 系列工程液壓油缸產(chǎn)品展示 表附 3 1 為美國(guó)恩派克 ENERPAC 部分型號(hào)液壓缸規(guī)格參數(shù) 表附 3 2 美國(guó)恩派克 ENERPAC 部分型號(hào)液壓缸規(guī)格參數(shù)表 承載能 力 kN 行程 mm 本體高 度 mm 伸展高 度 mm 外徑 mm 自重 kg L653709 45 16 41 57 58 1 0 L653710 45 25 110 135 38 1 0 L653711 45 76 165 241 38 1 5 L653712 45 127 215 342 38 1 9 L653713 45 177 273 450 38 2 4 L653714 45 232 323 555 38 2 8 L653715 101 26 89 115 57 1 8 L653716 101 54 121 175 57 2 3 L653717 101 105 171 276 57 3 3 項(xiàng) 目參 數(shù)型 號(hào)