高位自卸车Newly compiled on November 23, 2020
摘要
目前国内生产的自卸汽车其卸货方式为散装货物沿汽车大梁卸下，卸货高度都是固定的。若需要将货物卸到较高处或使货物堆积得较高些，目前的自卸汽车就难以满足要求。为此需设计一种高位自卸汽车，它能将车厢举升到一定高度后在倾斜车厢卸货。本次课程设计设计高位自卸车中的举升机构。本举升机构通过横推剪式机构实现车厢的举升与后移。先由液压油缸的横推，推动AE杆的A端在槽内左右移动，通过剪式机构来传递运动实现车厢的平行上移和后移。
该机构具有一般自卸汽车的功能，在比较水平的状态下，能将满载的货物的车厢平稳地举升到一定的高度；车厢在举升过程中能逐步后移，方便卸货，且在举升过程中可在任意高度停留卸货；在车厢卸货时，后厢门随之联动打开，卸货完毕，车厢恢复水平状态，后厢门业随之可靠关闭；液压油缸能够提供充足的动力性能，且油压较短的推程能实现车厢较大的位移量；结构简单、紧凑，制造与维护也方便，具有良好的动力传动性能，而且安全性能好；所用的机构也较为简单，相对用其他的器件来说，较经济，节省资源。
目录
摘要·····················································
设计说明书··············································
一、设计题目与要求 (3)
二、机构简图与系统工作原理 (4)
三、机构方案比较分析与确定 (5)
四、机构设计计算与分析过程 (8)
五、速度分析 (9)
六、设计体会............................................10 参考文献.. (11)
一、设计题目与要求
1、设计题目
目前国内生产的自卸汽车其卸货方式为散装货物沿汽车大梁卸下，卸货高度都是固定的。若需要将货物卸到较高处或使货物堆积得较高些，目前的自卸汽车就难以满足要求.为此需设计一中高位自卸汽车（如图2），它能将车厢举升到一定高度后在倾斜车厢卸货（如图1）。本次课程设计设计高位自卸车中的举升机构。
2、设计要求
（1）、在比较水平的状态下，能将满载货物的车厢平稳地举升到一定的高度，这个为的最大升程。
（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见给定数据（300mm）。为保证车厢都稳定性，其最大后移量不得超过。
（3）、在举升过程中可在任意高度停留卸货。
（4）、举升机构都安装空间不得超过车厢底部与大梁间的空间。
（5）、机构尽量紧凑、简单、可靠、具有量好的动力传递性能。
3、方案选择（单位：mm）
二、机构简图与系统工作原理
1、机构简图
2、工作原理
工作原理图如图所示，从实现开始启动，虚线为启动后将到达的位置。
从图中可看出，A端可以滑动到A'端，E端可以滑到到E'端，E端压油缸拉的时候A端向右滑动，E端向左滑动，A、E的滑动，带动车厢的上升，实现举升；且车厢会慢慢的向后移动，实现后移。当液压油缸向左推时，A端向左滑动,E端向右滑动，实线车厢的缓缓降落与前移，恢复到初始位置。
三、机构方案比较分析与优选
根据题目对举升机构的要求，可是设计出多种不同类型结构的机构满足运动要求。
现提出了以下几种方案供选择。
方案一：平行四边形机构
方案简图如图所示
该机构中，BCFG构成一个平行四边形，GF作为一连杆，始终保持水平上升或下降；为了保持动作都连续性而加入DE杆；BG杆在液压油缸的带动下绕B点旋转，通过DE杆带动从动杆CF绕C点旋转，使GF杆水平上升或下降，从而完成车身都上升或下降。
该平行四边形的优点是：
1、结构简单、易于加工、装配与维修。
2、紧凑、能满足水平上升、下降，且上升过程中能实现逐步后移，稳定性好。
3、液压油缸较短的推程能实现车厢较大都位移量。
但是该车厢在上移的过程中，若BG之间都距离与BC之间的距离相差不远，后移量将还会很大，满足不了技术要求。而若为了缩小后移量而将BG、CF杆设计的很长，将超出车厢的长度，实际中不可能实现。而且上升初期，支撑杆压力角太大，有可能发生自锁现象,另外油箱上下摇摆，很容易造成爆炸事故。
方案二：剪式上推机构
方案简图如图所示
该机构AE杆、CF杆构成交叉型铰链于D点。CF杆的C端与车厢底部为滑动铰接链,A端可在槽内平行移动。
压油缸推动D上下移动从而实现车厢的上下移动，上移的同时实现后移。
该方案的优点是：
1、能较好都解决上升与后移比例不协调。
2、结构简单、满足设计要求，稳定性好，且受力情况较好。
3、液压油缸较短的推程能实现车厢较大都位移量。
但是这样会使垂直方向都长度增加，导致液压油缸的长度超出地板，从而导致行车过程中很容易挂伤，不利于使用，而且这样布置使液压缸的推程需要很大，不易实现，另外油箱上下摇摆，很容易造成爆炸事故。
方案三：横推剪式机构
该方案简图如图所示：
该方案原理跟方案二类似，也有一些小小都区别，将液压油缸由上下推改为横推。当液压油缸右移时，车厢上升并向后移。液压油缸左移时，车厢下降。方案三具有方案二的特点，同时也将方案二都缺点加以改进，结构更加紧凑。液压油缸也能控制在底盘之上，使用较安全一些。
综合以上设计方案，选择方案三作为最终确定方案。
四、 机构设计计算与分析过程
给出的数据为：
液压油缸选择：
以上升过程进行研究，如图所示。
设AE=CF=l;上升开始时：1EAC θ∠= ；上升到最大升程时：2EAC θ∠=；
从图中可以得出：升程 21max (sin sin )S l S θθ=-≤
后移量 21(cos cos )a l θθ=-
且安装空间不能超过车厢底部与大梁间都空间，则
1sin d l H θ≤ 且 1lcos L θ≤
取420sin 1=θl 4000cos 1=θl ， 可解得：θsin l
五、速度分析：
在举升过程中，设油缸的速度为v 。则A 点的速度也为v,方向向右。为如图所示，在图中C 点为固定不动的点。D 为连接点，也是1、2杆的中点。D 点绕C 点转动。则
2v D CD l w = 方向为垂直于2杆向上
1、2杆相交于E 点，则 12D D v v =
且在1杆上 D A DA v v v =+
方向 √ √ √
大小 2CE l w V
根据该等式可画图求出D v =
则 /F D CD CF v v l l ==·2= 方向为垂直CF 向上。
车厢上升的速度 V=cos F v θ=cos θ
六、设计体会
机械原理设计课程设计是机械设计制造及其自动化专业教学活动中不可或缺的一个重要环节。通过了课程设计使我从各个方面都受到了机械设计的训练，对机械的有关各个零部件有机的结合在一起得到了深刻的认识。
在这次设计中，我从一个对机械设计了解几乎为零的无知者，慢慢的了解了机械设计方面的神奇。在浩瀚的知识海洋中，值得我们学习的东西有很多很多，一个简简单单的运动可以用很多种不同都方法去实现。比如说这次我们设计的高位自卸汽车的升降机构，虽然这只是高位自卸汽车中一个简简单单的机构，但是要实现它也不是看上去那么容易，可以通过很多方法去实现这个运动，但是要从这些方法中选出最适合的方法，这就要我们从各个方面去考虑这个问题，不仅要满足运动规律的需要，还有合理性、紧凑性、制造与维护、经济等等。
在本次课程机设中，不但学到了知识外。也体会到作为设计人员在设计过程中必须严谨都对待每一个细节，每一个遇到的问题。而且，也意识到团队精神的重要性，一些事情是独自一个人解决不了的。在本次设计过程中，遇到了很多问题，大家一起讨论，一起研究最终得到正确的结果。在这次设计过程中，我们碰到很多的问题，有相当一部分是书上没有的，都是来自于实践中，大家齐心协力一起查资料。机械设计涉及到许多方面，任何一方面出现比较严重的失误，可能制造出的实物就会出现各种各样的毛病，就会出错，甚至全部设计得重新开始。一个巴掌拍不响，大家一起研究，一个人独自研究要强得多。
由于在设计方面我们没有经验，理论知识学的不牢固，在设计中难免会出现这样那样的问题，如：在选择计算齿轮组时可能会出现误差，如果是联系紧密或者循序渐进的计算误差会更大，在查表和计算上精度不够准。
参考文献
1、《机械原理课程设计指导书》主编：裘建新高等教育出版社 2005
2、《机械原理》（第七版）主编：孙桓陈作模葛文杰高等教育出版社2006
3、《机械创新设计》主编：黄纯颖高等教育出版社 2004
4、《平面连杆机构的计算设计》主编：梁崇高高等教育出版社 1993
5、《机械创新设计》主编：吕仲文机械工业出版社 2004
6、《现代机械传动手册》主编：郁明山机械工业出版社 1995
7、《机械运动方案设计手册》主编：邹慧君上海交通大学出版社 1994