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1、载重汽车的起重尾板设计计算说明书第1章问题的提出2第2章设计要求与设计数据3第3章机构选型设计33.1 导杆机构43.2 平行四边形机构53.3 曲柄滑块机构53.4 齿轮齿条机构63.5 最终设计方案6第4章机构尺度综合74.1 车体尺寸74.2 尾板尺寸74.3 连杆尺寸及安装位置84.4 液压缸尺寸10第S章机构运动分析115.1 位移分析H5.2 速度分析125.3 加速度分析145.4 总结16第6章机构动力分析166.1 受力分析176.2 受力仿真结果分析196.3 总结25第7章结论257.1 设计特点257.2 设计中的不足26第8章收获与体会26第9章致谢26参考文献27附
2、录1三维建模及仿真28附录1.1PRO/E三维建模过程28附录1.2ADAMS运动仿真过程34附录2尾板机构简图及尺度综合图（见A3图纸）40附录3文献综述40第1章问题的提出在汽车的装卸作业中，常常需要将货物由地面装到车厢上或将车厢上的货物卸到地面上。对有叉车的作业场合这是不成问题的，但是如果没有叉车，则装卸比较费力费时。如果能利用载重汽车的车厢尾板设计出一个起重平台，则可以较好的解决这个问题。车辆配置起重尾板后，货物的装卸效率可以得到很大的提高，且劳动强度小，能很好地发挥车辆的经济效能。起重尾板在欧美发达国家、香港特区等地区的货运车辆的装配率已达70%以上，在国内，虽然装配起重尾板的货运车
3、辆在各个领域都有，但所占比例仍然很小。因此，起重尾板在国内具有很好的发展前景。图1-1起重尾板作业图图1-2起重尾板产品展示图下表(表1-1)为达成尾板的主要技术参数：表1-1达成尾板主要技术参数一览表参型DC-WBlODC-WB15DC-WB20面板规格(mm)1500X1800I6502050180021501650X18001800225018002250165020001800X23501800X2350提升重量(kg)I(MM)15002000自身重量(kg)320460540面板工作角度59电机动力12V160AH,24V/120AH功率（kW）22/33机架臂长（mm）680/7
4、50750/800/900/1000900/1000内宽（mm）850850/990最小车尾长度700/750750/800/850900/950适用厢地高度h（mm）800h1550平均升降速度8cmsec开关速度10o/sec油料变通液压油第2章设计要求与设计数据起重尾板的工作过程为：装载货物举升货物卸载货物尾板合拢，因此，在货物的举升过程中，尾板必须要保持水平平动，否则，货物有可能从尾板上掉落并损坏。另外，为保证货物的安全，尾板在运行过程中，要保持平稳。尾板的动力机构采用伸缩油缸，考虑到车厢结构，油缸应该安装在车厢下面的底盘上。综合各方面因素，产品设计需达到以下要求：（1）尾板举升过程中
5、保持水平平动；（2）尾板在完成举升任务后可与车厢自动合拢；（3）尾板举升速度适中（8OmnVSeC左右），且举升下降平稳；（4）尾板合拢角速度适中（10o/sec左右），且合拢展开平稳；（5）最大起重量为0.5T；（6）举升机构的最小传动角Ymin240；（7）举升、合拢所用动力部件采用伸缩油缸；（8）油缸应安装在车厢下面；（9）油缸承受最大载荷适中；（10）尾板要便于安装。第3章机构选型设计尾板机构的设计可采用功能分解选择法，即将起升和合拢分解为平动与摆动两个功能，然后在现有各种机构中选择能实现平动与摆动的机构。考虑到动力组件为伸缩式油缸，那么主动构件可以采用图3-1所示的导杆与摆杆。图3-
6、1导杆机构图3-2摆杆机构以图31和图32所示的导杆与摆杆作为主动件，再选择相应的机构将其转换成平动和摆动。下列几种机构可以实现平动，现对它们进行分析对比。3.1 导杆机构图3-3导杆机构优点：构件少，结构简单，因此成本较低，易于实现；缺点：由于整个机构要安装于汽车车厢下面的底盘上，因此该垂直升降式导杆机构安装后不利行车，不可用。3.2 平行四边形机构图3-4平行四边形机构优点：结构简单，运行平稳，可安装于车厢底部，不影响车辆的美观和行车;缺点：构件较多，安装时部分车辆可能需对尾部进行一定的改装。3.3 曲柄滑块机构图3-5曲柄滑块机构优点：结构简单，运行平稳，无冲击；缺点：与导杆机构一样，安
7、装于车厢底部后不利行车，因此也不可用。3.4 齿轮齿条机构图3-6齿轮齿条机构优点：升降距离可精确控制，运行平稳；缺点：由于整个机构要安装于汽车车厢下面的底盘上，因此该机构不宜进行较大距离升降，否则会影响行车。3.5 最终设计方案考虑到车厢的具体结构和使用要求，机构的机架只能固定在汽车车厢下面的底盘上，此外，起升机构上升到上限位置时应与地面有一定距离以利于行车，尾板在举升过程中还应保持平稳，以保证货物的安全。通过对以上各机构优缺点的对比,现确定尾板平动采用平行四边形机构,考虑到尾板的合拢动作，需对其进行适当的改动，改动后结构简图如图3-7所示。=WORD完整版-可编辑-专业资料分享=图3-7尾
8、板机构简图该机构采用伸缩式液压缸，其中，与上部连杆形成转动副的液压缸用于举升，另一个液压缸用于尾板的合拢。连杆与合拢缸构成平行四边形机构，保证尾板的平动；液压缸的伸缩运动转化为连杆的摆动运动后，尾板升降较为平稳；该机构在竖直方向结构紧凑，在举升至上限位置时，机构最下端与地面仍有一段距离，不影响正常行车。因此，该机构满足设计要求。第4章机构尺度综合4.1 车体尺寸4.2 尾板尺寸为便于货物的装载，将尾板右端设计为楔形，根据车厢尺寸，确定尾板开关及尺寸如图4-2所示：4.3 连杆尺寸及安装位置尾板的起始及终止位置如图4-3所示。由车体尺寸知，尾板举升高度为1140mm,取L=400mm,L2=20
9、0mm,A、E两点高度差为H3=150mm,尾板外观厚度HO=Ioommo图4-3连杆尺寸及安装位置由图43可知，尾板在举升过程中，传动角Y先增大后减小，故其最小值于起始或终止位置处取得。根据设计要求需使Y240。，当尾板位于最高位置时，H2(L1+L2)cotmin=(400200)cot40o=715(mm)当尾板位于起始位置时，J+(12)2-(Hi-72-H0)+(400200)2-(940-H.-100)2、o与=YJ=tan40o=0.84940-H2-100由、得475WH2/715,故取H2=6OOmm.则杆AC长度1ac=600cos45=848(mm)0当尾板位于起始位置时
10、，传动角 =arctanyHj+(L1L2)2-(/l-H2-HaoJeoo2+(400+200)2-(940-600-100)2。、=arctan-=73.5720940-600-100当尾板位于终止位置时，由L1+L2=H2知传动角=45o40o,满足设计要求。4.4液压缸尺寸取1AG=21Ac3=566mm,则举升缸1的本体长度(即活塞杆合拢时长度)最小值为1.i=H-21agH3cos73.57o=5662+1502-2566150cos73.57o=543.0(mm)举升缸1的行程为Xi=+左-2/IAGCOSl35。-J.G_21AG”3COS73.57。=1502+5662-21
11、50566cos135o-5662+1502-2566150cos73.57o=137(mm)合拢缸2的本体长度为1.2=y112+(L1+L2)2=16(X)2+6(X)2=848(mm)合拢缸2的行程为X2=y(H2+H0)2+(L1+L2+Hii)2-yHi+(Li+L2)2=7002+7002-6002+6002=141(mm)根据液压缸的本体长度、行程及市场常见规格(表4-1为美国恩派克液压缸参数),取缸体直径为800mm,活塞杆直径为30mm0表4-1美国恩派克(ENERPAC)部分型号液压缸规格参数表参目承载能力(kN)行程(mm)本体局度(mm)伸展高度(mm)外径(mm)自重
12、(kg)L65370945164157581.0L6537104525110135381.0L6537I14576165241381.5L65371245127215342381.9L65371345177273450382.4L65371445232323555382.8L6537151012689115571.8L65371610154121175572.3L653717101105171276573.3第5章机构运动分析5.1位移分析由于尾板机构具有对称性，故只取一侧进行分析。而将举升连杆平移至与合拢连杆同平四并不改变其位移、速度、加速度特性，故为简便起见，将机构简图改画如图5-1所示。
13、图5-1尾板机构简图以O为坐标原点,建立如图所示坐标系，则A(0,340),B(0,240),E(0J90),C2(600,940),D2(600,840),点C、D、G的位移方程如下：举升过程中(73.57。135o),c, =lACiSin6IyC=力一心cos。d, Jxd=IbdIyo=%一，8mcos。gXG=LsinO1.g=%一，GCOSe合拢过程中，只有D点位置继续变化，其位移方程如下：ID=XC+Gsine(OWQW90。)Jd=%2-%D2COS9因为Og=/皿，故xc,，保证了尾板在举升过程中处于平动状IyC-如=oo=态。图5-2描述了点Ci、Dl在运动过程中的位移变化
14、情况。从图中可以看出，在举升过程(横坐标time在09.7之间)中，点C】、DI的X坐标曲线重合，y坐标曲线的值在同一时刻始终相差100,与设计要求相符。tailboard400 0 -VARKER 4.Transatoal Displacementx300 0 -200.0 -100 0 Illl -H-RKER_7.TranslationaLDispIacementx WARKEReZ TransiationaLDisplacementY MARKER_4.TranslationaLDispIacement Y-.二-二一=-:一.-100.0 -200 0 -0.05.010.015.020.0Analysis:LaSJRUnTime(sec)
