2787 果園水果采摘升降平臺的設計

2787 果園水果采摘升降平臺的設計,果園,水果,生果,瓜果,采摘,升降,平臺,設計 12 屆畢業(yè)設計果園水果采摘升降平臺的設計設計說明書學生姓名 張 翼 翔 學 號 8031208204 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 班 級 12-2 指導教師 王 旭 峰 日 期 2012.6 塔里木大學教務處制2012 屆畢業(yè)生畢業(yè)論文（設計）資料學生姓名 張 翼 翔 學 號 8031208204 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化班 級 12-2 塔里木大學教務處制2012 屆畢業(yè)設計畢業(yè)設計（論文）開題報告題目 果園水果采摘升降平臺的設計學生姓名 張 翼 翔 學 號 8031208204 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 班 級 12-2 指導教師 王 旭 峰 日 期 2012.4 果園水果采摘升降平臺的設計開題報告一、選題的依據(jù)及意義：果園水果采摘是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)鏈中最耗時耗力的一個環(huán)節(jié),其成本高、季節(jié)性強、需要大量勞動力高強度的工作。但是由于工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展分流了大量農(nóng)業(yè)勞動力以及人口老齡化加劇等原因,使得能夠從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的勞動力越來越少,單靠原始的采摘方式越來越不適應大量水果的采摘，加之水果的生長不固定，果樹的分散性，使水果采摘存在采摘困難以及部分無法采摘等問題。隨著當代機械制造業(yè)與液壓技術的不斷發(fā)展，社會生產(chǎn)對生產(chǎn)率的要求也越來越高，因此，在農(nóng)業(yè)機械化的發(fā)展中，具有結(jié)構緊湊，操作方便，升降平穩(wěn)等優(yōu)點的果園水果液壓升降機起著極其重要的作用。果園水果采摘液壓升降平臺是一種新型的液壓升降機，主要由機械元件和液壓泵等組成。因此我們有必要對它進行深入研究。本次畢業(yè)設計的題目來源于水果采摘第一道工序，所設計的產(chǎn)品具有實用價值，已經(jīng)有成熟產(chǎn)品生產(chǎn)。我們可以參考現(xiàn)有產(chǎn)品做出的改進設計，使產(chǎn)品機構更合理、更實用、更可靠。 畢業(yè)設計涉及的內(nèi)容比較多，它是基礎課、技術基礎課以及專業(yè)課的綜合，是在學完機械設計制造及其自動化專業(yè)的全部課程，并進行了專業(yè)生產(chǎn)實習的基礎上進行的，是我們對所學的所有課程的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，因此，它在我們的四年大學生活中占有重要的地位。本次畢業(yè)設計使我們能綜合運用機械設計課程和其他先修課程的知識，分析和解決機械設計問題，進一步鞏固、加深和拓寬所學的知識。通過設計實踐，逐步樹立正確的設計思想，增強創(chuàng)新意識和競爭意識，熟悉掌握機械設計的一般規(guī)律，培養(yǎng)分析問題和及決問題的能力。通過設計計算、繪圖以及運用技術標準、規(guī)范、設計手冊等有關資料，進行全面的機械設計基本技能的訓練。二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢：1、國內(nèi)外研究概況目前，我國水果采摘大部分單憑人工爬樹或使用梯子采摘，移動較為困難并存在安全問題，大大降低了采收效率。因水果的成熟期較短，采收效率低直接影響水果的品質(zhì)及貯藏。然而，在工廠用很多先進的升降平臺，如固定式液壓裝卸平臺，折臂式升降平臺，移動式升降平臺等，對其進行簡單改裝，使其適應果園環(huán)境，有利于實現(xiàn)采收的方便性，安全性及及時性。液壓升降平臺的核心部件在于液壓提升設備,因此國內(nèi)外對液壓提升設備主要進行動力分析和運動分析，確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸。如液壓缸的推力速度，作用時間，內(nèi)徑，液壓升降機行程及活塞桿直徑等。體積大且沉重、不便拆裝、用途單一、價格高、長時間暴露在外面易老化腐蝕，造成無謂的損害，久后會使連接處漏水。它通常采用 35、34 號或無縫鋼管做成實心桿或空心桿，為了提高耐磨性的防銹蝕，目前國內(nèi)傳統(tǒng)工藝是表面鍍硬鉻（鍍層厚度 0.02~0.05mm）并拋光，其表面粗糙度Ra 為 1.6~0.4μm。由于鍍鉻對人、環(huán)境污染嚴重，屬國家環(huán)保線值項目，且鍍層不均勻，液壓提升設備的工作液壓提升設備其實也就是個最簡單的油缸了.通過手動增壓稈(液壓手動泵)使液壓油經(jīng)過一液壓提升設備是液壓缸的重要部件，由于鍍鉻對人、環(huán)境污染嚴重，屬國家環(huán)保線值項目，且鍍層不均勻，孔隙率高，容易起皮，鍍鉻費用也比較高，不能滿足生產(chǎn)上的需要。2、發(fā)展趨勢隨著全球科學技術的迅猛發(fā)展，世界液壓升降臺工業(yè)相繼發(fā)生了一系列重大的技術革命，極大地提高了勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，擴大了生產(chǎn)規(guī)模，降低了產(chǎn)品熱耗、能耗，有效控制了煙塵、粉塵、有害氣體的排放，由此引發(fā)了世界液壓技術工業(yè)快速發(fā)展，解決了全球?qū)σ簤寒a(chǎn)品的巨大需求。在最近 20 年，世界液壓工業(yè)新技術絕大部分是在上世紀幾大創(chuàng)新技術的基礎上開發(fā)或發(fā)展的，這些新技術包括降低熱耗、提高自動化程度、擴大生產(chǎn)規(guī)模、利用廢物、環(huán)境保護、產(chǎn)品深加工等方面。其中玻璃鋼/復合材料的技術有著良好的發(fā)展前景，就是要大力開拓玻璃鋼/ 復合材料的應用范圍，不斷提高先進性能。此外，隨著人們生活水平的提高，建筑面積不段增加，像車間、倉庫等面積小又急需節(jié)省人力資源，提高勞動效率高，減少噪音和污染的場所，腳踏式液壓升降平臺車應運而生。國內(nèi)外研究人員正針對這些場所，根據(jù)人們的不同需要在不斷的完善升降平臺車的結(jié)構性能，改變體積的大小！研發(fā)出能夠更加實現(xiàn)重物的平穩(wěn)升降、節(jié)省人力、占用空間小、安全可靠并能迅速地對承載物重量的改變做出反應的液壓升降平臺車。三、研究內(nèi)容及實驗方案： 1、研究內(nèi)容: 首先對液壓升降技術參數(shù)進行分析研究，結(jié)合具體實例，對機構中兩種液壓缸布置方式分析比較，并根據(jù)要求對液壓傳動系統(tǒng)個部分進行設計計算最終確定液壓執(zhí)行元件-液壓缸，通過對叉桿的各項受力分析確定臺板與叉桿的載荷要求，最終完成液壓升降臺的設計要求。四、目標、主要特色及工作進度1、目 標：根據(jù)老師給定的數(shù)據(jù)和技術要求，結(jié)合自己所學知識，運用計算機 CAD 軟件等繪圖手段設計一款經(jīng)濟實用、安全可靠的液壓升降臺。2、工作進度：(1)第 1-2 周 查閱相關文獻，撰寫開題報告。(2)第 3-4 周 總體方案設計 (3)第 5-8 周 根據(jù)工作要求，查閱相關手冊，對各部分機構設計、計算，畫草圖。 (4)第 9-10 周成本核算，從工藝性能，經(jīng)濟性能，實用性能等方面對產(chǎn)品進行綜合評價，校核，修正。 (5)第 11-12 周 撰寫畢業(yè)設計論文說明書 五、參考文獻[1] 機械設計，濮良貴，紀名剛主編。第八版。北京：高等教育出版社，2006。[2] 機械原理，孫恒，陳作模主編。第七版。北京：高等教育出版社，2006。[3] 液壓與氣壓傳動，左鍵民主編。第 4 版。北京：機械工業(yè)出版社，2008。[4] 機械零件設計手冊，楊黎明主編。北京：國防工業(yè)出版社，1996。[5] 機械設計手冊，徐灝主編。北京：機械工業(yè)出版社，1995.12。[6] 機械設計課程設計手冊，王昆等主編。北京：高等教育出版社，2004。[7] 機械設計課程設計，周元康、林昌華、張海兵主編。重慶：重慶大學出版社，2001。[8] 機械制造專業(yè)畢業(yè)設計指導與范例，何慶主編。 。北京：化學工業(yè)出版社，2008.[9] 機械專業(yè)畢業(yè)設計寶典，孫波主編。西安：西安電子科技大學出版社，2008.[10] 理工類學生專業(yè)論文導寫，歐陽周，劉道德主編。長沙：中南工業(yè)大學出版社，2000 [11] 液壓傳動，章宏甲主編。北京：機械工業(yè)出版社，2002塔里木大學畢業(yè)論文（設計）任務書學院 機械電氣化工程學院 班級 農(nóng) 機 12-2 班學生姓名 張翼翔 學號 8031208204課題名稱 果園水果采摘升降平臺的設計起止時間 2012 年 03 月 01 日——2012 年 05 月 28 日（共 14 周）指導教師 王旭峰 職稱 副教授課題內(nèi)容課題內(nèi)容主要是果園水果采摘升降平臺的設計，首先對果園水果采摘升降平臺總體進行設計，主要對現(xiàn)有升降平臺改進，進而用 CAD 軟件進行實體繪制，并 對實體圖進行分析計算，達到實體工作狀態(tài)的目的。擬定工作進度（以周為單位）第 1-2 周 查閱相關文獻，撰寫開題報告。第 3-4 周 走訪周邊團場專家、進行調(diào)查，比較分析，決定最優(yōu)設計方案。第 5-6 周 根據(jù)工作要求，查閱相關手冊，對 機器總體設計、布局。第 7-10 周 運用 AutoCAD 軟件， 設計零件圖，裝配圖，進行數(shù)據(jù)處理。第 11-12 周 對實體圖進行仿真。第 13-14 周 完成設計說明書。主要參考文獻[1].仆炎主編. 機械傳動裝置設計手冊上冊[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 1999。[2].濮良貴等.機械設計.北京：高等教育出版社，2006。[3].孫恒等.機械原理.北京：高等教育出版社，2006。[4].左鍵民.液壓與氣壓傳動.北京：機械工業(yè)出版社，2008 。[5].章宏甲.液壓傳動.北京：機械工業(yè)出版社，2002。[6].楊黎明.機械零件設計手冊.北京：國防工業(yè)出版社，1996 。[7].徐灝.機械設計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1995。[8].劉新德.袖珍液壓氣動手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2004 。[9].葉玉駒等.機械制圖手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2008 。[10].成大先.機械設計手冊單行本液壓傳動.北京：化學工業(yè)出版社， 2004。[11].李壯云.中國機械設計大典 5.南昌:江西科學技術出版社，2002。[12].王昆等.機械設計課程設計手冊.北京：高等教育出版社， 2004。[13].周元康等.機械設計課程設計.重慶：重慶大學出版社， 2001。任務下達人（簽字）年 月 日任務接受人意見任務接受人簽名 年 月 日注：1、此任務書由指導教師填寫，任務下達人為指導教師。2、此任務書須在學生畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)開始前一周下達給學生本人。3、此任務書一式三份，一份留學院存檔，一份學生本人留存，一份指導教師留存。目 錄1 緒論 ........................................................................................................................................11.1 課題研究的目的及意義 ..................................................................................................................11.2 國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢 ..........................................................................................................11.3 本課題研究內(nèi)容 ..............................................................................................................................12 果園水果采摘升降平臺的設計的總機設計 ........................................................................12.1 總體方案的分析比較和確定 ..........................................................................................................12.2 液壓升降平臺車的結(jié)構及運動原理 ..............................................................................................23 升降臺尺寸初步分析計算 ....................................................................................................33.1 升降臺高度的計算 ..........................................................................................................................33.2 相關角度的計算 ..............................................................................................................................34 升降臺受力及力矩分析 ........................................................................................................34.1 整體受力分析圖 ..............................................................................................................................34.2 外鉸架受力分析圖 ..........................................................................................................................44.3 內(nèi)鉸架受力分析圖 ..........................................................................................................................44.4 力和力矩的分析計算 ......................................................................................................................54.5 液壓缸受力分析 ..............................................................................................................................55 液壓系統(tǒng)的分析 ....................................................................................................................75.1 受載分析 .........................................................................................................................................75.2 液壓系統(tǒng)方案設計 .........................................................................................................................76 液壓缸﹑液壓泵具體選型 ....................................................................................................86.1 液壓缸的選擇 ..................................................................................................................................86.2 液壓泵設計計算及選型 .................................................................................................................86.3 油量的校核 ......................................................................................................................................87 各構件參數(shù)設計 ....................................................................................................................87.1 內(nèi)、外鉸架材料及設計尺寸選擇 ..................................................................................................87.2 滾道材料及設計尺寸選擇 ..............................................................................................................87.3 升降工作臺材料及設計尺寸選擇 ..................................................................................................87.4 底座材料及設計尺寸選擇 ..............................................................................................................88 應力計算及強度校核 ............................................................................................................88.1 內(nèi)、外鉸架力的分解 .....................................................................................................................88.2 外鉸架軸力圖、剪力圖和彎矩圖分析 .........................................................................................98.3 內(nèi)鉸架軸力圖、剪力圖和彎矩圖分析 ........................................................................................108.4 鉸架應力強度校核 .......................................................................................................................11致 謝 .......................................................................................................................................13參考文獻 .................................................................................................................................14 塔里木大學畢業(yè)設計11 緒論1.1 課題研究的目的及意義1.1.1 果園水果采摘液壓升降平臺設計的目的1、理論目的：綜合運用機械設計課程、液壓技術，材料力學及其他與相關課程的理論知識和生產(chǎn)實際，進行液壓升降臺設計實踐，使理論知識和生產(chǎn)實踐緊密結(jié)合起來，并得到進一步的鞏固和提高。2、實踐目的：在設計實踐中學習和掌握通用液壓元件，尤其是各類標準元件的選用原則和回路的組合方法，培養(yǎng)設計技能，提高分析和解決生產(chǎn)實際問題的能力，為今后的設計制造工作打好的基礎。1.1.2 果園水果采摘升降平臺車設計的意義隨著當代農(nóng)業(yè)機械化及其自動化的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對生產(chǎn)率的要求也越來越高，因此，在農(nóng)業(yè)機械化的發(fā)展中，具有結(jié)構緊湊，操作方便，升降平穩(wěn)等優(yōu)點的果園水果液壓升降機起著極其重要的作用。果園水果采摘液壓升降平臺是一種新型的液壓升降機，主要由機械元件和液壓泵等組成,我們有必要對它進行深入研究。本次畢業(yè)設計的題目來源于水果采摘第一道工序，所設計的產(chǎn)品具有實用價值，針對已有成熟產(chǎn)品的廣泛使用,分析其存在的優(yōu)缺點并對現(xiàn)有產(chǎn)品做出的改進設計，使產(chǎn)品機構更合理、更實用、更可靠。1.2 國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢1.2.1 研究現(xiàn)狀目前，我國水果采摘大部分單憑人工爬樹或使用梯子采摘，移動較為困難并存在安全問題，大大降低了采收效率。因水果的成熟期較短，采收效率低直接影響水果的品質(zhì)及貯藏。然而，在工廠用很多先進的升降平臺，如固定式液壓裝卸平臺，折臂式升降平臺，移動式升降平臺等，對其進行簡單改裝，使其適應果園環(huán)境，有利于實現(xiàn)采收的方便性，安全性及及時性。升降平臺的核心部件在于液壓提升設備。因此，國內(nèi)外對液壓提升設備主要進行動力分析和運動分析，確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸。如液壓缸的推力速度，作用時間，內(nèi)徑，液壓升降機行程及活塞桿直徑等。1.2.2 發(fā)展趨勢隨著全球科學技術的迅猛發(fā)展，世界液壓升降臺工業(yè)相繼發(fā)生了一系列重大的技術革命，極大地提高了勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，擴大了生產(chǎn)規(guī)模，降低了產(chǎn)品熱耗、能耗，有效控制了煙塵、粉塵、有害氣體的排放，由此引發(fā)了世界液壓技術工業(yè)快速發(fā)展，解決了全球?qū)σ簤寒a(chǎn)品的巨大需求。在最近 20 年，世界液壓工業(yè)新技術絕大部分是在上世紀幾大創(chuàng)新技術的基礎上開發(fā)或發(fā)展的，這些新技術包括降低熱耗、提高自動化程度、擴大生產(chǎn)規(guī)模、利用廢物、環(huán)境保護、產(chǎn)品深加工等方面。其中玻璃鋼復合材料的技術有著良好的發(fā)展前景，就是要大力開拓玻璃鋼復合材料的應用范圍，不斷提高先進性能。此外，隨著人們生活水平的提高，建筑面積不段增加，像車間、倉庫等面積小又急需節(jié)省人力資源，提高勞動效率高，減少噪音和污染的場所，液壓升降平臺車應運而生。國內(nèi)外研究人員正針對這些場所，根據(jù)人們的不同需要在不斷的完善升降平臺車的結(jié)構性能，改變體積的大?。⊙邪l(fā)出能夠更加實現(xiàn)重物的平穩(wěn)升降、節(jié)省人力、占用空間小、安全可靠并能迅速地對承載物重量的改變做出反應的液壓升降平臺車。1.3 本課題研究內(nèi)容首先對液壓升降技術參數(shù)進行分析研究，結(jié)合具體實例，對機構中兩種液壓缸布置方式分析比較，并根據(jù)要求對液壓傳動系統(tǒng)個部分進行設計計算最終確定液壓執(zhí)行元件-液壓缸，通過對叉桿的各項受力分析確定臺板與叉桿的載荷要求，最終完成液壓升降臺的設計要求。2 果園水果采摘升降平臺的設計的總機設計2.1 總體方案的分析比較和確定經(jīng)過多方面考慮，對液壓升降平臺車的設計初擬定兩種方案方案一分析：如圖 2-1 所示，液壓升降臺采用的液壓缸兩端都可在一定空間內(nèi)自由活動，這樣一來對液壓缸易受到徑向剪切力和較大彎矩，從而對其壓桿穩(wěn)定性要求很高。從外形結(jié)構上來說，尺寸設計計算和力的計算都很復雜，而且要滿足升降臺升降時的最大最小高度，需要較大的液壓缸行程。此外從安全方面考慮，與液壓缸上端作用點相連接的肋板部分作用在連接鉸架的軸上，則軸對該處鉸架截面作用力將很大，則該截面可能成為危險截面。且當液壓缸活塞到底部時，升降臺還可能將有較大高度，不能滿足升降臺的設計要求。 塔里木大學畢業(yè)設計2圖 2-1 液壓升降平臺方案一方案二分析：如圖 2-2 所示，該方案和方案一不同之處之一在于，液壓缸一端通過軸固定在底座上，另一端通過肋板固定在鉸架上，這樣液壓缸的一端繞另一端在某個較小角度內(nèi)旋轉(zhuǎn)，能保證液壓缸具有較好的壓桿穩(wěn)定性，而且液壓缸作用在鉸架的實心截面處，使鉸架受力分配較均勻。另外，在此方案中，液壓缸的作用點較低，那么的液壓缸的行程只需變化很小，便載物臺就可以實現(xiàn)較大幅度的升降，易于滿足設計要求，因此它能節(jié)省工作人員的體力，提高工作人員的工作效率。通過以上的方案分析，果園水果采摘液壓升降平臺采用方案二設計。圖 2-2 液壓升降平臺方案一2.2 液壓升降平臺車的結(jié)構及運動原理液壓升降平臺主要由動力源和機架兩部分組成，動力源部分主要由液壓泵和單作用液壓缸組成，機架部分由工作平臺，內(nèi)外剪式鉸架板和底座導軌槽，支撐板等構件組成(如圖 2-3 所示)。圖 2-3 液壓升降平臺車結(jié)構 1 鏈輪鋼架，2 滑輪，3 液壓升縮機構，4 內(nèi)腳架，5 載物平臺，6 鉸接軸 7 外鉸架，8 液壓缸轉(zhuǎn)軸，9 肋板，10 導軌，11 底座 塔里木大學畢業(yè)設計3果園水果采摘液壓升降平臺的運動原理如下所述：首先，升降平臺的升降是通過液壓缸的伸縮運動來實現(xiàn)地的。液壓缸一端通過軸和兩肋板與外鉸架相連。另一端通過軸固定在底座導軌槽的中部位置；其次，內(nèi)、外鉸架與導軌槽連接的方式為：圖示鉸架右端通過安裝了軸承的滾輪與上下導軌槽相連接，圖示鉸架左端通過鉸支連接固定在上下導軌槽左部；液壓泵經(jīng)過油管與液壓缸相連，則當手拉液壓泵滑輪時，油壓將頂起液壓缸使柱塞伸出，當卸荷時，重物的重力將使肋板壓縮柱塞，使柱塞回縮進去。由前述的連接方式得，與外鉸架 7 右側(cè)，內(nèi)鉸架 4 右側(cè)相連接的滾輪將左右滾動，從而工作平臺將上升或下降，起到升降貨物的作用。3 升降臺尺寸初步分析計算3.1 升降臺高度的計算（1） 、設計升降臺最大高度為 950 至 1050mm 之間，可取 =1000mm 左右，而升降臺最小maxh高度設計為 =435mm； minh（2） 、選用滾輪時，因滾輪為標準件，可選取其直徑為 250mm，則輪子底部至升降臺底座支撐板底部的距離，即滾輪機構總體高度可選為 t=300mm；（3)、試選上端導軌槽整體高度 =50mm,底座導軌槽整體厚度 =60mm,則未考慮平臺厚度的1t 2t情況下，上端導軌槽固定鉸支中心與底座固定鉸支中心的距離為：a 升降臺處于最大高度時， = -（t+ + ）=1000-(200+ + )=645mmahmx2t506b 升降臺處于最小高度時， = -（t+ + ）=435-(200+ + )=80mmbin123.2 相關角度的計算 若設液壓缸作用點中心與平臺底部距離為 =10mm,則底座固定鉸支中心至液壓缸作用點中心4t的垂直距離為：g= - - =180-10- =145mm。bh4t2150由升降平臺尺寸為 1010?520mm,則可設升降臺處于最低高度時，底座固定鉸支中心與活動鉸支中心兩點距離為 d=850mm。則 tan 1?= db= 850=0.2117 ? 1?= ?則 2L= 2hb?=869mm，從而 sin 2= Lha= 869745=0.8575 ? 2?= ?59以上 2L-- 鉸架長度；1?-- 升降臺最低高度時鉸架中心線與底座導軌中心線夾角；2-- 升降臺最大高度時鉸架中心線與底座導軌中心線夾角；此時升降臺處于最大高度時有，底座固定鉸支中心與活動鉸支中心兩點距離為 e= 2tan?h=?59tan74=448mm?2d=435mm。這說明當升降臺處于最大高度時，所承受重物作用中心仍介于平臺固定鉸支中心與活動鉸支中心之間，使得平臺傾覆的可能性極小，滿足穩(wěn)定性要求。4 升降臺受力及力矩分析4.1 整體受力分析圖升降臺在整體受力如圖 4-1， 塔里木大學畢業(yè)設計4圖 4-1 整體受力分析圖4.2 外鉸架受力分析圖外鉸架 L1 受力分析如圖 4-2，圖 4-2 外鉸架受力分析圖圖中： , ;?cos1nd????cos2nld??, ;ihih4.3 內(nèi)鉸架受力分析圖內(nèi)鉸架 L2 受力分析如圖 4-3，圖 4-3 內(nèi)鉸架受力分析圖圖中; , ;?coslx??sinly?;tany以上了圖中所示力的方向皆為事先假設力的方向，其中規(guī)定水平方向（x 方向）向上為正，向下為負；豎直方向（y 方向）向右為正，向左為負。 塔里木大學畢業(yè)設計54.4 力和力矩的分析計算4.4.1 鉸架上端鉸支受力先忽略平臺自重，則由上圖因為 ， ?cos2lRw??所以?cos4lGFyb而 xwffybx11??（令 ，且有 ， 為軸承滾輪與平臺導軌槽間a ?cosl?xRw2??1f的摩擦系數(shù)） ，則至此能計算出 、 、 、xaFyxbyF4.4.2 整體受力分析計算對平臺，重物及兩鉸架組成的整體進行受力分析：（4.1）=0 =0 　（1） ?x?xdc??1os?=0 　 （2）y 0in??Gy4.4.3 內(nèi)、外鉸架單獨受力分析對 L1 單獨進行受力平衡分析：=0 =0 （3） xxboxcFF??1os?=0 =0 （4） 　yyy?in由（３） 、 （４）得 　 （5）　　　　　　　　　　　　　　　 xboxd?由（２） 、 （４）得 （6） . yyG2對 L2 單獨進行受力平衡分析：=0 =0 （7） ?x?xoaxdF??=0 =0 （8）yyyo4.4.4 力矩平衡分析若規(guī)定逆時針為正，順時針為負，則對 L1 的 c 點的轉(zhuǎn)矩平衡得：=0 =0 　 （a)cMxFyxdhFbbyo2sins11 ?????對 L2 有：（1） ，d 點的轉(zhuǎn)矩平衡得：=0 =0 (b) Fxyyooaxa ???2（2） ，o 點的轉(zhuǎn)矩平衡得：=0 =0 (c)??Fxdydyx ??=0 (d)??tantnaa又因為 2fydx??—軸承滾輪與底座導軌槽間的摩擦系數(shù)2f4.5 液壓缸受力分析 4.5.1 液壓缸受力公式的導出由（c） ， （d）兩式得：?cos42lGRlya ? 塔里木大學畢業(yè)設計6?tan12fFFyxyd???ta)(22ffyxydx?則至此能算出 ,由上(5) 、(6)式分別可得：xbdxoF????cos4tan1)(122lGwffy?? (e)ybdyoG= ?tan12fFx- cos4l （f） 將以上（e） 、 （f ）式代入至（a）式得：F= ??11icos2t???dhFybxbyx? = （g）sintat Fl yxyox ?至此可算出力 F，由于這些力是按對稱鉸架的一邊來考慮的，所以 F 為鉸架與底座成 ?時液壓缸所承受的一半力的大小。則 T=2F= ??11sinco2tatas2???dhl ybxbyx?其中：T-液壓缸受力大小4.5.2 液壓缸最大受力時數(shù)值及角度計算分析液壓缸產(chǎn)生最大力時，鉸架與底座所成角度 大小 根據(jù)上面一系列的式子有，當 為不同大小時，對應各鉸支點受力大小不同，從而液壓缸受?力大小相應不同?，F(xiàn)根據(jù)以上所列式子將部分關鍵數(shù)據(jù)輸入如下表 4-1, 表 4-1 關鍵數(shù)據(jù)計算?12o 18o 24o 30o 36o 42o 48o 54o 59oxoF-24.5 -24.4 -24.4 -24.4 -24.3 -24.3 -24.2 -24.2 -24.1y2447.7 2375.2 2268.9 2122.0 1923.6 1657.1 1295.8 794.4 212.3xb12.2 12.6 13.1 13.8 14.8 16.1 17.9 20.4 23.2y1223.6 1258.4 1310.1 1382.0 1479.4 1610.5 1788.7 2036.2 2322.81h64.8 87.6 106.8 122.9 136.3 147.1 155.3 161.0 163.8d305.0 270.0 239.8 212.9 187.6 163.3 139.8 116.9 98.41?28.35 29.40 29.95 30.07 29.84 29.32 28.55 27.57 26.62l435 435 435 435 435 435 435 435 435(N)T20635 19394 18310 17284 16253 15170 13997 12705 11517此外經(jīng)過更精確的計算得，液壓缸受力曲線圖如下圖 4-4， 塔里木大學畢業(yè)設計705000100001500020000250000 10 20 30 40 50 60 70Tθ圖 4-4 液壓缸受力曲線圖由上圖得，當升降臺處于最低位置，即 = 時，液壓缸受力最大，此時有有 T = 20635 ??1N，考慮到工作平臺，工作平臺導軌槽，內(nèi)、外鉸架等的重量，經(jīng)咨詢，可取一系數(shù) =1.3，則sK液壓缸所受最大壓力為 = T= 20635 1.3 =26825.5 26826N maxTsK??5 液壓系統(tǒng)的分析5.1 受載分析該液壓升降臺的工作循環(huán)過程是：當工作平臺處于最低位置時，手拉液壓升降機構，升降臺升起，當?shù)竭_最大高度時，升降臺停止上升，液壓系統(tǒng)進入保壓階段；在升降臺上升的過程中，升降臺的傾角不斷地發(fā)生變化；升降臺開始下降，下降到最低點停止運動，至此升降臺一個工作循環(huán)結(jié)束。在升降臺的整個工作循環(huán)過程中，在最低位置時液壓缸推力最大。隨著上平臺高度的增加，液壓缸的推力將逐漸減小。5.2 液壓系統(tǒng)方案設計5.2.1 設計要求結(jié)合設計要求，液壓升降平臺車的動力元件為手動式液壓泵，執(zhí)行元件為單作用液壓缸，其中手動液壓泵自帶油箱和卸荷閥，其內(nèi)部已有一部分液壓回路，原理如下：1， 當要使工作平臺上升時，換向閥 7 左位接通，液壓泵 3，1 中油液進入液壓缸下端，從而將液壓缸活塞頂出，平臺上升。2，當要使工作平臺下降時，換向閥 7 右位接通，液壓缸 6 中的油液因重物產(chǎn)生的壓力而被壓出，經(jīng)由換向閥和節(jié)流閥流回油箱，節(jié)流閥 8 則控制油液的流速，從而使升降臺能緩慢卸載。5.2.2 液壓系統(tǒng)原理圖綜上所述，只需用油管將液壓泵出油口連接至液壓缸的進油口即可組一完整的液壓回路，如圖 5-1 所示，圖 5-1 液壓系統(tǒng)原理圖1 油箱 ，2 單向閥 ，3 手動液壓泵 ，4 單向閥 ，5 溢流閥 ，6 液壓缸，7 手動換向閥 ，8 節(jié)流閥 其中 1、2、3、4、5、7、8 都集中在液壓泵中 塔里木大學畢業(yè)設計86 液壓缸﹑液壓泵具體選型6.1 液壓缸的選擇由以上計算得出：液壓升降平臺車平臺處于最低高度，即 = 時，液壓缸受力最大， ，此??12時液壓缸所受的力是 = 26826 N。選擇缸徑為 的液壓缸，其所能提供的最大推力為maxTm50?= 31420 N。其輸出壓力位 ＝700kgf/cm2，儲油量為 1 升，重量為 12kg;此外液壓泵配有 1mgTP高壓油管/接頭。6.2 液壓泵設計計算及選型由于液壓缸承受的最大壓力為 26826 N, 所以腳液壓泵至少要提供 26826 N 的力，根據(jù)以上要求選擇油壓泵 F-1000 型，其外形尺寸為 L×b×h=530×160×200mm。6.3 油量的校核由上得液壓缸需滿足的行程為 180mm，而液壓缸直徑為 50mm，則當升降臺達最高位置時液壓缸內(nèi)儲油儲油 =180×10￣ 2 × = 0.353 L。1V此外，此時油管中也儲存有一定的油量，而液壓缸所配油管為 1m，內(nèi)徑為 20mm，則油管儲油量為 =10 = 0.314 L。2?則液壓缸所需出油量至少應為 = + =0.353+0.314 = 0.667L ，小于液壓缸而儲油量V121L，故液壓缸儲油量足夠，滿足要求。7 各構件參數(shù)設計7.1 內(nèi)、外鉸架材料及設計尺寸選擇內(nèi)外鉸架主要用于支撐升降臺面，是該液壓升降臺的重要組成構件，因此其使用材料的性能至關重要，選擇型號為 Q235 的普通碳素鋼，初選實心處截面基本尺寸為 30×60mm，長??1hb度已確定約為 870mm。7.2 滾道材料及設計尺寸選擇根據(jù)滾道的工作情況，并且考慮到滾輪的直徑，選擇熱軋普通槽鋼，型號為 5。7.3 升降工作臺材料及設計尺寸選擇工作臺的，對于翻轉(zhuǎn)工作臺骨架，基本尺寸為 L×B=1010×520，翻轉(zhuǎn)平臺面則用熱軋普通鋼板，公稱厚度為 5mm。7.4 底座材料及設計尺寸選擇底座主要用于支撐作用，選用熱軋不等邊角鋼8 應力計算及強度校核8.1 內(nèi)、外鉸架力的分解首先外鉸架 L1 和內(nèi)較架 L2 受的力分解成沿鉸架方向（稱方向 1）的力和垂直于該方向的方向（稱方向 2）上的力 ?sinFcoFx1yc??i2）（ 11??）（si?nFyo?c2siyb12?inFya1?cos2iyd122)0(4??2)05(4??? 塔里木大學畢業(yè)設計9在上述分解合成力的過程中，由于 豎直均很小，故這些力在 1、2 方向上xdaxboFF，，，的分解力可忽略不計。8.2 外鉸架軸力圖、剪力圖和彎矩圖分析圖 8-1 外鉸架 L1 受力分析圖 8-2 外鉸架 L1 軸力圖圖 8-3 外鉸架 L1 縱向剪力圖圖 8-4 外鉸架 L1 縱向彎矩圖由上述圖有：12c1WnFM???2bol?其中 ，6sinh21）（ ??? ?sin87.3125??）（ ?313212 h-b/-b）（）（ ???則外鉸架 L1 所受最大拉應力為 塔里木大學畢業(yè)設計10或）（ 1bo1max?????；,2其中 =,1b)(Fbh外鉸架 L1 所受最大壓應力為1c3max???上式中 、 產(chǎn)生于液壓缸作用點截面處， 產(chǎn)生于 o 點截面處。分別記為 L1：1 2max?拉、L1： 壓、L1： 拉。a?a2max8.3 內(nèi)鉸架軸力圖、剪力圖和彎矩圖分析圖 8-5 內(nèi)鉸架 L2 受力分析圖 8-6 內(nèi)鉸架 L2 軸力圖圖 8-7 內(nèi)鉸架 L2 縱向剪力圖圖 8-8 內(nèi)鉸架 L2 縱向彎矩圖由上述圖有：；其中2a2WnFM??? 13213212 6h-b/h-b）（）（ ????則內(nèi)鉸架 L2 所受最大拉應力為 塔里木大學畢業(yè)設計11； 其中1d21max???）（ 21d1dhbF??內(nèi)鉸架 L2 所受最大壓應力為； 其中1a2ax ）（ 21a1a上式中 產(chǎn)生于 o 點處上半部分界面， 產(chǎn)生于 o 點處下半部分界面。分別記為 L2：1mmax?拉、L2： 壓。ax?2ax8.4 鉸架應力強度校核8.4.1 鉸架截面尺寸的確定經(jīng)過精確計算和篩選，已選取內(nèi)外鉸架實心截面 為 30 60mm，經(jīng)更詳細的計算發(fā)現(xiàn)，1hb?所選截面寬度太長，考慮到材料的節(jié)省和強度要求，現(xiàn)可將截面尺寸暫定為 =20 60mm。1hb?此外，在內(nèi)外鉸架相連接處，鉸架截面處應加工有一孔，其直徑經(jīng)過計算可選取為 =30mm。28.4.2 鉸架截面應力分析校核結(jié)合 8.3 中內(nèi)容，可能產(chǎn)生的最大拉應力為 ①L1： 拉，②L1： 拉，③L2：1max?max?拉。可能產(chǎn)生的最大壓應力為①L1： 壓，②L2： 壓。此外，在鉸架與水平線所1max?3max?2成角度 不同的時候，這些力又相應地發(fā)生變化，結(jié)合相關數(shù)據(jù)得，其變化曲線如以下各圖所示，?圖 8-11 外鉸架 L1 中產(chǎn)生的可能最大拉應力 變化曲線1max?圖 8-12 外鉸架 L1 中產(chǎn)生的可能最大拉應力 變化曲線2max? 塔里木大學畢業(yè)設計12圖 8-13 外鉸架 L1 中產(chǎn)生的可能最大壓應力 變化曲線3max?圖 8-14 內(nèi)鉸架 L2 中產(chǎn)生的可能最大拉應力 變化曲線1max?圖 8-15 內(nèi)鉸架 L2 中產(chǎn)生的可能最大壓應力 變化曲線2max?鉸架所選材料為 Q235 普通碳素鋼，其屈服極限 =216 235Mpa，若選取安全因數(shù) =2，s~sn則鉸架許用應力 = =108 117.5Mpa。???sn~以上數(shù)據(jù)比較有 < ,且 < ,則校核得內(nèi)外鉸架所受應力小于許用應力，因此滿足mly???內(nèi)、外鉸架支撐起貨物的強度要求而不至于鉸架斷裂，故所選用鉸架滿足設計要求。 塔里木大學畢業(yè)設計13致 謝經(jīng)過幾個月的努力，最終還是順利地完成了此次畢業(yè)設計。值此畢業(yè)設計論文完成之際，當我再次回首這幾個月的經(jīng)歷時，真是頗有感慨，當然最多的還是成就感。通過本次畢業(yè)設計，我從中受益匪淺，不僅學會應用大學里所學到的一些基礎知識去解決設計中遇到的問題，而且比較全面系統(tǒng)的理解了機械設計的一些設計方法和設計步驟，同時還認識到作為一個設計人員必須具備的一些素質(zhì)。在設計過程中也會遇到一些自己解決不了的問題，通過查閱相關資料文獻以及在王旭峰老師的悉心的指導和幫助下，問題都迎刃而解。至此，我衷心地感謝我的指導老師王旭峰老師，在整個設計過程中他都給予了我悉心的指導和一次又一次的幫助。此外還要感謝和我一起做畢業(yè)設計的同學們，他們在本次設計中給予了我很大的幫助和支持。在設計的過程中，我也得到了許多同學的寶貴建議和不斷的啟發(fā)，和幾位課題相近的同學學習探討畢業(yè)設計時，我學到了不少的設計知識和創(chuàng)作方法，正是因為有了你們的幫助，才讓我不僅學到了本次課題所涉及的新知識，更讓我感覺到了知識以外的東西。同時我還要感謝我的學校，在我們即將離校的最后一段時間里，能夠更多地讓我們學會一些實踐應用知識，增加我們實踐操作和動手能力。再一次對我的母校表示感謝！最后，向在百忙中抽出時間對本論文進行評審的各位老師表示衷心地感謝！謝謝你們的評審和教誨。四年的大學生活在這個季節(jié)即將劃上一個圓滿的句號，我將帶著你們的期盼和對自己的承諾再次起航。 塔里木大學畢業(yè)設計14參考文獻[1].仆炎主編. 機械傳動裝置設計手冊上冊[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 1999。[2].濮良貴等.機械設計.北京：高等教育出版社，2006。[3].孫恒等.機械原理.北京：高等教育出版社，2006。[4].左鍵民.液壓與氣壓傳動.北京：機械工業(yè)出版社，2008 。[5].章宏甲.液壓傳動.北京：機械工業(yè)出版社，2002。[6].楊黎明.機械零件設計手冊.北京：國防工業(yè)出版社，1996 。[7].徐灝.機械設計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1995。[8].劉新德.袖珍液壓氣動手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2004 。[9].葉玉駒等.機械制圖手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2008 。[10].成大先.機械設計手冊單行本液壓傳動.北京：化學工業(yè)出版社， 2004。[11].李壯云.中國機械設計大典 5.南昌:江西科學技術出版社，2002。[12].王昆等.機械設計課程設計手冊.北京：高等教育出版社， 2004。[13].周元康等.機械設計課程設計.重慶：重慶大學出版社， 2001。[14].何慶主編.機械制造專業(yè)畢業(yè)設計指導與范例.北京：化學工業(yè)出版社， 2008。[15].孫波.機械專業(yè)畢業(yè)設計寶典.西安：西安電子科技大學出版社， 2008。[16].歐陽周.理工類學生專業(yè)論文導寫.長沙：中南工業(yè)大學出版社， 2000。