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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再倾斜车厢卸货，并实现车厢门随车厢的翻转而自动打开。
关键词：高位自卸 举升机构 翻转机构
中图分类号：U272 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）008-029-02
1 问题的提出
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或者侧向卸下，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再倾斜车厢卸货。为实现这个目的，先将车厢举升然后翻转车厢进行卸货，可以将车厢举升到任意高度后停止举升，然后车厢翻转以达到自动卸货。该高位自卸车车可以行使在各种路况较好或者一般的公路上，使用范围广。适用于城市环保、矿场、工厂等需要将货物卸到较高处或使货物堆积得较高些的部门，用于运输城市垃圾、矿石、等其他各种货物。
2 设计要求和参数
高位自卸汽车的设计要求是具有一般自卸汽车的功能。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。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Smax位置时，车厢后移量为a。为保证车厢的稳定性，其最大后移量amax不得超过1.2a。在举升过程中可在任意高度停留卸货。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。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Hd，且与车头之间距离Lt，后厢门打开机构的安装面不超过车厢侧面。结构尽量紧凑、简单、可靠，具有良好的动力传递性能。
为了实现高位自卸汽车的设计要求，再设计过程中主要考虑把工作分解，使用举升机构实现车厢的举升，在举升过程中通过关闭或打开液压缸的进出油路使举升机构稳定的停止在任意高度；使用翻转机构实现车厢翻转，车厢翻转只要实现最大翻转角度达到设计要求和结构在翻转过程中的平稳就可以了。就机构设计要实现的目的来看，机构上的点没有要求具体的运动轨迹，只要实现指定位置的机构的综合就可以了，这个设计主要是通过四杆机构来实现。就机构选择和设计的过程中除了机构分析还要考虑到结构的受力和结构的稳定即使用过程中维护的方便。设计参数如表1。
3 机构选型设计
根据设计要求，将高位自卸车的设计分成三个主要部分举升部分、翻转部分、后箱门打开部分，下面分别设计相应的机构。
3.1 举升机构
分析：该举升结构从几何结构分析可以在上升下降中都保持水平，从受力角度分析其多点受力，不会因某一杆受力过大而产生意外，故稳定性更强。
计算验证：设AC=L1，CE=L2，初始状态与水平线夹角€%Z0 =10€埃·€%[0=10€埃┳刺狈直鹩胨较呒薪俏獉%Z1=75€埃瑎%[2 =75€啊Ｒ闵杓撇问兴轿灰芶=380，垂直位移Smax=1800，机构安装所需空间Hd=500 。则
解得：
由此知该结构可以同时满足最大升程和后移量要求，再验证是否有足够安装空间：
由此可知该结构在我所选设计参数下可以顺利安装。
综上可知双平行四边形联动机构可以满足我所选的自卸车的设计参数，并且杆长也较为合适，符合实际情况，也节省钢材。
3.2 翻转机构
分析：该翻转机构的结构较简单，节省安装空间和材料。
计算验证：为了满足安装空间限制，现令AE高度差为100，AE水平距离为1000，故AE两点距离为1005。
在翻转到最大角度时，最理想状态为ABD三点共线且垂直于DE。此时，所以有。
设AB长x，BD长y，所以有，在初始状态，车厢水平，AB与水平线有任意夹角时BD与水平线都会有一确定角与其对应。故令AB杆初始时与水平线夹角为10€埃璐耸盉D与水平线夹角为€%Z，根据位置关系有
解得x=183，y=696。
结果分析：(1)翻转机构的两根主要作用杆都比较短，因为留给翻转机构的空间较小。(2)虽然机构较节省钢材，但由于翻转作用力的力臂较小，翻转时需要的力会比较大。
考虑到毕竟安装空间有限，此机构用来完成我所选的设计参数时比较适用，已经能较好地实现翻转功能，故采用此种翻转机构。
3.3 车厢门打开机构
分析：该机构采用了一套平行四边形机构，其中AB为机架，边BC与车厢尾部固定在一起，这样当车厢顺时针翻转时，BC边绕B点顺时针转，从而带动杆AD，DC运动，因为CE是和CD焊在一起的，且与CD垂直，这样就能保证CE永远垂直于水平面，这样车尾与车门夹角始终等于车厢与水平线夹角，满足题目要求，顺利实现了后箱门的联动，故选用此机构。
4 设计总结
经过选型、计算和仿真分析，可知所设计方案基本可行，能够满足设计要求。
设计主要特点是：
(1)在机构选型时，以符合设计要求为准，对所有备选机构都进行计算分析，将各种机构的优缺点量化，以利于比较和选择。
(2)由于受到安装空间限制，在500mm的安装高度内，要实现1800mm的最大升程和55€暗姆牵贾赂思叽缧。ぷ魇彼枰亩Υ蟆·
但设计也存在一定问题，比如在举升运动的初始阶段有力的突变，导致加速度突变变大，对机构可能造成一些柔性冲击。
参考文献：
[1] 谢进,万朝燕,杜立杰.机械原理[M].北京:高等教育出版社,2010.
[2] 钟日铭.Pro/ENGINEER Wildfire 5.0基础入门与范例[M].北京:清华大学出版社,2010.
[3] 谢金元,谢玉兵.高位自卸汽车的设计[J].汽车技术,1989(03).
关键词：高位自卸 举升机构 翻转机构
中图分类号：U272 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）008-029-02
1 问题的提出
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或者侧向卸下，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再倾斜车厢卸货。为实现这个目的，先将车厢举升然后翻转车厢进行卸货，可以将车厢举升到任意高度后停止举升，然后车厢翻转以达到自动卸货。该高位自卸车车可以行使在各种路况较好或者一般的公路上，使用范围广。适用于城市环保、矿场、工厂等需要将货物卸到较高处或使货物堆积得较高些的部门，用于运输城市垃圾、矿石、等其他各种货物。
2 设计要求和参数
高位自卸汽车的设计要求是具有一般自卸汽车的功能。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。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Smax位置时，车厢后移量为a。为保证车厢的稳定性，其最大后移量amax不得超过1.2a。在举升过程中可在任意高度停留卸货。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。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Hd，且与车头之间距离Lt，后厢门打开机构的安装面不超过车厢侧面。结构尽量紧凑、简单、可靠，具有良好的动力传递性能。
为了实现高位自卸汽车的设计要求，再设计过程中主要考虑把工作分解，使用举升机构实现车厢的举升，在举升过程中通过关闭或打开液压缸的进出油路使举升机构稳定的停止在任意高度；使用翻转机构实现车厢翻转，车厢翻转只要实现最大翻转角度达到设计要求和结构在翻转过程中的平稳就可以了。就机构设计要实现的目的来看，机构上的点没有要求具体的运动轨迹，只要实现指定位置的机构的综合就可以了，这个设计主要是通过四杆机构来实现。就机构选择和设计的过程中除了机构分析还要考虑到结构的受力和结构的稳定即使用过程中维护的方便。设计参数如表1。
3 机构选型设计
根据设计要求，将高位自卸车的设计分成三个主要部分举升部分、翻转部分、后箱门打开部分，下面分别设计相应的机构。
3.1 举升机构
分析：该举升结构从几何结构分析可以在上升下降中都保持水平，从受力角度分析其多点受力，不会因某一杆受力过大而产生意外，故稳定性更强。
计算验证：设AC=L1，CE=L2，初始状态与水平线夹角€%Z0 =10€埃·€%[0=10€埃┳刺狈直鹩胨较呒薪俏獉%Z1=75€埃瑎%[2 =75€啊Ｒ闵杓撇问兴轿灰芶=380，垂直位移Smax=1800，机构安装所需空间Hd=500 。则
解得：
由此知该结构可以同时满足最大升程和后移量要求，再验证是否有足够安装空间：
由此可知该结构在我所选设计参数下可以顺利安装。
综上可知双平行四边形联动机构可以满足我所选的自卸车的设计参数，并且杆长也较为合适，符合实际情况，也节省钢材。
3.2 翻转机构
分析：该翻转机构的结构较简单，节省安装空间和材料。
计算验证：为了满足安装空间限制，现令AE高度差为100，AE水平距离为1000，故AE两点距离为1005。
在翻转到最大角度时，最理想状态为ABD三点共线且垂直于DE。此时，所以有。
设AB长x，BD长y，所以有，在初始状态，车厢水平，AB与水平线有任意夹角时BD与水平线都会有一确定角与其对应。故令AB杆初始时与水平线夹角为10€埃璐耸盉D与水平线夹角为€%Z，根据位置关系有
解得x=183，y=696。
结果分析：(1)翻转机构的两根主要作用杆都比较短，因为留给翻转机构的空间较小。(2)虽然机构较节省钢材，但由于翻转作用力的力臂较小，翻转时需要的力会比较大。
考虑到毕竟安装空间有限，此机构用来完成我所选的设计参数时比较适用，已经能较好地实现翻转功能，故采用此种翻转机构。
3.3 车厢门打开机构
分析：该机构采用了一套平行四边形机构，其中AB为机架，边BC与车厢尾部固定在一起，这样当车厢顺时针翻转时，BC边绕B点顺时针转，从而带动杆AD，DC运动，因为CE是和CD焊在一起的，且与CD垂直，这样就能保证CE永远垂直于水平面，这样车尾与车门夹角始终等于车厢与水平线夹角，满足题目要求，顺利实现了后箱门的联动，故选用此机构。
4 设计总结
经过选型、计算和仿真分析，可知所设计方案基本可行，能够满足设计要求。
设计主要特点是：
(1)在机构选型时，以符合设计要求为准，对所有备选机构都进行计算分析，将各种机构的优缺点量化，以利于比较和选择。
(2)由于受到安装空间限制，在500mm的安装高度内，要实现1800mm的最大升程和55€暗姆牵贾赂思叽缧。ぷ魇彼枰亩Υ蟆·
但设计也存在一定问题，比如在举升运动的初始阶段有力的突变，导致加速度突变变大，对机构可能造成一些柔性冲击。
参考文献：
[1] 谢进,万朝燕,杜立杰.机械原理[M].北京:高等教育出版社,2010.
[2] 钟日铭.Pro/ENGINEER Wildfire 5.0基础入门与范例[M].北京:清华大学出版社,2010.
[3] 谢金元,谢玉兵.高位自卸汽车的设计[J].汽车技术,1989(03).