混泥土泵车布料杆送料机构.doc

机械原理课程设计说明书设计题目：HB-41型混凝土泵车布料机构指导老师：何俊姓名：童刚班级：2011级铁车一班学号：20116436一、设计题目简介混凝土泵车是目前土建工地现场混凝土浇注中不可或缺的机械设备,其功能是将搅拌好的混凝土通过泵送和布料杆传送到需要浇注的部位,完成混凝土构件现场浇注的工序。而泵车的布料杆是泵车设计和制造的关键，布料杆结构的合理与否将直接影响整车的工作性能和作业稳定性。布料杆臂与臂之间是通过轴、连杆机构以及变幅油缸连接在一起的，料杆通过各变幅缸的伸缩运动和多个四连杆机构来实现其在作业范围内的工作。二、设计数据与要求HB41型混泥土泵车布料杆,五节臂组成，最大布料高度40.5米，最大布料深度27.5米，最大布料半径36米，液压缸驱动。三、设计任务1、提出可能的运动控制方案，绘制方案的机构简图，计算布料杆机构的自由度，进行方案分析评比，选出一种运动方案进行设计；2、依据国家相关标准提出油缸的布置及其运动要求3、用软件（VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可）对执行机构进行运动仿真，并画出输出机构的位移、速度、和加速度线图。4、图纸上绘出最终方案的机构运动简图（可以是计算机图）5、编写说明书，说明书应包括设计思路、计算及运动模型建立过程以及效果分析等。6、在机械基础实验室应用机构综合实验装置验证设计方案的可行性。四、提示1、每一节布料杆应有一个油缸控制，即该机构应由多个自由度2、按设计要求，主要考虑几个几个极限位置的相关数据布料杆整体结构设计1，关于布料杆臂架的折叠方式臂架的折叠方式有多种。按卷折方式分：有卷绕式(R型)、折叠式(Z型)、RZ型、M型、ZR型及S型等。按支点位置和支撑方式分：前支点和后支点、上支点和下支点。前后支点是指支点位于汽车的前、后端；上支点是指第一节臂架在上方，其余臂架均折叠在下方；下支点是指第一节臂架在下方，其余臂架均折叠在上方。臂架的折叠方式的选取关系到整个布料杆结构的设计，以及各杆杆长的确定、液压缸的连接方式及作用方式等。R型、Z型、RZ型折叠示意图如下采用R型折叠方式，在最下端两节臂连接处的杆件连接方式应留够足够的空间，以便在杆件完全收拢时，能折叠到位，且每个杆件连接点处所需要的空间都不同，这就要求每一处的液压缸的安装方式都会不同，增大了整体的设计难度。采用Z型折叠方式，每处连接点的连接方式都相同，避免了R型的设计难度问题，但是由于布料杆是五节臂结构，完全折叠时，最上层的杆件还需要外加固定件，不然在车辆运行过程中，最产生较大的振动，对整个布料杆结构会产生一定量的损耗，缩短其使用期。选用RZ型折叠方式时，既避免了R型方式的设计难度问题，同时也对整体布料杆有一个比较好的固定方式。综上所诉，布料杆机构选用RZ型折叠方式。2、布料杆自由度计算由于整个布料杆机构由五节臂组成，需要五个液压缸单独控制每节臂的运动。因此，该机构有5个主动件，所以：F=53、布料杆杆长的确定由于选用RZ型折叠方式，布料杆杆长应满足折叠时每杆杆长的长度关系，即L1>L5>L2>L4>L3。布料管的外延长度为5m，求解公式如下计算得出：L1=8000H=4500L2+L3+L4+L5=28000得出了各杆长的基本关系之后，考虑杆的连接关系和完全折叠后的放置关系，将各杆长确定如下：L1=8000mmL2=7100mmL3=6600mmL4=7000mmL5=7300mm根据各杆长关系，画出布料杆的运动范围：液压缸的选择及安装方式1、液压缸型号选择布料杆横截面如下：底座处液压缸安装位置如下：当液压缸完全收缩时，与L1垂直，保证其传动角最大。设计中，布料外伸长度为5m，布料管孔径为0.15m，混凝土密度为250kg/，列出方程：解出：F=1.05KN，布料杆连接处结构件图如下：查《液压工程简明手册》可知，HSG系列工程液压缸是采用双作用单活塞杆方式，且安装方式多采用耳环型，主要用于工程机械、重型机械、起重机械及矿山机械等液压系统中。符合这次机械结构设计的安装和使用要求。查HSG系列工程液压缸技术参数表，选择活塞杆直径为180mm,外缸径为320mm的液压缸1，最大推力为1286800N，最大行程3000mm。液压杆连杆结构当机构达到最大深度时，杆件1与杆件2的位置关系如图：当机构完全伸展时，杆件1与杆件2的位置关系如图：当杆件达到最大深度时，为了使传动角最大，让液压杆的轴线与两连杆的对称线垂直，满足在液压缸向上运动时能最省力。液压杆完全压缩时，杆长为1m，完全伸长时，杆长为m，连杆距布料杆连接点的距离L5为1m,L4为2m。求解：L3=m。八、各部件受力分析与强度校核1、布料杆受力分析布料杆横截面如下：截面整体面积为：查资料可知，布料杆材料选用优质碳素结构钢，其密度大致为7.85g/cm3。当布料杆全