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黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 1 第 1 章 緒 論 1 1 選題背景 研究目的及意義 隨著現(xiàn)代物流業(yè)的迅速發(fā)展 汽車的運輸量迅速增長 貨物的裝卸量和頻率也 隨之加大 對于大噸位的廂式載貨汽車而言 由于車廂地板離地較高 且貨物質量較 大 裝卸困難 特別是在單人操作時 貨物裝卸很不方便 工作效率低 基于此 許 多廂式載貨汽車裝有舉升欄板 起重欄板可大幅度提高運輸及裝卸效率 減輕操作人勞動強度 廣泛用于郵政 金融 石化 商業(yè) 制造等行業(yè) 1 欄板起重運輸汽車是在普通載貨汽車基礎上發(fā)展起來的 載貨汽車最初都是完全 人力化裝運 即完全靠人的肩扛手抬 費事費力 勞動效率低下 危險性高 工作人 員勞動強度大 即使如此 但對于較少貨運量來說也是能夠承受的 近年來 隨著我 國國民經(jīng)濟持續(xù) 快速 健康的發(fā)展 物流量成倍的增長 再加上各類型公路的建設 速度加快 公路貨運發(fā)展得到迅猛的增長 專業(yè)運輸單位和個體運輸經(jīng)營者如雨后春 筍般地多了起來 很多公司都有了自己的運輸車隊 僅靠手工作業(yè) 不能充分發(fā)揮車 輛的效能以提高企業(yè)效率 同時由于汽車運輸量成倍增長 貨物的裝卸量和頻率也隨 之加大 對于大噸位的廂式載貨汽車而言 由于車廂地板離地較高 且貨物質量較大 裝卸困難 特別是在單人操作時 貨物裝卸很不方便 工作效率很低 可見 實現(xiàn)貨 車裝運的機械化是勢在必行的 為此需設計一種可實現(xiàn)自起重裝卸功能的專用載貨汽 車 側欄板起重運輸汽車 僅利用一套側欄板起重裝置就可以實現(xiàn)貨物的機械化裝 運 從而大幅度能提高運輸和裝卸效率 減輕人的工作強度 2 4 1 2 側欄板起重運輸汽車國內(nèi)外研究概況 欄板起重裝置的發(fā)展 在國外大體上可分為四個時期 第一代產(chǎn)品產(chǎn)生于20世紀 30 年代末 其特點主要是單缸舉升 而欄板翻轉靠手動 起升質量為500kg左右 欄板 又稱載物平臺 觸地傾角 9 10 目前 這種產(chǎn)品在東南亞 日本仍在使用 20世紀 90年代 還在美國得到了新的發(fā)展 第二代產(chǎn)品產(chǎn)生于20世紀50年代初的歐洲市場 在第一代產(chǎn)品的基礎上增加了翻轉關門油缸 舉升與翻轉分別由二個獨立油缸實現(xiàn) 最常見的是四只油缸的型式 也有雙缸的 起升質量在500kg以上 載物平臺觸地傾角 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 2 10 翻轉動作憑操作者經(jīng)驗控制 該種產(chǎn)品目前主要用于美洲及東南亞地區(qū) 第三 代產(chǎn)品產(chǎn)生于20世紀70年代末的歐洲市場 是在第二代產(chǎn)品的基礎上增加第五只油缸 這只油缸在液壓系統(tǒng)中主要起相對位置的記憶功能 使載物平臺觸地 離地的翻轉動 作不再由操作者控制而由液壓系統(tǒng)本身控制 從而使升降過程相對平穩(wěn)與安全 觸地 傾角一般為8 10 若兼作廂門用 因平臺尺寸增大 傾角也可能小于8 目前該類 產(chǎn)品普遍用于歐美地區(qū) 第四代產(chǎn)品產(chǎn)生于29世紀90年代初 其液壓系統(tǒng)及功能原理 同第三代產(chǎn)品 只增加了記憶油缸的尺寸 使記憶動作的范圍進一步增大 它不同于 第三代產(chǎn)品的關鍵在于其載物平臺增加特殊結構 由一體改為兩體活動聯(lián)接 使平臺 觸地后不僅能自動翻轉 而且有一個下沉的動作 使觸地傾角達到6 甚至在6 以下 目前該產(chǎn)品在荷蘭 南斯拉夫和中國已申請了實用新型發(fā)明專利 國內(nèi)已有定型產(chǎn)品 投放市場 從操作性能 安全可靠性等使用效果上 第四代產(chǎn)品將逐漸取代了第二 三代產(chǎn)品 而第一代產(chǎn)品 由于其結構簡單 重量輕 雖然技術含量低 但具有便于維 修等優(yōu)點在發(fā)展中國家將仍有一定的市場 欄板起重裝置在國內(nèi)的發(fā)展只是近二十幾年的事情 1985年原郵電部從日本進口 了一批裝有欄板起重裝置的廂式車 此后 由漢陽專用汽車研究所 湖北汽車配件廠 和郵電部明水通信機械廠三家合作進行了國產(chǎn)化研制開發(fā) 歷時兩年多 卻因多種原 因而未能投入使用 1988年初 郵電部明水通信機械廠組織技術人員 繼續(xù)研制 在 北京市郵政局的大力協(xié)助下 經(jīng)過近四年的努力 產(chǎn)品質量日漸趨于穩(wěn)定 國產(chǎn)化產(chǎn) 品早期用汽車發(fā)動機作為動力 1992年實現(xiàn)以汽車蓄電池作為液壓泵站的驅動力 1992年以后 欄板起重裝置因國內(nèi)廂式車的發(fā)展而開始發(fā)展起來 技術水平也逐漸向 國際靠近 據(jù)目前了解的情況 國內(nèi)生產(chǎn)欄板起重裝置的企業(yè)包括明水郵電通信設備 廠等至少有5 家 產(chǎn)品結構型式有單缸 四缸 五缸及20世紀90年代初的美國技術及 最新型的五缸技術 盡管在產(chǎn)品結構形式上 國際上的四代產(chǎn)品均在國內(nèi)都有生產(chǎn) 但就其發(fā)展而言 仍處于起步階段 國內(nèi)市場的擴展 還需要時間與機遇 從時間上 講可能不會太久 從品種上講 短時期內(nèi)將仍是以多種型式并存 但最終可能是單缸 產(chǎn)品和五缸產(chǎn)品為主 3 1 3 側欄板起重運輸?shù)陌l(fā)展方向與前景 傳統(tǒng)的欄板起重車大多數(shù)只是局限于尾板起重 使得欄板起重車的應用范圍不夠 廣泛 環(huán)保意識的增強 對起重車的要求也越來越高 現(xiàn)代車輛的裝備技術必需與生 態(tài)型 現(xiàn)代化國際大都市發(fā)展相適應 具有國際先進 技術創(chuàng)新的裝備特征 必需從 滿足單一的普通作業(yè)需求 向滿足文明作業(yè) 環(huán)境保護 質量監(jiān)管 城市容貌等作業(yè) 和管理需求方向發(fā)展 這些特征如下 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 3 1 集成化 即從一般的機械化向裝備技術集成方向發(fā)展 這是集成化的技術基礎 從單一功 能的設備向裝備系統(tǒng)集成方向發(fā)展 這是集成化的形態(tài)體現(xiàn) 2 環(huán)保化 現(xiàn)代化城市的起重車輛 將從只滿足基本作業(yè)功能需求向滿足環(huán)保作業(yè)功能需求 的方向發(fā)展 通過技術創(chuàng)新 產(chǎn)品改進 功能完善 提高產(chǎn)品在控制污水 揚塵 噪 聲 廢氣等污染方面的性能 3 人性化 車輛的人性化是體現(xiàn)現(xiàn)代文明社會以人為本的理念 分別反映在操作人員工作環(huán) 境和作業(yè)過程中對周圍環(huán)境和人們的影響二個方面 在操作人員工作環(huán)境方面 將以提高駕駛操作的舒適性 減輕作業(yè)人員的勞動強 度為發(fā)展目標 使駕駛 作業(yè)人員的工作環(huán)境得到改善和提高 以上特征要求也正是欄板起重的發(fā)展和努力優(yōu)化的方向 1 4 本設計的目標和主要內(nèi)容 本次設計的重點是對側欄板起重運輸汽車的后欄板起重裝置采用的各種方案進行 比較分析 并分別列出各方案的優(yōu)劣點 以便選擇最合適方案 本次的設計目標是設計一種裝載質量為 10t 的側欄板起重運輸汽車 其性能參數(shù) 與原載貨車接近 側欄板起重運輸汽車是裝備有欄板起重裝置的載貨汽車 因此本設 計的主要研究內(nèi)容是 二類底盤的選擇 整車的整體布置 欄板起重裝置的選型 設 計 計算 液壓裝置的選型 設計 計算 整車性能計算分析 主要解決的問題有 1 正確進行二類底盤的選擇 主要參數(shù)數(shù)據(jù)齊備 進行二類底盤選型分析 產(chǎn) 生具有實踐意義的選型總結 2 進行車輛的總體布置 用總布置草圖表達主要底盤部件的改動和重要工作裝 置的布置 3 進行起重裝置的詳細設計 在正確計算的基礎上 完成部部件設計選型 要 求工藝合理 小批量加工容易 成本低 可靠性高 4 進行液壓裝置設計計算選型 5 分析整車改裝設計后的主要性能 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 4 第 2 章 側欄板起重汽車方案設計與分析 2 1 側欄板起重運輸汽車的結構 2 1 1 側欄板起重運輸汽車的概念 側欄板起重運輸汽車一般是由附加的起重欄板為起重裝置 并利用汽車的動力源 用液壓驅動欄板進行升降 達到自裝卸貨物的目的 2 1 2 側欄板起重運輸汽車的分類 側欄板起重運輸汽車按欄板起重裝置的動力源分可分為發(fā)動機式和蓄電池式 前 者通過取力器 利用汽車發(fā)動機的動力驅動欄板起重裝置工作 后者則依靠車載蓄電 池向欄板起重裝置提供動力 按起重欄板的功用分可分為側欄板起重式和附加欄板起 重式 前者的起重欄板是經(jīng)加固的車廂欄板 因此它具有雙重功能 后者的起重欄板 僅作為起重裝置用 不起車廂欄板的作用 它用于廂式汽車的后欄板起重裝置 如圖 2 1 所示 按后欄板運輸汽車的具體用途和運送貨物的類型可分為懸臂式 垂直式 以及搖臂式 5 圖 2 1 側欄板起重運輸汽車 2 1 3 側欄板起重運輸汽車的組成 側欄板起重運輸汽車由兩大部分組成 即二類底盤和后欄板起重裝置 其中側欄 板起重裝置是側欄板起重運輸汽車的主要結構部分 其主要組成如下 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 5 安 全 裝 置側 欄 板 鎖 緊 機 構附 件動 力 系 統(tǒng)液 壓 系 統(tǒng)側 起 重 欄 板升 降 機 構側 欄 板 起 重 裝 置二 類 底 盤側 欄 板 起 重 運 輸 汽 車 2 1 4 欄板起重裝置的工作原理 一種欄板起重裝置的結構如圖 2 2 所示 1 取力器 2 齒輪液壓泵 3 液壓油箱 4 濾清器 5 液壓控制箱 6 液壓缸 7 升降機構 8 起重欄板 圖 2 2 一種欄板起重裝置結構 欄板起重運輸汽車在進行裝卸作業(yè)時 即欄板起重裝置工作時 動力系統(tǒng)獲得的 動力帶動齒輪液壓泵工作 并向液壓系統(tǒng)提供壓力油 液壓缸在液壓油的作用下 活 塞桿推動升降機構運動 最后起重欄板在升降機構的帶動下相應運動 完成起重 舉 升 裝卸貨物的功能 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 6 2 2 側欄板起重汽車升降機構的設計與分析 在側欄板起重汽車改裝設計中對升降機構的設計要求 1 能上下平移 使起重欄板能完成翻轉起閉和著地傾斜等不同形式的運動 2 工作可靠 在液壓系統(tǒng)停止工作時 升降機構不得有明顯的自動沉降現(xiàn)象 3 使起重欄板能將 10kN 貨物平穩(wěn)地升降到一定高度 且能在任意位置停住 側欄板起重裝置的升降機構的基本原理 側欄板起重裝置的種類很多 但其基本原理卻是相同的 即平行四連桿機構的平 行移動原理 如圖 2 3 所示 圖 2 3 平行四連桿機構 圖中 四連桿鉸結 固定ABCDACDAB ABC 桿 給 桿一力矩 使其以 為圓心轉動 則 桿始終與 桿保持平行狀態(tài) 如果使 桿處于豎直狀態(tài) 桿擴展為 那么 就能始終以水平狀態(tài)升E 降 其中 即為所說的側欄板 如圖 2 4 所示 E 圖 2 4 轉化后的側欄板起重裝置機構圖 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 7 2 2 1 單缸對中式升降機構 單缸對中式升降機構如圖 2 5 所示 簡化結構如圖 2 6 所示 其運動由三部分組 成 一是欄板的上下平移運動 二是欄板運動到著地點的傾斜運動 三是欄板在上 止點的翻轉運動 其中欄板的上下平動及著地點的傾斜運動是由油缸 1 活塞的往復直 線運動轉換而成 對于翻轉運動則是由彈簧助力靠人完成的 16 17 上下平動時 兩點固定 鉸接點 受限位桿 3 的推力板下端調(diào)整螺釘DAE 點的限制而固定 整個機構可視為以 為固定邊的 平行四邊形機構 完成FDAABC 上下平動的要求 傾斜運動時 兩支點固定 但鉸接點 的約束解除 整個機E 構可視為以 為固定邊的 鉸鏈五桿機構 從而實現(xiàn)下止點位置的傾斜運動 BC 1 支架 2 5 7 12 13 銷軸 3 滾子 4 階梯銷軸 6 拐臂軸 8 鎖片 9 螺釘 10 調(diào)整螺釘 11 下桿 14 連桿 15 轉換限位桿 16 上桿 17 限位塊 18 鉸銷 19 鎖緊桿 20 限位板 21 側拐臂 圖 2 5 單缸對中式舉升機構 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 8 1 油缸總成 2 推力板總成 3 限位桿 4 下桿 5 上桿 6 限位塊 7 欄板 圖 2 6 單缸對中式結構簡圖 單缸對中式舉升機構的優(yōu)點是結構簡單 成本較低 同時可以避免雙缸工作時的 不同步問題 缺點是舉升重力較小 要求車架下有較大的安裝空間 制造工藝較復雜 2 2 2 雙缸對稱式升降機構 圖 2 7 為雙缸對稱式升降機構的結構圖 其特點是采用雙液壓缸分別驅動兩套對 稱布置的平面連桿機構 實現(xiàn)欄板的翻轉 升降 平移和著地后的傾斜運動 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 9 1 固定支座 2 5 7 銷軸 3 11 12 圓柱銷 4 活動支座 6 浮動鉸鏈 8 液壓缸 9 下桿 10 上桿 13 欄板支座 14 滑座 15 撥叉軸 16 滑塊 17 連接角鐵 圖 2 7 雙缸對稱式升降機構 該機構利用變換平行四桿機構的固定邊 實現(xiàn)欄板的翻轉及升降平移運動 而欄 板著地后的傾斜則是將平行四連桿機構轉換為五桿機構實現(xiàn)的 圖 2 8 為欄板的翻轉運動簡圖 為了實現(xiàn)欄板的翻轉 點固定 使上桿 3 成為D 固定桿 即在 平行四桿機構中 為固定邊 當液壓缸 2 的活塞桿伸長時 ACDOOD 浮動鉸鏈板 4 推動活動支座 1 繞 點順時針轉動 同時欄板 6 繞 點轉動 當 轉OA 至豎直位置時 欄板則轉到水平位置 如圖雙點畫線所示 圖 2 9 為欄板的升降運動簡圖 此時 在 平行四桿機構中 為固定邊 AC 點的約束 上桿 3 由固定桿變?yōu)榛顒訔U 當液壓活塞桿收縮 該機構在重力的作用 下繞 兩點順時針轉動 欄板 6 為平行四桿機構中 的 邊 因而平行下OA DOC 降至地面 反之 若活塞桿伸長 推動浮動鉸鏈板 4 同時帶動平行四桿機構中 繞 兩點逆時針轉動 欄板則平行上升 CD 1 活動支座 2 液壓缸 3 上桿 4 浮動鉸鏈 5 下桿 6 欄板 圖 2 8 欄板翻轉運動簡圖 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 10 1 活動支座 2 液壓缸 3 上桿 4 浮動鉸鏈 5 下桿 6 欄板 圖 2 9 欄板升降運動簡圖 圖 2 10 為欄板著地后傾的運動簡圖 欄板著地后 由于地面的約束 點只能C 沿地面平移 同時地面對 的支反力形成一個繞 點逆時針轉動的力矩作用在下桿 5CB 上 此時若液壓缸 2 活塞桿收縮 浮動鉸鏈板 4 繞 點作順時針轉動 下桿 5 桿頭平A 面的 約束被解決 此時的機構變?yōu)槲鍡U機構 當浮動鉸鏈板 4 作順時針轉動時 上桿 3 繞 點轉動 下桿 5 與欄板 6 則作平面復合運動 當 移至 因位移小 圖中沒有畫OC 出 時 欄板后端觸地 至此完成欄板著地的后傾運動 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 11 1 活動支座 2 液壓缸 3 上桿 4 浮動鉸鏈 5 下桿 6 欄板 圖 2 10 欄板著地后傾的運動簡圖 雙缸對稱式升降機構的優(yōu)點是可減小液壓缸的直徑 缺點是安裝調(diào)試復雜 2 2 3 四缸驅動式升降機構 四缸驅動欄板如圖 2 11 所示 欄板工作過程中 翻轉缸和舉升缸交替工作 裝卸 平臺下降 起升過程與之相反 在結構上 該設計充分考慮了空間問題 把直流電機 與齒輪油泵通過彈性聯(lián)軸器相連 結構簡單 成本低 且能傳遞較大的扭矩 1 1 翻轉缸 2 舉升缸 帶杠桿 3 支承座 圖 2 11 四缸驅動欄板 四缸結構中 桿 桿均為油缸 這是不同于單缸的區(qū)別 其結構如圖 2 12BCEF 所示 四缸機構的優(yōu)點是四缸同時工作可使液壓缸的直徑進一步減小 安裝空間減小 其缺點是采用四個液壓缸 較單缸和雙缸機構液壓系統(tǒng)復雜 圖 2 12 四缸式升降機構簡圖 2 2 4 五缸驅動式升降機構 五缸驅動式后欄板結構如圖 2 13 所示 五缸結構中的第五缸是液壓記憶缸 在 液壓回路中 只參與載物平臺觸地后平臺的翻轉動作 而不參與平臺升降 其基本結 構與四缸相同 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 12 圖 2 13 五缸驅動式欄板結構 五缸驅動式工作原理 當關門缸和舉升臂的長度相等時 形成了平行四連桿機構 在設計時 保證側欄板在水平狀態(tài)時 形成平行四邊形機構 確保了貨物在上下運動 時始終保持水平狀態(tài) 在舉升缸的推動下 平行四連桿機構實現(xiàn)升降動作 以完成裝 卸貨物的過程 在裝貨時 首先關門缸縮回 使側欄板上平面成水平狀態(tài) 然后舉升 缸縮回 使側欄板下降 當側欄板落地后 繼續(xù)讓關門缸縮回 欄板的下平面著地 上平面與地面形成一個約 6 的斜面 人將貨物推上欄板 關門缸伸出 此時由于液 壓系統(tǒng)特殊設計的記憶功能 欄板自動調(diào)平 上升過程即可在電氣控制 液壓驅動下 機械部分完成上升的動作 當欄板上平面與汽車底板平齊時 上升動作停止 這時將 貨物推入車廂即完成整個裝貨過程 此時若關門缸伸出 可完成關門動作 開門動作 及卸貨作業(yè)過程與上述過程相反 五缸驅動式升降機構優(yōu)點是機構簡單 舉升重量大 工藝性好 制造 安裝 維 修方便 同時 設備在工作過程中側欄板調(diào)平 舉升 關門 以及開門 下降 全部 采用液壓實現(xiàn) 結構上采用分體形式 控制盒置于方便操作的位置 缺點同四缸驅動 式機構一樣 采用五個液壓缸進行工作 其液壓系統(tǒng)相對單缸來說比較復雜 但是可 以在不改變其工作方式的前提下盡量簡化其液壓系統(tǒng) 故 總的來說 五缸驅動式的 優(yōu)點明顯大于缺點 綜上所述 從機構制造難度 安裝方便性 舉升重量等多方面考慮 選用五缸驅 動式升降機構 2 3 側欄板起重裝置的液壓系統(tǒng) 側欄板起重裝置的液壓系統(tǒng)的改裝設計要求 1 應能保證升降機構平穩(wěn)地上下平移 在額定起重量全程上升 下降時間均應 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 13 控制 10 15 s 之間 2 在額定起重量升降過程中的任一位置停留 5min 其靜沉量應小于 20 mm 3 液壓系統(tǒng)應有執(zhí)行元件安全保護裝置等液壓系統(tǒng)的通用要求 2 3 1 單缸驅動欄板起重裝置的液壓系統(tǒng) 一種單缸側欄板起重裝置液壓系統(tǒng)原理圖如圖 2 14 所示 液壓系統(tǒng)完成三種動作 即起重欄板的上升 下降及中停 起重欄板上升時 按住 上升 按鈕 使電磁換向 閥 3 的閥芯換向 圖 2 14 中位置 這時高壓油泵產(chǎn)生的高壓油通過電磁換向閥 調(diào) 速閥的單向閥進入油缸的一腔 使欄板上升 起重欄板下降時 按住 下降 按鈕 使電磁換向閥換向到右側通路 此時油缸內(nèi)液壓油路與 上升 狀態(tài)時相反 從而使 起重欄板下降 由于欄板本身及貨物的重量作用 下降速度會增大 因此采用調(diào)速閥 1 來調(diào)整欄板下降的速度 以減少欄板觸地時的沖擊 無論在上升或下降過程中 只 要將 上升 或 下降 按鈕松開 此時電磁換向閥的閥芯處于中間位置 油泵輸出 的油液通過電磁換向閥流回油箱 油箱兩腔的油液被電磁換向閥封閉 即電磁換向閥 的中位相當于液壓鎖的作用 從而保證起重欄板可在任意位置停住 液壓系統(tǒng)中的溢 流閥對液壓系統(tǒng)起保護作用 當系統(tǒng)壓力超過額定壓力時 油泵卸荷 1 調(diào)速閥 2 液壓缸 3 電磁換向閥 4 溢流閥 5 單向閥 6 液壓泵 7 油箱 圖 2 14 一種單缸液壓控制系統(tǒng)原理圖 單缸液壓系統(tǒng)的優(yōu)點是 只有一個液壓缸 因而其液壓系統(tǒng)簡單 缺點是 由于 只有一個液壓缸 且僅用于實現(xiàn)舉升作用 欄板的翻轉必須靠手動來實現(xiàn) 不方便 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 14 2 3 2 雙缸驅動欄板起重裝置的液壓系統(tǒng) 結構如圖 2 15 所示 雙液壓缸分別驅動 上邊是舉升缸 下邊是翻轉缸 雙缸 驅動的液壓系統(tǒng)即在單缸液壓系統(tǒng)的基礎上并聯(lián)一個和原液壓油缸并聯(lián)且對稱布置的 液壓缸 雙缸液壓系統(tǒng)的優(yōu)點同單缸液壓系統(tǒng)一樣 即系統(tǒng)簡單 維護 檢修方便 同時 因為采用了兩個液壓缸 分別實現(xiàn)舉升和翻轉作用 所以與單缸相比較為方便 缺點 是雙液壓缸工作存在著同步問題 調(diào)試較困難 1 液壓缸 2 單向閥 3 液壓泵 4 電動機 5 溢流閥 6 電磁換向閥 7 調(diào)速閥 圖 2 15 雙缸液壓系統(tǒng)原理圖 2 3 3 四缸驅動欄板起重裝置的液壓系統(tǒng) 如圖 2 16 所示 該系統(tǒng)采用一個兩位四通電磁換向閥進行方向控制 每個油缸 由單獨的常閉式兩通電磁閥控制 同類油缸的同步運動則采用剛性梁結構設計 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 15 1 翻轉缸 2 舉升缸 圖 2 16 某四缸液壓系統(tǒng) 四缸液壓系統(tǒng)的優(yōu)點是同時驅動兩個液壓缸控制翻轉和舉升 但是與雙缸液壓系 統(tǒng)有一個共同的缺點 欄板翻轉動作要靠操作者經(jīng)驗控制 容易產(chǎn)生失誤 但較單缸 液壓系統(tǒng)來說操作仍然是方便的 2 3 4 五缸驅動欄板起重裝置的液壓系統(tǒng) 圖 2 17 為液壓系統(tǒng)原理圖 由溢流閥 2 和二位二通電磁換向閥 1 組成了安全回 路和卸荷回路 二位四通換向閥 5 的作用是確保舉升和關門動作的互鎖 因為在舉升 過程中 若關門缸動作 將使貨物下滑 閥 5 保證了在任一時刻 舉升和關門只能有 一個動作 3YA 通電時 實現(xiàn)后欄板打開和后欄板落地后使后欄板的下平面著地 平衡閥 11 的作用是保證貨物平穩(wěn)落地 4YA 通電 實現(xiàn)關門動作 5YA 通電 使后 欄板升起 6YA 通電 使后欄板下行 平衡閥 10 保證下行平穩(wěn) 當 3YA 通電時 將 門 后欄板 打開并將后欄板上平面調(diào)整為水平狀態(tài) 在動作過程中 關門缸上腔的 油液經(jīng)平衡閥 11 排出 使上腔產(chǎn)生一定的壓力 將后欄板平穩(wěn)打開 然后 6YA 通電 使后欄板下行落地 7YA 通電 在后欄板自重和貨物的重力作用下 液壓缸 9 中的 油液推動增壓缸左移 使后欄板上平面由水平變?yōu)閮A斜落地 在舉升貨物時 5YA 4YA 通電 7YA 斷電 在增壓缸 13 的作用下 關門缸首先自動將后欄板調(diào)整 為水平狀態(tài) 然后后欄板升起 該設計使后欄板狀態(tài)具有記憶功能 表 2 1 為該系統(tǒng) 的動作循環(huán)表 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 16 圖 2 17 五缸液壓系統(tǒng)原理圖 表 2 1 欄板動作循環(huán)表 電磁鐵狀態(tài) 動作名稱 1Y A 2Y A 3Y A 4Y A 5Y A 后欄板打開 調(diào)平 后欄板下降 后欄板傾斜 后欄板上升 關門 優(yōu)點 該液壓系統(tǒng)具有工作平穩(wěn) 動作互鎖好 具有欄板狀態(tài)的記憶功能 缺點 從原液壓系統(tǒng)原理圖不難發(fā)現(xiàn) 用到的電磁閥多于 5 個 其接頭的數(shù)量必 然增多 漏油故障點隨之增加 從而造成常規(guī)維護的工作量加大 針對以上缺點 對此五缸液壓系統(tǒng)進行改進 改進后的液壓系統(tǒng)原理圖如圖 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 17 2 18 所示 首先 2YA 3YA 通電 液壓油由關門缸有桿腔進入缸內(nèi) 關門缸收縮 欄板傾斜 然后欄板在自身的重力作用下變?yōu)樗胶?2YA 3YA 斷電 液壓油由 舉升缸有桿腔進入油缸中 舉升缸收縮 欄板水平下移 直至欄板觸地時 1YA 通 電 液壓泵卸荷 此時 欄板因自身重力傾斜 欄板下平面著地 關門缸收縮 從而 推動增壓缸活塞桿左移 欄板上升時 1YA 斷電 4YA 5YA 通電 油液首先推動 增壓缸 因為增壓缸右腔排出的油正好是后欄板落地時排到增壓缸中的油 因此增壓 缸運動到最右端 恰好使后欄板 H 面變到水平位置 同樣實現(xiàn)了記憶初始化 消除 了誤差積累 五缸液壓系統(tǒng)使載物平臺觸地 離地的翻轉動作不再由操作者控制而由液壓系統(tǒng) 本身控制 從而使升降過程相對平穩(wěn)與安全 同時 由于車廂較寬 舉升和開門都采 用了 2 個液壓缸 且側欄板的剛度較大 兩個液壓缸采用機械同步 由側欄板自身實 現(xiàn)同步 因此在這個液壓系統(tǒng)中不需要考慮調(diào)試同步問題 改進后的液壓系統(tǒng)變得較簡單 同時仍具有先前液壓系統(tǒng)的優(yōu)點 故采用改進后 的五缸液壓系統(tǒng)可以在實現(xiàn)操縱簡單 方便的基礎上 同時具有與單缸 雙缸液壓系 統(tǒng)相同的特點 即系統(tǒng)簡單 較容易維護 比較單缸 雙缸 四缸以及改進后的五缸液壓系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn) 五缸液壓系統(tǒng)的優(yōu) 點突出 從先進性 起重功能的實現(xiàn)等各方面考慮 五缸液壓系統(tǒng)為首選 將各缸的舉升機構與液壓系統(tǒng)結合起來看 各種欄板起重裝置的特點自然明了 單缸驅動結構側欄板的運動形式是邊下降邊低頭或邊上升邊抬頭 運動過程中承載平 臺不易保持水平 貨物易滑落 操作復雜 造價低 雙缸驅動結構側欄板操作較復雜 舉升重量不太大 目前已很少使用 四缸驅動形式的側欄板直接驅動關門缸 操作復 雜 沖擊大 貨物易滑落 而五缸驅動結構的側欄板由具有記憶功能的第五缸間接驅 動關門缸 使操作簡單 運動平緩 連貫 安全 但造價稍高 綜上所述 從舉升重量 操作方便性 工作穩(wěn)定性等多方面考慮 選用五缸驅動 側欄板起重裝置 2 4 側起重欄板 側起重欄板的改裝設計要求是 1 在升降機構驅動下可以實現(xiàn)承載貨物的上升或下降 從而完成裝卸作業(yè) 2 能夠翻轉 并能與車廂骨架鎖定 保證車輛運輸狀態(tài)時的安全 目前國內(nèi)外所使用的后欄板有搖臂式 垂直式和懸臂式三大類 18 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 18 1 搖臂式側欄板 結構簡單 重量輕 造價低 但開 關門為手動操作 安裝過程中找正定位較復 雜 該結構特別難以實現(xiàn)通用化 制作周期也長 且只適用于市內(nèi)小噸位運輸車輛的 使用 2 垂直式側欄板 結構由液壓油缸帶動鏈條而使承載平臺實現(xiàn)垂直上升 下降的運動 關門為手動 操作 該類型尾板比較適用于食品 氣體的配送 3 懸臂式側欄板 結構較復雜 載重量大 板面角度可以調(diào)節(jié) 適用于各種廂式貨車 敞車 郵政 銀行等特種運輸車輛 適用范圍廣泛 綜上所述 側欄板起重運輸車多用于郵政和城市商業(yè)運輸 且載重量較大 故選 用懸臂式側欄板 2 5 側欄板起重裝置主要性能參數(shù)的選擇 1 標定起重量 在 JB 4199 86 后欄板起重運輸車技術條件 中 將欄板起重裝置的標定起重 量分成 2 5 5 0 10 20kN 等四個級別 一般輕型載貨汽車改裝側欄板起重運輸車 時 標定起重量不超過 2 5kN 中型車不超過 8kN 重型車在 10 20kN 的范圍內(nèi) 結合當前運輸汽車重型化的趨勢 選定載質量為 10t 故選擇標定起重量為 10kN 2 升降速度 側欄板起重裝置在標定起重量時升降貨物的速度 是衡量該裝置經(jīng)濟性的技術指 標之一 在選擇升降速度時 既要考慮機械化裝卸作業(yè)的優(yōu)勢 提高裝卸速度 又要 保證起重欄板運動的安全和平穩(wěn)性 根據(jù) JB4199 86 的規(guī)定 在確定起重欄板的升 降速度時 應保證起重裝置在標定起重量時 全程的上升 下降時間均在 10 15s 內(nèi) 故初選上升 下降時間為 15s 2 6 側欄板起重裝置動力源結構型式 1 通過一個取力器從發(fā)動機齒輪箱引出動力傳動給液壓油泵 帶動液壓油泵旋 轉供給高壓油推動液壓系統(tǒng)執(zhí)行裝置油缸動作 優(yōu)點 可根據(jù)機構要求配備相應取力器獲得不同功率及轉速的動力源以滿足機構 工作要求 可連續(xù)長時間工作 功率大 結構普通 成本低 適于大功率工作場所如 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 19 自卸翻斗車 汽車起重機 壓縮式垃圾車及交通拯救車等專用車 缺點 安裝復雜 結構散亂 液壓系統(tǒng)管路接頭多 液壓油漏點多 維護難 且 只有在汽車發(fā)動機起動時才能工作 2 利用汽車自帶的蓄電池作電源 采用集液壓油箱 液壓油泵 直流電機及控 制閥于一體的動力裝置供給高壓油推動液壓裝置油缸動作 優(yōu)點 結構緊湊 安裝簡單 液壓系統(tǒng)管路接頭少 液壓油漏點少 外形美觀 且工作時 汽車發(fā)動機可不必起動 缺點 功率偏小 電機工作電流大 易發(fā)熱 這種裝置用于間歇式工作的場所 但成本高 3 電液推桿裝置 即利用汽車自帶的蓄電池作電源 將動力裝置與液壓油缸組 合成一個整體 其結構更加緊湊 6 優(yōu)點 除具備第二種結構型式的優(yōu)點外 其結構更緊湊 安裝更簡單 特別是動 力裝置與執(zhí)行裝置油缸固接成一體 無油管及接頭 工作可靠性非常高 外形美觀 缺點 功率很小 電動機工作電流大 易發(fā)熱 嘈聲大 適于小推力間歇式工作 場所 成本很高 綜上所述 分析三種形式的優(yōu)缺點 可知第二種結構形式 即利用汽車自帶的蓄 電池和發(fā)電機作電源 采用集液壓油箱 液壓油泵 直流電機及控制閥于一體的動力 裝置供給高壓油推動液壓裝置油缸動作 更適用于側欄板起重裝置中 側欄板起重裝 置改裝設計要求結構緊湊 安裝簡單 更重要的是 在進行貨物起重 裝卸時不必起 動發(fā)動機 可節(jié)省燃油 因此 此次設計中側欄板起重裝置為采用汽車蓄電池為動力源 以直流電動機傳 遞負荷的傳動方式 由直流電動機驅動高壓油泵 再經(jīng)電磁閥來控制各液壓油缸的運 動 以驅動四連桿機構運動 從而使承載平臺完成上升下降以及開門關門等各種動作 如圖 2 19 所示 圖 2 19 動力傳遞路線圖 2 7 安全機構 由于側欄板起重裝置是裝置于車輛尾部而跟隨著車輛移動的設備 為了確保行車 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 20 安全和保護設備 就必須有警示裝置以及安全裝置 側欄板起重裝置可在承載平臺背 面安裝安全小旗 反光警示板 7 安全小旗作用 當承載平臺處于水平狀態(tài)位置時 在 50m 以外的地方看僅是成 一條直線 極難發(fā)現(xiàn) 當后面的車輛以時速 80km 行駛時 很容易發(fā)生事故 安裝小 旗后 小旗靠重力下垂至與承載平臺呈直角狀態(tài) 人在較遠處也能看到 起警示作用 防止后來車輛追尾碰撞 反光警示板作用 安裝在承載平臺背面兩側 有反光功能 特別是夜間行車 經(jīng) 燈光照射 在較遠的前方就能被發(fā)現(xiàn) 既保護設備 也能一定程度上防止后來車輛追 尾碰撞 本次設計中選擇采用安全小旗 反光警示板以及添加的側欄板鎖止機構 其中側 欄板鎖止機構既能保持側欄板的關閉狀態(tài) 也能防止在車輛行駛過程中因出現(xiàn)油缸滲 漏或油管爆裂等導致承載平臺下滑的事故的發(fā)生 2 8 本章小結 本章主要對側欄板起重運輸汽車的升降機構和液壓系統(tǒng)進行了方案的設計與比較 分析 最后確定了滿足要求的升降機構和液壓系統(tǒng)類型 同時也對側欄板 側欄板起 重裝置的性能參數(shù) 動力源型式 安全機構進行了簡要的比較分析和確定 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 21 第 3 章 側欄板起重運輸車底盤的選取 根據(jù)我國目前生產(chǎn)的各類型專用車輛的基本模式 大多是為了滿足國民經(jīng)濟某一 服務領域的特定使用要求 主要是在已定型的基本車型底盤的基礎上 進行車身及工 作裝置的設計 與此同時對底盤各總成的結構與性能進行局部的更改設計與合理匹配 以達到滿足使用需求的較為理想的整車性能 3 1 底盤的選取 3 1 1 汽車底盤選型要求 汽車底盤一般應滿足以下要求 1 適用性 專用汽車底盤應適用于專用汽車的特殊使用功能要求 在此基礎上進行改裝造型 設計 2 可靠性 汽車底盤工作可靠 出現(xiàn)故障的幾率要小 零部件要有足夠的強度剛度和使用壽 命 并且各總成零部件的使用壽命趨于一致 3 先進性 所選汽車底盤 在動力性 經(jīng)濟性 操作穩(wěn)定性 行駛穩(wěn)定性及通過性等基本性能 指標和功能方面達到同類車型的先進水平 并且滿足國家或行業(yè)標準 4 方便性 所選底盤要便于改裝 檢查保養(yǎng)及維修 結構緊湊與調(diào)試裝配空間合理匹配 3 1 2 底盤選型 專用車輛采用的底盤主要分為二類 三類和四類 二類底盤 是在整車的基礎之 上去掉廂體 三類底盤 是從整車上去掉貨箱和駕駛室 四類底盤 是在三類底盤上 再去掉車架總成后剩余的散件 選取的底盤的好壞 直接影響到專用車的性能 在選取汽車底盤時 主要是根據(jù) 專用車的用途 裝載質量 使用條件 性能指標 專用裝置或設備的外形尺寸及動力 匹配等進行 目前 進 80 的專用車輛采用二類底盤進行改裝設計 選取二類汽車底盤進行改裝設計時 重點工作是整車總體布置和有特殊工作需求 的裝置的設計 對底盤僅做輔助的性能分析和必要的強度校核 確保改裝后的整車性 能在基本上與底盤接近 達到合理的匹配 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 22 3 1 3 底盤的選取 根據(jù)以上 本設計所用底盤主要從東風與中國重汽廂式貨車中選用 以下表 3 1 將兩種底盤參數(shù)列出 進行比較 表 3 1 東風 EQDFL1253AX 和 ZZ3257M3841 底盤參數(shù)比較 由比較可以看到 EQDFL1253AX 底盤和 ZZ3257M3841 廂式貨車兩種型號底盤 在整體性能上有一定差別 考慮到貨車的載重量 穩(wěn)定性等因素 廂式貨車改裝更加 方便 因此選用 ZZ3257M3841 作為本次設計的貨車 3 2 選用的底盤主車架的主要尺寸 由上選用的底盤 ZZ3257M3841 底盤 其主車架尺寸如下 主車架的長度 7375mm 主車架的寬度 850mm 主車架上面尺寸到地面高度 1117mm 貨箱尺寸 mm5123098 底盤型號 EQDFL1253AX ZZ3257M3841 額定載質量 kg 14705 15500 整備質量 kg 10100 8690 外形尺寸 mm 11990 2500 3200 7575 2496 2958 發(fā)動機型號 ISDe210 30 WD615 61A 排量 功率 ml kw 6700 155 9726 191 鋼板彈片數(shù) 前 后 8 8 9 9 3 3 4 3 9 12 10 12 軸距 mm 1950 5350 3825 1350 前輪距 后輪距 mm 1980 1980 1860 2022 2041 1830 接近角 離去角 度 30 18 19 50 前懸 后懸 mm 1460 3230 1500 900 燃油類型 柴油 柴油 軸數(shù) 輪胎數(shù) 3 8 3 10 輪胎規(guī)格 10 00 20 11 00 20 駕駛室準乘人數(shù) 3 3 最高車速 km h 90 75 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 23 3 3 欄板起重車質量參數(shù)的估算 額定載重質量是欄板起重車基本使用性能的參數(shù) 由上面的敘述知道 本設計的 欄板車輛額定載質量定位 13000kg 整車整備質量也是欄板起重車的重要性能參數(shù) 在欄板起重車的設計過程中 主 要采用同類產(chǎn)品提供的數(shù)據(jù)進行估算整車整備質量 整車整備質量包括底盤質量 底 盤以外外加的副車架 車廂 起重裝置 支架以及液壓系統(tǒng)等裝置的質量 是加滿各 種油液料后的質量 本設計的側欄板起重車整車整備質量估算為 12000kg 裝載質量 選取為 12805kg 1m 整車整備質量 估算為 12000kg 2 駕駛員質量 按 65kg 人 額定載員 3 人 65kg 3 195kg 3 汽車總質量是指裝備齊全 裝滿額定貨物后的汽車質量 包括駕駛員在內(nèi)的額定 載員質量 即 M m1 m2 m3 12805kg 12000kg 195kg 25000kg 3 4 本章小結 本章按確定的設計目標 主要對東風汽車 EQDFL1253AX 底盤和中國重汽 ZZ3257M3841 底盤進行了對比 選擇了這次設計的底盤 給出了選用底盤的主要參 數(shù) 并對所設計的側欄板起重運輸車進行了主要參數(shù)計算 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 24 第 4 章 側欄板起重車結構設計 4 1 副車架的改裝設計 4 1 1 副車架外形設計 在設計側欄板起重車時 所選取的二類底盤只有主車架 為了增加車架的強度剛 度 延長車架的使用壽命 在原有主車架的基礎上增加了副車架 其形狀同主車架 在主副車架之間加一定厚度的松質木條 其長度同副車架的長度 寬度同副車架的厚 度 主副車架用 u 型螺栓進行加固連接 副車架示意簡圖見圖 4 1 圖 4 1 副車架示意簡圖 4 1 2 副車架選材 在汽車制造工藝中 鋼板沖壓成型工藝占有十分重要的位置 沖壓成形的零件具 有互換性好 能保證裝配的穩(wěn)定性 生產(chǎn)效率高和生產(chǎn)成本低等優(yōu)點 載重汽車用中板數(shù)量較多 受力的車架縱梁和橫梁 車廂的縱梁和橫梁均采用中 板沖制且多以低合金高強度鋼板沖壓生產(chǎn) 也是適應提高汽車承載能力 延長使用壽 命 降低汽車自重和節(jié)能節(jié)材以及安全行駛等要求的發(fā)展趨勢 目前 我國載重汽車車架的縱梁和橫梁已經(jīng)全部采用低合金高強度鋼鋼板制造 縱梁可以用抗拉強度為 510MPa 的 16MnL 和 09SiVL 必須是用往復式扎機生產(chǎn)的 10TiL 和 B510L 鋼板生產(chǎn) 橫梁可以用抗拉強度為 390MPa 的 08TiL 和 B420L 鋼板 來生產(chǎn) 由以上 副車架材料選用載重汽車橫縱梁的一般選用材料 縱梁采用 16MnL 橫 梁采用 08TiL 生產(chǎn) 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 25 4 2 升降機構支架的設計 1 支架的外形設計 升降機構的支架在裝卸中起到承載的作用 它是安裝連桿機構 液壓缸以及和車 架連接的構件 其長度和寬度尺寸要根據(jù)所選底盤車架的結構及升降機構的型式確定 按照升降機構的支架和汽車底盤車架的連接關系 可看出 在確定支架寬度是需要給 出足夠 的安裝空間位置 支架用螺栓和鉚焊在車架梁腹板上的連接角鐵固定 因此 應根據(jù)所選螺栓的規(guī)格 留出適當?shù)陌馐挚臻g 支架的長度根據(jù)車架的具體結構確定 支架的長度 與副車架上的兩根縱梁的間a 距 0 接近 方便支架和車架的連接 a 2 支架選材 在全面分析支架的工作條件 受力狀態(tài) 工作環(huán)境和零件失效等各種因素的前提 下 選用 Q235 工程用鋼材 4 3 升降機構各桿的初步設計計算 4 3 1 升降桿的長度計算 升降桿的理論長度為簡化后的平行四桿機構的兩搖桿的長度 這一尺寸應根據(jù)所 選底盤的結構和改裝車廂的布置確定 初定時 此長度不宜過大 因為長度過大 起 重欄板的載荷對拐臂軸所形成的力矩也大 所需液壓缸的推力大 但也不應過小 一般以起重欄板上 下兩個極限位置確定上 下桿的理論長度 此時 上 下桿 的理論中線與水平線的夾角 為 40 50 如圖 4 2 所示 圖 4 2 起重欄板的上下極限位置 圖 4 3 欄板升降機構運動簡圖 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 26 由圖 4 2 可知 上下桿的理論長度 L0 為 m 4 1 1Hsin 式中 車廂地板平面到上桿與支架鏈接點的垂直距離 m 1H 上桿在上極限位置時與水平線的夾角 初步分析 設上下桿在極限位置時與水平線的夾角均為 a 于是得 m 4 2 1H 2C 式中 C 平行四桿機構中連桿的長度 m 一般可取 C 0 15 L0 代入式 4 1 得 m 4 3 0L 2 1sin 即 m 4 4 5i07H 當 取 40 50 時 0 64 0 77 于是有 sin 0 7 0 6 m 4 5 0L 車廂距地面高度為 1130 于是得 945 0 4 3 2 拐臂半徑 r 和液壓缸的初始長度 1L 由圖 4 3 可得液壓缸 支架和中間拐臂等構件的幾何尺寸的關系為 4 6 211cosdr 式中 液壓缸初始狀態(tài)時 活塞桿頭部鉸接點到液壓缸鉸接點之間的距離 m 1L 支架 OA 的長度 m d r 中間拐臂的曲柄半徑 m 初始角 1 將上式兩端同除以 并令液壓缸初始位置相對長度 拐壁半徑相對2d1 Ld 長度 則得到以相對長度所表示的構件尺寸關系為 r 4 7 2211cos 同理可得 在液壓缸活塞處于終止位置時 個構件的尺寸關系為 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 27 4 8 222cosLdr 式中 液壓缸終止位置時 活塞桿頭部鉸接點到液壓缸鉸接帶點之間的距離 m 2L 終止角 將上式兩端同除以 并令 其中 為活塞伸出系數(shù) 一般可2d21L 取 可得 1 57 4 9 24BAC 4 10 211cos 式中 2AC 212 cs B 確定 后 可求出式中 等值 據(jù)統(tǒng)計 在 20 30 之間 則1 2AC1 2 等于升降機構轉角與 的和 1 于是得出 426 658 所以取液壓缸的行程為 240 取 r 600 1L2 4 4 側欄板升降機構設計校核計算 4 4 1 側欄板升降機構的運動學分析 側欄板運動由 3 個動作構成 上止點的翻轉運動 上下平動 下止點位置的著地 傾斜運動 12 14 1 翻轉運動的運動學分析 1 翻轉運動的位置分析 翻轉運動時 點固定 鉸接點 受 桿的限制而固定 整個機構可視為OADO 以 和 為固定邊的平面四桿機構 完成上止點位置的翻轉運動 其翻轉示意圖如D 圖 4 1 所示 其中 點為舉升臂 與固定機架的鉸接點 點為關門缸 與欄板FCA 鉸接點 點為關門缸與固定機架的鉸接點 點為舉升缸與固定機架的鉸接CE B 點 點為舉升缸與舉升臂 的鉸接點 以下用復數(shù)向量法對此平面連桿機構進F 行運動學分析 在平面四桿機構中 每一桿可用一個位移矢量來表示 大寫表示矢量 小寫表示 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 28 桿長 設 和 分別為舉升臂 的角位移 角速度 角加速度 初始位置處 1 ODF 和 分別為后欄板的角位移 角速度和角加速度 其中 0 2 90 為關門缸活塞桿相對于液壓缸的速度 此時 3 ODl 1Cl2ACl3OAl4 選機構初始位置 作為其特定的標定位置 并建立以 點為坐標原點的 直0 xoy 角坐標系 各角度的度量從矢量始點引 軸方向線 順時針為正 如圖 4 4 所示 x 圖 4 4 機構翻轉示意圖 對該四桿機構 建立閉環(huán)矢量方程ODCA 4 11 4321L 將式 4 11 分別向 軸上投影 得xy 4 12 43201sinisincocollll 聯(lián)立可求得 4 13 242012013 iicolllll 4 14 cossni201llartg 4 15 iic201llyx 2 翻轉運動的速度分析 將式 4 13 對時間求導 得 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 29 4 16 cossin41323 0llv 由式 4 16 得 4 17 cossin401233llv 的計算公式為3 4 18 23DQv 式中 液壓系統(tǒng)供油量 mm 3 s Q 關門缸的缸徑 mm 3D 3 翻轉運動的加速度分析 將式 4 17 對時間求導 得 4 19 2401234012 23 cossininccossin llvllv 2 上下平動的運動學分析 上下平動時 2 點固定 但鉸接點 的約束解除 整個機構可視為以OAD 為固定邊的 平行四邊形機構 完成上下的平動 其示意圖如圖 4 5 OACD 設 為舉升液壓缸活塞桿相對于液壓 FFl5BFl 6OBl76v 缸的速度 仍以 和 分別表示舉升臂 的角位移 角速度和角加速度 1 1 上下平動的位置分析 對三角形 建立閉環(huán)矢量方程B 圖 4 5 上下平動示意圖 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 30 4 20 675L 將式 4 20 分別向 軸上投影 得xy 4 21 sinsincoco675ll 聯(lián)立可求得 4 22 275256 icollll 4 23 cosn57llartg 4 24 201illyxC 2 上下平動的速度分析 將式 4 22 對時間求導 得 4 25 cossin98615llv 由式 4 25 得 4 26 cossin98561llv 的計算公式為6 4 27 26DQv 式中 液壓系統(tǒng)的供油流量 m 3 min Q 舉升缸缸徑 m 6D 3 上下平動的加速度分析 將 4 26 對時間求導 得 4 28 298561985 261 cossinincossin llvllv 3 著地傾斜運動的運動學分析 1 著地傾斜運動的位置分析 著地傾斜運動指的是后欄板的 點觸地 在關門缸的作用下繞 點擺動至 邊CDCE 貼地的過程 其示意圖如圖 4 6 所示 仍以 和 分別表示后欄板的角位移 2 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 31 角速度和角加速度 其中 表示關門缸活塞桿相對于液壓缸的速度 6 0 3v 此時 選機構的終止位置 作為其特性的ODl 1Cl2ACl3OAl4 1 標定位置 并建立以 點為坐標原點的 直角坐標系 各角度的度量為從矢量始點xoy 引 軸方向 順時針為正 x 對該四桿機構 建立閉環(huán)矢量方程 4 29 4321L 將式 4 29 分別向 軸上投影 得xy 4 30 4321sincosinillll 聯(lián)立可求得 4 31 24212213 cossisico llllll 4 32 incon214llartg 4 33 ssi21llyxC 2 著地傾斜運動的速度分析 將式 4 31 對時間求導 得 4 34 11432cossin llv 圖 4 6 傾斜運動示意圖 由式 4 34 得 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 32 4 45 114233cossin llv 的計算公式為 3 4 36 23DQv 式中 液壓系統(tǒng)的供油流量 m 3 min Q 關門缸的缸徑 m 3D 3 著地傾斜運動的加速度分析 將式 4 35 對時間求導 得 4 37 21423142 23 cossinicossin llvllv 4 4 2 側欄板升降機構尺寸參數(shù)的確定與校核 初選側欄板升降機構的結構尺寸 mm mm 973 OD20 CDA10 AB mm mm 380 451 8F 1 4 1 欄板起升高度校核 車廂底板距鉸接點 的距離即為側欄板的起升高度 即 mm309210 H 考慮到裝卸場地平整度的差異 有效升降高度應將理論高度增加 左右 故 5 mm 47 534 將 mm mm 分別代入公式9731 ODl2DCl 80 41 4 15 4 33 得 當 mm 0 60sin23sin97sinsi201 llyC 當 mm6 3 87co145co2 mm 4 0 8621 HyC 故此機構能實現(xiàn)欄板最低點的觸地動作 滿足要求 由圖中結構可知 cos2OFDOFDFlll 故 mm25371 4897389732 DFl 2 關門缸行程確定 將 mm mm mm 代入公式451Ol 102 DCl 04OAl 380 4 13 得 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 33 1 當 時 0 223 10sin238si970cos138cs971 l mm5 4 2 當 時 mm 01 ODl 3 當 時 將 mm mm mm 6 32 102 DCl 24 OAl 代入公式 4 31 得 451 223 106cos25sin9736sin1045cos97 l mm2 6 又 液壓缸行程 minaxlS 故 關門缸行程 mm3 172 9645 131 3 舉升缸行程確定 將 mm 代入公式 4 32 得875 OFl 1 當欄板位于上下平動時的上止點時 則 38 71 4 226 0sin71 438cos1 l mm7 94 2 當欄板位于上下平動時的下止點時 則 45 71 226 0 4sin871 45cos872 l mm 0 又 液壓缸行程 minaxlS 故 舉升缸行程 mm9 28 705 942162 4 4 3 側欄板升降機構受力分析 1 機構分析 五缸升降機構是一個空間機構 但是左右對稱 如果將貨物放在側欄板的中間 可將該機構簡化為平面機構 如圖 4 7 所示 舉升缸 與舉升臂 鉸接于點 BFODF 舉升臂一端鉸接在機架上 另一端與側欄板 上端鉸接于點 關門缸 與后DCEAC 欄板鉸接于 點 為重物重力 為車廂底板至地面的距離 令 CPHBL 0 為重物至 點距離 取為側欄板重心處 ODL 1OF2DFL 34 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 34 圖 4 7 機構簡圖 2 關門缸的受力分析 由升降機構的運動學分析可知 在舉升貨物期間 關門缸作為平行四邊形機構的 一個邊 此時該缸的受力較大 但在舉升貨物期間 該缸的活塞無軸向運動 當將貨 物推上欄板后 欄板上平面由傾斜變?yōu)樗?但變化角度很小 故按欄板落地狀態(tài)且 欄板上平面為水平進行受力分析 確定關門缸的有關參數(shù) 15 關門缸在關門時 負載為欄板自身重量 負載小 不進行受力計算 將欄板作為 研究對象 設重物放在后欄板前后方向的重心位置 關門缸在此為二力桿件 作用在 點的力為 如圖 4 8 所示 各力對 點取矩 可以得到CcFD 4 38 sin14hFLPc 即 4 39 i14 圖 4 8 欄板受力分析 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 35 又因在任意瞬間該平臺處于平衡狀態(tài) 則有 0F 4 40 sincdxx 即 4 41 cd 將式 4 39 代入式 4 41 可得 4 42 14hLPFdx 4 43 cos0yy 即 4 44 cd 將式 4 39 代入式 4 44 可得 4 45 14othLPFdy 3 舉升缸受力分析 舉升缸的受力 主要是從側欄板離地到后欄板上下平動的上止點 在這個過程中 舉升臂受拉 關門缸和舉升缸受壓 這些力的大小在欄板運動的不同位置是不同的 但通過分析可知這些力在整個升降過程中是連續(xù)變化的 分析舉升缸的受力 要以舉 升臂為研究對象 舉升臂 點的水平分力和垂直分力 可以由側欄板的力平衡方程得D 出 對舉升臂部分進行受力分析 對舉升臂與機架鉸接點 求矩 則O 4 46 cossinsin112 LFLFdxdyf 在 中 OFB 2hOBA 根據(jù)正弦定理 有 sini01 4 47 021sinsinLh 4 48 故 021sinarcsiLh 4 49 由 4 46 可知 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 36 4 50 sinico211 LFFdydxf 將式 4 42 4 43 代入上式 可得 4 51 sinsinicotcos 21211414 LPhPLPFf 4 4 4 側欄板升降機構受力計算 已知 mm mm mm BFL 09731 OD872 OFL2533 DFL mm KN 由于是對稱結構 64L 28 45 1 4 0G KN 52GP 1 關門缸 由公式 4 39 可知 N354sin12065 cF 2 舉升缸 1 欄板 點剛要離地時C 此時 mm 由公式 4 39 可得8 705 L 06 98 70514sin2arci 故 代入公式 4