铁路散货自翻车设计计算说明书姓 名： 学 号：班 级：车辆一班 指导老师： 2012年6月I目 录第1章 问题的提出11.1铁路散货自翻车的提出11.1.1项目开发背景11.1.2设计的意义11.2铁路散货自翻车的现状11.2.1散货卸载自翻车的国外现状11.2.2散货卸载自翻车的国内现状1第2章 设计要求与设计数据22.1设计要求22.2设计数据22.2.1基本数据22.2.2自设数据2第3章 机构选型设计33.1倾斜机构33.2厢门机构33.2.1厢门机构的发展33.2.2侧门机构的方案4第4章 机构尺度综合64.1倾斜机构64.2厢门机构7第5章 机构运动分析85.1倾斜机构85.1.1倾斜机构的位置85.1.2倾斜机构的速度95.1.3 倾斜机构的加速度95.1.4 倾斜点的仿真105.2厢门机构125.2.1厢门机构的位置125.2.2厢门机构的速度125.2.3厢门机构的加速度135.2.4厢门点仿真13第6章 机构动力分析166.1倾斜机构的动力学分析166.1.1液压缸的受力分析166.1.2杆BC的受力分析166.1.3液压缸的受力仿真176.2厢门机构的受力分析196.2.1杆AB的受力分析196.2.2杆BC的受力分析206.2.3杆CD的受力分析206.2.4杆CD的受力仿真21第章 结论257.1机构的运动过程257.2设计总结26第章 收获与体会26第章 致谢27附录1291零件建模291.1底架建模291.2车厢建模311.3车厢建模341.4液压缸建模351.5杆AB建模381.6杆BC建模401.7杆CD建模412运动副定义433力和电机定义473.1重力定义473.2电机定义484仿真过程504.1运动仿真504.2动力仿真51附录255文献综述55附录360第1章 问题的提出1.1铁路散货自翻车的提出1.1.1项目开发背景在现实社会中，大量的散货都是由汽车、火车等运输工具运送，在卸载时无需担心货物的损坏，但是却需要大量的人力，而且卸货效率不高。卸车作业在一些比较大型的港口和矿场运用比较多，但是翻车机设备庞杂并有一定局限性，易损坏车辆。随着我国基础建设的迅速发展，这中劣势越发明显。对如何进一步提高散装货物卸车机械化的程度，应考虑是研制装卸机械化的设备还是采用设备与车辆合二为一，使它们能更好的满足不同散货的高效卸车要求。因此，设计一种高效率的散货自翻车是十分必要的。1.1.2设计的意义散货自翻车具有比较强大的功能，能够自动开关车门，可节省人力，减轻劳动强度。提高卸货的效率，有助于节省人力，促进经济的大力发展。还可以设计专门的自翻车去满足不同的要求。从满足铁路货运发展的角度看，应大力研制相同吨位不同容积适应不同运行线路的低自重、构造速度高的多品种自翻车，以适应冶金、采矿等行业的发展。1.2铁路散货自翻车的现状 1.2.1散货卸载自翻车的国外现状在与国外散货自翻车的情况对比中，发现国外的自翻车起步时间早，许多种类的自翻车，例如捷克的2VS105型六轴自翻车曾于1975年在Brno博览会荣获得金质奖章，适于运送比重1.75与2.25吨米的碎石和矿石,并适于在矿石堆积处卸货或为采矿厂和露天煤矿的捣碎机供料用。除此之外还有东德的Fakks型自翻车，这是一种供运输砾石道渣等铁路建筑材料用的专用货车，以及欧美等国研制一系列针对不同情况设计的自翻车。1.2.2散货卸载自翻车的国内现状我国的散货自翻车与外国比还有很大的差距，有一些比较突出的问题，像自重较大，最高运行速度低，品种较少，关键技术缺乏基础研究，稳定性不高等。国内常见的自翻车有KF60AK型自翻车、KF-100型液压自翻车、KF-100A型气压自翻车、KF-60型自翻车。我国在70 年代新产品较多, 而进入80年代到90 年代几乎没有什么新产品。但是不论国内还是国外, 总的发展趋势是朝着大容积、大吨位的方向发展。第2章 设计要求与设计数据2.1设计要求（1）车厢向一侧倾翻车厢向一侧倾翻至给定角度时，该侧厢门联动打开，成为车厢底面的延伸面或平行延伸面。（2）车厢向一侧倾翻时，另一侧厢门不得向内摆动挤压。（3）车厢未倾翻时及恢复水平状态时，两侧厢门联动关闭，厢门不得在散货压迫下自行开启。（4）驱动和传动系统在车厢下面，不超出车厢侧面。 （5）采用液压驱动，各传动角不得小于30。（6）不得发生杆件干涉现象。受力合理。（7）不得出现高副机构。2.2设计数据2.2.1基本数据图2-1 基本数据上图中的尺寸数据即为设计的基本要求尺寸。2.2.2自设数据 底架长 10100 mm底架宽 2200 mm底架厚 50 mm车厢外侧长 10000 mm车厢内侧长 9600 mm车厢内侧宽 2670 mm车厢内侧高 1074 mm厢门长 10000 mm厢门宽 1124 mm厢门厚 100 mm载重 34 t第3章 机构选型设计3.1倾斜机构由于自翻车是用液压驱动的，所以选取液压缸来作为它的驱动原件，在随着社会的发展，尽管研发了许多适合不同场合的自翻车，但是它们的驱动原件一般都是选取液压缸来进行传动的。3.2厢门机构3.2.1厢门机构的发展国内外自翻车侧门机构发展大概可以分成2个阶段，在20年代到50年代，一般采用端部控制机构（图3-1）和大折页机构（图3-2）。60年代以后，采用较普遍的是端部控制机构和四连杆机构（图3-3）。图3-1 端部控制机构1.支撑杆一 2.支撑杆二 3.杠杆图3-2 大折页机构示意图1. 折页 2.抑制肘 3.抑制肘弹簧 4.环头丝杆图3-3 四连杆机构示意图1.吊板 2.长支承杆 3.短支承杆 3.2.2侧门机构的方案方案一：图3-4 方案一方案一中的倾斜机构采用单作用式液压缸，这样的机构的优点是机构简单紧凑，容易实现倾斜，运动可靠。但是缺点是油缸的形成太大，横向强度不高。其缺点为该机构横向强度差，而且由于其油缸行程较大。厢门机构也是采用的液压缸来进行运动。优点是结构紧凑。方案一中厢门机构采用的是也是液压缸机构，其结构简单紧凑，易于实现，且成本低。缺点是驱动厢门机构所需的功率小，无须采用液压缸驱动，增加机构的成本。且布局不够合理，导致受力不均，容易损坏。方案二：图3-5 方案二方案二中的倾斜机构与方案一一样，优缺点也是一样的。当时方案二中的厢门机构采用是最简单的四杆机构。在液压缸动作的时候，由于厢门机构处于自锁状态，如图所示。在车厢从图示位置动作到指定位置的时间内，厢门在厢门机构的作用下是不会打开的，只有当车厢转到指定位置时，四杆机构采用液压马达驱动杆，以杆为原动件缓慢的打开厢门，此机构的优点是能够不需要外部输入功率就行实现自锁。缺点是倾斜和车厢需要不同的原动件才能工作，不能使用同一个驱动装置来完成运动，工作状况比较繁琐。由于厢门机构在自锁时要承受较大的外力，要求机构的强度要足够大，且易折断。通过方案一和方案二的工作原理进行比较可以看出，方案二比一号，方案一中，在液压缸杆动作时，如果没有外力的作用，厢门将自动打开，而方案二正是针对这个问题，利用自身的自锁特点，将厢门在未到达制定位置使，牢牢的锁死。所以在综合各种实际情况的前提下，决定采用方案二。第4章 机构尺度综合4.1倾斜机构图4-1 倾斜机构（虚线是起始位置，实线是终止位置）根据设计要求我们将A、C点取为固定铰点且均位于底架上。A点通过车厢后侧面的中心线即A点在BC的中垂线上，当机构处于图示虚线位置时，A点与B点水平距离,垂直距离，。根据设计要求自翻车的倾斜机构要旋转45后,车厢才打开即要求图中的BC杆旋转=45。当机构运动到图4-1中实线的位置时，设此时的A与B点竖直距离为，A与B的水平距离。根据上式求得的AB间的距离,取液压缸的长度为800mm液压缸起始位置的角度液压缸终止位置的角度液压缸旋转的角度4.2厢门机构图4-2 厢门机构（虚线是起始位置，实线是终止位置）根据设计要求，可知点安装在车厢底板的中心线，点安装在车厢侧门竖直方向，为固定铰点。并设计使点与点的竖直距离,水平距离，。由于杆是厢门机构的原动件，所以根据最短杆的两个转动副均为周转副，所以我们将杆设计成最短杆，将杆设计为最长杆。旋转后，位于同一水平线上 。又因为杆要起支撑厢门的作用，所以我们要使杆大于点到车厢底部的距离，综合各种情况，选取长度为1000mm的杆作为杆。 由，两式联立，求解又由四杆原理得代入发现符合此公式最终我们取杆杆杆第5章 机构运动分析5.1倾斜机构图5-1 倾斜机构运动分析5.1.1倾斜机构的位置倾斜机构以液压缸的运动为原动件，A为坐标原点A点（已知） B点 C点（已知） D点已知点A、D之间距离，相对运动速度和加速度。 联立，即可求得A，B，C, D点的坐标。5.1.2倾斜机构的速度A点（已知均为0） B点 C点（已知均为0） D点对上式进行一阶求导 联立，即可求得A，B，C, D点的速度。5.1.3 倾斜机构的加速度A点（已知均为0） B点 C点（