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车厢处于最大升
程位置时,其后移量a见表18。
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。
5.在车厢倾斜卸货时,后厢门随之联动
打开;
卸货完毕,车厢恢复水平状
态,后厢门也随之可靠关闭。
图1自卸汽车
图2高位自卸汽车卸货
6.举升和翻转机构的安装空间不超过车厢底部与大梁间的空间,后厢门打开机构
图3自卸车厢倾斜角度
的安装面不超过车厢侧面。
7.结构尽量紧凑、简单、可靠,具有良好的动力传递性能。
第二章:
方案设计
2.1举升机构
2.1.1设计要求:
1.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。
2.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
3.在举升过程中可在任意高度停留卸货。
2.1.2方案一:
平行四边形举升机构
图2.2平行四边形举升机构
原理分析:
如图2.2所示,ABCD刚好构成一个平行四边形机构,AB杆在液压缸EF的推动下,可以绕A点转动,CD杆绕C点转动,在整个转动过程中BD(即车厢)始终保持在同一高度,从而实现了车厢平稳举升且逐渐后移的动作。
如表2.1为平行四边形举升机构的优缺点比较。
优点:
1.在举升或下降过程中能够保证车厢一直处于比较水平状态;
2.机构简单,易于加工和安装。
缺点:
1.要实现设计要求的举升量和后移量,需要把CD、AB杆做的比较长,经计算,至少要
5、6m长才能实现要求,这已经超过车厢长度,不可能实现;
2.液压缸的行程太长。
2.1.3方案二:
液压缸直推举升机构
2.3液压缸直推举升机构
如图2.2所示,液压缸CD、EF安装在一个与车底座具有相对滑动功能的装置上,该装置在液压缸AB的推动作用下就能实现相对滑动。
同时车厢的上升动作由CD、EF液压缸的共同推动来实现。
这样在液压缸AB、CD、EF的共同作用下就能够实现车厢举升同时逐步后移的动作。
如表2.2为液压缸直推举升机构的优缺点比较
1.在举升过程中能够保证车厢处于比较水平的状态;
2.机构比较简单,只需要液压缸就能实现举升。
1、需要液压缸的数量比较多,不易控制;
2、由于车厢上升是由液压缸直接推动的,而根据设计要求,需要液压缸的推程是1800mm,这会使得液压缸的长度很长,不利于实际生产。
2.1.4方案三:
剪式举升机构
如上图所示,BD=CD=a,DE=DF=b,液压缸推动B
在固定的导轨中水平移动。
设举升前BF
S=(a+b)sina
11
与水平方向夹角为
í
a
1
,举升后为
2
。
铅垂位移为S,水平位移为X,液压缸的推程为T
î
S2=(a+b)sina
得出:
S=(a+b)(sina
-sina1)
液压缸推程与b成正比,要想小的液压推程实现大的上升量,则b
T=b(cosa-cosa)
应该设计的很小。
可是根据后移量X=(b-a)(cosa1-cosa2)
可以看出上升量S与杆长(a+b)有很大关系,杆越长,上升量S越大。
X=[2bcosa1-(a+b)cosa1]-[2bcosa2-(a+b)cosa2]
=(b-a)(cosa1-cosa2)
后移量X与a、b的差值有关,所以D点不能为两杆的中点,否则将不能产生后移量。
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,除了将使液压缸推程增大,还会使EF的距离较小,影响了车厢工作
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D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F点换成滑动铰链,而E点换成固定铰链
由于此时D为BF、CE的中点故在车厢上移过程中,E与B,F与C始终在一条直线上;
同时
由于B点向后移动,故车厢上的E点也随之后移,于是整个车厢就向后移动。
设BF=CE=1,举升前C、D与水平的夹角为a1,举升后为a2,上移量S,后移量D,则有:
上移量:
S=l(sina2-sina1);
后移量:
D=l(cosa1-cosa2)
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:
1.结构简单,紧凑;
2.液压缸小的推程能实现大的上移量;
3机构的受力情况较好;
4可靠性高,能满足工作要求。
下面对该设计进行具体数据计算:
车厢尺寸(L×
W×
H)
mm
Smax
a
W
kg
Lt
Hd
3700×
1800×
620
2000
280
4000
250
450
如图所示,B1,E1为未举升BE的位置,举升后为B2,E2
由l==得:
x=
可知a越大,x越小。
设计要求amax£
1.2a=0.336m
在上式子中取a=0.336m,S=1m,Hd=0.45m,代入式子,得x=2.66m满足x+a=2.996£
L=3.7,
符合设计要求,l==3.029m液压缸的行程T=0.336m
举升前的水平的夹角a1=arctan(Hd)/(x+a)=arctan0.45/2.996=8.54
举升后的水平的夹角为a2=arctan(S+Hd)/(x)=arctan1.45/2.66=28.60
假设固定铰链E距车厢前段距离n1=0.4m,则在未举升时滑动铰链F距车厢后端距离
n2=L-n1-(x+a)=0.304m,举起后n2=n2+a=0.64m.
2.1.5安装图如下:
o
综上可知:
杆CE长度:
3.0296m
杆BF长度:
EF初始状态的距离为:
2.996m
铰链E距车厢前段距离:
0.4m
滑动铰链F距车厢后端距离:
0.304m
举升后滑动铰链F距车厢后端距离:
0.64m
液压缸的行程0.336m
举升前水平夹角a1=8.54
举升后水平夹角a2=28.60
2.1.6机构运动分析:
(1)速度分析:
设油缸匀速运动,它的速度即B的速度为=0.005m/s,由于四边形BCEF在每个位置都为矩形,所以车厢E点的水平分速度=,所以车厢的速度即为E点的绝对速度,车厢上升的速度。
当车厢刚要上升时角度最小,上升到最高位置时角度最大。
根据举升前水平夹角=8.54;
举升后水平夹角=28.60得:
车厢初速度:
==0.337m/s,车厢上升初速度=0.333m/s
车厢末速度:
=0.104m/s,车厢上升末速度=0.092m/s
=
(2)加速度分析:
E的加速度由切向加速度和法相加速度合成,=,=
2.2翻转机构
2.2.1设计要求:
1.在车厢倾斜卸货时,后厢门随之联动打开;
卸货完毕,车厢恢复水平状态,后厢门也随之
可靠关闭。
2.举升和翻转机构的安装空间不超过车厢底部与大梁间的空间,后厢门打开机构的安装面不
超过车厢侧面。
2.2.2翻转机构方案一
说明:
该机构安装在横梁上,液压缸和车厢都将会被举升到一定高度;
1、结构简单紧凑;
采用单缸时,容易实现三面倾斜;
2、油缸垂直下置时,油缸的推力可全部作为车厢的举升力,因而所需的液压缸功率较小;
3、该翻转机构是安装在车中间的,故不会与举升机构发生干涉。
液压缸进程比较大,而且要求液压缸性能好
2.2.3翻转机构方案二
该机构同样安装在横梁上,液压缸和车厢都将会被举升到一定高度;
1.结构简单紧凑;
2.缩短了液压缸的进程,且效率较高;
3.该翻转机构是安装在车中间的,故不会与举升机构发生干涉。
要求精度比较高。
方案二的机构分析
倾斜机构如图
(1)和图
(2),图(3)所示。
以点E为坐标原点,竖直向上为轴正向,水平向右为轴正向建立直角坐标系。
图一中E(0,0),A(700,0),B(1500,50),C(1100,0),D(500,150),有原始坐标可以求出杆长AB=802,BC=412,CD=600,DB=1001,EC1=1110,EC2=1382,EC3=1670,液压的最大变换长度560,满足以较小的伸长长度达到所需的30度倾角和55度倾角。
图
(1)
图
(2)
图(3)
2.3后厢门打开机构
2.3.1后厢门打开机构方案一
机构分析:
该机构采用的是自锁装置,当车厢翻转时,推动YZ杆使滑动块向前移动,从而使形状如爪子
的X装置在弹簧由压缩到恢复的状态下,使后厢门的圆扣自动脱离爪子,也就达到开门状态。
当卸货完毕,车厢恢复水平状态,后厢门依靠重力也随之可靠关闭。
优点:
设计具有创意、巧妙性,且思路清晰
1.该机构在箱门开启之后就不能对箱门
的位置进行控制了,使得箱门在空中有比较大的晃动,没有实现与车厢的联动;
2.该机构需要在箱体底部加装一个自动倒锁,而该倒锁就需要一套装置来进行控制,如果
要实现自动锁死的话,就还需要设计一套机构或是加装传感器,而且还需精确设计,这样以
来,成本将会提高。
2.3.2后厢门打开机构方案二
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- 高位 卸车