滾輪式腳踏式液壓升降平臺(tái)車設(shè)計(jì)

南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士論文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(tái)車設(shè)計(jì)的目的1、 理論目的：綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程、液壓技術(shù)，材料力學(xué)及其他與相關(guān)課程的理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)際，進(jìn)行液壓升降臺(tái)設(shè)計(jì)實(shí)踐，使理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)踐緊密結(jié)合起來(lái)，從而使已有知識(shí)學(xué)有所用，并得到進(jìn)一步的鞏固和提高。2、實(shí)踐目的：在設(shè)計(jì)實(shí)踐中學(xué)習(xí)和掌握通用液壓元件，尤其是各類標(biāo)準(zhǔn)元件的選用原則和回路的組合方法，培養(yǎng)設(shè)計(jì)技能，提高分析和解決生產(chǎn)實(shí)際問題的能力，為今后的設(shè)計(jì)制造工作打好的基礎(chǔ)。3、通過(guò)液壓升降平臺(tái)車設(shè)計(jì)，學(xué)生應(yīng)在計(jì)算、繪圖、運(yùn)用程序軟件和熟悉設(shè)計(jì)資料（包括設(shè)計(jì)手冊(cè)、產(chǎn)品樣本、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范）以及進(jìn)行評(píng)估方面得到實(shí)際訓(xùn)練，增強(qiáng)自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。1.1.2滾輪式腳踏式液壓升降平臺(tái)車設(shè)計(jì)的意義 隨著當(dāng)代機(jī)械制造業(yè)與液壓技術(shù)的不斷發(fā)展，社會(huì)生產(chǎn)對(duì)生產(chǎn)率的要求也越來(lái)越高，因此，在人類社會(huì)工農(nóng)業(yè)發(fā)展中，具有結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，升降平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)的液壓升降機(jī)起著極其重要的作用。滾輪式腳踏式液壓升降機(jī)是一種新型的液壓升降機(jī)，主要由機(jī)械元件和液壓系統(tǒng)等組成。滾輪式腳踏式液壓升降機(jī)適合于車間、倉(cāng)庫(kù)、車站、碼頭等場(chǎng)所，且由于只需要簡(jiǎn)單動(dòng)力，不會(huì)產(chǎn)生火花和電磁場(chǎng)，故特別適合搬運(yùn)易燃、易爆物品，這種升降機(jī)對(duì)提高搬運(yùn)效率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度等都具有重要意義。此外，滾輪式腳踏式液壓升降臺(tái)根據(jù)使用要求，可配置其它附加裝置，并可任意多項(xiàng)或組合，能達(dá)到更好的使用效果。因此我們有必要對(duì)它進(jìn)行深入研究。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目來(lái)源于生產(chǎn)第一線，所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品具有實(shí)用價(jià)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(jìn)設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品機(jī)構(gòu)更合理、更實(shí)用、更可靠。1.2國(guó)內(nèi)外液壓技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)1.2.1研究現(xiàn)狀 液壓升降機(jī)的核心部件在于液壓提升設(shè)備,因此國(guó)內(nèi)外對(duì)液壓提升設(shè)備主要進(jìn)行動(dòng)力分析和運(yùn)動(dòng)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(shí)間，內(nèi)徑，液壓升降機(jī)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(jià)格高、長(zhǎng)時(shí)間暴露在外面易老化腐蝕，造成無(wú)謂的損害，久后會(huì)使連接處漏水等缺點(diǎn)。它通常采用35、34號(hào)或無(wú)縫鋼管做成實(shí)心桿或空心桿，為了提高耐磨性的防銹蝕，目前國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)工藝是表面鍍硬鉻（鍍層厚度0.020.05mm）并拋光，其表面粗糙度Ra為1.60.4m。由于鍍鉻對(duì)人、環(huán)境污染嚴(yán)重，屬國(guó)家環(huán)保線值項(xiàng)目，且鍍層不均勻，液壓提升設(shè)備的工作液壓提升設(shè)備其實(shí)也就是個(gè)最簡(jiǎn)單的油缸了.通過(guò)手動(dòng)增壓稈(液壓手動(dòng)泵)使液壓油經(jīng)過(guò)一液壓提升設(shè)備是液壓缸的重要部件。1.2.2發(fā)展趨勢(shì) 隨著全球科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，世界液壓升降臺(tái)工業(yè)相繼發(fā)生了一系列重大的技術(shù)革命，極大地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，擴(kuò)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(shù)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(shù)絕大部分是在上世紀(jì)幾大創(chuàng)新技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)或發(fā)展的，這些新技術(shù)包括降低熱耗、提高自動(dòng)化程度、擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模、利用廢物、環(huán)境保護(hù)、產(chǎn)品深加工等方面。其中玻璃鋼/復(fù)合材料的技術(shù)有著良好的發(fā)展前景，就是要大力開拓玻璃鋼/復(fù)合材料的應(yīng)用范圍，不斷提高先進(jìn)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(cāng)庫(kù)等面積小又急需節(jié)省人力資源，提高勞動(dòng)效率高，減少噪音和污染的場(chǎng)所，腳踏式液壓升降平臺(tái)車應(yīng)運(yùn)而生。國(guó)內(nèi)外研究人員正針對(duì)這些場(chǎng)所，根據(jù)人們的不同需要在不斷的完善升降平臺(tái)車的結(jié)構(gòu)性能，改變體積的大?。⊙邪l(fā)出能夠更加實(shí)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(duì)承載物重量的改變做出反應(yīng)的腳踏式液壓升降平臺(tái)車。1.3本課題研究?jī)?nèi)容本設(shè)計(jì)課題主要研究?jī)?nèi)容包括滾輪式腳踏式液壓升降平臺(tái)車的總體方案論證選擇、液壓系統(tǒng)回路的設(shè)計(jì)、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)件的計(jì)算選型、零部件設(shè)計(jì)、材料選擇首先對(duì)液壓升降技術(shù)參數(shù)進(jìn)行分析研究，結(jié)合具體實(shí)例，對(duì)機(jī)構(gòu)中兩種液壓缸布置方式分析比較，并根據(jù)要求對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)個(gè)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算最終確定液壓執(zhí)行元件-液壓缸，通過(guò)對(duì)鉸架的各項(xiàng)受力分析確定臺(tái)板與鉸架的載荷要求，設(shè)計(jì)出一種高效節(jié)能無(wú)污染，且運(yùn)用廣泛的滾輪式腳踏式液壓升降平臺(tái)車。2 滾輪式腳踏式液壓升降平臺(tái)車的總機(jī)設(shè)計(jì)2.1總體方案的分析比較和確定根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)技術(shù)要求，滾輪式腳踏式液壓升降平臺(tái)車的設(shè)計(jì)需達(dá)到以下要求：額定載重量500kg，升降臺(tái)最大升高高度在950毫米到1050毫米之間，通過(guò)腳踩腳踏式液壓泵提起貨物，要求后輪固定，設(shè)置過(guò)載安全閥，確保操作者安全，剎車安全可靠?？稍谏虄?nèi)任意位置停止升降。經(jīng)過(guò)多方面考慮，對(duì)滾輪式腳踏式液壓升降平臺(tái)車的設(shè)計(jì)初擬定兩種方案， 圖2-1（方案一圖） 圖2-2（方案二圖） 方案一分析：如圖2-1所示，液壓升降臺(tái)采用的液壓缸兩端都可在一定空間內(nèi)自由活動(dòng)，這樣一來(lái)對(duì)液壓缸易受到徑向剪切力和較大彎矩，從而對(duì)其壓桿穩(wěn)定性要求很高。從外形結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算和力的計(jì)算都很復(fù)雜 ，而且要滿足升降臺(tái)升降時(shí)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(diǎn)相連接的肋板部分作用在連接鉸架的軸上，則軸對(duì)該處鉸架截面作用力將很大，則該截面可能成為危險(xiǎn)截面。且當(dāng)液壓缸活塞到底部時(shí)，升降臺(tái)還可能將有較大高度 ，不能滿足升降臺(tái)最低高度的設(shè)計(jì)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(guò)軸固定在底座上，另一端通過(guò)肋板固定在鉸架上，這樣液壓缸的一端繞另一端在某個(gè)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(shí)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(diǎn)較低，那么的液壓缸的行程只需變化很小，便載物臺(tái)就可以實(shí)現(xiàn)較大幅度的升降，易于滿足設(shè)計(jì)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(guò)以上的方案分析，本滾輪式腳踏式液壓升降平臺(tái)車采用方案二設(shè)計(jì)。2.2液壓升降平臺(tái)車的結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)原理 滾輪式腳踏式液壓升降平臺(tái)車主要由動(dòng)力源和機(jī)架兩部分組成，動(dòng)力源部分主要由腳踏式液壓泵和單作用液壓缸組成，機(jī)架部分由工作平臺(tái)，內(nèi)外剪式鉸架板和底座導(dǎo)軌槽，支撐板等構(gòu)件組成(如圖2-3所示)。滾輪式腳踏式液壓升降平臺(tái)車的運(yùn)動(dòng)原理如下所述：首先，升降平臺(tái)的升降是通過(guò)液壓缸的伸縮運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)地的。液壓缸一端通過(guò)軸和兩肋板與外鉸架相連。另一端通過(guò)軸固定在底座導(dǎo)軌槽的中部位置；其次，內(nèi)、外鉸架與導(dǎo)軌槽連接的方式為：圖示鉸架右端通過(guò)安裝了軸承的滾輪與上下導(dǎo)軌槽相連接，圖示鉸架左端通過(guò)鉸支連接固定在上下導(dǎo)軌槽左部；腳踏式液壓泵經(jīng)過(guò)油管與液壓缸相連，則當(dāng)腳踩液壓泵腳踏板時(shí)，油壓將頂起液壓缸使柱塞伸出，當(dāng)卸荷時(shí)，重物的重力將使肋板壓縮柱塞，使柱塞回縮進(jìn)去。由前述的連接方式得，與外鉸架5右側(cè)，內(nèi)鉸架3右側(cè)相連接的滾輪將左右滾動(dòng)，從而工作平臺(tái)將上升或下降，起到升降貨物的作用。此外，萬(wàn)向腳輪10上安裝有剎車，方便在搬運(yùn)貨物的時(shí)候升降臺(tái)不會(huì)移動(dòng)。圖2-3 液壓升降平臺(tái)車結(jié)構(gòu) 1單向腳輪，2液壓缸，3內(nèi)鉸架，4平臺(tái)導(dǎo)軌槽，5外鉸架，6工作平臺(tái)7手推扶桿，8液壓泵，9底座支撐板，10萬(wàn)向腳輪，11底座導(dǎo)軌槽3 升降臺(tái)尺寸初步分析計(jì)算3.1升降臺(tái)高度的計(jì)算（1） 、設(shè)計(jì)升降臺(tái)最大高度為950至1050mm之間，可取=1000mm左右，而升降臺(tái)最小高度設(shè)計(jì)為=435mm； （2）、選用滾輪時(shí)，因滾輪為標(biāo)準(zhǔn)件，可選取其直徑為150mm，則輪子底部至升降臺(tái)底座支撐板底部的距離，即滾輪機(jī)構(gòu)總體高度可選為t=200mm；（3)、試選上端導(dǎo)軌槽整體高度=50mm,底座導(dǎo)軌槽整體厚度=60mm,則未考慮平臺(tái)厚度的情況下，上端導(dǎo)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(tái)處于最大高度時(shí)，=-（t+）=1000-(200+)=745mmb升降臺(tái)處于最小高度時(shí)，=-（t+）=435-(200+)=180mm3.2相關(guān)角度的計(jì)算 若設(shè)液壓缸作用點(diǎn)中心與平臺(tái)底部距離為=10mm,則底座固定鉸支中心至液壓缸作用點(diǎn)中心的垂直距離為：g=-=180-10-=145mm。 由升降平臺(tái)尺寸為1010520mm,則可設(shè)升降臺(tái)處于最低高度時(shí)，底座固定鉸支中心與活動(dòng)鉸支中心兩點(diǎn)距離為d=850mm。則tan=0.2117 =則2L=869mm從而sin=0.8575 =以上2L- 鉸架長(zhǎng)度； - 升降臺(tái)最低高度時(shí)鉸架中心線與底座導(dǎo)軌中心線夾角； - 升降臺(tái)最大高度時(shí)鉸架中心線與底座導(dǎo)軌中心線夾角；此時(shí)升降臺(tái)處于最大高度時(shí)有，底座固定鉸支中心與活動(dòng)鉸支中心兩點(diǎn)距離為e=448mm=435mm。這說(shuō)明當(dāng)升降臺(tái)處于最大高度時(shí)，所承受重物作用中心仍介于平臺(tái)固定鉸支中心與活動(dòng)鉸支中心之間，使得平臺(tái)傾覆的可能性極小，滿足穩(wěn)定性要求。3.3液壓缸作用結(jié)構(gòu)圖分析 如下兩圖3-1、3-2中:圖3-1 升降臺(tái)結(jié)構(gòu)分析 圖3-2 液壓缸作用簡(jiǎn)化圖若令=m ，=p ，則=n由確定； 設(shè)計(jì)當(dāng)升降臺(tái)達(dá)最大高度時(shí)，液壓缸作用點(diǎn)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 當(dāng)=時(shí)，sin（+）=g=145mm； 當(dāng)=時(shí)，+= = 由上得p=213mm現(xiàn)將液壓泵的支撐點(diǎn)作用于底座中心d點(diǎn)，則 M=425mm 現(xiàn)計(jì)算液壓缸中心線（線ed）到c點(diǎn)的距離n的大小 對(duì)于ced，由面積關(guān)系可有： ，從而得： 將p=213mm，m=425mm，=代入上式得： 4 升降臺(tái)受力及力矩分析4.1整體受力分析圖 升降臺(tái)在整體受力如圖4-1，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： , ; , ;4.3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; , ; ;以上了圖中所示力的方向皆為事先假設(shè)力的方向，其中規(guī)定水平方向（x方向）向上為正，向下為負(fù)；豎直方向（y方向）向右為正，向左為負(fù)。4.4力和力矩的分析計(jì)算4.4.1鉸架上端鉸支受力先忽略平臺(tái)自重，則由上圖因?yàn)椋?所以 而 （令，且有，為軸承滾輪與平臺(tái)導(dǎo)軌槽間的摩擦系數(shù)） ，則至此能計(jì)算出 、 、 、4.4.2整體受力分析計(jì)算 對(duì)平臺(tái)，重物及兩鉸架組成的整體進(jìn)行受力分析：（4.1） =0 =0 . =0 . 4.4.3內(nèi)、外鉸架單獨(dú)受力分析 對(duì)L1單獨(dú)進(jìn)行受力平衡分析： =0 =0 . =0 =0 .由、得 . 由、得 . 對(duì)L2單獨(dú)進(jìn)行受力平衡分析： =0 =0 . =0 =0 . 4.4.4力矩平衡分析 若規(guī)定逆時(shí)針為正，順時(shí)針為負(fù)，則對(duì)L1的c點(diǎn)的轉(zhuǎn)矩平衡得： =0 =0 （a） 對(duì)L2有： （1），d點(diǎn)的轉(zhuǎn)矩平衡得： =0 =0 .（b） （2），o點(diǎn)的轉(zhuǎn)矩平衡得： =0 =0 =0 .（c）又因?yàn)?.（d）軸承滾輪與底座導(dǎo)軌槽間的摩擦系數(shù)4.5液壓缸受力分析 4.5.1液壓缸受力公式的導(dǎo)出 由（c），（d）兩式得： 則至此能算出由上 、式分別可得： .（e） =- .（f） 將以上（e）、（f）式代入至（a）式得： F= = .（g） 至此可算出力F，由于這些力是按對(duì)稱鉸架的一邊來(lái)考慮的，所以F為鉸架與底座成時(shí)液壓缸所承受的一半力的大小。則T=2F= 其中：T-液壓缸受力大小4.5.2液壓缸最大受力時(shí)數(shù)值及角度計(jì)算分析液壓缸產(chǎn)生最大力時(shí)，鉸架與底座所成角度大小 根據(jù)上面一系列的式子有，當(dāng)為不同大小時(shí)，對(duì)應(yīng)各鉸支點(diǎn)受力大小不同，從而液壓缸受力大小相應(yīng)不同。現(xiàn)根據(jù)以上所列式子將部分關(guān)鍵數(shù)據(jù)輸入如下表4-1, 表4-1-24.5-24.4-24.4-24.4-24.3-24.3-24.2-24.2-24.12447.72375.22268.92122.01923.61657.11295.8794.4212.312.212.613.113.814.816.117.920.423.21223.61258.41310.11382.01479.41610.51788.72036.22322.864.887.6106.8122.9136.3147.1155.3161.0163.8305.0270.0239.8212.9187.6163.3139.8116.998.428.3529.4029.9530.0729.8429.3228.5527.5726.62435435435435435435435435435(N)206351939418310172841625315170139971270511517 此外經(jīng)過(guò)更精確的計(jì)算得，液壓缸受力曲線圖如下圖4-4，圖4-4 液壓缸受力曲線圖由上圖得，當(dāng)升降臺(tái)處于最低位置，即 =時(shí)，液壓缸受力最大，此時(shí)有有 T = 20635 N，考慮到工作平臺(tái)，工作平臺(tái)導(dǎo)軌槽，內(nèi)、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 = T= 20635 1.3 =26825.5 26826N 5 液壓系統(tǒng)的分析5.1 受載分析 該腳踏式液壓升降臺(tái)的工作循環(huán)過(guò)程是：當(dāng)工作平臺(tái)處于最低位置時(shí)，腳踩腳踏板，升降臺(tái)升起，當(dāng)?shù)竭_(dá)最大高度時(shí)，升降臺(tái)停止上升，液壓系統(tǒng)進(jìn)入保壓階段；在升降臺(tái)上升的過(guò)程中，升降臺(tái)的傾角不斷地發(fā)生變化；升降臺(tái)開始下降，下降到最低點(diǎn)停止運(yùn)動(dòng)，至此升降臺(tái)一個(gè)工作循環(huán)結(jié)束。在升降臺(tái)的整個(gè)工作循環(huán)過(guò)程中，在最低位置時(shí)液壓缸推力最大。隨著上平臺(tái)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(shè)計(jì)5.2.1設(shè)計(jì)要求 結(jié)合設(shè)計(jì)要求，滾輪式腳踏式液壓升降平臺(tái)車的動(dòng)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(nèi)部已有一部分液壓回路，原理如下： 1，當(dāng)要使工作平臺(tái)上升時(shí)，換向閥7左位接通，腳踩液壓泵3，1中油液進(jìn)入液壓缸下端，從而將液壓缸活塞頂出，平臺(tái)上升。 2，當(dāng)要使工作平臺(tái)下降時(shí)，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(tái)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(jìn)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(dòng)液壓泵 ，4單向閥 ，5溢流閥 ，6液壓缸，7手動(dòng)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6 液壓缸、液壓泵的選型6.1液壓缸基本尺寸計(jì)算 從圖3-4中根據(jù)幾何關(guān)系可得液壓缸的瞬時(shí)尺寸（即鉸接點(diǎn)DC之間的距離）為液壓缸兩鉸接點(diǎn)之間的最大距離和最小距離分別為根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)情況，并結(jié)合圖3-2及相關(guān)數(shù)據(jù)，有 Smin= = Smax= = 即液壓缸的最大安裝尺寸為 Smax=475mm 最小安裝尺寸為 Smin=306mm設(shè)液壓缸的有效行程為s，為了使液壓缸兩鉸接點(diǎn)之間的距離為最小值時(shí)，柱塞不抵到液壓缸缸底，并考慮液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸K1和K2(圖3)，一般應(yīng)取SminKl+K2+S 同樣，為了使液壓缸兩鉸接點(diǎn)之間的距離為最大值時(shí)，柱塞不會(huì)脫離液壓缸中的導(dǎo)向套，一般應(yīng)取SmaxKl+K2+2S 式中的K1和K2根據(jù)液壓缸的具體結(jié)構(gòu)決定，圖6-1 液壓缸相關(guān)尺寸圖6.2液壓缸具體選型 由以上計(jì)算得出：滾輪式腳踏式液壓升降平臺(tái)車平臺(tái)處于最低高度，即 =時(shí)，液壓缸受力最大，此時(shí)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= 31420 N，由于已計(jì)算出液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(shè)計(jì)計(jì)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(zhǎng)bh=530160200mm。其輸出壓力位700kgf/cm2，儲(chǔ)油量為1升，重量為12kg;此外液壓泵配有1m高壓油管/接頭。以下對(duì)該種型號(hào)的液壓泵進(jìn)行校核：根據(jù)前述內(nèi)容，已選用缸徑為的液壓缸，且液壓缸承受最大壓力為= 26826 N，則液壓缸內(nèi)部活塞所受最大壓強(qiáng)為 = = = = 13.662 Mpa而1kgf/cm2 = 98 Kpa ，則= 13.662 Mpa = = 139.41 kgf/cm2很明顯有即液壓泵所能產(chǎn)生的壓強(qiáng)大于液壓缸能承受的最大壓強(qiáng)，故F-1000型號(hào)的腳踏油壓泵滿足設(shè)計(jì)要求。此外液壓泵具有如下的性能要求：1，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(shí)，能使升降臺(tái)安全緩慢下降；3，適用于沒有電源和壓縮空氣的現(xiàn)場(chǎng)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(dāng)升降臺(tái)達(dá)最高位置時(shí)液壓缸內(nèi)儲(chǔ)油儲(chǔ)油=18010 = 0.353 L。 此外，此時(shí)油管中也儲(chǔ)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(chǔ)油量為=10 = 0.314 L。 則液壓缸所需出油量至少應(yīng)為= + =0.353+0.314 = 0.667L ，小于液壓缸而儲(chǔ)油量1L，故液壓缸儲(chǔ)油量足夠，滿足要求。 7 腳輪 滾輪的選用 7.1選用要求 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，本滾輪式腳踏式液壓升降平臺(tái)車的額定載重為500kg，此外已規(guī)定升降平臺(tái)車本身的重量應(yīng)130kg，又由于腳踩腳踏式液壓泵的力很小，幾乎可忽略不計(jì)，故地面所受重力最大可估計(jì)為630kg，即每滾輪最少負(fù)重157.5kg，又因?yàn)楸旧蹬_(tái)在工廠、超市等場(chǎng)所使用，因此對(duì)噪音有一定的要求，為此本升降臺(tái)的腳輪選擇材料為超級(jí)橡膠的腳輪，其中兩個(gè)為萬(wàn)向輪，兩個(gè)為定向輪。7.2腳輪實(shí)際選型 如下圖7-1所示，本升降臺(tái)選擇型號(hào)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(gè)輪的載重為250kg，自重為2.06kg； 底板尺寸為114102mm，安裝孔距為8471mm，孔徑=11mm。另外，萬(wàn)向腳輪上附帶有剎車，可使升降臺(tái)能夠在與水平面成一定角度的斜坡上工作而不至于滑動(dòng)。圖7-17.3 滾輪的選用 滾輪的結(jié)構(gòu)如圖7-2所示圖7-28 各構(gòu)件參數(shù)設(shè)計(jì)8.1內(nèi)、外鉸架材料及設(shè)計(jì)尺寸選擇內(nèi)外鉸架主要用于支撐升降臺(tái)面，是該液壓升降臺(tái)的重要組成構(gòu)件，因此其使用材料的性能至關(guān)重要，選擇型號(hào)為Q235的普通碳素鋼，初選實(shí)心處截面基本尺寸為3060mm，長(zhǎng)度已確定約為870mm。8.2滾道材料及設(shè)計(jì)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(hào)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(nèi)圓弧半徑 r1 腿端圓弧半徑8.3升降工作臺(tái)材料及設(shè)計(jì)尺寸選擇 工作臺(tái)的，對(duì)于翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)骨架，基本尺寸為L(zhǎng)B=1010520，翻轉(zhuǎn)平臺(tái)面則用熱軋普通鋼板，公稱厚度為5mm。8.4底座材料及設(shè)計(jì)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(hào)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(zhǎng)邊寬度 b 短邊寬度 d 邊厚 r1 邊端內(nèi)弧半徑 r 內(nèi)圓弧半徑9 應(yīng)力計(jì)算及強(qiáng)度校核9.1 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 在上述分解合成力的過(guò)程中，由于豎直均很小，故這些力在1、2方向上的分解力可忽略不計(jì)。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： 其中， 則外鉸架L1所受最大拉應(yīng)力為 或 ；其中=外鉸架L1所受最大壓應(yīng)力為 上式中、產(chǎn)生于液壓缸作用點(diǎn)截面處，產(chǎn)生于o點(diǎn)截面處。分別記為L(zhǎng)1：拉、L1：壓、L1：拉。9.3內(nèi)鉸架軸力圖、剪力圖和彎矩圖分析 圖9-5 內(nèi)鉸架L2受力分析圖9-6 內(nèi)鉸架L2軸力圖圖9-7 內(nèi)鉸架L2縱向剪力圖圖9-8 內(nèi)鉸架L2縱向彎矩圖由上述圖有： ；其中 則內(nèi)鉸架L2所受最大拉應(yīng)力為 ； 其中內(nèi)鉸架L2所受最大壓應(yīng)力為 ； 其中上式中產(chǎn)生于o點(diǎn)處上半部分界面，產(chǎn)生于o點(diǎn)處下半部分界面。分別記為L(zhǎng)2：拉、L2：壓。9.4 鉸架應(yīng)力強(qiáng)度校核9.4.1鉸架截面尺寸的確定 經(jīng)過(guò)精確計(jì)算和篩選，已選取內(nèi)外鉸架實(shí)心截面為3060mm，經(jīng)更詳細(xì)的計(jì)算發(fā)現(xiàn)，所選截面寬度太長(zhǎng)，考慮到材料的節(jié)省和強(qiáng)度要求，現(xiàn)可將截面尺寸暫定為=2060mm。其實(shí)心截面如下圖9-9 所示， 圖9-9此外，在內(nèi)外鉸架相連接處，鉸架截面處應(yīng)加工有一孔，其直徑經(jīng)過(guò)計(jì)算可選取為=30mm，該處截面如下圖9-10 所示， 圖9-109.4.2鉸架截面應(yīng)力分析校核 結(jié)合9.3中內(nèi)容，可能產(chǎn)生的最大拉應(yīng)力為 L1：拉，L1：拉 L2：拉。可能產(chǎn)生的最大壓應(yīng)力為L(zhǎng)1：壓，L2：壓。此外，在鉸架與水平線所成角度不同的時(shí)候，這些力又相應(yīng)地發(fā)生變化，結(jié)合相關(guān)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(yīng)力變化曲線圖9-12 外鉸架L1中產(chǎn)生的可能最大拉應(yīng)力變化曲線圖9-13 外鉸架L1中產(chǎn)生的可能最大壓應(yīng)力變化曲線圖9-14 內(nèi)鉸架L2中產(chǎn)生的可能最大拉應(yīng)力變化曲線圖9-15 內(nèi)鉸架L2中產(chǎn)生的可能最大壓應(yīng)力變化曲線 經(jīng)過(guò)更精確的計(jì)算綜上得出：鉸架截面處受最大應(yīng)力都出現(xiàn)在外鉸架，最大拉應(yīng)力約為=90Mpa，此時(shí)；受最大壓應(yīng)力為=96.6Mpa，此時(shí)，兩最大應(yīng)力都出現(xiàn)在液壓缸作用點(diǎn)截面處。 鉸架所選材料為Q235普通碳素鋼，其屈服極限=216235Mpa，若選取安全因數(shù)=2，則鉸架許用應(yīng)力=108117.5Mpa。 以上數(shù)據(jù)比較有<,且<,則校核得內(nèi)外鉸架所受應(yīng)力小于許用應(yīng)力，因此滿足內(nèi)、外鉸架支撐起貨物的強(qiáng)度要求而不至于鉸架斷裂，故所選用鉸架滿足設(shè)計(jì)要求。9.5肋板連接軸強(qiáng)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 肋板連接軸所受最大彎矩9.5.2肋板連接軸強(qiáng)度校核 根據(jù)上圖9-16、圖9-17，又由于 = 26826 N, = 386mm= 0.386m， = 55mm = 55m，則肋板連接軸所受最大彎矩= = = = 2588.709 Nm肋板連接軸抗彎截面系數(shù)W = = =16.334則該連接軸截面所受最大拉、壓應(yīng)力為= = = 158.49Mpa由于肋板連接軸所選材料為45號(hào)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(yīng)力=176.5Mpa。 比較得<，則校核得內(nèi)外鉸架所受應(yīng)力小于許用應(yīng)力，因此在承受液壓缸產(chǎn)生的最大頂力時(shí)，肋板連接軸不會(huì)因?yàn)閺澗剡^(guò)大而斷裂，故所選用肋板連接軸滿足設(shè)計(jì)要求。 10 升降平臺(tái)車重量核算10.1升降臺(tái)總重計(jì)算核對(duì) 在畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書中要求本手動(dòng)液壓堆高車的總重量不大于130kg，因此要對(duì)對(duì)高車的重量進(jìn)行核算，參考4和裝配圖，經(jīng)計(jì)算，現(xiàn)將升降平臺(tái)車各部件的重量列入表10-1中，序號(hào)名 稱數(shù) 量重 量單 件總 計(jì)1萬(wàn)向腳輪2122定向腳輪2123腳踏式液壓泵112124油 管10.50.55開口銷100.020.26液壓缸1447螺 母200.010.28彈簧墊片400.0050.29螺 栓200.05110滾輪外套40.050.211軸 承40.10.412手扶推桿11.81.813工作平臺(tái)1111114內(nèi)鉸架251015外鉸架251016底 座291817導(dǎo)軌槽47.53018肋 板 22.52.519肋板連接軸13320鉸架中心連接軸13.53.521內(nèi)鉸架穩(wěn)定軸13.53.522腳踏泵定位底板22.55表10-1 經(jīng)計(jì)算得本液壓升降平臺(tái)車的總重=121kg130kg，因此升降臺(tái)自重方面滿足設(shè)計(jì)要求。11 升降臺(tái)成本核算11.1成本核算概念 把一定時(shí)期內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中所發(fā)生的費(fèi)用，按其性質(zhì)和發(fā)生地點(diǎn)，分類歸集、匯總、核算，計(jì)算出該時(shí)期內(nèi)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)費(fèi)用發(fā)生總額和分別計(jì)算出每種產(chǎn)品的實(shí)際成本和單位成本的管理活動(dòng)。其基本任務(wù)是正確、及時(shí)地核算產(chǎn)品實(shí)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(yíng)決策提供科學(xué)依據(jù)，并借以考核成本計(jì)劃執(zhí)行情況，綜合反映企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理水平。11.2產(chǎn)品生產(chǎn)成本項(xiàng)目 為了具體地反映計(jì)入產(chǎn)品生產(chǎn)成本的生產(chǎn)費(fèi)用的各種用途，還應(yīng)進(jìn)一步劃分若干個(gè)項(xiàng)目，即產(chǎn)品生產(chǎn)成本項(xiàng)目，簡(jiǎn)稱產(chǎn)品成本項(xiàng)目、成本項(xiàng)目。也指從生產(chǎn)費(fèi)用的具體用途出發(fā)，將直接生產(chǎn)費(fèi)用和間接生產(chǎn)費(fèi)用劃分為若干項(xiàng)目即成本項(xiàng)目，如直接材料，直接人工，制造費(fèi)用等。并根據(jù)生產(chǎn)特點(diǎn)和管理要求，企業(yè)一般設(shè)立以下3個(gè)成本項(xiàng)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(wù)過(guò)程中所耗費(fèi)的直接用于產(chǎn)品生產(chǎn)并購(gòu)成產(chǎn)品實(shí)體店原料、主要材料、外購(gòu)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(wù)過(guò)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(fèi)用 制造費(fèi)用是指企業(yè)為生產(chǎn)產(chǎn)品和提供勞務(wù)而發(fā)生的各項(xiàng)間接費(fèi)用，包括生產(chǎn)車間管理人員的工資等職工薪酬、折舊費(fèi)、機(jī)物料消耗、勞動(dòng)保護(hù)費(fèi)等費(fèi)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(tái)要用到的材料有45號(hào)鋼、Q235鋼板、角鋼、槽鋼、矩形鋼、管圓形鋼管以及一些標(biāo)準(zhǔn)件，在裝配過(guò)程中還要用到焊條，經(jīng)咨詢得各種材料及標(biāo)準(zhǔn)件的價(jià)格如下：45號(hào)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(gè) ；螺母：1元/個(gè)；螺栓：1元/個(gè)；彈簧墊片：0.5元/個(gè)；六角頭螺栓：1元/個(gè)；腳輪:30元/只；腳踏式液壓泵：700元/臺(tái)；油管：20元/米；液壓缸：200元/臺(tái)； 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(jià)格都乘上一個(gè)系數(shù)，經(jīng)咨詢相關(guān)專業(yè)人士得此系數(shù)為1.11.4左右，本文取1.2，根據(jù)表12-7中各種材料的重量和標(biāo)準(zhǔn)件的個(gè)數(shù)以及裝配圖中標(biāo)注的材料得：標(biāo)準(zhǔn)件所需費(fèi)用為304+700+20+200+34+120+0.540+120=1120直接材料成本=1.2（3.6522.2+3.4530+3.1835+3.4818）+1120=1550.11.3.2直接人工成本的核算 經(jīng)咨詢得機(jī)械行業(yè)工人的工資在大約在20002500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(tái)，則此處每臺(tái)液壓升降車需直接人工成本費(fèi)約240元；經(jīng)咨詢相關(guān)行業(yè)人士知工人的福利（五險(xiǎn)一金等)250-300元左右，本文取260元。則又應(yīng)向每臺(tái)堆高車攤派26元.所以直接人工成本費(fèi)為266元/臺(tái)。11.3.3制造成本的核算 經(jīng)咨詢的機(jī)械行業(yè)管理人的工資在大約在25003000元左右，本文中取2800元，堆高車月產(chǎn)量為1000臺(tái)，設(shè)該廠有10位管理人員，所以每臺(tái)攤派28元；攤派折舊費(fèi)按每臺(tái)100元攤派；機(jī)物料費(fèi)按每臺(tái)10攤派；水電費(fèi)按每臺(tái)10元攤派。所以直接人工成本為148元/臺(tái)。11.4總計(jì)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+1481964元。參考文獻(xiàn)1. T. Morita, Y. Sakawa, Modeling and control of power shovel, Transactions of SICE 22 1 1986 6975.2.濮良貴等.機(jī)械設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社，20063.孫恒等.機(jī)械原理.北京：高等教育出版社，20064.左鍵民.液壓與氣壓傳動(dòng).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20085.章宏甲.液壓傳動(dòng).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20026.楊黎明.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：國(guó)防工業(yè)出版社，19967.徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19958.劉新德.袖珍液壓氣動(dòng)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20049.葉玉駒等.機(jī)械制圖手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200810.成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本液壓傳動(dòng).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，200411.李壯云.中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典5.南昌:江西科學(xué)技術(shù)出版社，200211.趙桂娟等.成本會(huì)計(jì)學(xué).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200712.王昆等.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：高等教育出版社，200413.周元康等.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).重慶：重慶大學(xué)出版社，200114.何慶主編.機(jī)械制造專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)與范例.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，200815.孫波.機(jī)械專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)寶典.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，200816.歐陽(yáng)周.理工類學(xué)生專業(yè)論文導(dǎo)寫.長(zhǎng)沙：中南工業(yè)大學(xué)出版社，2000 致 謝經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的努力，最終還是順利地完成了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。值此畢業(yè)設(shè)計(jì)論文完成之際，當(dāng)我再次回首這幾個(gè)月的經(jīng)歷時(shí)，真是頗有感慨，當(dāng)然最多的還是成就感。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我從中受益匪淺，不僅學(xué)會(huì)應(yīng)用大學(xué)里所學(xué)到的一些基礎(chǔ)知識(shí)去解決設(shè)計(jì)中遇到的問題，而且比較全面系統(tǒng)的理解了機(jī)械設(shè)計(jì)的一些設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)步驟，同時(shí)還認(rèn)識(shí)到作為一個(gè)設(shè)計(jì)人員必須具備的一些素質(zhì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中也會(huì)遇到一些自己解決不了的問題，通過(guò)查閱相關(guān)資料文獻(xiàn)以及在袁寧老師的悉心的指導(dǎo)和幫助下，問題都迎刃而解。至此，我衷心地感謝我的指導(dǎo)老師袁寧老師，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中他都給予了我悉心的指導(dǎo)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(tái)車的整體構(gòu)造和工作原理，袁老師建議我們到洪城大市場(chǎng)去參觀調(diào)查，在參觀調(diào)查的過(guò)程中我收集到了好多重要信息，為設(shè)計(jì)提供了提供了很多構(gòu)思。在撰寫論文的過(guò)程中，袁老師傾注了不少的心血和汗水，無(wú)論是在論文的選題、構(gòu)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(xì)致的教誨和無(wú)私的幫助，特別是他廣博的學(xué)識(shí)、深厚的學(xué)術(shù)素養(yǎng)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)使我受益匪淺，再次表示真誠(chéng)地感謝！此外還要感謝和我一起做畢業(yè)設(shè)計(jì)的同學(xué)們，他們?cè)诒敬卧O(shè)計(jì)中給予了我很大的幫助和支持。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我也得到了許多同學(xué)的寶貴建議和不斷的啟發(fā)，和幾位課題相近的同學(xué)學(xué)習(xí)探討畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，我學(xué)到了不少的設(shè)計(jì)知識(shí)和創(chuàng)作方法，正是因?yàn)橛辛四銈兊膸椭抛屛也粌H學(xué)到了本次課題所涉及的新知識(shí)，更讓我感覺到了知識(shí)以外的東西，那就是團(tuán)結(jié)的力量。至此機(jī)會(huì)向他們致以誠(chéng)摯的謝意！同時(shí)我還要感謝我的學(xué)校，在我們即將離校的最后一段時(shí)間里，能夠更多地讓我們學(xué)會(huì)一些實(shí)踐應(yīng)用知識(shí)，增加我們實(shí)踐操作和動(dòng)手能力。再一次對(duì)我的母校表示感謝！最后，向在百忙中抽出時(shí)間對(duì)本論文進(jìn)行評(píng)審的各位老師表示衷心地感謝！謝謝你們的評(píng)審和教誨。四年的大學(xué)生活在這個(gè)季節(jié)即將劃上一個(gè)圓滿的句號(hào)，我將帶著你們的期盼和對(duì)自己的承諾再次起航。38