1449-摩托車專用升降平臺設計

1449-摩托車專用升降平臺設計,摩托車,專用,升降,平臺,設計 畢業(yè)設計（論文）英文資料翻譯題目 壓電液壓驅動器的設計和測試專 業(yè) 名 稱 機械設計制造及其自動化班 級 學 號 068105331學 生 姓 名 徐 越指 導 教 師 袁 寧填 表 日 期 2009 年 3 月 25 日由 SPIE 智能結構和材料研討會提交，智能結構技術的工業(yè)與商業(yè)應用，圣地亞哥， 2003 年 3 月，第 5054-11 號文件壓電液壓驅動器的設計和測試杰森?蘭德勒，埃里克?安德森加州山景里窩那街 2565 號，加空局工程公司馬克東?瑞格布拉格加州山景里窩那街 2565 號，菱形顧問組摘要本文介紹的設計方法是建設一個使用智能材料提供液壓流體動力的驅動器。在被描述的驅動器類，液壓油從硬盤頻率壓電或其他智能材料中分離輸出缸的運行頻率。這種解耦允許在高頻壓電驅動，以提取物質的最高大量能源，以及液壓缸在低頻驅動提供長沖程。然而，由于遵循流體的可壓縮性和結構性，基本阻抗匹配和流體之間的壓電很難能量轉換成加壓壓電液壓油流。在材料，機械設計，以及流體機械接口領域的基本設計權衡和重大技術問題存在爭論。提出原型設備和元件測量。介紹測試方法，測試量化泵壓力和流量，得出動力量和速度。一系列的試驗表明由智能材料提供強力長沖程驅動的裝置的可能性。關鍵詞：壓電，智能材料， 壓電液壓 ，驅動，電源的電線，水泵導言智能材料，如壓電， 磁限和電限長期應用在精確控制方面。由于其形變能力有限，這些材料通常沒有用于要求大量直線運動的驅動器。近幾十年出現了依靠各種技術增加來自智能材料核心的驅動力的設計。其中常見的是機械放大或轉型，如那些正在使用的杠桿和支點，并分步重復類型，例如，蠕動。最近，研究人員已經認識到整合智能材料和液體，使泵的一個基本組成部分加以利用線性驅動的可能性。這種新方法有望實現長沖程高功率驅動。與包括常規(guī)伺服液壓和各種電磁類型在內的其他類型的驅動相比，壓電液壓驅動有優(yōu)點，也有缺點。相比傳統(tǒng)液壓，主要優(yōu)點表現在電線方面，即消除液壓配電線路。與電磁方法相比，包括電機驅動滾珠絲杠，壓電液壓驅動提供強力液壓和潛在的更迅速的響應時間。相比于傳統(tǒng)液壓，新型驅動器在熱分布和漏油方面有不利之處。與電磁驅動器相比，盡管使用少量液壓油，新型驅動器仍然需要電氣和液壓一體化。壓電液壓驅動的這些特點中有許多和電限驅動器（ EHAs ）的是相同的 ，如用在聯合攻擊戰(zhàn)斗機。壓電液壓驅動比其他EHAs 在壓電材料本身的能量密度方面有一個潛在的優(yōu)勢。提取這種能量是一項艱巨的任務，本文試圖描述許多當前發(fā)展努力的挑戰(zhàn)中的一些。整體設計目標是要通過不同階段由壓電棧元件轉換電力輸入由一個驅動器輸出缸將機械動力傳到外部負載。設計始于壓電智能材料，延伸到壓電流體界面，通過閥門，并最終到輸出缸。盡管電子驅動器的驅動器在其他地方討論，但它也是一個考慮。像許多系統(tǒng)，整體設計是一項綜合性和反復的工作，單個的組件能夠被設計，但需要重新設計與其他子系統(tǒng)相配合。子系統(tǒng)和系統(tǒng)級在這一進程中測試元件。測試以個別要素之間的互動和合作為特點。設備的總機械輸出（力量，速度，或電量）的衡量和最大化是最終目標。本文闡述了在固液混合驅動，可說明的操作和突出的局限性方面的基本概念。提出執(zhí)行器的設計理念的下一步，和闡述各個關鍵子系統(tǒng)。審議壓電性能重要的優(yōu)先性的應用。決定加壓室的設計和描述原型器件。分析部分或全部器件特性的各種測試方法，強調每種方法的價值。本文通過測試結果和解釋對多代壓電液壓設備得出結論。固液混合驅動更廣泛地說，壓電液壓或智能材料液壓驅動可稱為“固液混合”驅動。能源傳送到智能材料生產加壓流體。然后機械閥調整振蕩流體壓力促使加壓流體流動。由于有液壓蓄能器和另一個閥門，固體介質可以不在所要求的負荷時的頻率下運行。一般來說，固體驅動器運行的頻率遠高于所要求的負荷時的頻率，也許達到 100 倍。雖然理論上是吸引人的，但實際的限制會限制固液混合驅動方式的效率。特別是，流體粘度和壓縮結合活性物質的機制中所固有的損失，以限制驅動器和驅動器的總輸出功率有效帶寬。同時，如果最大功率驅動器是可用來驅動機械負荷，必須非常小心地設計使流體的輸送和輸出符合驅動器的特點。如圖 1 所示是目前發(fā)展狀況下通用的設備。圖中，設備組成有幾個要素組成：剛度為 k 的固態(tài)要素推動面積為 A1 的活塞對工作流體加壓，流體通道通過四個閥門將加壓室與液壓輸出缸和累加器相連接。圖 1 ：固液混合驅動器概念圖 2 顯示了混合驅動器的動作順序。閥門開口定時使加壓流體到一個輸出缸的分室。固態(tài)驅動器在沖程時，任一的輸出活塞缸的端口是直接通向累加器腔的，使得輸出活塞在每個腔內分離出不同的容積。一旦加壓沖程已經到達了極限，閥門開口就會調整，以使加壓腔從低壓輸出缸和累加器腔吸取流體。流體的這種流離從輸出活塞的一側反向移動到活塞的另一側以達到平均流動。 前進 反向增壓或入口 降壓或出口圖 2 ：混合驅動器操作順序設備的自由運行輸出速度是誘導應變器和運作的循環(huán)頻率分離的流體容積變化的結果，以輸出活塞的區(qū)域區(qū)分。腔的大小和流體性質可以調整，以實現在任何特定驅動因素下大范圍的力量-速度輸出特性。然而，張力動作器的操作能力的基本考慮將顯示，在理論上每周期運行頻率 f = 1/T 時的最大的機械動力是其中 Fb 是驅動器阻力值，δMAX 是驅動器的最大自由誘發(fā)沖程（ Ps 是“零速”壓力，即沒有流體可移動時驅動器的壓力，且 Δ VMAX = A1 δ MAX） 。在固態(tài)驅動器的負載線力量-位移之下對應的工作量的最大值區(qū)域可以表示為長方形，壓力-容積也一樣，如圖 3 所示。流體可壓縮性的考慮要求，固態(tài)驅動器的加壓腔有一種有限流體的動剛度。加壓腔剛度示是 A1 / β V ,其中 β 是流體可壓縮性。腔的流體剛度顯示了對驅動器的載荷，如圖 3 所示 ，從而降低了最高可達到的壓力和動力輸出，它們分別為 圖 3 ：混合驅動器的工作顯示損失的解釋流體從加壓腔流動到輸出缸引起必要的壓降進一步降低了集成設備可用的輸出：很難在實際中得到等式 1 中計算的輸出功率。實際上，等式 2 給出了特定驅動器的最大輸出功率。特別是，閥壓降，流體可壓縮性，和加壓空間的有效高度( V1/A1)必須盡量減少，并建立各種因素下的高度下限。由于流體通道的工作需要，粘性流通過這些通道的相關損失（包括 Δ PV）和流體的溫度、氣泡等可變性質，這些目標還遠遠沒有直接達到。這可能是行使模型的基于上述討論和在參考 8 中所描述的其他假設生產仿真的結果如圖 4 。該圖顯示的循環(huán)周期的壓力以及由此產生活塞的高低壓兩側的壓電。它還顯示驅動器的輸出軸的位置，因為它一段時間內增加的總體反應是低于壓電響應超過一個數量級。圖 4 ：在啟動時產生的壓力的壓電和輸出位置以及輸出位移 通過建模表明固液混合驅動器的最大驅動力的基本限制不僅包括固態(tài)驅動因素固有的物理限制（例如剛度，沖程，穩(wěn)定的運行頻率） ，而且還限制了工作流（例如壓縮，蒸汽壓力） 。隨著固態(tài)驅動因素的工作頻率的增加，液體空穴的可能性是輸出功率增加的主要限制因素。參考 8 提供一個簡單的表達式可以實現在最大輸出功率下估計運行頻率：其中 P 是該裝置充氣壓力。使用器件的典型參數值， P 是 5 兆帕（ 725 磅）， fMAX 大約是 740 赫茲。這種裝置的有限空蝕最大輸出功率也取決于工作流體的內在可壓縮性，以及作用于驅動器的外部載荷。顯然，有必要精心設計閥門來糾正工作流體的高頻率加壓。閥門必須運行在高頻率，尤其是，他們必須有足夠的速度和開放領域在增壓室的入口通道形成低壓降。一系列的閥門和流體加壓的幾種方法已在將被介紹的設備中做過測試。驅動器概念智能材料液壓傳動的主要部分的基本概念如圖 1 所示。這一概念連同設計的實物照片在框形圖 5 中顯示出來。該器件從外部接口獲得電力和指令并傳回遙感數據（例如加載或位移）狀態(tài)或安全信息。微控制器或低端數字信號處理器(DSP)進行必要的計算，以配合指令，傳送遙感信息，規(guī)范驅動和閥門定時。高功率放大器驅動主要的智能材料驅動器，低功率放大器驅動里的任何活躍閥門。主要的加壓驅動器壓縮加壓室中的流體，并且閥門迅速傳送流體進出腔體、蓄電池和輸出設備。輸出驅動器活塞驅動頻率范圍為內部驅動器驅動頻率的1/100 到 1/50。驅動器輸出驅動負載，和傳輸全球遙感數據，如旗幟角度，是提供給嵌入式控制器。圖 5 ：智能材料液壓混合動力驅動器的基本架構執(zhí)行器基本上是一個泵，有時被稱為增壓和閥門（PVA） ，加上一個輸出設備。這兩個子系統(tǒng)之間的耦合是重要的，沒有考慮輸出驅動器和負載的泵的設計會導致效率低下。最一般的設計中，無論是首要驅動器的頻率和振幅都可以通過該系統(tǒng)調節(jié)不同的流量和壓力。從總體效率的角度來看這是最好調節(jié)此驅動器的方法，而不是故意限制通過閥的流量，增大大的壓降，和作為熱源釋放能量。機械腔體所起的作用是安裝其他的組成部分，存留和傳送流體。腔體必須為流體密封留有余量，腔體必須盡量減少，特別是在附近的主要流體壓縮室。腔體也有起到傳熱的次要作用，且必須包含可應用依賴安裝的手段。整體形狀不像軸是可以接受的，與 PVA 和液壓輸出裝置構成兩個大組。顯然，內部流體路徑的長度應限于對高帶寬操作，通道的寬度或直徑也應盡量減少。傳送通道里少量的流體是可取的，就像沒有限制和壓降的自由流體。對工作流來說，高體積彈性模量和低粘度是首選。在實際中，有效的流體體積彈性模量受到存在的氣量的影響。最后，如上述情況，設備應盡量在壓力差或預置的情況下操作。整個驅動器的關鍵要素很大程度上是閥門。通過閥門的壓降限制帶寬和整體輸出功率，與其中進口閥是最關鍵的。在研制中，一些主動和被動的閥已被測試。高速被動閥性能較差，但機構很簡單。被動閥結構有許多選擇。積極閥門必須在最低限度下提供方向控制，扭轉輸出設備的流體流向，以改變輸出方向。主動閥開啟和關閉的時機對高效率運作是至關重要的，一定程度上，每個周期無慣性扭轉時閥的形狀是首選。壓電材料和制動器在過去 20 年設備的發(fā)展和演變中，壓電驅動器的使用已被公認為是不同于許多“智能結構”的應用。高能量密度和高能量傳遞是基本的需求，而不是精確定位或振動控制?；旌向寗悠餍枰悄懿牧蠎迷谥饕獕毫湍承┘軜?，作為一種手段來推動積極閥。由于多種原因，選擇壓電材料優(yōu)于其他的選擇。相比于有尺寸和壓電帶寬要求的形狀記憶材料，因此，在高頻下提供壓力的能力是應首先考慮的。相比于磁限 ，壓電在材料里產生較低的能量密度，而當包括輔助領域線圈時產生更大的密度。相比于電限，壓電材料和驅動器有更多的選擇?？捎眯源蟮枚?。但是，對分析、建模和設計的一無所知將排除任一智能材料。在壓電材料中，重要的數量是功率密度，即單位體積或單位質量產生的機械功率輸出量。機械能轉換為電能的機電耦合系數應該是高的。因為重要的不僅僅是設備的一次性運作，還因為驅動方式需要許多周期，其他因素也很重要。介電損耗有非常重要的三個原因。首先，它表明從電能輸入到機械輸出轉換的能源浪費。第二，在持續(xù)高驅動時產生的熱量可能會導致材料退化。最后，熱量必須被驅動器體消散一部分。高居里溫度也是可取的，以便在高溫環(huán)境中作業(yè)驅動器自加熱使溫度進一步提高。與控制其他高功率應用的這些特性相反，如這里提到的之一，共同側重于壓電系數 d33 和 d31 。壓電材料將用于設備的堆棧器配置。這堆棧應該是機械僵硬，即夾層薄薄的一點或端蓋。然而，堆棧形狀可以優(yōu)化產生非常匹配流體介質的剛度。它應該是機械的不平，且無內部制造壓力。它必須能夠承受較高的熱，及運作超過十億周期的電力和機械應力環(huán)境。此應用至少需要一些其他方面的周期。設想在 2000 赫茲運作 140 小時的驅動器試驗超過 10 億周期。加壓室設計與壓電液壓驅動器一樣，壓電泵的目標是把電力轉換為流體動力。能量轉換的實現有兩個主要步驟。首先，壓電材料在一個小腔中加壓液壓油。然后，閥門調整振蕩壓力使加壓流體流動。然而，從壓電里轉換每個周期的大部分能能量需要壓電和流體之間的阻抗匹配（圖 6） 。圖中可用能量的總量在具體的例子中大約是 0.5 焦耳/周期。這種驅動器如果運作在 2000 赫茲將產生 1000 瓦。圖 6 ：特定負載剛度對壓電每個周期的能量雖然可用的功率很大，但壓電的高剛度和流體的可壓縮性的阻抗匹配實際上難以實現。作為一個例子，液壓油缸的計算剛度表明了難以提供一個負載從壓電中每個周期轉換最多能量（圖 7） 。結果表明，即使是小流體腔，有限剛度也減少了每個周期從壓電中獲得能量。圖 7 ：液壓油缸的典型剛度此外，金屬腔里流體剛度、缸體剛度還降低了裝置的性能。研究缸體剛度設計的影響，壓電泵被制造以決定最高獲取的壓降（圖 8） 。在此設計，智能材料把流體由設備的一側輸送到遠端。壓電泵將流體輸送到完全封閉的腔室，并在阻壓力的遠端腔室產生壓升（圖 9） 。腔室和流體腔的有效剛度以阻壓力的值表示（圖 10） 。 圖 8 ：液壓油增壓測試的設計圖 9 ：測試液壓油增壓的實驗裝置 圖 10 ：有壓電材料的流體增壓測試結果一般來說，純粹的液壓油的體積彈性模量就是獨立壓力。然而，大多數液壓油有一定的溶氣量，從而導致液體混合物的有效體積模量在低壓變化。為了盡量減少溶氣量的影響，高壓力降低了液體中的空氣的體積分數。通常在阻壓力測試之前，外部液壓泵從進口加壓產生的壓力通常在 250 到 1000 磅之間。然而，通常任何最低限度在 700 磅以上能改善設備的性能。設備等級測試和結果一些原型驅動裝置已被開發(fā)和測試。每代設備都增加重要數據，如一體化程度、帶寬或功率輸出。從單個壓電棧到完整的機械功率輸出的測量，設備以不同層次的一體化來區(qū)分。在單元的流體動力生產核心，即泵，和輸出機械動力的完整驅動器之間的一個主要區(qū)分已確定。通常情況下，壓電泵的第一次測試是測量裝置的阻壓力（圖 11 ） 。在這種情況下，所有外部閥門關閉，壓電是在低頻啟動。小流量泵增加出口的壓力，直到達到阻壓力。阻壓力試驗衡量總體設備剛度，這對量化看到的壓電負載阻抗是非常重要的。然后，充分開放從出口到進口的閥門確定設備的無負載流量。在這種情況下，多個壓電的驅動頻率下的流量被記錄。該點的頻率增加不會增加提供了一個該器件最大工作頻率的估計的流量。然后，部分關閉閥門節(jié)流可以測量多個驅動頻率下的壓力與流量。這是壓電液壓泵純電阻負荷下的功率的一種測量方法。圖 11 ：用來定性力量與速度的實驗測試系統(tǒng)下一個測試是一個彈簧加載器采用液壓驅動的壓電泵（圖 12 ） 。由于液壓執(zhí)行器壓縮彈簧，在棒中沖程的速度被記錄。這一次測試將會給出設備的全部力量-速度關系（圖 13 ） ，隨著彈簧壓縮，負荷增加而速度減小。這個測試然后記錄多個工作頻率下在力量與速度的性能出現最大功率時的頻率。圖 12 ：用來確定裝置力量速度性能的彈簧負載圖中，該驅動器被驅動是從一個極端（高速，低力）到另一個極端（低速，高力） 。值得注意的是，力量和速度關系的結果是功率，并且最大功率輸出是在最大速度的大約 50 ％達到。具體數據顯示為內部驅動頻率的 400 赫茲。特殊裝置已經被驅動到 600 赫茲，而另一些已經到 1 千赫以上。圖 13 ：壓電液壓驅動器的彈簧負載測試結果42 W 的輸出功率是令人鼓舞的，該設備的輸出功率與每個原型一起繼續(xù)增加。然而，被測的功率大約是把唯一的基本流體損失理想化預測所得的 40-50％。更新的模型獲取更多的流體損失和更準確地預測。該設備的未來版本將嘗試速度和力量的雙輸出，將比總輸出功率翻兩番。結論本文提出了一個驅動的概念，即利用智能材料，如壓電，結合液壓傳動制造緊湊型混合動力裝置。智能材料常常被用于低力量定位或振動控制，但它們內在的優(yōu)勢之一是它們固有的高能量或功率密度。這可以利用多種方式開發(fā)，本文描述的就是其中之一。基本建?？紤]對這一類型壓電液壓驅動器作了介紹。解釋了基本的操作，并綜述了粘度、壓縮和內部閥開口不足的限制。特別適合于實際的設備已提交。對關鍵分系統(tǒng)和部件進行了討論，并且突出了在每個子系統(tǒng)和互動的子系統(tǒng)的設計中重要因素的考慮。解決了有關壓電材料和驅動器的問題。對實現高內部壓力的設計考慮進行了討論。在這種類型的設備中激烈壓電驅動器和短柱流體之間的匹配阻抗是至關重要的。本文指出了幾種類型的試驗，和闡述了設備的全面安裝測試。提出了一個設備典型的結果，和目前正處于發(fā)展的其他高速設備。鳴謝本文介紹了驅動器在國防部高級研究計劃局緊湊型混合驅動項目資助下的發(fā)展，該項目與空軍研究實驗室簽訂了合同。作者感謝主辦者以及格雷戈?包爾斯、布萊恩?赫巴特和理查?華納的貢獻。參考文獻1. 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The hydraulic pressure actuation is used in hydraulic pressure lift table, and the whole machine was made of the main body, the hydraulic system and the control system. Maximal load capacity of hydraulic press described by this paper is 500 kg , it has two parts: this scissors fork and hydraulic pressure system. This operation of the scissors fork is under the control of foot-operated hydraulic pump and hydraulic cylinder.Such hydraulic lifts are usually designed in accordance with the requirements of the design parameters, then the hydraulic cylinder thrust force is extracted by the sketchy estimate size.Thus the typle of the hydraulic cylinder can be sure. As the size of hydraulic cylinders and the positions for securing are different, it possibly have the interference in the design. The solution is to establish a programe through the analysis and comparison in the hydraulic cylinder layout.According to the need, we can design the optimal scissors fork, and select the connector of parts, sliding devices and so on. In the foundation of the design,the intensity and the rigidity examination to the large stress organization should bemade to examine whether that satisfy the design requirements. As the control system, hydraulic system's design is very important, including the design of the return route for guarantee presses, hydraulic pump's selection and other part's shaping and so on. In the entire process, the floor fluctuation and the turn over complete by hydraulic cylinder's expansion.Finally,the design of the lift table reserved for motor bicycle is completed.The design draws lessons from the pertinent data, has adopt the pertinent standard,and admit sufficiently the prehominid precious experience.Keywords: lift table, hydraulic system, scissors fork mechanism, foot-operated hydraulic pump, hydraulic cylinderSignature of Supervisor:南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文11 緒論1.1 升降臺的發(fā)展現狀升降臺是一種當前應用廣泛，發(fā)展良好的將人或貨物升降到某一高度的設備。我國目前正處于建設的發(fā)展階段，升降臺的研制，開發(fā)雖然在一定的程度上得到發(fā)展成熟，但是有些地方還需要完善和改進，還需要進一步的研究。升降臺種類豐富，類型繁多，總的來講，按照升降結構的不同，可分為剪叉式升降臺、升縮式升降臺、套筒式升降臺、升縮臂式升降臺及折臂式升降臺等。按移動的方法不同分：固定式升降臺、拖拉式升降臺、車載式升降臺、可駕駛式升降臺等。根據液壓升降臺的工作原理可分為：剪式舉升臺（非叉式） 、移動式液壓舉升臺、剪叉式固定液壓升降臺以及直桶式液壓升降臺等。剪叉式升降臺又可以分為電動剪叉式和液壓剪叉式。根據其傳動系統(tǒng)的不同又可分為：液壓傳動、鏈條傳動、蝸輪蝸桿傳動、齒輪齒條驅動、大螺旋驅動等。車載式升降臺是為了提高升降臺的機動性，將升降臺固定在電瓶搬運車或貨車上，它接取汽車引擎動力，實現車載式升降臺的升降功能，以適應廠區(qū)內外的高空作業(yè)。車載式升降臺適用范圍廣泛應用賓館，大廈，機場，車站，車間，倉庫等場所的高空作業(yè)等，也可作為臨時性的高空照明，廣告宣傳等。液壓傳動是機械設備中發(fā)展最快的技術之一，特別是近年來隨著機電一體化技術的發(fā)展，與微電子、計算機技術相結合，液壓與氣壓傳動進入了一個新的發(fā)展階段?，F今，采用液壓傳動的程度也成為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標志之一。如發(fā)達國家的生產的 95%的工程機械、90%的數控加工中心、95%以上的自動線都采用了液壓傳動。目前使用比較成熟，效果較好的液壓缸斜置驅動的剪叉式升降臺，具有機構緊湊、運行平穩(wěn)、噪聲小、頻響快、傳遞功率大、易于操作等優(yōu)點。但在實際使用中也存在一些不足， 比如負載不能太大、起重動力矩與負載的比偏大，起始高度較高，有時液壓升降平臺還會因為長時間的負載而引起漏油，有些升降臺體積較大，占用空間等。1.2 升降臺的發(fā)展前景升降臺是現代機械行業(yè)不可缺少的基本設備，為了滿足不同的升降高度，升降臺分為單級，雙級以及多級；為了滿足不同的功能要求，臺面有滾道式，旋轉式和翻轉式等。隨著科技的發(fā)展，為了更好的控制升降臺的升降速度，引入計算機控制系統(tǒng)代替開關液壓閥的形式控制液壓系統(tǒng)，運用計算機的智能處理能力，根據需要同時控制升降臺的位置和速度，既能保證速度均勻穩(wěn)定，又能更準確的定位。液壓南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文2升降臺正朝著人體化，智能化、集成型和環(huán)保節(jié)能的方向發(fā)展，逐漸運用在各個領域。1.3 摩托車升降臺的設計特點隨著摩托車使用量的迅速增加，社會對摩托車維修工具和設備的工作效率也越來越高。由此原因，設計一種維修設備，它可根據摩托車維修部位的不同而隨時調整摩托車的高度位置，方便維修，減輕維修人員的勞動負荷從而提高工作效率，就成為必然需要。具有結構緊湊，占地面積小，安裝和拆卸操作方便，故障率低，常見故障易處理，維護方便等優(yōu)點的摩托車升降平臺，就可以滿足摩托車維修對提高工作效率的要求?？傮w來說，摩托車升降臺的設計特點就是安全、可靠、經濟、方便。1.4 摩托車升降臺的安全要求由于摩托車升降臺容易產生的危險如下：a)機械危險；b)電氣危險；c)在設計時由于忽略了人類工效學產生的危險；d)由于能源失效、機械零件損壞或其他功能故障產生的危險；e)由于安全措施錯誤或不正確的定位產生的危險。因此，在設計和制造摩托車升降臺及其他方面應滿足一定的安全要求。1.4.1設計的安全要求設計時，金屬結構的布置應便于檢查、維修，且金屬結構應達到國家標準要求的安全系數。在確定安全系數時，設計應力必須是當升降臺置放在水平面上，工作臺均勻承受最大載重量，按使用說明書使用時構件中產生的最大應力。安全系數 n 按式(1.1)計算： ............................（1.1）21)(fn???式中： ——塑性材料的屈服極限脆性材料的強度極限（Pa） ；?——結構自重引起的應力（ Pa） ；1——承受最大載重量時結構構件內增加的應力（Pa） ；2——應力集中系數；1f——動載荷系數。 2南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文3注： 和 的值可以在樣機上通過試驗分析得出。如果不采用試驗結構 和 的值1f2 1f2分別不得小于1.10和1.25。 a)升降臺承載構件(不包括脆性材料)按式(1.1)求得的安全系數 n不得小于2；b)脆性材料(如鑄鐵等)制成的升降臺承載構件其材料按式(1.1)求得的安全系數 n不得小于5；1.4.2其他安全要求1.摩托車升降臺的穩(wěn)定性升降臺的穩(wěn)定系數為：...................................(1.2)21MK?式中： ——總抗傾覆力矩；1——總傾覆力矩， 。2 4.12?升降臺的工作臺若伸出,必須使工作臺伸至極限位置,在伸出部分均布 130%該部承受的最大載重量,在最大起升高度處應穩(wěn)定。在承受偏載荷時，升降臺置于水平面上，支腿伸出且使底盤保持水平，將最大載重量以集中載荷放置在距工作臺周邊為工作臺的長或寬的1/3處的任一位置，在最大起升高度處應穩(wěn)定。升降臺在升降過程中自然偏擺量不得大于 0.5%的最大起升高度。升降臺要設有防止支腿回縮裝置，在工作臺承受最大載重量停留 15min 時，支腿的回縮量不得大于 3mm。2.工作臺升降安全保護裝置a)在動力、油路等出現故障時，要有能防止工作臺失控下降的安全裝置（允許有控下降）；b)若工作臺能水平延伸超過升降臺底架且在工作臺下方有障礙物，則在油路等出現故障時，要有防止工作臺下降的裝置；c)工作臺上升至最大起升高度時（升降機構中采用一活塞式油缸的升降臺除外）,上升極限位置限制器必須自動切斷工作臺上升動力源。南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文4南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文52 摩托車升降臺的總體設計2.1 設計參數及要求基本參數：額定載荷為 500kg，自重 200kg，升降臺的最大高度為 700-?850mm，升降臺最小高度為 300mm 左右，平臺尺寸為 2200mm 700mm。?要求升降臺通過腳踏式液壓泵提起貨物，且后輪固定，設置過載安全閥，確保操作者安全，剎車可靠，可在升程內任意位置停止升降。2.2 摩托車升降臺機構設計時應注意的問題摩托車升降臺機構設計時應注意以下幾個的問題：a)摩托車的質心最好接近升降臺的支撐中心；b)當有適當偏載時，機構運動仍能運行順暢；c)升降臺的安裝平面平行于固定點在軌跡圓上上下極限位置所確定的弦；d)運動干涉檢查（可用 ug 運動分析模塊） ；e)驗證機構內部是否利于液壓系統(tǒng)的安裝。2.3 摩托車升降臺的兩種機構形式圖 2-1 機構一圖 2-2 機構二南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文6摩托車升降臺的兩種機構形式如圖 2-1 和圖 2-2 所示，它們只是兩側相同機構的一側。由以上兩圖可看出，機構一（圖 2-1）是全部為固定鉸支座的兩平行桿同步運動的結構，機構二（圖 2-2）是兩固定鉸支座和兩個滑動鉸支座的剪叉式結構。這兩種機構都可以實現上板臺面升降的運動，但相比較之下，機構一有三點不足：a) 機構一在升降過程中上板不僅有豎直方向的位移變化，而且還有水平方向的位移變化，而機構二的上板在升降過程中只有豎直方向的位移變化。這樣，在總體尺寸一樣的情況下，機構二升降時所需的空間較小。b) 機構一在升降的過程中，摩托車的質心相對升降臺的支撐中心的變化很大，這樣就要求更大的動力，即要求推力更大的液壓缸。結果會增加安裝尺寸和生產成本。c) 機構一的穩(wěn)定性沒有機構二的對角雙三角的結構穩(wěn)定性好。綜上所述，機構二較機構一更合理。所以，在結構上選擇機構二。2.4 摩托車升降臺機構中三種液壓缸布置方式的分析比較2.4.1 問題的提出液壓缸的布置方式主要包括液壓缸對機構的作用力（動力）點位置及液壓缸的起始安裝角度等。在機構確定的情況下，動力的作用點是關系所需動力大小的關鍵。而摩托車升降臺的動力由液壓缸提供，因此，作用點的位置直接關系液壓缸的選擇。此外，液壓缸的安裝起始角度也對所需動力大小有較大影響?？傊?，液壓缸的布置方式是設計的一個重要環(huán)節(jié)，是設計成功與否的關鍵之一。那么液壓缸究竟選擇怎樣的布置方式？2.4.2 三種方案的分析和比較以下是液壓缸的三種布置方式，如圖 2-3，圖 2-4，圖 2-5 所示，基于剪叉式機構的優(yōu)點，它們都是采用剪叉式機構，可以看做三種方案：方案一（圖 2-3）：液壓缸的一端在底座的固定鉸支座上，另一端支撐在支架1 上靠近滾動鉸支座的位置。當兩支架幾乎處于水平位置時，液壓缸與底座的夾角很小，這時要把臺面升起就需要液壓缸提供很大的推力，甚至不能把臺面升起。?此外，液壓缸的布置需要在底座長度比支架還更長的基礎上額外地加長底座，這樣就需要跟多的底座材料。方案二（圖 2-4）：液壓缸的一端在底座的固定鉸支座上，另一端支撐在支架1 與支架 2 的鉸支軸上。當兩支架幾乎處于水平位置時，液壓缸與底座的夾角 也2?南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文7很小，這時要把臺面升起也需要液壓缸提供很大的推力。雖然液壓缸推動支架的力臂會隨著臺面的升起而迅速增大，從而使所需的液壓缸的推力迅速減小。然而，同時也使液壓缸的行程增加迅速增加，最終就需要大行程的液壓缸，而液壓缸的布置需要更大的長度空間，可能在液壓缸完全收縮時支架仍不能完全收回，造成臺面的高度過高。方案三（圖 2-5）：液壓缸的一端在底座的固定鉸支座上，另一端支撐在與支架 2 成一定角度且同固定鉸支座的桿上。這樣，當兩支架處于水平位置時，液壓缸與底座仍有一定夾角 ，且 > > ，這時要把臺面升起所需要液壓缸提供的推3?321?力就會比前兩種布置的推力小很多。雖然液壓缸推動支架的力臂隨著臺面的升起而增大幅度沒有方案二的快，即使所需的液壓缸的推力減小更平緩。然而，同時液壓缸的行程增加也比較平緩，最終所需要的液壓缸行程也不會很大，布置液壓缸的空間也是足夠的。因此，在稍微增加了液壓缸推力的同時獲得了更多的優(yōu)點。圖 2-3 方案一南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文8圖 2-4 方案二圖 2-5 方案三綜上所述，方案三是摩托車專用升降臺設計的最佳方案（如圖 2-5 所示） 。2.5 總體方案確定及總體設計由 2.4.2 可知，摩托車專用升降臺的最佳總體方案為：機構二形式和液壓缸布置三的方式相結合。總體結構示意圖如圖 2-6 所示圖 2-6 總體機構示意圖1-搭板 2-固定腳輪 3-底架梁 4-液壓缸 5-油管 6-液壓泵 7-轉向剎車腳輪 8-腳踏桿 9-外剪叉臂 10-內剪叉臂 11-推車扶手柄 12-摩托車前輪固定架 13-上臺板梁 14-臺面南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文9南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文103 摩托車專用升降臺的受力分析計算3.1 實例分析3.1.1 摩托車專用升降臺的結構簡化升降臺的簡化結構如圖 3-1 所示圖 3-1 液壓升降臺的簡化結構升降臺 b、d 點為固定鉸支座，a、c 兩點分別可沿升降臺底架軌道及工作臺下方軌道水平移動，a 、c 兩點采用同樣的支撐結構時，其摩擦阻力系數皆為 。faed，ceb 桿件長度皆為 ，且設為無重桿件，e 鉸接點位于上述兩桿件的中點。fgL為液壓缸推力的作用線，其一端與底架鉸接于 f 點，另一端與 aed 桿鉸接于 g 點。aed，ceb 與水平面得夾角為 ，fg 線與水平面得夾角為 ，且∠gde = 。升降臺面???與所載工件重量合為 ，其作用線距 b 點為 ，顯然，現在升降臺升降過程中 值GPP不變。3.1.2 升降臺受力分析1.以整體作為研究對象，如圖 3-2 所示南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文11圖 3-2 整體受力分析圖 將 分解到 a、b 兩端，則有2/G..........................................(3.1)?cosLPFy??.......................................(3.2)2by??......................................(3.3)?cosLGPffFayx?........................................(3.4)2faxb..............................................(3.5)fFcyx??式中： —a 點所受水平方向上的力；—a 點所受豎直方向上的力；y—b 點所受水平方向上的力；x—b 點所受豎直方向上的力；yF—c 點所受水平方向上的力；x—c 點所受豎直方向上的力。y2.分別以 aed 及 ceb 桿為研究對象，如圖 3-2 和圖 3-3 所示圖 3-2 aed 桿受力分析圖 南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文12圖 3-3 ceb 桿受力分析圖 列平衡方程式，有當 d 點力矩平衡，即 時，則0??Md............(3.6)0cossincos2sin2)i(2)(in11 ?????? ????? ???????LFLF LFlTlTayaxey ex當 b 點力矩平衡，即 時，則0?b..........................(3.7)cossincs2in2???????LFLy cxeyex又 aed 及 ceb 桿的水平與豎直方向受力平衡，即有 和 ，0??XY當 時，有0??X..................................(3.8)0cos2????axedx FTF?...........................................(3.9)?excbx當 時，有?0Y................................(3.10)0os2????ayedy FTF?..........................................(3.11)?byecy整理解得：...........................(3.12))sin()cosin(21 ??????flGLfT南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文13【靜態(tài)時： 】)sin(co1??????lGLT......................................(3.13))coi(2?fLPFcy..........................(3.14))cossin(2??????fLGfcyx.............................(3.15))i(o2??fLPfFex.............(3.16))cosin(cs2csinsin2??????fLffGey.......................................(3.17)?oTFexadx?......................................(3.18)sin2eyady?式中： —液壓缸的推力；T—d 點所受水平方向上的力；xF—d 點所受豎直方向上的力；y—e 點所受水平方向上的力；x—e 點所受豎直方向上的力。y3.確定 角與 角的函數關系??角與 角的幾何關系見圖 3-1)cos(inta12????l即 .......................................(3.19))(irt12??l4.受力分析結論（1）各鉸點處的受力（包括油缸推力）與載荷 成正比；G（2） 、 、 、 、 、 值隨 值的增大而增大，在 值確定時，這axFybxcFydx?l些力又與 值成正比 ;而 、 值隨 值的增大而減小，在 值確定時，它們隨P值得減小而增大；南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文14（3）在計算油缸推力 時，動態(tài)值比靜態(tài)值增大了 ；T )sin()cosin(21 ?????flGPf（4）油缸的推力 與 值成反比；1l（5）力 、 隨 值的增大而增大。dxFyT3.2 實例計算3.2.1 剪叉臂長度及液壓缸安裝位置的確定1.剪叉臂的長度確定升降臺的運動原理如圖 3-4 所示圖 3-4 升降臺的運動原理圖為了使工作臺面下降至最低位置時滾輪不至于脫離滑道，剪叉臂的長度 應該L比底座的長度 b 小一些，一般可取.............................(3.20)bL)9.0~8(?由設計參數可知： ， ， 。初選底座長度ma2h5?NG50?，系數為 0.8，則根據式(3.20)可得剪叉臂的長度 。mb150? mL120?2.液壓缸安裝位置的確定由圖 3-4 可知 ...............................(3.21)?sinLh?則 maxaxsihmini所以， 567.018sinm??即 ?5.34ax?而 0min初選 ， ， , , ， 。?2??l1ml5402?NG50mP6?01.?f南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文15而液壓升降臺的有效垂直升降高度 為h?.....................(3.22))sin(imiaxminax ?????Lh根據 ，液壓缸上下交接點 g、f 的距離 S（即液壓缸的瞬時長度）為dgf............................(3.23))co(211???llS可知，行程 S 是關于 的變量函數，代入數值則有如圖 3-5 所示曲線?圖 3-5 S- 關系曲線?液壓缸兩交接點之間的最大距離和最小距離分別為)cos(2max11max ?????llSinin設液壓缸的有效行程為 ，為了使液壓缸兩鉸接點之間的距離為最小值時，柱S?塞不抵到液壓缸缸底，并考慮液壓缸結構尺寸 和 （如圖 3-6 所示） ，一般應取1K2...............................(3.24)K??21min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..............................(3.25)SS??21max式（3.24）和式（3.25）中的 和 根據液壓缸的具體結構決定。K南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文16圖 3-6 液壓缸結構尺寸液壓缸鉸接點 g 距離工作臺面的上下導軌的距離分別為 和 ，如圖 3-4 所示yx則有 .....................................(3.26)hyx??.................................(3.27))sin(1??l由式(3.21)、(3.26)和(3.27)得 ..............(3.28))sin(i1????lL由式(3.28)可看出， 是關于 的變量函數，代入數值則有如圖 3-7 所示曲線y圖 3-7 - 關系曲線y?3.2.2 液壓缸推力的計算及選型將數值帶入式(3.12)中，得出 隨 值變化的曲線 ,如圖 3-8 所示T南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文17圖 3-8 隨 值變化的曲線T?可看出當 時，液壓缸的推力最大。但由圖 3-7 可知，此時 為負值，故0?? y不可取。同時我們可看出當 時， 。0?6?0?y那么，就取 ，此時，由式(3.12)得?6min N3158max?而 ，則?5.34ax?NT18203i若取安全系數為 1.5，則 .475.max?參照參考文獻[5],選用缸徑為 的桿端外螺紋桿頭耳環(huán)式液壓缸，其最小安6?裝連接尺寸 ZM+為 295mm+S，最大行程 800mm。當 時，由式(3.23)得?6min??S295301min??又由式(3.23)，當 時，即工作臺升至最高點，液壓缸的安裝尺寸達ax??到最大，計算得 ，故液壓缸的行程和安裝尺寸都符合要求。S817.40ax?綜上所述，選擇缸徑為 的桿端外螺紋桿頭耳環(huán)式液壓缸。63?因此從最低到最高位置上升時，液壓缸在此過程中所需要補充的油量為 LmldV1.017.43221 ?????3.2.3 其它力的計算應用 Excel 表格計算，并能得出力 、 、 、 與 的關系曲線如圖 3-9axFbcxeF?所示南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文18圖 3-9 力 、 、 、 與 的關系曲線axFbcxeF?力 、 、 、 、 、 與 的關系曲線如圖 3-10 所示ayFbcydye圖 3-10 力 、 、 、 、 、 與 的關系曲線ayFbcydxFye?南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文19南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文204 各參數及結構設計4.1 升降臺主要零部件材料的選擇4.1.1 底架材料的選擇底架主要用于支撐作用，也作為滾道使用，參照參考文獻[1]，底架梁選用熱扎普通槽鋼，型號為 6.3，基本尺寸為 ；底架兩頭橫梁選用熱軋不等邊角4063??bh鋼，型號為 12.5/8，基本尺寸為 。底架結構如圖 4-1 所示。78125dB圖 4-1 底架三維實體圖4.1.2 液壓缸缸體尾部橫梁的材料選擇液壓缸缸體尾部橫梁由于受到的力比較大，要求要有較高的剛度，參照參考文獻[1]，選擇熱軋方鋼，型號為 60。4.1.3 搭板材料的選擇因為搭板是由骨架和鋼板焊接而成的，對于搭板的骨架，參照參考文獻[1]，選取熱扎普通槽鋼，基本尺寸為 ；搭板面則用扁豆形花紋鋼板，0.3???tBH基本厚度為 3mm。 4.1.4 工作臺材料的選擇工作臺包括兩根支撐梁，角鋼橫梁及臺面。支撐梁主要用于支撐作用，也作為滾道使用，參照參考文獻[1] ，選用熱扎普通槽鋼，型號為 6.3，基本尺寸為；參照參考文獻[1] ，角鋼橫梁選用熱軋不等邊角鋼，型號為 12.5/8，4063??bh基本尺寸為 。支撐梁的結構如圖 4-2 所示780125??dB南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文21圖 4-2 底架梁三維實體圖4.2 內外剪叉臂與底架連接的銷軸結構設計設計銷軸時，除了滿足連接功能外，還應該考慮到潤滑等，銷軸的結構如圖 4-3圖 4-3 銷軸的結構圖4.3 軸套的結構設計設計軸套時，也考慮到潤滑及加工工藝等，其結構如圖 4-4圖 4-4 軸套結構圖4.4 滾輪的結構設計考慮到滾輪軸垂直導軌面的徑向負載較大，而軸的軸向受力會較小，則采用兩個深溝球軸承的寬滾輪，滾輪、導軌和剪叉臂在一起的結構如圖 4-5 所示南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文22圖 4-5 滾輪結構圖4.5 腳輪的選型根據設計要求，本摩托車專用升降臺的額定載重為 500kg，包括升降臺本身的重量，總共 4 個腳輪，每輪最少負重 175kg。本升降臺的腳輪輪面的材料選擇為聚氨酯，其中萬向轉向輪和固定輪各兩個,萬向輪剎車方式為單輪剎擎 [1]，萬向輪選擇型號為 42-40170-31450，固定輪選擇的型號為 42-40010-31450，輪子直徑為100mm，輪寬為 50mm，安裝高度為 143mm，每個輪的載重為 250kg，萬向輪的旋轉半徑為 90mm，底板尺寸為 110mm×90mm，安裝孔距為 84mm×71mm，孔徑 d=11mm。腳輪結構及主要尺寸如圖 4-6 所示。圖 4-6 腳輪結構尺寸示意圖[1]單輪剎擎：安裝在輪子軸套或輪胎表面，用手或腳操縱的剎擎裝置。南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文235 液壓系統(tǒng)的分析與設計5.1 升降臺的負載分析摩托車專用升降臺的工作過程是：當升降臺在最低位置時，加上載荷，升降臺升起，當到達最大高度時，升降臺停止上升，液壓系統(tǒng)進入保壓階段；當升降臺需要下降時，取消保壓，靠負載的作用使液壓缸回程，升降臺下降到最低點停止運動。在升降臺的整個工作過程中，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)方案設計根據任務要求，摩托車專用升降臺的動力單元采用腳踏式液壓泵，執(zhí)行單元采用單作用液壓缸，其中腳踏式液壓泵自帶卸荷閥，并且其內貯存有足夠的液壓油，其本身相當于一個油箱。部分液壓回路已在液壓泵和液壓缸內部機構中，只需用油管將它們的出油口連接即可組成一個完整的液壓回路。液壓系統(tǒng)原理圖如圖 5-1 所示，圖中虛線框內的 1、2、3、4、5、6 為選定的腳踏式液壓泵所自帶的。1 其實為腳踏式液壓泵內部自帶一定油量的容器；2 表示真正的泵的結構；3 為過載安全溢流閥，當載荷過大時，液壓油無法到達液壓缸無桿腔內，液壓缸就不工作；4 起到保壓的作用，當泵停工作時，使升降臺面仍能保持高度不變；5 為控制卸載的手動換向閥，它在腳踏式液壓泵上；6 為調速閥，與 5 一起工作，起到調節(jié)卸載速度的作用。圖 5—1 工作原理圖1—油箱 2—液壓泵 3—溢流閥 4—單向閥 5—手動換向閥6—節(jié)流閥 7—液壓缸南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文246 液壓系統(tǒng)的參數計算與元件選擇6.1 液壓泵的選擇6.1.1 液壓泵壓力的計算設 為液壓系統(tǒng)元件所承受的最大的工作壓力， 為整個系統(tǒng)油路的泄露及管pP p?道壓力損失，因為油路較簡單，取 ，依升降臺的工作情況，最高壓力MPap5.0??發(fā)生在最低處，即啟動時。液壓缸的推力為 ，則液壓系統(tǒng)的壓力 P 為NT3185mxAFp 2.634158.2???所以 。Pap .0.1.0???6.1.2 液壓泵的選擇因為液壓缸無桿腔承受的壓力與腳踏液壓泵內部壓力幾乎相等，即壓力均為10.632 ，通過單位換算 ，故 。MPaMacmkgf1.0/12?2/63.10cmkgfp?根據以上要求選擇 型腳踏液壓泵，其基本尺寸為FTHYP7?L×b×h=250×140×250mm，其輸出壓力為 ，儲油量為 升，)(/72sickgf 4.0重量為 ,低壓吐油量 12.26cc/次，高壓吐油量 2.26cc/次。kg5.86.2 液壓缸作用時間的計算在 3.2.2 中已經選定缸徑 的液壓缸， ， ，63?mS301in?mS17.40ax?， ，下面計算液壓缸的作用時間。設每次液踩踏液壓泵所需mS17.06??.??時間為 2s，參照參考文獻[5]，則有液壓缸的作用時間為...................................(6.1)QSAVt?式中：V—液壓缸的體積（ ） ；3m—液壓缸的流量（ ） ；QsA—液壓缸作用面積（ ） ；2S—液壓缸的行程（ m） 。不帶活塞桿的一側， ，所以2)/63(??A當低壓時，有 ，代入式（6.1）得ssc/10..1236??t 5403.64769min ?????當高壓時，當 ，代入式（6.1）得smscQ/1.2/36???南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文25st 293103.4762max ?????6.3 油管的選擇液壓和氣壓傳動及潤滑系統(tǒng)的管道中常用的管子有鋼管、銅管、膠管、尼龍管和塑料管等。根據本液壓系統(tǒng)的要求及從實際工作情況考慮，選擇膠管作為該系統(tǒng)的管道。管子內徑 d（單位：mm）的計算，參照參考文獻[5]，按流速選取，有.................................(6.2)mvQ130?式中： —液體流量， （ ） ；Qs/—流速( )，推薦流速：對于壓油管 （壓力高、管道v/ smv/6~3?短或油粘度小的情況取大值，反之取小值，局部或特殊情況可取 ） ，sv/10?這里取 。sm/5.0?應當代入低壓時的液體流量，數據代入式（6.2）得： md45.013616????參照參考文獻[5]，壓油管選擇外徑 的膠管。?油管里所需的油量為 LmldV0126.14322?????所需油量為 LV4.03...21 ???故液壓泵的油量選擇是合適的。南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文267 強度校核整個升降臺，受力較大的零部件有內剪叉臂，液壓缸的支撐橫梁，銷軸等，所以進行校核時，只需對這些受力較大的零件校核即可。7.1 剪叉臂的強度校核由圖 3-9 和圖 3-10 可知，內剪叉臂 aed 受力要遠大大于外剪叉臂 bec，所以這里只校核外臂。外剪叉臂受力如圖 7-1 所示。又由圖 4-8 可知， 的角度越小，則?推力 的值越大。若 取最大值時滿足強度要求，則該剪叉臂即滿足強度要求。當TT升降臺在最低位置時， 的值最小，即 值最大。參照圖 7-1，剪叉臂所受的力都與?T剪叉臂有一定的夾角，為方便受力分析，將所有的力都按沿剪叉臂方向和垂直剪叉臂方向分解，有下列式子：...................................................................(7.1)?cossin1xcyF??...................................................................(7.2) i2c?...................................................................(7.3)ssi1exey...................................................................(7.4)?inco2F??............................................................................(7.5))s(1??Tg.............................................................................(7.6)in2F...................................................................(7.7)?sico1dydx??.................................................................(7.8)i2F?圖 7-1 內剪叉臂 aed 受力圖各力分解后的受力圖如圖 7-2(a)所示，彎矩圖見圖 7-2(c)南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文27圖 7-2 內剪叉臂 aed 的軸向及徑向分解受力圖剪叉臂的 g 處由于是有一個肋板作用，可看作力 作用在剪叉臂上為均布載2/T荷 。由圖 7-2（c）中可知，最大彎矩發(fā)生在 k 點處，但需校核 e、k 兩點處的強度，q且圖中有 ， ， 。又已知剪叉臂的橫截面寬和高分別mlq20?l1062gqFl??為 ， ， ，如圖 7-3 所示，圖 7-3（a）是 e 點處的截面bhd2圖，圖 7-3（b）是 k 點處的截面圖。e 點處的抗彎截面系數為南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文28363922332121 107.1060/1// mbdhbhdIWze ???????????k 點處的抗彎截面系數為 363922 10260mbhk ????圖 7-3 剪叉臂 e、k 兩點處的截面圖因為當 時，此時 e、 k 兩點的彎矩最大，且由式（7.8）得 ，?6?? NFd291?，則NFg97.832 mmNlFlMqgqdk ????????? 843.06.097.68330.291)/()(22maxLe ??7856.045.1/ MPaaWkk .72836maxax???Mee 4.10.56axax ???選擇材料為 ，參照參考文獻[1]， ，所以是安全的。23QPab25?7.2 液壓缸底架固定橫梁的強度校核液壓缸底架固定橫梁（如圖 7-4 所示）選擇的是 60 號方鋼，其受力情況如圖 7-5 所示；已知 60 號鋼的邊長為 60mm，液壓缸推力 作用點到坐標系 O 的距離為T65mm， ， 分別為推力 在 X，Y 軸上的分力，且 ， 。xTyT?cosx??sinTy?當液壓缸在最小角度，即工作臺在最低位置時，液壓缸推力最大，雖然此時最小，即 , ，分力 最大，所以由式(3.19) 可得 ，則?N3158max??6?x ?85.17。x 7.04cosa?南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文29當液壓缸在最大角度，即工作臺在最高位置時，雖然液壓缸推力最大，此時最?大，即 , ，分力 最大，所以由式(3.19)可得 ，則NT62.180min??5.34??yT?5.39??。y 9sax?圖 7-4 液壓缸與底架連接的橫梁圖 7-5 液壓缸與底架連接的橫梁截面圖把它們平移到 O 點后，有（1） 對于 X 軸方向，其受力如圖 7-6 所示南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文30圖 7-6 橫梁 X 軸方向的受力圖因為梁的抗彎截面系數 ，3639310610mhW?????所以 MPaMx 5103684.9?????（2）對于 Y 軸方向，液壓缸固定橫梁受力如圖 7-7圖 7-7 橫梁 Y 軸方向的受力圖又梁的抗彎截面系數 ，3610mW???則 MPaMy 24.71036.2????南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文31（3）當 作用點平移到 O 點時，會產生一個扭矩，該扭矩的大小為xT又 ，其中 ，zsIhF82ma?? 4941233 060621mbhIz ??????此時，該扭矩對橫梁截面產生的剪切力為Nxs57.3064 MPamNIhFzsxy 58.3710368.492622ma ??????參照參考文獻[7]，又由第四強度理論 )(3])()()[(21 22222 zxyxxzzyyxe ????? ???帶入并化簡： MPae 72.9)058.37(])90()24.73().95[(21 22?????又選材料為 ，參照參考文獻 [7]，QMPas??取安全系數為 2，則 ，所以是安全的。es???5.1/][7.3 軸的強度校核由圖分析可知，剪叉臂受力最大的地方為 g 點和 d 點，所以只需校核該兩處的銷軸即可。7.3.1 內剪叉臂固定端銷軸的強度校核因為銷軸較短，所以只受切應力。依圖 7-2 可知，剪叉臂固定端（即 d 點）銷軸所受的力為 。當升降臺面處于最低位置，即 時，銷軸受到的剪力最大，1dF?6??根據式(7.7)得 。N4.8?又銷軸的直徑為 ，導油孔直徑為 ，則其橫截面積為25?4?262622 103.7810)(4)( mdDA ?????????又銷軸受力情況見圖 7-8，從圖中可知銷軸受剪力為雙剪切，又參照參考文獻[7]， MPaFd .459.3012861max???銷軸的材料為 35 鋼，經表面熱處理，參照參考文獻[7]，35 鋼的許用應力。取安全系數為 2，則有 ，所以滿足MP][? ][36.4968.2??????MPa要求。南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文327.3.2 液壓缸缸體尾部銷軸的強度校核液壓缸尾部銷軸的受的力即為液壓缸的推力 ，如圖 7-8 所示，因為銷軸較短，T所以只受切應力。又銷軸的直徑為 ，導油孔的直徑為 ，則銷軸的橫截面積為25?4?2662 103.478104)(4)( mdDA ????????圖 7-8 尾部銷軸的受力圖參照 3.2.2 節(jié)，有MPaAT02.313.478256max ?????選擇銷軸材料為 35，又 35 鋼的許用應力 ，取安全系數為 2，則有1][??，所以設計的銷軸滿足要求。][0..32max ???PaM7.3.3 液壓缸活塞桿頭部支撐軸的強度校核依圖 7-2 可知，液壓缸頭部支撐軸（即 g 點）所受的力為 。當升降臺面處于T最低位置，即 時，液壓缸受到的推力最大，即 。又銷軸的直徑為?6?? N3158?，導油孔直徑為 ，則其抗彎截面系數為50?m4?363933 1027.2105dW?????又銷軸受力情況見圖 7-9，參照參考文獻[7]，校核軸的彎曲強度為圖 7-9 頭部支承軸的受力圖 MPaWlTMAC2067.12430582??????南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文33軸的材料為 鋼，經表面熱處理，參照參考文獻[7]， 鋼的許用應力235Q235Q。所以滿足要求。MPa25][??南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文348 核算8.1 重量核算本設計有重量限制要求，即摩托車升降臺總重 ，故在此應做重量核算，kg20?參考參考文獻[1]及裝配圖，大型件及非標準件的核算過程及結果如表 8-1 所示。表 8-1序號 名稱 單件重量 數量 總重（kg）1 扁豆形花紋鋼板 20.3kg/m2 1 35.7282 工作臺槽鋼 3.256kg/m 2 14.32643 工作臺角鋼 11.06kg/m 1 7.74624 底架槽鋼 3.256kg/m 2 9.7685 底架角鋼 11.06kg/m 2 15.49246 剪叉臂 9.42kg/m 4 45.2167 支撐肋板 1kg/個 2 28 搭板 8.26 kg/個 1 8.269 扁鋼 1.96 kg/m 1 0.9810 液壓泵 8.5kg/個 1 8.511 液壓缸 17kg/個 1 1712 油管 1.5kg/m 1 1.513 腳輪 0.75kg/個 4 314 滾輪 0.35kg/個 4 1.415 前輪固定架 0.6kg/個 1 0.616 推車扶手柄 1kg/個 1 117 液壓缸支撐底架梁 32kg/m 1 16總計 189.4546其他緊固件（包括螺栓、螺釘、螺帽、墊圈等） ，銷軸等做大概的核算，總重大概為 7.5kg。則總重量 G=189.4546kg+7.5kg≈197kg ，故總重量符合設計任kg20?務要求。8.2 成本核算8.2.1 成本的概念根據我國企業(yè)會計準則的規(guī)定，成本的經濟實質是：生產經營過程中所耗費的生產資料轉移的價值和勞動者創(chuàng)造的價值的貨幣表現。也就是企業(yè)在生產經營過程南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文35中所耗費的資金總和。例如，為生產產品需要耗費材料、磨損固定資產、用現金向職工支付工資等職工薪酬。材料、固定資產和現金都是企業(yè)的固定資產。這些資產的耗費，在企業(yè)內部表現為一種資產轉變成另一種資產，是資產內部的相互轉變，不會導致企業(yè)所有者權益的減少，不是經濟利益流出企業(yè)，因此不是企業(yè)的費用。8.2.2 產品生產成本項目根據生產特點和管理要求，企業(yè)一般設立以下 3 個成本項目：a)直接材料直接材料是指企業(yè)在生產產品和提供勞務過程中所耗費的直接用于產品生產并購成產品實體店原料、主要材料、外購半成品成品以及有助于產品形成的輔助材料等。b)直接人工直接人工是指企業(yè)在生產產品和提供勞務過程中，直接參加產品生產的工人工資以及其他各種形式的職工薪酬。c)制造費用制造費用是指企業(yè)為生產產品和提供勞務而發(fā)生的各項間接費用，包括生產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。8.2.3 生產成本的核算由 8.2.2 可知，生產成本的核算可先做以下三項核算，最后求總即可。a）直接材料成本的核算本摩托車專用升降臺要用到的材料有 45 號鋼、Q235 鋼板、角鋼、6.3 號槽鋼、50 號方鋼、鍛鋼以及一些標準件等，在裝配過程中還要用到焊條，經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；方剛：3490 元/噸；鋼板：4129 元/噸；扁鋼：3110 元/噸；軸承：3 元/個 ；螺母，螺栓和彈簧墊片：1 元/套；緊定螺釘：0.2 元/個；銷軸：4 元/個；腳輪:30元/只；腳踏式液壓泵：750 元/臺；油管：20 元/米；液壓缸：200 元/臺； 鋼30?管：3000 元/噸；滾輪：15 元/個?？紤]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，經咨詢知此系數為 1.2—1.4，本文取 1.3，根據表 8-1 中各種材料的重量和標準件的個數以及裝配圖中標注的材料得：直接材料成本南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文36=1.3×(3110×0.004+3450×0.025+3480×0.024+4129×0.042+3180×0.046+3490×0.016+1×28+4×4+0.2×4)+30×4+750×1+20×0.5+200×1+15×4=1.3×602.548+1140≈1923.3（元)b）直接人工成本的核算經咨詢得知升降臺制造行業(yè)工人的工資在大約在 1000—2000 元左右，本文中取 1500 元，該廠有 100 位工人，升降臺月產量為 1000 臺，則應向每臺升降臺攤派150 元；經咨詢知工人的福利（五險一金等)250-300 元左右，本文取 270 元，則應向每臺升降臺攤派 27 元.所以直接人工成本費為 177 元/臺。c）制造成本的核算經咨詢得知該行業(yè)管理人的工資在大約在 2000—3000 元左右，本文中取 2500元，升降臺月產量為 1000 臺，設該廠有 10 位管理人員，所以每臺攤派 25 元；攤派折舊費按每臺 100 元；攤派機物料費按每臺 10 元；攤派勞動保護費按每臺 5 元；攤派水電費按每臺 10 元。所以直接人工成本為 150 元/臺。有以上三項核算可知：生產成本＝直接材料成本+直接人工成本+制造成本即得出生產成本=1923.3+177+150＝2250.3（元）南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文37南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文389 結論在設計摩托車專用升降臺時，其相關參數的確定比較復雜。如設計剪叉桿和油缸時，要以其工作過程中最大承載力計算，其中，當每個剪叉桿各部分受最大力時，升降臺面并不是處在同一高度位置上。所以，在設計之初，通過動態(tài)受力分析來確定每一部分的最大受力。但要得到比較合理的的參數值及各主要部件的尺寸，往往需要經過多次反復的修改計算，但只要按照論文中的分析計算步驟和計算公式，并掌握各參數的取值原則，總會得到滿意的結果。手工計算會比較繁瑣，如果采用計算機編程進行優(yōu)化設計，則很快就可以確定各參數值。此次摩托車專用升降臺的畢業(yè)設計沒有要求運用編程優(yōu)化設計，但我通過Excel 表格處理數據，得出不同取值下的各參數值，然后進行比較優(yōu)選。盡管這樣得出的結果沒有編程優(yōu)化的合理，但比手工計算方便、輕松和合理多了，而且這種方法容易掌握。最終，本次設計的各項主要技術參數及要求均得到了設計任務書的要求。本次畢業(yè)設計使我能綜合運用機械原理、液壓與氣壓傳動、材料力學及其它所學專業(yè)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)分析問題和及解決問題的能力。通過設計計算、繪圖以及運用技術標準、規(guī)范、設計手冊等相關資料，進行全面的機械設計基本技能的訓練。因此，它在我們的四年大學生活中占有重要而又獨特的的地位。南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文39南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文40參考文獻[1]. 曾正明.機械工程材料手冊（金屬材料） ，第六版.北京：機械工業(yè)出版社，2004。[2]. 濮良貴等.機械設計，第八版.北京：高等教育出版社，2006。[3]. 左鍵民.液壓與氣壓傳動，第 4 版.北京：機械工業(yè)出版社，2008 [4]. 葉玉駒等.機械制圖手冊，第四版.北京：機械工業(yè)出版社，2008[5]. 機械設計手冊新版，第 4 卷.北京：機械工業(yè)出版社，2004[6]. 張占寬.雙剪叉液壓升降臺動態(tài)受力分析[J].林業(yè)機械與木工設備，1997，25(7)：16-18[7]. 劉鴻文.材料力學 Ι，第 4 版.北京：高等教育出版社，2006[8]. 謝立生.剪式液壓升降臺相關參數的確定[J].工程機械，2008.11(39)：46-49[9]. 孫德善.摩托車維修工技能.北京，機械工業(yè)出版社，2008[10]. 孫恒，陳作模.機械原理，第七版.北京：高等教育出版社，2006[11]. 須雷.現代升降機的特征和發(fā)展趨向[J].起重運輸機械，1997(10)：3～7[12]. 須雷.升降機的現代設計方法[J].起重運輸機械，1996(8)：3～8[13]. 楊黎明.機械零件設計手冊.北京：國防工業(yè)出版社，1996[14]. 王昆等.機械設計（機械設計基礎）課程設計.高等教育出版社，2006[15]. 徐灝.機械設計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1995.12[16]. 趙桂娟等.成本會計學.北京：機械工業(yè)出版社，2008[17]. 周元康等.機械設計課程設計.重慶：重慶大學出版社，2001[18]. 王昆等.機械設計基礎課程設計[M].北京：高等教育出版社，1996[19]. 陳道南等.升降機課程設計[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1983[20]. 何慶.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[21]. 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[22]. 歐陽周等.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[23]. 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Journal of Science & Engineering,1998南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文41致 謝在袁老師的悉心指導下完成的，導師淵博的專業(yè)知識，嚴謹的精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，嚴以律己，寬以待人的崇高風范，不僅使我樹立了遠大的學術目標，掌握了基本知識，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。在畢業(yè)設計即將完成之際，我要非常感謝我的畢業(yè)設計指導老師袁老師。首先，他有著豐富的工作及實踐經驗，對我們的指導很注重從實踐的角度出發(fā)，比如要求我們通過網絡及親身調查市場，考察相關產品的有關參數，價格等等。我想這對即將走上工作崗位的我們盡快了解社會生產有著很重要的幫助。再次，在做畢業(yè)設計的過程中，他對我們嚴格要求，雖然每次見老師都有批評的聲音，但正式這一次又一次的批評把的許多錯誤指正了，把我的疑難問題迎刃解決了，同時它也是一種督促。其次，他要求我們要能文理結合，綜合運用，這也體現在畢業(yè)設計當中，比如設計任務書要求我們做成本核算，但由于成本核算較復雜，我們一時還學不太懂，他就只要求我們做個簡單的成本核算。在此我還要感謝和我一起做畢業(yè)設計的幾個同班同學，我們之間的互相幫助和借鑒學習，在幫助我們順利完成畢業(yè)設計上起到了重要的作用。在即將畢業(yè)時，我們有進一步加深了我們之間的友情，讓我們更加珍惜畢業(yè)前的這段時光。最后，感想母校四年來的培養(yǎng)，給予我這么好的學習和生活得環(huán)境。讓我學到了很多知識，使我能成為對社會更有用的人。南昌航空大學科技學院學士學位畢業(yè)論文42附錄 A基本術語及定義 A1基本術語A1.1 可靠性機械、零部件或裝置在規(guī)定條件下和規(guī)定期限內執(zhí)行所要求的功能而不出現故障的能力。A1.2 可維修性根據實際情況，采用特定的方法對機械執(zhí)行所需的各種維修活動，使其實現或恢復預定使用條件下功能狀態(tài)的能力。A1.3 安全性按使用說明書規(guī)定的預定使用條件下，執(zhí)行其功能和在運輸、安裝、調整、拆卸和處理時不產生損傷和危害健康的能力。A1.4 危險有能傷害或危害健康的起源。A1.5