剪叉式升降機(jī)設(shè)計

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本科畢業(yè)設(shè)計 題 目： 剪叉式升降機(jī)的設(shè)計 英文題目：The Design of shear fork lift 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械制造及其自動化 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 2016年3月8日 摘要 隨著科技和社會的發(fā)展和進(jìn)步，各種各樣的剪叉式升降機(jī)將會陸續(xù)出現(xiàn)在建筑工地的施工應(yīng)用中，與此同時，隨著時間的推移，隨著剪叉式升降機(jī)的越來越普及，由于結(jié)構(gòu)或者材料的原因暴露出來的問題越來越頻繁，如果不對剪叉式升降機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新和改進(jìn)，最基本的就是嚴(yán)重影響了建筑施工的效率，嚴(yán)重的導(dǎo)致剪叉式升降機(jī)不能正常使用，影響施工的進(jìn)度和質(zhì)量，在以前，我國對這種現(xiàn)狀的重視程度還是不夠，即在剪叉式升降機(jī)上有自帶的維修工具，但這對于難度大點(diǎn)的維修工作就帶來困難，如果發(fā)生故障，根本就不能夠維修，而且這種現(xiàn)狀存在著許多不和諧因素，更使群體分化加劇，社會人文關(guān)懷程度的下降。而如果能夠通過合理規(guī)劃設(shè)計出剪叉式升降機(jī)，這樣不僅能夠提高施工質(zhì)量而且也能夠保障人身安全，節(jié)約剪叉式升降機(jī)的成本。 本次設(shè)計是關(guān)于剪叉式升降機(jī)的設(shè)計，通過對傳統(tǒng)的剪叉式升降機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化，對它的機(jī)械結(jié)構(gòu)和液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，使得此種類型的剪叉式升降機(jī)的使用范圍更廣泛，更加靈活，并且對今后的選型設(shè)計工作有一定的參考價值。 關(guān)鍵詞：機(jī)械；液壓；剪叉式升降機(jī)；參考 I Abstract For a lot of special places, like the risk is very big, or we are difficult to reach, such as disarm bombs, unknown corresponding domains such as detection, probing deep of more dangerous situation usually need to implement the robot.It’s a main part of robot for micro pedipulator, walking robots and more than six feet, compared to the Eight Legged Robot, because of strong bearing capacity, good stability, which the meritss is simple construction, So, a large number of researchers around the world, start .This paper mainly to the four bar mechanism as the main execution elements to design of micro walking the whole scheme of the four bar mechanism. Its principle is diagonal synchronization, leg activity by the structure of the crank rocker, front leg movements around the same, it detailed performance curve characteristics of the connecting rod,when the curve trajectory diagonal straight line segment, the robot is stationary, the motion trajectory when the diagonal curve is slanting line do the walking. Keywords：Manufacturing ,Location, Clamping, Process 目 錄 摘要 I Abstract II 1引言 1 1.1課題的來源與研究的目的和意義 1 1.2本課題研究的內(nèi)容 3 1.3剪叉式升降機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 5 2剪叉式升降機(jī)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 7 2.1剪叉式升降機(jī)的總體方案圖 9 2.2剪叉式升降機(jī)的總體設(shè)計 11 2.2.1確定剪叉式升降機(jī)參數(shù)的原則 12 2.2.2確定剪叉式升降機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)的內(nèi)容 14 2.2.3剪叉式升降機(jī)主要參數(shù)的確定 15 2.2.4剪叉式升降機(jī)間距 16 2.3 舉升機(jī)的力學(xué)分析與計算 17 2.3.1 舉升機(jī)最低狀態(tài)時，各臂受力情況 17 2.3.2 舉升機(jī)舉升到最高位置時，各臂受力情況 18 2.3.3 剪刀式舉升機(jī)構(gòu)主要受力桿件強(qiáng)度校核計算 18 2.3.4 連接螺栓的校核 19 2.4液壓缸的選型計算 20 2.4.1缸體壁厚的計算 21 2.4.2缸底厚度的計算 22 2.4.3缸筒發(fā)生完全塑性變形的壓力計算3.2.4缸筒徑向變形計算 23 2.4.4活塞桿強(qiáng)度的計算 23 2.4.5管路的設(shè)計 24 3負(fù)載圖和速度圖 25 4各主要零部件強(qiáng)度的校核 26 4.1工作臺的強(qiáng)度校核 27 5剪叉式升降機(jī)的控制原理 28 結(jié)論 29 致謝 30 參考文獻(xiàn) 31 1 緒論 1.1 課題的來源與研究的目的和意義 由于液壓工程的知識總量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越個人掌握所有，一些專業(yè)知識是必不可少的。但是過度的專業(yè)知識分割，使視野狹隘，可以多多參加技術(shù)交流，和參加科研項(xiàng)目，縮小范圍，提升新技術(shù)的進(jìn)步和整個塊的技術(shù)，提高外部條件變化的適應(yīng)能力。封閉的專業(yè)知識的太狹隘，考慮的問題太特殊，在工作中協(xié)調(diào)困難，不利于自我提高。因此，自上世紀(jì)第二十年代末，出現(xiàn)了一體化的趨勢。人們越來越重視基礎(chǔ)理論，拓寬領(lǐng)域，對專業(yè)合并的分化。液壓工程可以增加產(chǎn)量，提高勞動生產(chǎn)率，提高生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，并研制和發(fā)展新的液壓產(chǎn)品。在未來，新產(chǎn)品的開發(fā)，降低資源消耗，清潔的可再生能源，成本的控制，減少或消除環(huán)境污染作為一個超級經(jīng)濟(jì)目標(biāo)和任務(wù)。機(jī)器能完成人的手和腳，耳朵和眼睛等等器官完全不能直接完成的任務(wù)?，F(xiàn)代液壓工程液壓和液壓設(shè)備創(chuàng)造出更多、更精美的越來越復(fù)雜，很多幻想成為過去的現(xiàn)實(shí)。人類現(xiàn)在能成為天空的上游和宇宙，潛入海洋，數(shù)十億光年的密切觀察，細(xì)胞和分子。電子計算機(jī)硬件和軟件，人類的新興科學(xué)已經(jīng)開始加強(qiáng)，并部分代替人腦科學(xué)，這是人工智能。這一新的發(fā)展已經(jīng)顯示出巨大的作用，但在未來幾年還將繼續(xù)創(chuàng)造出不可思議的奇跡。人類智慧的增長并沒有減少手的效果，而是要求越來越精致，手工制作，更復(fù)雜的工作，從而促進(jìn)手功能。又一方面實(shí)踐促進(jìn)人腦智力。在人類的進(jìn)化過程中，以及在每個人的成長過程中，大腦和手是互相促進(jìn)和平行進(jìn)化。 大腦和手之間的人工智能和液壓工程的近似關(guān)系，唯一不同的是，智能硬件還需要使用液壓制造。在過去，各種液壓離不開人類的操作和控制，反應(yīng)速度和運(yùn)算精度的進(jìn)化是非常緩慢的大腦和神經(jīng)系統(tǒng)，人工智能將消除這種限制。相互促進(jìn)，計算機(jī)科學(xué)和液壓工程進(jìn)展之間的平行，將在更高層次的新一輪發(fā)展的開始使液壓工程。在第十九世紀(jì)，液壓工程的知識總量仍然是有限的，大學(xué)在歐洲，它與一般的土木工程是一門綜合性的學(xué)科，稱為土木工程，下半場的第十九個世紀(jì)成為一門獨(dú)立的學(xué)科。在第二十世紀(jì)，隨著液壓工程和知識增長的發(fā)展開始分解，液壓工程專業(yè)，有分支機(jī)構(gòu)。在第二十世紀(jì)中期趨勢分解，在時間之前和之后的第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束時達(dá)到的峰值。由于液壓工程的知識總量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)從個人掌握所有，一些專業(yè)是必不可少的。但是過度的專業(yè)知識使分割，視野狹隘，可以查看和統(tǒng)籌大局和全球工程和技術(shù)交流，縮小范圍，新技術(shù)的進(jìn)步和整個塊的技術(shù)，外部條件變化的適應(yīng)能力差。封閉的專業(yè)知識的專家太狹，考慮的問題太特殊，在工作協(xié)調(diào)困難，不利于自我提高。因此，自上世紀(jì)第二十年代末，出現(xiàn)了一體化的趨勢。人們越來越重視基礎(chǔ)理論，拓寬領(lǐng)域，對專業(yè)合并的分化。綜合職業(yè)分化和發(fā)展知識循環(huán)過程的合成，是合理和必要的。從不同的專業(yè)和專業(yè)知識的專家，也有綜合的知識了解不夠，看看其他學(xué)科和項(xiàng)目作為一個整體，從而形成一種相互強(qiáng)烈的集體工作。綜合和專業(yè)水平。有液壓工程全面而專業(yè)的沖突；在綜合性工程技術(shù)也有綜合和專業(yè)問題。在人類所有的知識，包括社會科學(xué)，自然科學(xué)和工程技術(shù)，有一個更高的水平，更廣泛的綜合性和專業(yè)性的問題。 1.2 本課題研究的內(nèi)容 本次設(shè)計主要針對剪叉式升降機(jī)進(jìn)行設(shè)計，從剪叉式升降機(jī)的整體方案出發(fā)，然后具體細(xì)化出具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括以下幾個方面： （1）到圖書館里查閱大量相關(guān)知識的資料，搜集出各類剪叉式升降機(jī)的原理及結(jié)構(gòu)，挑選相關(guān)內(nèi)容記錄并學(xué)習(xí)。 （2）分析剪叉式升降機(jī)的結(jié)構(gòu)與參數(shù)。 （3）確定設(shè)計總體方案。 （4）確定具體設(shè)計方案（包括連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計，液壓傳動的設(shè)計，控制系統(tǒng)的設(shè)計，液壓缸，軸承等的選型設(shè)計等等）。 （5）剪叉式升降機(jī)的三維圖的繪制、CAD裝配圖、零件圖的繪制。 （6）說明書的編制與整理。 1.3 剪叉式升降機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 當(dāng)今社會，隨著機(jī)械和液壓工業(yè)的蓬勃發(fā)展，各行各業(yè)的機(jī)械設(shè)備也在不斷地更新，不斷地完善，剪叉式升降機(jī)同樣在發(fā)展著，傳統(tǒng)的剪叉式升降機(jī)是采用固定的方式，這樣勞動效率低，運(yùn)煤效率同樣低下，不適合大批量的檢修汽車的場合。現(xiàn)代剪叉式升降機(jī)是用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的檢修剪叉式升降機(jī)的一種新型的剪叉式升降機(jī)。隨著機(jī)械行業(yè)的大發(fā)展，剪叉式升降機(jī)的使用也越來越廣泛。如果使用傳動的臨時的固定式剪叉式升降機(jī)的的話，不但勞動強(qiáng)度大、效率低、定位精度低，而且滿足不了大批量通用型的檢修要求。所以使用一個專用的剪叉式升降機(jī)已成為發(fā)展趨勢。剪叉式升降機(jī)的產(chǎn)品圖片如圖1-1,1-2所示： 圖1-1 圖1-2 2 剪叉式升降機(jī)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 2.1 剪叉式升降機(jī)的總體方案圖 剪叉式升降機(jī)一般用于建筑物層高間運(yùn)送貨物，產(chǎn)品主要用各種工作層間貨物上下運(yùn)送；立體車庫和地下車庫層高間汽車舉升等。產(chǎn)品液壓系統(tǒng)設(shè)置防墜、超載安全保護(hù)裝置，各樓層和升降機(jī)工作臺面均可設(shè)置操作按鈕，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)控制。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)堅固，承載量大，升降平穩(wěn)，安裝維護(hù)簡單方便，是經(jīng)濟(jì)實(shí)用的低樓層間替代電梯的理想貨物輸送設(shè)備。根據(jù)升降臺的安裝環(huán)境和使用要求，選擇不同的可選配置，可取得更好的使用效果。其總體方案圖如下圖2-1所示： 2-1 剪叉式升降機(jī)總體方案圖 2.2.剪叉式升降機(jī)的總體設(shè)計 2.2.1 確定剪叉式升降機(jī)參數(shù)的原則 1、要滿足配套設(shè)備的相關(guān)要求； 2、與剪叉式升降機(jī)的工作方式(即時支護(hù)或滯后支護(hù))相適應(yīng)； 3、結(jié)構(gòu)緊湊，人操作方便； 4、剪叉式升降機(jī)的工作穩(wěn)定性好。 2.2.2 確定剪叉式升降機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)的內(nèi)容 1、確定正常工作條件下，剪叉式升降機(jī)與相應(yīng)設(shè)備的位置關(guān)系； 2、確定剪叉式升降機(jī)總體與主要部件的布置與尺。 2.2.3 剪叉式升降機(jī)主要尺寸的確定 1、剪叉式升降機(jī)高度 剪叉式升降機(jī)最小高度為：Hm=1.8m 剪叉式升降機(jī)最大高度為：Hn=20m 2、剪叉式升降機(jī)伸縮比 剪叉式升降機(jī)的伸縮比指最大與最小剪叉式升降機(jī)高度之比值為：代入數(shù)據(jù)得m=2。 2.2.4 剪叉式升降機(jī)間距 所謂剪叉式升降機(jī)間距，就是相鄰兩剪叉式升降機(jī)中心線間的距離。按下式計算：bc=Bm+n?C3； 式中： bc—剪叉式升降機(jī)間距（剪叉式升降機(jī)中心距）； Bm—每架剪叉式升降機(jī)升降臺總長度； C3—相鄰剪叉式升降機(jī)（或框架）升降臺之間的間隙； n—每架所包含的組架的組數(shù)或框架數(shù)，整體自移式剪叉式升降機(jī)。 剪叉式升降機(jī)間距bc要根據(jù)剪叉式升降機(jī)型式來確定，本次設(shè)計取剪叉式升降機(jī)的中心距為1.4m。 2.3 舉升機(jī)的力學(xué)分析與計算 剪刀式舉升機(jī)是一種可以廣泛用于維修廠的舉升機(jī)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、外形美觀、操作簡便等特點(diǎn)，只需用此種安全可靠的舉升設(shè)備將汽車舉升到一定的高度，即可實(shí)現(xiàn)對汽車的發(fā)動機(jī)、底盤、變速器等進(jìn)行養(yǎng)護(hù)和維修功能。隨著我國私家車保有量越來越大，此種型式的舉升機(jī)需求量也會日益增大。本機(jī)主要性能參數(shù)為：額定舉升載荷4.5t；在載重3.5t情況下，由最低位置舉升到最高位置需60s；當(dāng)按下下降按鈕使三位四通閥右位接通，車輛由最高位置降到最低位置需40s；電動機(jī)功率1.02kW；舉升機(jī)在最低位置時的舉升高度為350mm，最大舉升高度為1500 mm，工作行程為1150 mm。 剪刀式舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)型式有多種，本設(shè)計中的舉升機(jī)結(jié)構(gòu)系指液壓驅(qū)動的小剪式舉升機(jī)構(gòu)。舉升機(jī)構(gòu)的傳動系統(tǒng)為液壓系統(tǒng)驅(qū)動和控制，由舉升臂內(nèi)安裝的液壓油缸實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動，推動連接兩側(cè)舉升臂的軸，使安裝在上下位置的支桿沿滑道滾動，實(shí)現(xiàn)舉升機(jī)的上下移動。設(shè)備的主要部分有：控制機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、平衡機(jī)構(gòu)和安全鎖機(jī)構(gòu)。 分析剪式舉升機(jī)不同舉升高度的受力情況可知，在給定載荷下,舉升機(jī)舉升到不同高度時，所需油缸推力不同，各舉升臂與軸所受的力也不同。為分析方便，在計算過程中，我們只分析舉手機(jī)最低點(diǎn)和舉升到最高位置的受力情況即可。 2.3.1 舉升機(jī)最低狀態(tài)時，各臂受力情況 1、與平臺接觸處的兩鉸接點(diǎn)的力學(xué)分析與計算 由前一節(jié)分析可知，舉升機(jī)在最低點(diǎn)時，舉升機(jī)重量均勻的分布在平臺上，平臺鋼結(jié)構(gòu)和平臺有效載荷之和Wz1所產(chǎn)生的重力直接作用在滑動鉸支座和固定鉸支座上。在最低點(diǎn)時，舉升臂并不水平放置。存在一很小的角度α。 tanα= 因α很小，所以計算過程中我們可以將Wz1 近似看成作用在平臺中心位置，Wz1為舉升重量與平臺重量之和，即 WZ1=（3.5t+Wp ）g=（3.5+0.292）10=37.9kN g取10 N/kg 因舉升重量和平臺質(zhì)量之和由兩側(cè)舉升機(jī)共同承受，所以代入式（3.2）和（3.3）中的W1只是Wz1的一半，W1=19.0kN 解得F3=F4=9.5KN 1、 計算各舉升臂的受力 圖3.5 舉升臂受力圖 圖3.5為桿1的受力情況，F(xiàn)3 作用處為滑動鉸支座，根據(jù)受力分析圖列力和力矩平衡方程。方程如下: F3*1350+F5*1350=K6*80 K1=9.5-K5 F3*1350+K2*80=K1*1350 解得 K2=16.9*K5-160.6 K2+K6=0 K5=K5 K1+K5=F3 K6=160.6-16.9*K5 分析計算結(jié)果，我們可以看到，k1,k2,k6三個未知量都與k5有關(guān)，只要確定出k5，其他就都能解出。觀察圖3-1 力學(xué)方案示意圖，我們能夠很快分析出，舉升重量全部作用在平臺上，在舉升機(jī)起升瞬間，k5鉸接孔處豎直方向分力很小，幾乎為零，對桿件只起連接作用，我們將k5取0 N。 2.3.2 舉升機(jī)舉升到最高位置時，各臂受力情況 舉升機(jī)升高到20m時，舉升機(jī)向內(nèi)滑動260mm，兩腳支座之間的距離為896.15mm。上下兩支桿之間的距離為1160mm。舉升臂與水平方向夾角為α=46.675o、液壓缸與水平方向夾角為，液壓缸推力P=136.643KN。 分析和計算方法同上。解得F3=13.5 F3*1350+F5*1350=K6*580 K1=13.5-K5 F3*1350+K2*580=K1*1350 解得 K2=2.3 *K5-31.4 K2+K6=0 K5=K5 K1+K5=F3 K6=31.4-2.3*K5 因舉升到20m時，舉升臂與水平方向夾角為α=46.675o，所以豎直方向力和水平方向力應(yīng)近似相等。取。則K1=13.5，K2=-34.1。 2.3.3 剪刀式舉升機(jī)構(gòu)主要受力桿件強(qiáng)度校核計算 1、位于上端的支桿軸的強(qiáng)度校核 支桿軸通過支桿與平臺接觸，作用在滑動端的力F3均勻作用在兩個滑動輪上?；瑒拥膬奢喼g距離為405mm?；瑒虞喭鈧?cè)與舉升臂接觸。舉升機(jī)最低點(diǎn)時，對于支桿軸而言，與舉升臂接觸處，相當(dāng)于固定支點(diǎn)，即被約束。圖3.9是支桿軸的受力圖、剪力圖、彎矩圖。由圖可知，支桿軸只受豎直方向力，沒有水平方向的力，所以支桿軸不發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。我們從剪力圖和彎矩圖中還可分析出，在長度為405mm的線段內(nèi)橫街面上的剪力FQ=0，而彎矩M為一常數(shù)，這種只有彎矩的的情況，稱為純彎曲。所以長度為405mm的線段內(nèi)只發(fā)生彎曲變形，而沒有發(fā)生剪切變形。是彎曲理論中最簡單的一種情況。由上面的計算可以知道，上支桿軸在舉升機(jī)升高到20m時，受力最大，F(xiàn)3=13.5，所以我們只校核舉升機(jī)升到20m時的支桿軸強(qiáng)度即能說明軸的強(qiáng)度是否合格。 圖3.9 支桿軸的剪力圖與彎矩圖 對支桿軸進(jìn)行強(qiáng)度校核，軸的材料為45鋼，抗拉強(qiáng)度 彈性模量E為， 一般取 。軸的直徑d=24mm。查《機(jī)械設(shè)計手冊》。 （1）軸的彎矩圖如圖3.9所示。 由圖可知 ，最大正彎矩 M= （2）軸的強(qiáng)度校核 式中：M——為橫截面上的彎矩 W——軸的抗彎截面系數(shù) 經(jīng)校核可以看出，軸的截面強(qiáng)度足夠。 2位于下端的支桿軸的強(qiáng)度校核 最下端軸的校核和最上端軸的校核方法一樣，下端支桿軸最低點(diǎn)和最高點(diǎn)時受 力情況一樣。受力圖、剪力圖、彎矩圖如圖3.10所示。 圖3.10 下支桿軸的剪力圖與彎矩 下支桿軸的材料也是45鋼，抗拉強(qiáng)度。下支桿軸受的力為： F5/2= ，軸的直徑d=24mm。 （1）彎矩圖如圖3.10所示 由圖可知 最大彎矩 (2 )下支桿軸的強(qiáng)度校核 校核后可得出軸的強(qiáng)度足夠。 3、對舉升臂進(jìn)行強(qiáng)度校核 圖3.11 舉升臂1的剪力圖與彎矩圖 因舉升臂為板材，近似梁。所以分析過程中，我們按梁的強(qiáng)度校核方法來分析舉升臂。由圖3.11舉升臂的受力圖可以看到，舉升臂既有水平方向的力，又有豎直方向的力，并且兩個方向的力在同一平面， 屬拉伸（壓縮）與彎曲組合變形[11]。我們將力進(jìn)行分解，沿舉升臂軸線方向和垂直軸線方向。 舉升臂的受力圖、剪力圖、彎矩圖、軸力圖如圖3.11所示。由圖所知，舉升臂在中間截面組合變形最大[11]。舉升臂的材料為Q275鋼 ,抗拉強(qiáng)度 , 彈性模量 E=200~220GPa ，L為舉升臂長L=2700mm 。舉升臂在最低狀態(tài)時（），校核過程如下： 1）舉升臂的彎矩圖如圖3.11所示 舉升臂最大負(fù)彎矩 2）確定舉升臂1中性軸的位置 截面形心距底邊為 因舉升臂1結(jié)構(gòu)可近似一方鋼，所以通過截面中心的中心線Z即為中性軸 3）截面對中性軸的慣鉅 4）舉升臂的最大彎曲應(yīng)力為 5）最大軸向正應(yīng)力 截面積為，則正應(yīng)力為 6）校核舉升臂的強(qiáng)度 兩種變形產(chǎn)生的總應(yīng)力 結(jié)果表明最大彎矩處截面強(qiáng)度足夠。 舉升機(jī)升高到1.5m時的強(qiáng)度校核情況：（α=46.675o） 最大彎曲應(yīng)力為 軸力為： 最大正應(yīng)力為 總應(yīng)力為 強(qiáng)度充分滿足條件 （3）主推力軸校核 圖3.14 活塞桿推力軸彎矩圖和剪力圖 因此軸只承受液壓缸推力，推力垂直于軸線方向，為示圖方便，我們將力豎直作用到軸上，兩端固定處為支座處。因軸只受推力作用，屬于純彎曲情況，所以軸只發(fā)生彎曲變形。受力如圖3.14所示: 軸的材料為40Cr，抗拉強(qiáng)度 ，軸徑為60mm。舉升機(jī)在最低點(diǎn)時,推力最大只校核此刻強(qiáng)度即可。 （1）軸的彎矩圖如圖3.13所示。 由圖可知 ，最大正彎矩 M= (2) 軸的強(qiáng)度校核 經(jīng)校核軸的強(qiáng)度足夠，加工加強(qiáng)肋合理。 2.3.4 連接螺栓的校核 螺栓在舉升機(jī)中起連接作用，主要承受剪切變形。校核時只考慮剪切變形就可以。以下是對圖2.4中的1、3、4處的螺栓進(jìn)行強(qiáng)度校核。螺栓材料為Q235-A鋼，許用剪切應(yīng)力[]=98MPa。 1、1處螺栓受的剪切力如圖3.15所示 圖3.15 1處螺栓所受剪切力圖 （1）舉升機(jī)在最低點(diǎn)時螺栓剪切力強(qiáng)度計算 水平方向承受的應(yīng)力為 豎直方向承受的應(yīng)力為 根據(jù)第三強(qiáng)度理論 =53.89MPa 滿足強(qiáng)度要求。 （2）舉升到20m時螺栓剪切力強(qiáng)度計算 水平方向承受的應(yīng)力為 豎直方向承受的應(yīng)力為 根據(jù)第三強(qiáng)度理論 經(jīng)計算滿足強(qiáng)度要求 2、3處螺栓受的剪切力如圖3.16所示 圖3.16 3處螺栓所受剪切力圖 （1）舉升機(jī)在最低點(diǎn)時螺栓剪切力強(qiáng)度計算 水平方向承受的應(yīng)力為 豎直方向承受的應(yīng)力為 根據(jù)第三強(qiáng)度理論 經(jīng)計算滿足強(qiáng)度要求 （2）舉升到20m時螺栓剪切力強(qiáng)度計算 水平方向承受的應(yīng)力為 豎直方向承受的應(yīng)力為 根據(jù)第三強(qiáng)度理論 經(jīng)計算滿足強(qiáng)度要求。 圖3.17 5處螺栓所受的剪切力圖 （1）舉升機(jī)在最低點(diǎn)時螺栓剪切力強(qiáng)度計算 水平方向承受的應(yīng)力為 豎直方向承受的應(yīng)力為 根據(jù)第三強(qiáng)度理論 經(jīng)計算滿足強(qiáng)度要求 （2）舉升到20m時螺栓剪切力強(qiáng)度計算 水平方向承受的應(yīng)力為 豎直方向承受的應(yīng)力為 根據(jù)第三強(qiáng)度理論 經(jīng)計算滿足強(qiáng)度要求。校核后的結(jié)果表明螺栓材料為Q235鋼是符合要求的。 2.4液壓缸的選型計算 液壓缸的設(shè)計計算： 由于液壓執(zhí)行元件與主機(jī)結(jié)構(gòu)有著直接關(guān)系，因此液壓缸的主要尺寸包括缸筒內(nèi)徑D、活塞桿直徑d和缸筒長度L。 表3.1 液壓缸工作壓力與活塞桿直徑 液壓缸工作壓力p/MPa <5 5～7 >7 推薦活塞桿直徑d (0.5～0.55)D (0.6～0.7)D 0.7D 強(qiáng)度校核的項(xiàng)目包括缸筒壁厚δ、活塞桿直徑d和缸蓋固定螺栓的直徑ds。 當(dāng)D/δ>10時為薄壁，δ按下式校核: 式中，D-缸筒內(nèi)徑； 當(dāng)D/δ<10時為厚壁，δ按下式校核: 2.活塞桿直徑d 式中，F(xiàn)—活塞桿上的作用力；[σ]—活塞桿材料的許用應(yīng)力，[σ]= σb/1.4。 3.缸蓋固定螺栓直徑ds 式中，F(xiàn)—活塞桿上的作用力；k—螺紋擰緊定螺栓個數(shù)； [σ]—螺栓材料的許用應(yīng)力，[σ]= σs/（1.22~2.5），σs為材料的屈服點(diǎn)。[σ]—活塞桿材料的許用應(yīng)力，[σ]= σb/1.4。 2.4.1缸體壁厚的計算 ⑴按薄壁筒計算： ⑵按中等壁厚計算： ⑶按厚壁筒計算： ［σ］缸體材料許用應(yīng)力；［σ］＝σb/n； σb缸體材料的抗拉強(qiáng)度。對于45鋼正火處理，σb＝580Mpa； n安全系數(shù)；一般取3.5～5； ψ強(qiáng)度系數(shù)；對于無縫鋼管ψ＝1； c計入管壁公差及侵蝕的附加壁厚；一般按標(biāo)準(zhǔn)圓整缸體外圓值； D缸體內(nèi)徑(mm); 2.4.2缸底厚度的計算 ⑴平形無油孔：; ⑵平形有油孔： d0 油口直徑(mm)； 2.4.3缸筒發(fā)生完全塑性變形的壓力計算 式中： Ppl缸筒發(fā)生完全塑性變形的壓力； σs缸體材料的屈服強(qiáng)度。對于45鋼正火處理，σs＝340Mpa； D1缸體外徑 2.4.4缸筒徑向變形計算 式中：△D 缸體材料在試驗(yàn)壓力下的變形量； E缸體材料彈性模數(shù)；對于鋼材E＝2.1105Mpa； γ缸體材料的泊松系數(shù)；對于鋼材γ＝0.3； 2.4.5活塞桿強(qiáng)度的計算 活塞桿強(qiáng)度計算公式為： d1 活塞桿危險截面直徑； 整體式活塞桿的各種類型分別如下圖所示： 1、耳環(huán)連接 2、端部鉸軸連接 3、中部鉸軸連接 4、端部法蘭連接 5、中部法蘭連接 6、底部法蘭連接 2.4.5 管路的設(shè)計 各元件間連接管道的規(guī)格按原件接口尺寸決定，液壓缸則按輸入、排出的最大流量計算。由于液壓泵具體選定之后液壓缸在各個階段的進(jìn)、出流量已與原定數(shù)值不同，所以要重新計算，如下表所示。 油液在壓油管中的流速取3m/min， d≥2=2mm=9.3mm 油液在吸油管中的流速取1m/min, d≥2=2mm=11.3mm 兩個油管都按GB/T2351-2005選用外徑Φ15mm、內(nèi)徑Φ12mm的無縫鋼管。 流量、速度 快進(jìn) 工進(jìn) 快退 輸入流量L/min q1=(A1qp)/(A1-A2`) =(19.63x6)/(19.63-10.01) =12.24 q1=0.5 q1=qp=6 排出流量L/min q2=(A2q1)/A1 =(10.01x12.24)/19.63 =6.24 q2=(A2q1)/A1 =(0.5x10.01)/19.63 =0.25 q2=(A1q1)/A2 =(19.63x6)/10.01 =11.76 3 負(fù)載圖和速度圖 查相關(guān)表格可知，液壓缸的工作效率η=0.9，可以得到以下計算公式： 啟動：F=Ffj=880N; F‵=F/η=1160/0.9 N=1289 N; 加速：F=Ffd+Fg=580+493.20=1073.20 N; F‵=F/η=1073.20/0.9=1193 N; 快進(jìn)：F=Ffd=290 N; F‵=F/η=580/0.9=645 N; 工進(jìn)：F=Ffd+Fw=580+3183=3763 N; F‵=F/η=3763/0.9=4182 N; 快退：F=Ffd=290N; F‵=F/η=580/0.9=645 N; 根據(jù)工況負(fù)載F及行程S，繪制負(fù)載圖（根據(jù)工進(jìn)速度V1，快進(jìn)速度V2確定下圖）： 4 各主要零部件強(qiáng)度的校核 4.1升降臺的強(qiáng)度校核 假定升降臺支撐頂板時為均布載荷，如下圖所示： 升降臺受力示意圖由于立柱的的工作阻力為F=25000N，柱間距l(xiāng)=1000mm梁總長L=1840mm計算時，均布載荷的計算公式為：q=2FL以距左端X斷面計算彎矩時：Mx=0.5qx2?F（x?m）求導(dǎo)得：M（x）=qx-F=0則：x=Fq=F2FL=L2即最大彎矩處在升降臺中間，最大彎矩為： Mmax=L2q（L2）2?F（L2?m）=q8L2?F（L2?m）=F4L?FL2+Fm=Fm-FL4將F=25000N，m=0.6m，L=1.84m代入上式，得Mmax=2.5*2.6-2.5?1.84=6.5-4.6=1.9kN.m，所以能承受工作面所給與壓力。 5 剪叉式升降機(jī)的控制原理 本次設(shè)計在剪叉式升降機(jī)是通過單片機(jī)系統(tǒng)控制的，單片機(jī)系統(tǒng)輸出指令給電磁閥，電磁閥得電從而控制液壓缸行程的開合，當(dāng)有車停在剪叉式升降機(jī)上面后，通過按鈕啟動，電磁閥得電，從而控制液壓缸打開行程，這樣，汽車就被抬起到一定的高度。然后當(dāng)汽車檢修好后，電磁閥失電，液壓缸縮回行程，汽車被放到底面上面。 6 設(shè)計總結(jié) 通過本次設(shè)計,讓我學(xué)習(xí)到了許多知識，特別是對傳動機(jī)構(gòu)的應(yīng)用方面，是我收獲最大的地方。本次的設(shè)計的傳動機(jī)構(gòu)包含了齒輪傳動機(jī)構(gòu)這一最典型的機(jī)構(gòu)，通過查找與它相關(guān)的設(shè)計資料，到計算帶動筒體轉(zhuǎn)動所需要在輸出扭矩從而對齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，包括傳動齒輪的選型，例如齒數(shù)，模數(shù)的確定以及之后的強(qiáng)度校核部分的設(shè)計，都花費(fèi)了我好多精力。同時，也讓我學(xué)到了好多知識。 在相關(guān)的實(shí)際問題的討論中，我的導(dǎo)師總是孜孜不倦的引導(dǎo)著我，幫助著我。每周一次的進(jìn)度檢查和問題討論，促使我在正確的道路上大步前進(jìn)，不僅工作的按時保質(zhì)保量的完成得到了保證，我本人的研究能力，工作的態(tài)度也得到了充分的鍛煉和提高。這些寶貴的品質(zhì)影響著我，毫無疑問，它們對我以后的工作，學(xué)習(xí)，生活都會起到深遠(yuǎn)而長久的良好影響。也能為人生打下一個夯實(shí)地基礎(chǔ)！ 在具體的研究設(shè)計過程中，同學(xué)們也在平日的學(xué)習(xí)與生活中提供了無私與周到的幫助，充分用他們的工作熱情感染著我，鼓勵著我，讓我少走了很多彎路，再次一并致謝！另外也感謝我的父母，朋友和同學(xué)們的幫助。在做設(shè)計感覺受挫，枯燥與迷茫時，是他們在悉心的為我釋放壓力，鼓勵我不要?dú)怵H，勇敢面對。每周一次和父母的通話，與朋友和同學(xué)的長談后都使我精神放松，斗志倍增，以飽滿的熱情重新投入到工作中去，感謝他們，正是他們的不懈支持和充分理解才能使我順利完成畢業(yè)設(shè)計。 最后，感謝學(xué)校各位領(lǐng)導(dǎo)與老師給了我在濱海學(xué)院學(xué)習(xí)生活四年以及參加這次畢業(yè)設(shè)計的寶貴的鍛煉機(jī)會，它使我深刻認(rèn)識到在知識的汪洋大海面前我是多么無知和微不足道。這是一個最好的時代，也是尊重知識，充分學(xué)習(xí)知識，掌握知識的時代。只有持續(xù)的不間斷地學(xué)習(xí)，才不會在激烈的競爭中落后于別人，也才能用自己的真才實(shí)學(xué)為社會做出自己應(yīng)有的貢獻(xiàn)。知識是無止境的，無價的，我愿在求真的道路上下而求索！ 結(jié) 論 到如今，畢業(yè)設(shè)計總算接近尾聲了，通過這次對于剪叉式升降機(jī)的設(shè)計，使我們充分把握的設(shè)計方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識，而且還獲得新的經(jīng)驗(yàn)與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設(shè)計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時的指導(dǎo)，確保設(shè)計進(jìn)度，本文所設(shè)計的是剪叉式升降機(jī)的設(shè)計，通過初期的方案的制定，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學(xué)問不易，需要不斷鉆研，不斷進(jìn)取才可要做的好，總之，本設(shè)計完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最感謝幫助過我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過。 致 謝 時間過得很快，論文總算完成了，我的心里感到特別高興和激動，在這里，我打心里向我的導(dǎo)師和同學(xué)們表示衷心的感謝！因?yàn)橛辛死蠋煹恼佌伣虒?dǎo)，才讓我學(xué)到了很多知識和做人的道理，由衷地感謝我親愛的老師，您不僅在學(xué)術(shù)上對我精心指導(dǎo)，在生活上面也給予我無微不至的關(guān)懷支持和理解，在我的生命中給予的靈感，所以我才能順利地完成大學(xué)階段的學(xué)業(yè)，也學(xué)到了很多有用的知識，同時我的生活中的也有了一個明確的目標(biāo)。知道想要什么，不再是過去的那個愛玩的我了。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，創(chuàng)新的學(xué)術(shù)風(fēng)格，認(rèn)真負(fù)責(zé)，無私奉獻(xiàn)，寬容豁達(dá)的教學(xué)態(tài)度都是我們應(yīng)該學(xué)習(xí)和提倡的。通過近半年的設(shè)計計算，查找各類剪叉式升降機(jī)的相關(guān)資料，論文終于完成了，我感到非常興奮和高興。雖然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因?yàn)槲沂窃趺聪氲模@是我付出的汗水獲得的成果，是我在大學(xué)四年的知識和反映。四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的個人能力，更重要的是來自老師和同學(xué)的潛移默化讓我學(xué)到很多有用的知識，在這里，謝謝老師以及所有關(guān)心我和幫助我的人，謝謝大家。 參考文獻(xiàn) [1]鄧星鐘.機(jī)電傳動控制[M]. 華中科技大學(xué)出版社， 2002。 [2]孫志禮、冷興聚、魏延剛等 . 剪叉式升降機(jī)設(shè)計[M]. 東北大學(xué)出版社， 2003。 [3]徐灝. 剪叉式升降機(jī)設(shè)計手冊[M]第5卷. 液壓液壓出版社， 1992。 [4]吳宗澤.液壓設(shè)計師手冊[M]. 液壓液壓出版社， 2002 。 [5]成大先.液壓設(shè)計圖冊[M]. 化學(xué)液壓出版社， 2002年。 [6]羅洪量 .液壓原理課程設(shè)計指導(dǎo)書[M]（第二版）. 高等教育出版社，1986。 [7]JJ.杰克（美）.剪叉式升降機(jī)的設(shè)計原理[M]（第一版）. 液壓液壓出版社，1985 [8]王玉新.機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計方法學(xué)[M]（第一版）. 天津大學(xué)出版社， 1996。 [9]張建民.液壓缸[B][M]. 北京理工大學(xué)出版社，1992 。 [10]崔金嶺.剪叉式升降機(jī)研究與創(chuàng)新設(shè)計[D].碩士學(xué)位論文.蘇州：蘇州大學(xué)機(jī)械設(shè)計及自動化，2008 [11]顧懷祥.淺談連桿加工工藝中的一些新技術(shù)[J].柴油機(jī)設(shè)計與制造，2003，2：45~48 [12]曾景華，高國清. 剪叉式升降機(jī)系統(tǒng)設(shè)計[C]，2005 [13]陳志亮.剪叉式升降機(jī)改進(jìn)分析[J].機(jī)床與液壓，2003 [14]干方建,潘曉陽，胡開文.剪叉式升降機(jī)應(yīng)用實(shí)例[J].機(jī)械設(shè)計與制造工程，2002 [15]劉燕萍.剪叉式升降機(jī)的設(shè)計[J].機(jī)械工程與自動化，2004 [16]Yon-chun Chou, R. A. Srinivas. Automatic design of machining fixture conceptual design [J]. Int J Adv Manuf Technol 2011 [17]J. Cecil. A Clamping Design Approach for Automated Fixture Design [J]. Int J Adv Manuf Technol 2011 [18]Hirohiko Arai, Kazuo Tanie, and Susumu Tachi. Dynamic Control of a Manipulator with Passive Joints in Operational Space 2008 29