皮卡车随车装货系统(附件)
本设计通过对国外车型的研究，分析其应用的结构、设备，采用的原理，并根据国内现状做出一定的调整，选择符合国内皮卡现状的部分，做了部分结构的修改，沿用了平行四连杆机构。设计思想是利用平行四边形的特性，在两根等长摇杆摆动过程中保持上端水平杆的状态，并通过与其固定链接的竖杆保持整个载货台的水平状态。本次设计主要解决以下三个问题：（1）皮卡车随车系统的总体结构设计及计算；（2）整体结构的构建，验证其运动轨迹是否有干涉；（3）绘制皮卡车随车装货系统的装配图和部分零件图。为完成本次设计，采用以下几个步骤：（1）查阅相关资料，初步结构设计，提出创新点；（2）系统的分析及运动模拟；（3）结构强度的计算及材料的选择；（4）计算所需的驱动力并据此选择液压缸型号；（5）绘制装货系统装配图和部分零件图；（6）编写设计计算说明书。经过努力，最终完成了机构的设计和计算，绘制了简图和部分零件图，初步验证了机构的可行性和可靠性。
关键词皮卡车，四连杆，平行四边形，结构设计，运动模拟，强度计算
目录
1 绪论 1
1.1 研究的意义 1
1.2 课题背景 1
1.3 课题相关内容国内外的研究发展状况 2
1.4 设计内容 5
1.5 创新点 5
2 结构设计 5
2.1 结构设计目标 5
2.4 结构分析和强度计算 6
2.5 液压缸最大拉推力分析和型号的选择 11
2.6 l1杆的弯曲应力分析 14
2.7 液压缸的选择 15
3 设计要求 16
3.1 设计要求 16
3.2 载体车型 17
3.3 皮卡车随车装货系统的设计内容 18
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
/> 4 设计总结 20
结论 21
致谢 22
参考文献 23
1 绪论
近年来，由于生活水平的提高，汽车已经是常见的家用工具，皮卡车因其动力较好，既可以载人又可以载货，在市场上得到越来越多的亲睐，尤其在国外，各种皮卡车的随车设备不断被推出，人们出行游玩、短途小数量搬运等等都用到皮卡车及随车设备，但有些物件因其重量、价值、搬运要求等不宜或不便用吊车吊运，故皮卡车随车装货系统便是一种很好解决方案，在短途搬运水上摩托、钢琴等大重量、高价值、要求平放或者有摆放要求的物件时，能保持载货台运动状态不变的一套装置或者系统是最佳解决方案，而皮卡车随车装货系统就是以解决此类问题而诞生的一种随车设备。该系统使用了平行四连杆机构，将其设计为双摇杆机构，利用平行四边形的对边平行的特性，使与连杆固定的载货台始终与后备箱底板保持平行，从而满足设计要求
1.1研究的意义
本课题的意义在于解决短途运输、有摆放要求或高价值不能随意吊装的物品如何搬运至皮卡货厢的问题。例如，当去海边游玩需携带摩托艇或短途搬运钢琴之类贵重且不能随意搬运的物品，如何搬进皮卡车后备箱运输是一大问题。本次设计的目的就是通过皮卡车随车装货系统轻松将这些物品平动地搬运进后备箱，并为今后根据设计图制作实物做好理论准备。
国内起重设备多是大型车辆用，小型家用或者商用的并不多见。皮卡车是集载货和载人于一身的多功能车型，因此本设计可以充分发挥其作用，短途旅行时可用于携带随身物品，有大件物品时，可以用该设计搬运上车，随时随地可以使用，完全可以满足家用以及一般的商用场合。
此外本次设计中还牵涉到皮卡车的选型等问题，对数据的收集和处理能力也是一大考验，如何在国内市场挑选出一台满足设计要求的皮卡车，也是对本就是车辆工程的我的一次课外补习，借此机会可以更好地了解国内皮卡车市场，在国内皮卡车尚未普及的时候做好基础研究，了解与国外的差距，以及尚未普及的原因，给自己的将来留一手。
1.2 课题背景
近年来，由于生活水平的提高，汽车已经是常见的家用工具，皮卡车因其动力较好，既可以载人又可以载货，在市场上得到越来越多的亲睐，尤其在国外，各种皮卡车的随车设备不断被推出，人们出行游玩、短途小数量搬运等等都用到皮卡车及随车设备，但有些物件因其重量、价值、搬运要求等不宜或不便用吊车吊运，故皮卡车随车装货系统便是一种很好解决方案，在短途搬运水上摩托、钢琴等大重量、高价值、要求平放或者有摆放要求的物件时，平动系统是最佳解决方案，而皮卡车随车装货系统就是以解决此类问题而诞生的一种随车设备。
目前国内应用四连杆机构的起重设备多数是大型设备，例如造船厂、矿场等大型生产部门，而国内目前普遍是单臂吊车，例如起重机上的设备。但应用四连杆机构的起重设备，并据此将两者结合而组成的装货系统，国内尚未见到。
何全茂[3]编写的一本叫《液压平衡吊及其随遇平衡原理的应用》，介绍了液压平衡吊的组成及原理，液压平衡吊由机身、平行四连杆机构、液压系统及电器控制装置等四大部分组成。平行四连杆机构在平衡吊中，不但起到支撑臂的作用，而且还具有两大应用特性：（1）对吊重臂有比例放大作用；（2）可以保证起吊重物的随遇平衡。但是，当受到工作载荷作用时，因杆长关系改变而会丧失其特有的应用性能。简要分析了平行四连杆机构在平衡吊中的有关应用特性，并阐述了其保持措施，对平衡吊的设计和制造具有借鉴意义。类似文章资源较多，但几乎都是大型设备用，对于皮卡车这样的家用车辆，与其匹配的载货系统的文章却并不多见，本次设计也是在导师帮助下，借鉴了国外设计，引用材料，做出的一些基础性的构建，仍有许多复杂部分需要进一步完善和验证其可靠性
因此如何实现设备小型化，并与皮卡车相配套是一个具有研究价值的课题。本次设计是基于国外类似产品，根据国内皮卡车与国外皮卡车结构的不同点提出创新，再结合国内皮卡车现状选取合适的车型进行改造，以满足设计要求。
1.3 课题相关内容国内外的研究发展状况
唐先海[2]于2006年编写的随车垂直升降液压装卸机构的设计计算，介绍了安装在货车以及各种厢式车辆尾部的一种液压传动式装卸设备。该设备以汽车自身电瓶为动力源, 配合铲车或手动叉车, 通过简单的操作, 可以非常方便地完成数吨货物的装卸作业, 可以大大提高货物的运输配送效率。垂直升降液压装卸机构主要由板面、举升油缸、翻转油缸、导轨、动力单元、控制系统等组成。控制器中可设置一个电源总开关和三个按钮, 通过组合操作来控制机构完成各种动作。
王南[5]于2011年编写的盾构管片拼装机举升机构优化设计，分析了管片拼装机垂直升降油缸举升机构和平行四边形举升机构的异同, 得出采用平行四边形举升机构在空间的布置以及结构性能方面都优于采用垂直升降油缸举升机构。通过对管片拼装机的平行四边形举升机构进行建模分析, 并采用MATLAB 优化工具箱对平行四边形举升机构进行优化设计, 对比优化前后液压油缸受力曲线, 得出优化后的液压油缸受力明显小于优化前。两曲柄等长的双曲柄机构称为平行四边形机构, 它是应用最广的一种双曲柄机构。因平行四边形机构的两个曲柄等速转动, 连杆平动, 故又称为等角速度机构, 平行四边形机构可以实现连杆平动, 因此可以作为管片拼装机举升机构使用。德国海瑞克AVN2440DS 泥水平衡盾构机采取平行四边形机构实现垂直举升功能。该平行四边形举升机构由基座、转动轴, 两个液压油缸和铰接板件以及微调机构连接基座组成。平行四边形举升机构具有油缸行程短、结构紧凑等特点, 应用于空间较小的中小型盾构之中,可以避免抗弯特性差、油缸失稳等现象。
杨侠[6]于2013年编写的四连杆抽油机传动机构的结构计算与优化，介绍了为了提高新型抽油机运动效率，以及实现最优的抽油机传动机构，利用现代设计方法，以SolidWorks2010软件为设计平台，建立了四连杆传动机构的初始实体结构模型，并对其进行了结构计算与优化设计，对比分析了质心坐标随时间的变化趋势，从中获得了四连杆传动机构优化前后质心轨迹坐标随时间变化的数据，以及质心X 轴、Y 轴坐标偏离支点的对比分析曲线，最终得到了抽油机传动机构的优化结构。研究结果表明，优化后的传动机构质心在X 轴的坐标最大偏差可降低约85.87%，Y 轴的坐标最大偏差可降低约92.42%，且运动变化较平稳，运动能耗降低明显。本研究重点研究该新型平行四连杆抽油机的传动机构结构不平衡问题，运用三维设计软件Solid?Works2010，通过建模仿真得到能保证工作过程中良好力学性能的新平行四连杆机构，分析该传动机构的结构不平衡性，并采用天平原理，优化平行四连杆机构，最终实现新型抽油机结构平衡。
1 绪论 1
1.1 研究的意义 1
1.2 课题背景 1
1.3 课题相关内容国内外的研究发展状况 2
1.4 设计内容 5
1.5 创新点 5
2 结构设计 5
2.1 结构设计目标 5
2.4 结构分析和强度计算 6
2.5 液压缸最大拉推力分析和型号的选择 11
2.6 l1杆的弯曲应力分析 14
2.7 液压缸的选择 15
3 设计要求 16
3.1 设计要求 16
3.2 载体车型 17
3.3 皮卡车随车装货系统的设计内容 18
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
/> 4 设计总结 20
结论 21
致谢 22
参考文献 23
1 绪论
近年来，由于生活水平的提高，汽车已经是常见的家用工具，皮卡车因其动力较好，既可以载人又可以载货，在市场上得到越来越多的亲睐，尤其在国外，各种皮卡车的随车设备不断被推出，人们出行游玩、短途小数量搬运等等都用到皮卡车及随车设备，但有些物件因其重量、价值、搬运要求等不宜或不便用吊车吊运，故皮卡车随车装货系统便是一种很好解决方案，在短途搬运水上摩托、钢琴等大重量、高价值、要求平放或者有摆放要求的物件时，能保持载货台运动状态不变的一套装置或者系统是最佳解决方案，而皮卡车随车装货系统就是以解决此类问题而诞生的一种随车设备。该系统使用了平行四连杆机构，将其设计为双摇杆机构，利用平行四边形的对边平行的特性，使与连杆固定的载货台始终与后备箱底板保持平行，从而满足设计要求
1.1研究的意义
本课题的意义在于解决短途运输、有摆放要求或高价值不能随意吊装的物品如何搬运至皮卡货厢的问题。例如，当去海边游玩需携带摩托艇或短途搬运钢琴之类贵重且不能随意搬运的物品，如何搬进皮卡车后备箱运输是一大问题。本次设计的目的就是通过皮卡车随车装货系统轻松将这些物品平动地搬运进后备箱，并为今后根据设计图制作实物做好理论准备。
国内起重设备多是大型车辆用，小型家用或者商用的并不多见。皮卡车是集载货和载人于一身的多功能车型，因此本设计可以充分发挥其作用，短途旅行时可用于携带随身物品，有大件物品时，可以用该设计搬运上车，随时随地可以使用，完全可以满足家用以及一般的商用场合。
此外本次设计中还牵涉到皮卡车的选型等问题，对数据的收集和处理能力也是一大考验，如何在国内市场挑选出一台满足设计要求的皮卡车，也是对本就是车辆工程的我的一次课外补习，借此机会可以更好地了解国内皮卡车市场，在国内皮卡车尚未普及的时候做好基础研究，了解与国外的差距，以及尚未普及的原因，给自己的将来留一手。
1.2 课题背景
近年来，由于生活水平的提高，汽车已经是常见的家用工具，皮卡车因其动力较好，既可以载人又可以载货，在市场上得到越来越多的亲睐，尤其在国外，各种皮卡车的随车设备不断被推出，人们出行游玩、短途小数量搬运等等都用到皮卡车及随车设备，但有些物件因其重量、价值、搬运要求等不宜或不便用吊车吊运，故皮卡车随车装货系统便是一种很好解决方案，在短途搬运水上摩托、钢琴等大重量、高价值、要求平放或者有摆放要求的物件时，平动系统是最佳解决方案，而皮卡车随车装货系统就是以解决此类问题而诞生的一种随车设备。
目前国内应用四连杆机构的起重设备多数是大型设备，例如造船厂、矿场等大型生产部门，而国内目前普遍是单臂吊车，例如起重机上的设备。但应用四连杆机构的起重设备，并据此将两者结合而组成的装货系统，国内尚未见到。
何全茂[3]编写的一本叫《液压平衡吊及其随遇平衡原理的应用》，介绍了液压平衡吊的组成及原理，液压平衡吊由机身、平行四连杆机构、液压系统及电器控制装置等四大部分组成。平行四连杆机构在平衡吊中，不但起到支撑臂的作用，而且还具有两大应用特性：（1）对吊重臂有比例放大作用；（2）可以保证起吊重物的随遇平衡。但是，当受到工作载荷作用时，因杆长关系改变而会丧失其特有的应用性能。简要分析了平行四连杆机构在平衡吊中的有关应用特性，并阐述了其保持措施，对平衡吊的设计和制造具有借鉴意义。类似文章资源较多，但几乎都是大型设备用，对于皮卡车这样的家用车辆，与其匹配的载货系统的文章却并不多见，本次设计也是在导师帮助下，借鉴了国外设计，引用材料，做出的一些基础性的构建，仍有许多复杂部分需要进一步完善和验证其可靠性
因此如何实现设备小型化，并与皮卡车相配套是一个具有研究价值的课题。本次设计是基于国外类似产品，根据国内皮卡车与国外皮卡车结构的不同点提出创新，再结合国内皮卡车现状选取合适的车型进行改造，以满足设计要求。
1.3 课题相关内容国内外的研究发展状况
唐先海[2]于2006年编写的随车垂直升降液压装卸机构的设计计算，介绍了安装在货车以及各种厢式车辆尾部的一种液压传动式装卸设备。该设备以汽车自身电瓶为动力源, 配合铲车或手动叉车, 通过简单的操作, 可以非常方便地完成数吨货物的装卸作业, 可以大大提高货物的运输配送效率。垂直升降液压装卸机构主要由板面、举升油缸、翻转油缸、导轨、动力单元、控制系统等组成。控制器中可设置一个电源总开关和三个按钮, 通过组合操作来控制机构完成各种动作。
王南[5]于2011年编写的盾构管片拼装机举升机构优化设计，分析了管片拼装机垂直升降油缸举升机构和平行四边形举升机构的异同, 得出采用平行四边形举升机构在空间的布置以及结构性能方面都优于采用垂直升降油缸举升机构。通过对管片拼装机的平行四边形举升机构进行建模分析, 并采用MATLAB 优化工具箱对平行四边形举升机构进行优化设计, 对比优化前后液压油缸受力曲线, 得出优化后的液压油缸受力明显小于优化前。两曲柄等长的双曲柄机构称为平行四边形机构, 它是应用最广的一种双曲柄机构。因平行四边形机构的两个曲柄等速转动, 连杆平动, 故又称为等角速度机构, 平行四边形机构可以实现连杆平动, 因此可以作为管片拼装机举升机构使用。德国海瑞克AVN2440DS 泥水平衡盾构机采取平行四边形机构实现垂直举升功能。该平行四边形举升机构由基座、转动轴, 两个液压油缸和铰接板件以及微调机构连接基座组成。平行四边形举升机构具有油缸行程短、结构紧凑等特点, 应用于空间较小的中小型盾构之中,可以避免抗弯特性差、油缸失稳等现象。
杨侠[6]于2013年编写的四连杆抽油机传动机构的结构计算与优化，介绍了为了提高新型抽油机运动效率，以及实现最优的抽油机传动机构，利用现代设计方法，以SolidWorks2010软件为设计平台，建立了四连杆传动机构的初始实体结构模型，并对其进行了结构计算与优化设计，对比分析了质心坐标随时间的变化趋势，从中获得了四连杆传动机构优化前后质心轨迹坐标随时间变化的数据，以及质心X 轴、Y 轴坐标偏离支点的对比分析曲线，最终得到了抽油机传动机构的优化结构。研究结果表明，优化后的传动机构质心在X 轴的坐标最大偏差可降低约85.87%，Y 轴的坐标最大偏差可降低约92.42%，且运动变化较平稳，运动能耗降低明显。本研究重点研究该新型平行四连杆抽油机的传动机构结构不平衡问题，运用三维设计软件Solid?Works2010，通过建模仿真得到能保证工作过程中良好力学性能的新平行四连杆机构，分析该传动机构的结构不平衡性，并采用天平原理，优化平行四连杆机构，最终实现新型抽油机结构平衡。
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