1283-滾輪式腳踏式液壓升降平臺車設計
1283-滾輪式腳踏式液壓升降平臺車設計,輪式,腳踏,液壓,升降,平臺,設計
畢業(yè)設計（論文）任務書I、畢業(yè)設計(論文) 題目：滾輪式腳踏式液壓升降平臺車設計II、畢 業(yè)設計(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設計技術要求：已知：額定載重量 500kg 自重≤130kg1050mm ≥升降臺最大高度 ≥950mm 升降臺最小高度 435mm 左右平臺尺寸 1010×520mm 通過腳踏式液壓泵提起貨物，要求后輪固定，設置過載安全閥，確保操作者安全。剎車安全可靠?？稍谏虄热我馕恢猛Ｖ股怠? 要求： 1、繪制總裝圖紙及零件圖。2、運動分析3、總體強度受力分析計算。4、要求成本核算III、畢 業(yè)設計(論文)工作內容及完成 時間：1、開題報告 2 周2、總體設計 2 周3、常規(guī)設計 9 周4、成本核算 1 周5、編寫畢業(yè)設計說明書 2 周6、外文資料翻譯 1 周Ⅳ 、主 要參考資料：1、沈紉秋主編《工程材料與制造工藝教程》北京：航空工業(yè)出版社 1991.52、機械設計手冊 新版 第 4 卷 液壓、氣動與液力傳動與控制 北京：機械工業(yè)出版社3、左鍵民.液壓與氣壓傳動.北京：機械工業(yè)出版社，20084、濮良貴等.機械設計.北京：高等教育出版社，20065、徐灝.機械設計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，19956、李壯云.中國機械設計大典 5.南昌:江西科學技術出版社，20027、T. Morita,Modeling and control of power shovel, SICE 22 1 1986 69–75.航空工程 系 機械設計制造及其自動化 專業(yè)類 0681053 班 學生（簽名）： 日期： 自 2010 年 3 月 1 日至 2010 年 7 月 2 日指導教師（簽名）： 助理指導教師(并指出所負責的部分)：系（室）主任（簽名）：畢業(yè)設計（論文）外文翻譯題目 液壓挖掘機的半自動控制系統(tǒng)專 業(yè) 名 稱 機械設計制造及其自動化班 級 學 號 068105334學 生 姓 名 殷艷崗指 導 教 師 袁 寧填 表 日 期 2010 年 3 月 7 日液壓挖掘機的半自動控制系統(tǒng)Hirokazu Araya ,Masayuki Kagoshima日本機械工程研究實驗室 Kobe Steel, Ltd., Nishi-ku, Kobe Hyogo 651 2271,2000 年 7 月 27 日摘要開發(fā)出了一種應用于液壓挖掘機的半自動控制系統(tǒng)。采用該系統(tǒng)，即使是不熟練的操作者也能容易和精確地操控液壓挖掘機。構造出了具有控制器的液壓挖掘機的精確數(shù)學控制模型，同時通過模擬實驗研發(fā)出了其控制算法，并將其應用在液壓挖掘機上，由此可以估算出它的工作效率。依照此法，可通過正反饋及前饋控制、非線性補償、狀態(tài)反饋和增益調度等各種手段獲得較高的控制精度和穩(wěn)定性能。自然雜志 2001 版權所有關鍵詞：施工機械；液壓挖掘機；前饋；狀態(tài)反饋；操作1．引言液壓挖掘機，被稱為大型鉸接式機器人，是一種施工機械。采用這種機器進行挖掘和裝載操作，要求司機要具備高水平的操作技能，即便是熟練的司機也會產(chǎn)生相當大的疲勞。另一方面，隨著操作者年齡增大，熟練司機的數(shù)量因而也將會減少。開發(fā)出一種讓任何人都能容易操控的液壓挖掘機就非常必要了[1-5]。液壓挖掘機之所以要求較高的操作技能，其理由如下。1.液壓挖掘機的操作，至少有兩個操作手柄必須同時操作并且要協(xié)調好。2.操作手柄的動作方向與其所控的臂桿組件的運動方向不同。例如，液壓挖掘機的反鏟水平動作，必須同時操控三個操作手柄（動臂，斗柄，鏟斗）使鏟斗的頂部沿著水平面（圖 1）運動。在這種情況下，操作手柄的操作表明了執(zhí)行元件的動作方向，但是這種方向與工作方向不同。如果司機只要操控一個操作桿，而其它自由桿臂自動的隨動動作，操作就變得非常簡單。這就是所謂的半自動控制系統(tǒng)。開發(fā)這種半自動控制系統(tǒng)，必須解決以下兩個技術難題。1. 自動控制系統(tǒng)必須采用普通的控制閥。2. 液壓挖掘機必須補償其動態(tài)特性以提高其控制精度。現(xiàn)已經(jīng)研發(fā)一種控制算法系統(tǒng)來解決這些技術問題，通過在實際的液壓挖掘機上試驗證實了該控制算法的作用。而且我們已采用這種控制算法，設計出了液壓挖掘機的半自動控制系統(tǒng)。具體闡述如下。2．液壓挖掘機的模型為了研究液壓挖掘機的控制算法,必須分析液壓挖掘機的數(shù)學模型。液壓挖掘機的動臂、斗柄、鏟斗都是由液壓力驅動，其模型如圖 2 所示。模型的具體描述如下。2.1 動態(tài)模型[6] 假定每一臂桿組件都是剛體，由拉格朗日運動方程可得以下表達式： 其中 g 是重力加速度；θi 鉸接點角度；τi 是提供的扭矩；li 組件的長度；lgi 轉軸中心到重心之距；mi 組件的質量；Ii 是重心處的轉動慣量(下標 i=1-3;依次表示動臂，斗柄，鏟斗)。2.2 挖掘機模型每一臂桿組件都是由液壓缸驅動，液壓缸的流量是滑閥控制的，如圖 3 所示?？勺魅缦录僭O：1.液壓閥的開度與閥芯的位移成比例。2.系統(tǒng)無液壓油泄漏。3.液壓油流經(jīng)液壓管道時無壓力損失。4.液壓缸的頂部與桿的兩側同樣都是有效區(qū)域。在這個問題上，對于每一臂桿組件，從液壓缸的壓力流量特性可得出以下方程：當時；其中，Ai 是液壓缸的有效橫截面積;hi 是液壓缸的長度;Xi 是滑芯的位置；Psi 是供給壓力;P1i 是液壓缸的頂邊壓力；P2i 是液壓缸的桿邊壓力；Vi 是在液壓缸和管道的油量；Bi 是滑閥的寬度；γ 是油的密度；K 是油分子的黏度；c 是流量系數(shù)。2.3 連桿關系在圖 1 所示模型中，液壓缸長度改變率與桿臂的旋轉角速度的關系如下：(1)動臂(2)斗柄(3)鏟斗 當 時，2.4 扭矩關系從 2.3 節(jié)的連桿關系可知，考慮到液壓缸的摩擦力，提供的扭矩 τi 如下 其中，Cci 是粘滯摩擦系數(shù);Fi 是液壓缸的動摩擦力。2.5 滑閥的反應特性 滑閥動作對液壓挖掘機的控制特性產(chǎn)生會很大的影響。因而，假定滑閥相對參考輸入有以下的一階延遲。其中， 是滑芯位移的參考輸入； 是時間常數(shù)。3 角度控制系統(tǒng)如圖 4 所示，θ 角基本上由隨動參考輸入角 θγ 通過位置反饋來控制。為了獲得更精確的控制，非線性補償和狀態(tài)反饋均加入位置反饋中。以下詳細討論其控制算法。3.1 非線性補償在普通的自動控制系統(tǒng)中，常使用如伺服閥這一類新的控制裝置。在半自動控制系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)自控與手控的協(xié)調，必須使用手動的主控閥。這一類閥中，閥芯的位移與閥的開度是非線性的關系。因此，自動控制操作中，利用這種關系，閥芯位移可由所要求的閥的開度反推出來。同時，非線性是可以補償?shù)模▓D 5）。3.2 狀態(tài)反饋建立在第 2 節(jié)所討論的模型的基礎上，若動臂角度控制動態(tài)特性以一定的標準位置逼近而線性化（滑芯位移 X 10，液壓缸壓力差 P 110，動臂夾角 θ10），則該閉環(huán)傳遞函數(shù)為其中，Kp 是位置反饋增益系數(shù)；由于系統(tǒng)有較小的系數(shù) a1,所以反應是不穩(wěn)定的。例如，大型液壓挖掘機 SK-16 中。X10 是 0，給出的系數(shù) a0=2.7 10 ,a1=6.0 10 ,a2=1.2 10 .加上加速度反饋放大系數(shù) Ka，因而閉環(huán)（圖 4 的上環(huán)）的傳遞函數(shù)就是加入這個因素,系數(shù) S 就變大，系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。可見，利用加速度反饋來提高反應特性效果明顯。但是，一般很難精確的測出加速度。為了避免這個問題，改用液壓缸力反饋取代加速度反饋（圖 4 的下環(huán)）。于是，液壓缸力由測出的缸內的壓力計算而濾掉其低頻部分[7，8]。這就是所謂的壓力反饋。4 伺服控制系統(tǒng)當一聯(lián)軸器是手動操控，而其它的聯(lián)軸器是因此而被隨動作控制時，這必須使用伺服控制系統(tǒng)。例如，如圖 6 所示，在反鏟水平動作控制中，動臂的控制是通過保持斗柄底部Z（由 θ1 與 θ2 計算所得）與 Zr 的高度。為了獲得更精確的控制引入以下控制系統(tǒng)。4.1 前饋控制由圖 1 計算 Z，可以得到將方程（8）兩邊對時間求導，得到以下關系式，右邊第一個式子看作是表達式（反饋部分）將 替換成 1，右邊第二個式子是表達式（前饋部分）計算當 θ2 手動地改變時，θ1 的改變量。實際上，用不同的△θ2 值可確定 1。通過調整改變前饋增益 Kff，可實現(xiàn)最佳的前饋率。采用測量斗柄操作手柄的位置（如角度）取代測斗柄的角速度，因為驅動斗柄的角速度與操作手柄的位置近似成比例。4.2 根據(jù)位置自適應增益調度類似液壓挖掘機的鉸接式機器人，其動態(tài)特性對位置非常敏感。因此，要在所有位置以恒定的增益穩(wěn)定的控制機器是困難的。為了解決這個難題，根據(jù)位置的自適應增益調度并入反饋環(huán)中（圖 6）。如圖 7 所示，自適應放大系數(shù)（KZ 或 Kθ）作為函數(shù)的兩個變量，2 和 Z 、 2 表示斗柄的伸長量，Z 是表示鏟斗的高度。5 模擬實驗結論反鏟水平動作控制的模擬實驗是將本文第 4 節(jié)所描述的控制算法用在本文第 2 節(jié)所討論的液壓挖掘機的模型上。（在 SK-16 大型液壓挖掘機進行模擬實驗。）圖 8 表示其中一組結果?？刂葡到y(tǒng)啟動 5 秒以后，逐步加載擾動。圖 9 表示使用前饋控制能減少控制錯誤的產(chǎn)生.6 半自動控制系統(tǒng)建立在模擬實驗的基礎上，半自動控制系統(tǒng)已制造出來，應用在 SK-16 型挖掘機上試驗。通過現(xiàn)場試驗可驗證其操作性。這一節(jié)將討論該控制系統(tǒng)的結構與功能。6.1 結構圖 10 的例子中，控制系統(tǒng)由控制器、傳感器、人機接口和液壓系統(tǒng)組成。 控制器是采用 16 位的微處理器，能接收來自動臂、斗柄、鏟斗傳感器的角度輸入信號，控制每一操作手柄的位置，選擇相應的控制模式和計算其實際改變量，將來自放大器的信號以電信號形式輸出結果。液壓控制系統(tǒng)控制產(chǎn)生的液壓力與電磁比例閥的電信號成比例，主控閥的滑芯的位置控制流入液壓缸液壓油的流量。為獲得高速度、高精度控制，在控制器上采用數(shù)字處理芯片，傳感器上使用高分辨率的磁編碼器。除此之外，在每一液壓缸上安裝壓力傳感器以便獲得壓力反饋信號。以上處理后的數(shù)據(jù)都存在存儲器上，可以從通信端口中讀出。6.2 控制功能控制系統(tǒng)有三種控制模式，能根據(jù)操作桿和選擇開關自動切換。其具體功能如下。（1）反鏟水平動作模式：用水平反鏟切換開關，在手控斗柄推動操作中，系統(tǒng)自動的控制斗柄以及保持斗柄底部的水平運動。在這種情況下，當斗柄操作桿開始操控時，其參考位置是從地面到斗柄底部的高度。對動臂操作桿的手控操作能暫時中斷自動控制，因為手控操作的優(yōu)先級高于自動控制。（2）鏟斗水平舉升模式：用鏟斗水平舉升切換開關，在手控動臂舉升操作中，系統(tǒng)自動控制鏟斗。保持鏟斗角度等于其剛開始舉升時角度以阻止原材料從鏟斗中泄漏。（3）手控操作模式：當既沒有選擇反鏟水平動作模式，也沒有選擇鏟斗水平舉升模式時，動臂，斗柄，鏟斗都只能通過手動操作。系統(tǒng)主要采用 C 語言編程來實現(xiàn)這些功能，以構建穩(wěn)定模組提高系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。7 現(xiàn)場試驗結果與分析通過對系統(tǒng)進行現(xiàn)場試驗，證實該系統(tǒng)能準確工作。核實本文第 3、4 節(jié)所闡述的控制算法的作用，如下所述。7.1 單個組件的自動控制測試對于動臂、斗柄、鏟斗每一組件，以±5o 的梯度從最初始值開始改變其參考角度值，測量其反應，從而確定第 3 節(jié)所描述的控制算法的作用。7.1.1 非線性補償?shù)淖饔脠D 11 表明動臂下降時的測試結果。因為電液系統(tǒng)存在不靈敏區(qū)，當只有簡單的位置反饋而無補償時（圖 11 中的關）穩(wěn)態(tài)錯誤仍然存在。加入非線性補償后（圖 11 中的開）能減少這種錯誤的產(chǎn)生。7.1.2 狀態(tài)反饋控制的作用對于斗柄和鏟斗，只需位置反饋就可獲得穩(wěn)定響應，但是增加加速度或壓力反饋能提高響應速度。以動臂為例，僅只有位置反饋時，響應趨向不穩(wěn)定。加入加速度或壓力反饋后，響應的穩(wěn)定性得到改進。例如，圖 12 表示動臂下降時，采用壓力反饋補償時的測試結果。7.2 反鏟水平控制測試在不同的控制和操作位置下進行控制測驗，觀察其控制特性，同時確定最優(yōu)控制參數(shù)（如圖 6 所示的控制放大系數(shù)）。7.2.1 前饋控制作用在只有位置反饋的情況下，增大放大系數(shù) Kp，減少△Z 錯誤，引起系統(tǒng)不穩(wěn)定，導致系統(tǒng)延時，例如圖 13 所示的“關”，也就是 Kp 不能減小。采用第 4.1 節(jié)所描述的斗柄臂桿前饋控制能減少錯誤而不致于增大 Kp。如圖示的“開”。7.2.2 位置的補償作用當反鏟處在上升位置或者反鏟動作完成時，反鏟水平動作趨于不穩(wěn)定。不穩(wěn)定振蕩可根據(jù)其位置改變放大系數(shù) Kp 來消除，如第 4.2 節(jié)所討論的。圖 14 表示其作用，表明反鏟在離地大約 2 米時水平動作結果。與不裝補償裝置的情況相比較，圖中的關表示不裝時，開的情況具有補償提供穩(wěn)定響應。7.2.3 控制間隔的作用關于控制操作的控制間隔的作用，研究結果如下： 1.當控制間隔設置在超過 100ms 時，不穩(wěn)定振蕩因運動的慣性隨位置而加劇。2.當控制間隔低于 50ms 時，其控制操作不能作如此大提高。因此，考慮到計算精度，控制系統(tǒng)選定控制間隔為 50ms。7.2.4 受載作用利用控制系統(tǒng)，使液壓挖掘機執(zhí)行實際挖掘動作，以研究其受載時的影響。在控制精度方面沒有發(fā)現(xiàn)與不加載荷時有很大的不同。 8 結論本文表明狀態(tài)反饋與前饋控制組合，使精確控制液壓挖掘機成為可能。同時也證實了非線性補償能使普通控制閥應用在自動控制系統(tǒng)中。因而應用這些控制技術，允許即使是不熟練的司機也能容易和精確地操控液壓挖掘機。將這些控制技術應用在其它結構的機器上，如履帶式起重機，能使普通結構的機器改進成為可讓任何人容易操控的機器。參考文獻[1] J. Chiba, T. Takeda, Automatic control in construction machines, Journal of SICE 21 8 1982 40–46.[2] H. Nakamura, A. Matsuzaki, Automation in construction machinery, Hitachi Review 57 3 1975 55–62.[3] T. Nakano et al., Development of large hydraulic excavator,. Mitsubishi Heavy Industries Technical Review 22 2 1985 42–51.[4] T. Morita, Y. Sakawa, Modeling and control of power shovel, Transactions of SICE 22 1 1986 69–75.[5] H. Araya et al., Automatic control system for hydraulic excavator, R&D Kobe Steel Engineering Reports 37 2 1987 74–78.[6] P.K. Vaha, M.J. Skibniewski, Dynamic model of excavator, Journal of Aerospace Engineering 6 2 1990 April.[7] H. Hanafusa, Design of electro-hydraulic servo system for articulated robot, Journal of the Japan Hydraulics and Pneumatics Society 13 7 1982 1–8.[8] H.B. Kuntze et al., On the model-based control of a hydraulic large range robot, IFAC Robot Control 1991 207–212.畢業(yè)設計（論文）開題報告題目 滾輪式腳踏式液壓升降平臺車設計專 業(yè) 名 稱 機械設計制造及其自動化班 級 學 號 068105334學 生 姓 名 殷艷崗指 導 教 師 袁 寧填 表 日 期 2010 年 3 月 7 日一、選題的依據(jù)及意義：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，在人類社會工農(nóng)業(yè)發(fā)展中，具有結構緊湊，操作方便，升降平穩(wěn)等優(yōu)點的液壓升降機起著極其重要的作用。滾輪式腳踏式液壓升降機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。滾輪式腳踏式液壓升降機適合于車間、倉庫、車站、碼頭等場所，且由于只需要簡單動力，不會產(chǎn)生火花和電磁場，故特別適合搬運易燃、易爆物品，這種升降機對提高搬運效率、減輕勞動強度等都具有重要意義。此外，滾輪式腳踏式液壓升降臺根據(jù)使用要求，可配置其它附加裝置，并可任意多項或組合，能達到更好的使用效果。因此我們有必要對它進行深入研究。本次畢業(yè)設計的題目來源于生產(chǎn)第一線，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、國內外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）：1，國內外研究概況液壓升降機的核心部件在于液壓提升設備,因此國內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)上的需要液壓缸（液壓元件）的設計計算步驟：1.根據(jù)液壓設備主機運動要求，按表 23.6-39 選擇液壓缸的類型。根據(jù)機構的結構要求，按表 23.6-40 選擇液壓缸的安裝方式。2.根據(jù)液壓設備主機的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，內徑，液壓升降機行程及活塞桿直徑等。為避免液壓缸體積大且沉重、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等缺點。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?，F(xiàn)代多功能升降機是經(jīng)過不斷的創(chuàng)新和百次實驗研制成功的，能克服有現(xiàn)有的技術缺陷，不易老化腐蝕，延長使用壽命?？蓡为毷褂?，也可配合多種支架使用，對于于小型建筑、樓房裝修、安裝空調、農(nóng)村平房吊運糧食、打井、地窯存貯、斜面拉運等應用前景廣泛。當然，小型升降機也可以做成各種型號，以滿足市場的需求。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，解決了全球對液壓產(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構性能，改變體積的大??！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腳踏式液壓升降平臺車。三、研究內容及實驗方案： 1、研究內容: 首先對液壓升降技術參數(shù)進行分析研究，結合具體實例，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，最終完成滾輪式腳踏式液壓升降臺的設計要求。2、實驗方案:擬定設計一款以腳動及液壓驅動為升降系統(tǒng)的滾輪式腳踏式液壓升降臺。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、安全可靠且無污染的滾輪式腳踏式液壓升降臺。2、主要特色：設計的摩托車專用升降平臺比現(xiàn)有的產(chǎn)品更合理、更經(jīng)濟實用、更安全可靠，更綠色環(huán)保。3、工作進度：(1) 收集資料及開題報告 3 月 1 日-3 月 14 日（2 周）(2) 總體方案設計 3 月 15 日-3 月 29 日（2 周）(3) 傳動系統(tǒng)的運動和動力計算 3 月 30 日-4 月 13 日（2 周）(4) 液壓升降平臺裝配圖設計及零部件圖設計 4 月 14 日-5 月 5 日 （3 周） (5) 成本核算 5 月 6 日-5 月 13 日（1 周）(6) 撰寫畢業(yè)設計論文說明書 5 月 14 日-5 月 28 日（2 周）（7）外文資料翻譯5 月 29 日-6 月 5 日（1 周）（8）準備畢業(yè)答辯6 月 6 日-6 月 10 日五、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[12] T. Morita, Y. Sakawa, Modeling and control of power shovel, Transactions of SICE 22 1 1986 69–75.[13] HU Jun-an.Formulation of Neural Network Model for the Auto Lift‘s Vertical Prop，2001.4.[14] [美] MSC.Softwate 著.邢俊問，陶永忠譯.MSC.AD-AMS/View.北京：清華大學出版社.2004.南昌航空大學科技學院學士論文1本設計已經(jīng)通過答辯，如果需要圖紙請聯(lián)系QQ 251133408 另專業(yè)團隊代做畢業(yè)設計，質量速度有保證1 緒論1.1 課題研究的目的及意義1.1.1 滾輪式腳踏式液壓升降平臺車設計的目的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)實踐緊密結合起來，從而使已有知識學有所用，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)實際問題的南昌航空大學科技學院學士論文2能力，為今后的設計制造工作打好的基礎。3、通過液壓升降平臺車設計，學生應在計算、繪圖、運用程序軟件和熟悉設計資料（包括設計手冊、產(chǎn)品樣本、標準和規(guī)范）以及進行評估方面得到實際訓練，增強自主創(chuàng)新設計能力。1.1.2 滾輪式腳踏式液壓升降平臺車設計的意義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，在人類社會工農(nóng)業(yè)發(fā)展中，具有結構緊湊，操作方便，升降平穩(wěn)等優(yōu)點的液壓升降機起著極其重要的作用。滾輪式腳踏式液壓升降機是一種新型的液壓升降機，主要由機械元件和液壓系統(tǒng)等組成。滾輪式腳踏式液壓升降機適合于車間、倉庫、車站、碼頭等場所，且由于只需要簡單動力，不會產(chǎn)生火花和電磁場，故特別適合搬運易燃、易爆物品，這種升降機對提高搬運效率、減輕勞動強度等都具有重要意義。此外，滾輪式腳踏式液壓升降臺根據(jù)使用要求，可配置其它附加裝置，并可任意多項或組合，能達到更好的使用效果。因此我們有必要對它進行深入研究。本次畢業(yè)設計的題目來源于生產(chǎn)第一線，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。1.2 國內外液壓技術研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.2.1 研究現(xiàn)狀液壓升降機的核心部件在于液壓提升設備,因此國內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，內徑，液壓升降機行程及活塞桿直徑等。為避免液壓缸體積大且沉重、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等缺點。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。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)了世南昌航空大學科技學院學士論文3界液壓技術工業(yè)快速發(fā)展，解決了全球對液壓產(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腳踏式液壓升降平臺車。1.3 本課題研究內容本設計課題主要研究內容包括滾輪式腳踏式液壓升降平臺車的總體方案論證選擇、液壓系統(tǒng)回路的設計、相關標準件的計算選型、零部件設計、材料選擇首先對液壓升降技術參數(shù)進行分析研究，結合具體實例，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，通過對鉸架的各項受力分析確定臺板與鉸架的載荷要求，設計出一種高效節(jié)能無污染，且運用廣泛的滾輪式腳踏式液壓升降平臺車。2 滾輪式腳踏式液壓升降平臺車的總機設計2.1 總體方案的分析比較和確定南昌航空大學科技學院學士論文4根據(jù)設計任務技術要求，滾輪式腳踏式液壓升降平臺車的設計需達到以下要求：額定載重量 500kg，升降臺最大升高高度在 950 毫米到 1050 毫米之間，通過腳踩腳踏式液壓泵提起貨物，要求后輪固定，設置過載安全閥，確保操作者安全，剎車安全可靠?？稍谏虄热我馕恢猛Ｖ股?。經(jīng)過多方面考慮，對滾輪式腳踏式液壓升降平臺車的設計初擬定兩種方案，圖 2-1（方案一圖）圖 2-2（方案二圖）南昌航空大學科技學院學士論文5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 ，不能滿足升降臺最低高度的設計要求。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旋轉，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，本滾輪式腳踏式液壓升降平臺車采用方案二設計。2.2 液壓升降平臺車的結構及運動原理滾輪式腳踏式液壓升降平臺車主要由動力源和機架兩部分組成，動力源部分主要由腳踏式液壓泵和單作用液壓缸組成，機架部分由工作平臺，內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)。滾輪式腳踏式液壓升降平臺車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、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；腳踏式液壓泵經(jīng)過油管與液壓缸相連，則當腳踩液壓泵腳踏板時，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5右側，內鉸架3右側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。此外，萬向腳輪10上安裝有剎車，方便在搬運貨物的時候升降臺不會移動。南昌航空大學科技學院學士論文6圖 2-3 液壓升降平臺車結構 1—單向腳輪，2—液壓缸，3—內鉸架，4—平臺導軌槽，5—外鉸架，6—工作平臺7—手推扶桿，8—液壓泵，9—底座支撐板，10—萬向腳輪，11—底座導軌槽南昌航空大學科技學院學士論文73 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maxh升降臺最小高度設計為 =435mm； minh（2） 、選用滾輪時，因滾輪為標準件，可選取其直徑為 150mm，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=200mm；（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1t 2t慮平臺厚度的情況下，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+ + )ahmx21t 2506=745mmb 升降臺處于最小高度時， = -（t+ + ）=435-(200+ + )bin1t=180mm3.2 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4t壓缸作用點中心的垂直距離為：g= - - =180-10- =145mm。bh2150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?= dhb=850=0.2117 ? 1?= ?2則 2L= 2b?=869mm從而 sin 2= Lha= 86974=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；南昌航空大學科技學院學士論文82?-- 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= 2tanh= ?59t74=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。3.3 液壓缸作用結構圖分析 如下兩圖 3-1、3-2 中:圖 3-1 升降臺結構分析南昌航空大學科技學院學士論文9圖 3-2 液壓缸作用簡化圖若令 =m ， =p ，則 =n 由 確定；cdecf?設計當升降臺達最大高度時，液壓缸作用點中心與底座固定鉸支中心連線ce 處于垂直位置，即與水平成 ，則?90當 = 1?= ?2時， sin（ + ）=g=145mm；ce??1?當 = = ?59時， + 2= =???3由上得 p= = = =213mmce??1sin???g)2si(45?現(xiàn)將液壓泵的支撐點作用于底座中心 d 點，則M= = =425mmd2現(xiàn)計算液壓缸中心線（線 ed）到 c 點的距離 n 的大小對于 ced，由面積關系可有：?，從而得：cedcfefS???）（ ????????? sinpm21sin21sinp21?）（）（南昌航空大學科技學院學士論文10???sinmipn????）（將 p=213mm，m=425mm， = 代入上式得：?31?sin425sin21345?????）（i87.）（?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，南昌航空大學科技學院學士論文11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 內鉸架受力分析圖內鉸架 L2 受力分析如圖 4-3，南昌航空大學科技學院學士論文12圖 4-3 內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。4.4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a ?cosl?xRw2??1f臺導軌槽間的摩擦系數(shù)） ，則至此能計算出 、 、 、xaFyxbyF4.4.2整體受力分析計算?cos42lGRlya ??南昌航空大學科技學院學士論文13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?xdcF??1os??=0 ......② y 02in??GFy?4.4.3 內、外鉸架單獨受力分析對 L1 單獨進行受力平衡分析：=0 =0 ......③xxboxcF??1os?=0 =0 ......④y yyF?in由③、④得 ......⑤ xboxd??由②、④得 ......⑥ yyG??2?對 L2 單獨進行受力平衡分析：=0 =0 ......⑦ ?x?xoaxdF?=0 =0 ......⑧ y yadyo??4.4.4 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 點的轉矩平衡得：=0 =0 cM xFyxFhFbbyo2sincs11 ??????（a） 對 L2 有：（1） ，d 點的轉矩平衡得：=0 =0 ??xyxyooaxa?2......（b） （2） ，o 點的轉矩平衡得：=0 =0MyFxFyxdydaxa ?????=0 ??tantnxyx......（c）又因為 ......（d）2fFydx??—軸承滾輪與底座導軌槽間的摩擦系數(shù)2f南昌航空大學科技學院學士論文144.5 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：?tan12fFFyxy???ta)(222fff yxydxd?則至此能算出 ydxF,由上⑤ 、⑥式分別可得：xbdxo????cos4tan1)(122lGwffy?? ......（e）ybdyoFG??2= ?tan12fx?- cos4lGw ......（f） 將以上（e） 、 （f）式代入至（a）式得：F= ??11sico2tt?dhFFxybxby? = 11intatas??l ybxbyox.....（g）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???dhFl ybxbyx?其中：T-液壓缸受力大小南昌航空大學科技學院學士論文154.5.2 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??12?8?24?30?6?42?8?54?9xoF-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 23.2yF1223.6 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，南昌航空大學科技學院學士論文1605000100001500020000250000 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 ??12T = 20635 N，考慮到工作平臺，工作平臺導軌槽，內、外鉸架等的重量，經(jīng)咨詢，可取一系數(shù) =1.3，則液壓缸所受最大壓力為 sK= T= 20635 1.3 =26825.5 26826N maxTs??南昌航空大學科技學院學士論文175 液壓系統(tǒng)的分析5.1 受載分析該腳踏式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，腳踩腳踏板，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 設計要求結合設計要求，滾輪式腳踏式液壓升降平臺車的動力元件為腳踏式液壓泵，執(zhí)行元件為單作用液壓缸，其中腳踏式液壓泵自帶油箱和卸荷閥，其內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，腳踩液壓泵 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。南昌航空大學科技學院學士論文185.2.2 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，其液壓系統(tǒng)原理圖如圖 5-1 所示，圖 5-11-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 都集中在液壓泵中南昌航空大學科技學院學士論文196 液壓缸、液壓泵的選型6.1 液壓缸基本尺寸計算從圖 3-4 中根據(jù)幾何關系可得液壓缸的瞬時尺寸（即鉸接點 DC 之間的距離）為 22()()cos2SrLRr????液壓缸兩鉸接點之間的最大距離和最小距離分別為 max22max inin cos)()(Lrr???根據(jù)實際設計情況，并結合圖 3-2 及相關數(shù)據(jù)，有Smin= )cos(212????p= 306)12cs(23451345?????Smax= )cs(2m= m475)9cos(1??即液壓缸的最大安裝尺寸為 Smax=475mm最小安裝尺寸為 Smin=306mm設液壓缸的有效行程為△s，為了使液壓缸兩鉸接點之間的距離為最小值時，柱塞不抵到液壓缸缸底，并考慮液壓缸結構尺寸K 1和K 2(圖3)，一般應取Smin≥Kl+K2+△S 同樣，為了使液壓缸兩鉸接點之間的距離為最大值時，柱塞不會脫離液壓缸中的導向套，一般應取Smax≤Kl+K2+2△S 式中的 K1和 K2 根據(jù)液壓缸的具體結構決定，圖 6-1 液壓缸相關尺寸圖南昌航空大學科技學院學士論文206.2 液壓缸具體選型由以上計算得出：滾輪式腳踏式液壓升降平臺車平臺處于最低高度，即= 時，液壓缸受力最大， ，此時液壓缸所受的力是 = 26826 N。選擇缸??12 maxT徑為 的液壓缸，其所能提供的最大推力為 = 31420 N，由于已計算出液m50? g壓缸的最大安裝尺寸為 Smax=475mm，最小安裝尺寸為 Smin=306mm，則其行程為S=Smax-Smin=169mm，則可選擇液壓缸的行程S=180mm。6.3 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, 所以腳踏式液壓泵至少要提供26826 N 的力，根據(jù)以上要求初步選擇腳踏油壓泵 F-1000 型，其外形尺寸為L×b×h=530×160×200mm。其輸出壓力位 ＝700kgf/cm 2，儲油量為 1 升，重量為 12kg;此外液壓泵配P有 1m 高壓油管/接頭。以下對該種型號的液壓泵進行校核：根據(jù)前述內容，已選用缸徑為 的液壓缸，且液壓缸承受最大壓mdg50?力為 = 26826 N，則液壓缸內部活塞所受最大壓強為maxT= = = = 13.662 MpaaxP而 1kgf/cm2 = 98 Kpa ，則= 13.662 Mpa = = 139.41 kgf/cm2 maxP很明顯有 ＞ 即液壓泵所能產(chǎn)生的壓強大于液壓缸能承受的最大maxP壓強，故 F-1000 型號的腳踏油壓泵滿足設計要求。此外液壓泵具有如下的性能要求：4/maxgdT???2310568??981062.33gaS南昌航空大學科技學院學士論文211，操作該液壓泵是一種解放雙手且省力的腳踏工作；2，外置控制閥易于控制卸載時，能使升降臺安全緩慢下降；3，適用于沒有電源和壓縮空氣的現(xiàn)場作業(yè)。6.4 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12液壓缸而儲油量 1L，故液壓缸儲油量足夠，滿足要求。 )0(4??2)105(4???南昌航空大學科技學院學士論文227 腳輪 滾輪的選用 7.1 選用要求根據(jù)設計任務要求，本滾輪式腳踏式液壓升降平臺車的額定載重為500kg，此外已規(guī)定升降平臺車本身的重量應 130kg，又由于腳踩腳踏式液壓?泵的力很小，幾乎可忽略不計，故地面所受重力最大可估計為 630kg，即每滾輪最少負重 157.5kg，又因為本升降臺在工廠、超市等場所使用，因此對噪音有一定的要求，為此本升降臺的腳輪選擇材料為超級橡膠的腳輪，其中兩個為萬向輪，兩個為定向輪。7.2 腳輪實際選型如下圖 7-1 所示，本升降臺選擇型號為 SM-B 重型輪組， ，其輪徑為D=150mm，輪寬為 W=50mm，安裝高度為 =193mm，每個輪的載重為 250kg，自1H重為 2.06kg； 底板尺寸為 114×102mm，安裝孔距為 84×71mm，孔徑 =11mm。另外，萬向腳zd輪上附帶有剎車，可使升降臺能夠在與水平面成一定角度的斜坡上工作而不至于滑動。圖 7-17.3 滾輪的選用南昌航空大學科技學院學士論文23滾輪的結構如圖 7-2 所示圖 7-28 各構件參數(shù)設計8.1 內、外鉸架材料及設計尺寸選擇內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，長度已確定約為 870mm。??1hb8.2 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，基本尺寸為 h =50mm、b =37mm、d =4.5mm、t =7.0mm、r =7.0mm、r1 =3.5mm，如下圖 8-1 所示。圖 8-1圖中：h — 高度 b — 腿寬 d — 腰厚t — 平均腿厚 r — 內圓弧半徑 r1— 腿端圓弧半徑8.3 升降工作臺材料及設計尺寸選擇南昌航空大學科技學院學士論文24工作臺的，對于翻轉工作臺骨架，基本尺寸為 L×B=1010×520，翻轉平臺面則用熱軋普通鋼板，公稱厚度為 5mm。8.4 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，型號為 12.5/8，其基本尺寸為 B =125mm、b =80mm 、d =7mm、r =11mm，如下圖 8-2 所示。圖 8-2圖中：B — 長邊寬度 b — 短邊寬度 d — 邊厚 r1 — 邊端內弧半徑 r — 內圓弧半徑9 應力計算及強度校核9.1 內、外鉸架力的分解首先外鉸架 L1 和內較架 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??）（2sin南昌航空大學科技學院學士論文25?sinFyo1?c2iyb1s2?inFya1?co2siyd12在上述分解合成力的過程中，由于 豎直均很小，故這些力xdaxboFF，，，在 1、2 方向上的分解力可忽略不計。9.2 外鉸架軸力圖、剪力圖和彎矩圖分析 圖 9-1 外鉸架 L1 受力分析圖 9-2 外鉸架 L1 軸力圖南昌航空大學科技學院學士論文26圖 9-3 外鉸架 L1 縱向剪力圖圖 9-4 外鉸架 L1 縱向彎矩圖由上述圖有：12c1WnFM???2bol?其中 ，6sinh21）（ ???? ?sin87.3125??）（ ?12313212 h-b/-bW）（）（ ??則外鉸架 L1 所受最大拉應力為或）（ 1bo1max?????；其中 =,1o2axb,1b)(F21bh?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1 2max?別記為 L1： 拉、L1： 壓、L1： 拉。max3max2ax9.3 內鉸架軸力圖、剪力圖和彎矩圖分析南昌航空大學科技學院學士論文27圖 9-5 內鉸架 L2 受力分析圖 9-6 內鉸架 L2 軸力圖圖 9-7 內鉸架 L2 縱向剪力圖圖 9-8 內鉸架 L2 縱向彎矩圖由上述圖有：南昌航空大學科技學院學士論文28；其中2a2WnFM??? 13213212 6h-b/h-b）（）（ ????則內鉸架 L2 所受最大拉應力為； 其中1d21max???）（ 21d1dhbF??內鉸架 L2 所受最大壓應力為； 其中1a2max ）（ 21a1ahb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1ax?max?別記為 L2： 拉、L2： 壓。m2max?9.4 鉸架應力強度校核9.4.1 鉸架截面尺寸的確定經(jīng)過精確計算和篩選，已選取內外鉸架實心截面 為 30 60mm，經(jīng)更詳1hb?細的計算發(fā)現(xiàn)，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。其實心截面如下圖 9-9 所示，1hb?圖 9-9此外，在內外鉸架相連接處，鉸架截面處應加工有一孔，其直徑經(jīng)過計算可選南昌航空大學科技學院學士論文29取為 =30mm，該處截面如下圖 9-10 所示， 2h圖 9-109.4.2 鉸架截面應力分析校核結合 9.3 中內容，可能產(chǎn)生的最大拉應力為 ①L1： 拉，②L1： 拉 1max?2max?③L2： 拉。可能產(chǎn)生的最大壓應力為①L1： 壓，②L2： 壓。此1max? 3外，在鉸架與水平線所成角度 不同的時候，這些力又相應地發(fā)生變化，結合?相關數(shù)據(jù)得，其變化曲線如以下各圖所示，圖 9-11 外鉸架 L1 中產(chǎn)生的可能最大拉應力 變化曲線1max?南昌航空大學科技學院學士論文30圖 9-12 外鉸架 L1 中產(chǎn)生的可能最大拉應力 變化曲線2max?圖 9-13 外鉸架 L1 中產(chǎn)生的可能最大壓應力 變化曲線3max?南昌航空大學科技學院學士論文31圖 9-14 內鉸架 L2 中產(chǎn)生的可能最大拉應力 變化曲線1max?圖 9-15 內鉸架 L2 中產(chǎn)生的可能最大壓應力 變化曲線2max?經(jīng)過更精確的計算綜上得出：鉸架截面處受最大應力都出現(xiàn)在外鉸架，最大拉應力約為 =90Mpa，此時 ；受最大壓應力為 =96.6Mpa，此時ml?l???29yy??南昌航空大學科技學院學士論文32，兩最大應力都出現(xiàn)在液壓缸作用點截面處。?28鉸架所選材料為 Q235 普通碳素鋼，其屈服極限 =216 235Mpa，若選取安s?~全因數(shù) =2，則鉸架許用應力 = =108 117.5Mpa。sn???sn~以上數(shù)據(jù)比較有 < ,且 < ,則校核得內外鉸架所受應力小于許用mlmy應力，因此滿足內、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。9.5 肋板連接軸強度校核9.5.1 肋板連接軸受力和彎矩圖 圖 9-16 肋板連接軸縱向剪力圖圖 9-17 肋板連接軸縱向彎矩圖上述圖中： —液壓缸所受最大壓力maxT—肋板連接軸所受最大彎矩M9.5.2 肋板連接軸強度校核根據(jù)上圖 9-16、圖 9-17，又由于南昌航空大學科技學院學士論文33= 26826 N, = 386mm= 0.386m， = 55mm = 55 m，則maxT3l 3d310??肋板連接軸所受最大彎矩 = maxM2T?l= = = 2588.709 N m43l?4863??肋板連接軸抗彎截面系數(shù) W = = =16.33432d?3)105(???610?3則該連接軸截面所受最大拉、壓應力為 =max?Wa= = 158.49Mpa61034.7928??由于肋板連接軸所選材料為 45 號普通碳素鋼，為塑性材料。其屈服極限約為=353Mpa，若選取安全因數(shù) =2，則鉸架許用應力 = =176.5Mpa。s?sn???sn比較得 < ，則校核得內外鉸架所受應力小于許用應力，因此在承受液max???壓缸產(chǎn)生的最大頂力時，肋板連接軸不會因為彎矩過大而斷裂，故所選用肋板連接軸滿足設計要求。10 升降平臺車重量核算10.1 升降臺總重計算核對在畢業(yè)設計任務書中要求本手動液壓堆高車的總重量不大于 130kg，因此要對對高車的重量進行核算，參考[4]和裝配圖，經(jīng)計算，現(xiàn)將升降平臺車各部件的重量列入表 10-1 中，重 量序號 名 稱 數(shù) 量 單 件 總 計1 萬向腳輪 2 1 22 定向腳輪 2 1 23 腳踏式液壓泵 1 12 124 油 管 1 0.5 0.55 開口銷 10 0.02 0.26 液壓缸 1 4 47 螺 母 20 0.01 0.2南昌航空大學科技學院學士論文348 彈簧墊片 40 0.005 0.29 螺 栓 20 0.05 110 滾輪外套 4 0.05 0.211 軸 承 4 0.1 0.412 手扶推桿 1 1.8 1.813 工作平臺 1 11 1114 內鉸架 2 5 1015 外鉸架 2 5 1016 底 座 2 9 1817 導軌槽 4 7.5 3018 肋 板 2 2.5 2.519 肋板連接軸 1 3 320 鉸架中心連接軸 1 3.5 3.521 內鉸架穩(wěn)定軸 1 3.5 3.522 腳踏泵定位底板 2 2.5 5表 10-1經(jīng)計算得本液壓升降平臺車的總重 =121kg〈130kg，因此升降臺自重方面gW滿足設計要求。11 升降臺成本核算11.1 成本核算概念把一定時期內企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營過程中所發(fā)生的費用，按其性質和發(fā)生地點，分類歸集、匯總、核算，計算出該時期內生產(chǎn)經(jīng)營費用發(fā)生總額和分別計算出每種產(chǎn)品的實際成本和單位成本的管理活動。其基本任務是正確、及時地核算產(chǎn)品實際總成本和單位成本，提供正確的成本數(shù)據(jù)，為企業(yè)經(jīng)營決策提供科學依據(jù)，并借以考核成本計劃執(zhí)行情況，綜合反映企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營管理水平。11.2 產(chǎn)品生產(chǎn)成本項目為了具體地反映計入產(chǎn)品生產(chǎn)成本的生產(chǎn)費用的各種用途，還應進一步劃分若干個項目，即產(chǎn)品生產(chǎn)成本項目，簡稱產(chǎn)品成本項目、成本項目。也指從生產(chǎn)費用的具體用途出發(fā)，將直接生產(chǎn)費用和間接生產(chǎn)費用劃分為若干項目即成本項目，如直接材料，直接人工，制造費用等。并根據(jù)生產(chǎn)特點和管理要求，南昌航空大學科技學院學士論文35企業(yè)一般設立以下 3 個成本項目：（1）直接材料直接材料是指企業(yè)在生產(chǎn)產(chǎn)品和提供勞務過程中所耗費的直接用于產(chǎn)品生產(chǎn)并購成產(chǎn)品實體店原料、主要材料、外購半成品成品以及有助于產(chǎn)品形成的輔助材料等。（2）直接人工直接人工是指企業(yè)在生產(chǎn)產(chǎn)品和提供勞務過程中，直接參加產(chǎn)品生產(chǎn)的工人工資以及其他各種形式的職工薪酬。（3）制造費用制造費用是指企業(yè)為生產(chǎn)產(chǎn)品和提供勞務而發(fā)生的各項間接費用，包括生產(chǎn)車間管理人員的工資等職工薪酬、折舊費、機物料消耗、勞動保護費等費用。11.3 生產(chǎn)成本的核算11.3.1 直接材料成本的核算本液壓升降臺要用到的材料有 45 號鋼、Q235 鋼板、角鋼、槽鋼、矩形鋼、管圓形鋼管以及一些標準件，在裝配過程中還要用到焊條，經(jīng)咨詢得各種材料及標準件的價格如下：45 號鋼：3650 元/噸；Q235：3180 元/噸；槽鋼：3450 元/噸；角鋼：3480元/噸；矩形鋼管：3890 元/噸；軸承：3 元/個 ；螺母：1 元/個；螺栓：1 元/個；彈簧墊片：0.5 元/個；六角頭螺栓：1 元/個；腳輪:30 元/只；腳踏式液壓泵：700 元/臺；油管：20 元/米；液壓缸：200 元/臺；因考慮到材料因加工而造成的損耗，各種自制件的材料的價格都乘上一個系數(shù)，經(jīng)咨詢相關專業(yè)人士得此系數(shù)為 1.1 1.4 左右，本文取 1.2，根據(jù)表 12-7~中各種材料的重量和標準件的個數(shù)以及裝配圖中標注的材料得：標準件所需費用為 30×4+700+20+200+3×4+1×20+0.5×40+1×20=1120直接材料成本=1.2×（3.65×22.2+3.45×30+3.18×35+3.48×18）+1120=1550.11.3.2 直接人工成本的核算經(jīng)咨詢得機械行業(yè)工人的工資在大約在 2000—2500 元左右，本文中取2400 元，該廠有 100 位工人，堆高車月產(chǎn)量為 1000 臺，則此處每臺液壓升降車需直接人工成本費約 240 元；經(jīng)咨詢相關行業(yè)人士知工人的福利（五險一金南昌航空大學科技學院學士論文36等)250-300 元左右，本文取 260 元。則又應向每臺堆高車攤派 26 元.所以直接人工成本費為 266 元/臺。11.3.3 制造成本的核算經(jīng)咨詢的機械行業(yè)管理人的工資在大約在 2500—3000 元左右，本文中取2800 元，堆高車月產(chǎn)量為 1000 臺，設該廠有 10 位管理人員，所以每臺攤派 28元；攤派折舊費按每臺 100 元攤派；機物料費按每臺 10 攤派；水電費按每臺10 元攤派。所以直接人工成本為 148 元/臺。11.4 總計生產(chǎn)成本由以上可知生產(chǎn)成本＝直接材料成本+直接人工成本+制造成本＝1550+266+148＝1964 元。參考文獻[1]. T. Morita, Y. Sakawa, Modeling and control of power shovel, Transactions of SICE 22 1 1986 69–75.[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[11].趙桂娟等.成本會計學.北京：機械工業(yè)出版社，2007[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南昌航空大學科技學院學士論文37[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 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。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袁寧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袁寧老師，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。為了使我明白滾輪式腳踏式液壓升降平臺車的整體構造和工作原理，袁老師建議我們到洪城大市場去參觀調查，在參觀調查的過程中我收集到了好多重要信息，為設計提供了提供了很多構思。在撰南昌航空大學科技學院學士論文38寫論文的過程中，袁老師傾注了不少的心血和汗水，無論是在論文的選題、構思和資料的收集方面，還是在論文的研究方法以及論文定稿方面，我都得到了袁老師悉心細致的教誨和無私的幫助，特別是他廣博的學識、深厚的學術素養(yǎng)、嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L使我受益匪淺，再次表示真誠地感謝！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，那就是團結的力量。至此機會向他們致以誠摯的謝意！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。
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