傾斜式液壓升降平臺(tái)車設(shè)計(jì)

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緒論1.1課題研究的目的及意義1.1.1傾斜式液壓式升降平臺(tái)設(shè)計(jì)研究的目的1、綜合運(yùn)用液壓課程及其他有關(guān)先修課程的理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)際，進(jìn)行傾斜式液壓式升降平臺(tái)設(shè)計(jì)實(shí)踐，是理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)踐機(jī)密結(jié)合起來，從而使這些知識(shí)得到進(jìn)一步的鞏固、加深提高和擴(kuò)展。2、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，提高分析和嫁接生產(chǎn)實(shí)際問題的能力，為今后的設(shè)計(jì)工作打下良好的基礎(chǔ)。3、通過設(shè)計(jì)，學(xué)生應(yīng)在計(jì)算、繪圖、運(yùn)用和熟悉設(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)行估算方面得到實(shí)際訓(xùn)練。1.1.2傾斜式液壓式升降平臺(tái)設(shè)計(jì)研究的意義傾斜式液壓式升降平臺(tái)是物流業(yè)應(yīng)用最廣泛的搬運(yùn)工具之一，對(duì)其的研究對(duì)于物流業(yè)的發(fā)展具有非常重要的作用。目前，我國的傾斜式液壓式升降平臺(tái)技術(shù)在全球處于中下水平，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足物流業(yè)發(fā)展的需要，因此要靠廣大的科技人員不懈的努力把這差距趕上，作為即將畢業(yè)的我們也深感責(zé)任重大。 通過對(duì)傾斜式液壓式升降平臺(tái)的研究，進(jìn)一步使我了解了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一般過程，明白了作為設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)產(chǎn)品是應(yīng)該注意的問題和細(xì)節(jié)，液壓傾斜式液壓升降平臺(tái)-的設(shè)計(jì)將進(jìn)一步夯實(shí)我的各方面知識(shí)的基礎(chǔ)。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀現(xiàn)狀和趨勢(shì)1.2.1國內(nèi)外傾斜式液壓式升降平臺(tái)研究現(xiàn)狀 隨著物流技術(shù)的發(fā)展，社會(huì)對(duì)傾斜式液壓式升降平臺(tái)的需求也越來越強(qiáng)烈，為了滿足客戶的需求，各種各樣的傾斜式液壓式升降平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生，生產(chǎn)廠家如雨后春筍般拔地而起，出現(xiàn)了一大批的著名企業(yè)和知名品牌，在競(jìng)爭(zhēng)空前激烈的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)中，物料搬運(yùn)與倉儲(chǔ)設(shè)備是降低供應(yīng)鏈成本不可或缺的重要工具。近年來，國內(nèi)外搬運(yùn)車市場(chǎng)都產(chǎn)生了很大的變化，國際知名企業(yè)如林德、豐田、永恒力、小松、偉輪、OM和力至優(yōu)等的最新產(chǎn)品讓我們領(lǐng)略到世界最先進(jìn)的傾斜式液壓式升降平臺(tái)；而安徽合力、臺(tái)勵(lì)福、寶驪、友嘉、一拖、上力、靖江、梯佑、如意、虎力、諾力、鼎力、中力、美科斯等本土品牌發(fā)展迅速，吹響了與國際同行競(jìng)技的號(hào)角。近年國內(nèi)叉車行業(yè)民營企業(yè)異軍突起，發(fā)展迅猛。過去以生產(chǎn)倉儲(chǔ)類傾斜式液壓式升降平臺(tái)為主的企業(yè)如寧波如意、友嘉、諾力、虎力、開普、梯佑等紛紛涉足平衡重式傾斜式液壓升降平臺(tái)-車，而且產(chǎn)品已經(jīng)形成系列。與此同時(shí)，電動(dòng)傾斜式液壓式升降平臺(tái)引領(lǐng)著傾斜式液壓式升降平臺(tái)行業(yè)發(fā)展方向，在“2007亞洲國際物流技術(shù)與運(yùn)輸系統(tǒng)展覽會(huì)”上可以看到多數(shù)企業(yè)展出產(chǎn)品都以電動(dòng)的居多。林德公司一改以往展示其優(yōu)越的靜壓技術(shù)的特色，轉(zhuǎn)而演示其E16型三支點(diǎn)電動(dòng)傾斜式液壓式升降平臺(tái)和前移式傾斜式液壓式升降平臺(tái)；而永恒力和力至優(yōu)展示的更是清一色電動(dòng)產(chǎn)品。1.2.2國內(nèi)外傾斜式液壓式升降平臺(tái)發(fā)展趨勢(shì)1)專用化和通用化 隨著物流的多樣性；搬運(yùn)設(shè)備的品種越來越多且不斷更新。物流活動(dòng)的系統(tǒng)性、一致性，經(jīng)濟(jì)性、機(jī)動(dòng)性，快速化，要求一些設(shè)備向?qū)ｉT化方向發(fā)展，又有一些設(shè)備向通用化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。 2)自動(dòng)化和智能化 將機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合，將先進(jìn)的微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、光纜技術(shù)、液壓技術(shù)、模糊控制技術(shù)隱蔽功用到機(jī)械的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)升降平臺(tái)設(shè)備的自動(dòng)化和智能化將是今后的發(fā)展方向。3)“綠色化” “綠色”就是要達(dá)到環(huán)保要求，這涉及到兩個(gè)方面：一是與牽引動(dòng)力的發(fā)展以及制造、輔助材料等有關(guān)，二是與使用有關(guān)。對(duì)于牽引力的發(fā)展，一要提高牽引動(dòng)力，二要有效利用能源，減少污染排放，使用清潔能源及新型動(dòng)力。1.3本課題研究內(nèi)容本設(shè)計(jì)課題主要研究內(nèi)容包括傾斜式液壓式升降平臺(tái)的總體方案論證、液壓系統(tǒng)的分析、總體受力分析、各部件的強(qiáng)度校核、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)件的計(jì)算與選型、零部件設(shè)計(jì)、材料選擇、配合間隙、成本校核、耐用性和安全性的檢驗(yàn)。其研究目標(biāo)是運(yùn)用合理的機(jī)械設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)出一種能夠?qū)崿F(xiàn)倉儲(chǔ)物料的有序摞放，減少倉庫工作人員的工作強(qiáng)度，縮短物料輸送周期，提高工作人員的工作效率， 2 傾斜式液壓式升降平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)2.1總體方案的分析和確定根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，傾斜式液壓式升降平臺(tái)的設(shè)計(jì)需要完成：最大載重量400kg，升降臺(tái)最大升高高度在700毫米到930毫米之間，升降臺(tái)的最大傾角為30度，下降速度可控等方面的要求。通過多方面考慮，對(duì)傾斜式液壓式升降平臺(tái)各部分的設(shè)計(jì)初擬定兩種方案： 方案一 方案二圖2-1傾斜式液壓式升降平臺(tái)方案方案一分析：因?yàn)楸緝A斜式液壓式升降平臺(tái)要有傾斜角度的要求，故可通過絞架之間構(gòu)成平行四邊形來達(dá)到這一要求，將載物臺(tái)作為平行四邊形的一邊，通過絞架的旋轉(zhuǎn)來改變平行四邊形的形狀，從而達(dá)到改變載物臺(tái)傾角和高度的目的。平行四邊形FGHE的形狀通過鉸接在A、D兩點(diǎn)處的液壓缸的伸縮來改變的。此方案中的液壓缸的行程只需變化很小載物臺(tái)就可以升的比較的高，因此其工作效率比較高，并且該方案還可以降低升降臺(tái)的最低高度，因此他能節(jié)省工作人員的體力，提高了工作人員的工作效率。方案二分析：該方案和方案一采用了相同的改變角度的原理，不同之處在于液壓缸的安裝位置不同。在該方案中，液壓缸安裝在橫梁EE和DD的中間，通過液壓缸的伸縮來改變固定點(diǎn)B和滾輪A之間的距離從而改變載物臺(tái)的傾角和高度。在該方案中，液壓缸的安裝位置會(huì)增大載物臺(tái)的最低高度，因此會(huì)加大工作人員的工作強(qiáng)度。如果D點(diǎn)靠近B點(diǎn)的話，液壓缸的推力會(huì)明顯增加，這樣會(huì)該車的生產(chǎn)成本就會(huì)增加。通過以上的方案分析，本傾斜式液壓升降平臺(tái)-采用方案一。2.2傾斜式液壓式升降平臺(tái)的結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)原理 傾斜式液壓式升降平臺(tái)由動(dòng)力和主機(jī)兩部分組成，動(dòng)力部分主要由腳踏式液壓泵和單作用液壓缸組成，主機(jī)由內(nèi)外剪式鉸架板、工作臺(tái)面和底座等部分組成(如圖2-2所示)。傾斜式液壓式升降平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)通過液壓缸的伸縮來實(shí)現(xiàn)。柱塞6與內(nèi)鉸架5通過軸DD固定為一整體，缸體與外鉸架1通過軸CC鉸接在一起，外鉸架1的右端鉸接于工作臺(tái)面4上，其左端鉸接與底座上；內(nèi)絞架5的右端與滾輪8鉸接在一起，滾輪可在底座9的滑道中滾動(dòng)，內(nèi)、外鉸架1和5可以繞其中心鉸接點(diǎn)E轉(zhuǎn)動(dòng)。液壓缸柱塞伸縮時(shí)，帶內(nèi)絞架5轉(zhuǎn)動(dòng)，而使內(nèi)、外鉸架1和5繞鉸接點(diǎn)E旋轉(zhuǎn)，同時(shí)滾輪在滑道中滾動(dòng)，內(nèi)、外鉸架的夾角發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)面的上升與下降,絞架FHEG為平行四邊形，通過內(nèi)、外鉸架的夾角發(fā)生變化從而改變平行四邊形的形狀從而實(shí)現(xiàn)載物臺(tái)傾角的變化。圖2-2 傾斜式液壓升降平臺(tái)-整體結(jié)構(gòu)圖1外絞架2短內(nèi)絞架3手推扶桿4載物板5內(nèi)絞架6柱塞7腳踏式液壓泵8滾輪9底座3 傾斜式液壓式升降平臺(tái)設(shè)計(jì)各部件受力分析3.1受力分析3.1.1載物臺(tái)受力分析 載物臺(tái)受力示意圖如圖3-1所示圖3-1載物臺(tái)受力示意圖由得 -3.1由得 -3.2由得 -3.3 其中 -3.4 式中：FXF點(diǎn)的水平方向上的分力 FYF點(diǎn)的垂直方向上的分力 GXG點(diǎn)的水平方向上的分力 GYG點(diǎn)的垂直方向上的分力 FN重物對(duì)載物臺(tái)的壓力 LF、G兩點(diǎn)之間的距離 P重物對(duì)載物臺(tái)的作用點(diǎn)與G點(diǎn)的距離 載物臺(tái)與水平面的夾角由式（3.1）（3.2）（3.3）（3.4）可得 -3.5 -3.6 -3.7 -3.83.1.2 AEH絞架受力分析AEH桿受力示意圖如圖3-2所示圖3-2 AEH桿受力圖 由得 -3.9 由得 -3.10由得-3.11其中 -3.12 -3.13式中：HxH點(diǎn)的水平方向上的分力 HyH點(diǎn)的垂直方向上的分力 ExE點(diǎn)的水平方向上的分力 EyE點(diǎn)的垂直方向上的分力 AxA點(diǎn)的水平方向上的分力 AyA點(diǎn)的垂直方向上的分力 LH、E以及A、E兩點(diǎn)之間的距離 R液壓缸推力作用線與桿AEH的交點(diǎn)C點(diǎn)與A點(diǎn)的距離 支撐桿AHE與水平面的夾角 壓缸推力作用線與水平面的夾角由式（3.9）、（3.10）、（3.11）、（3.12）（、3.13）可得 -3.14 3.1.3 BEG絞架受力分析 BEG桿受力分析如圖3-3所示 圖3-3 BEG桿受力示意圖由得 -3.15 由得 -3.16式中：BxB點(diǎn)的水平方向上的分力 ByB點(diǎn)的垂直方向上的分力 ExE點(diǎn)的水平方向上的分力 EyE點(diǎn)的垂直方向上的分力 GxG點(diǎn)的水平方向上的分力 GyG點(diǎn)的垂直方向上的分力 T液壓缸的推力 液壓缸推力作用線與水平面的夾角3.1.4 整體受力分析 總體受力分析如圖3-4所示圖3-4 傾斜式液壓升降平臺(tái)-總體受力示意圖由圖可得方程由得 -3.17由得. -3.18其中 -3.19式中：BxB點(diǎn)的水平方向上的分力 ByB點(diǎn)的垂直方向上的分力 AxA點(diǎn)的水平方向上的分力 AyA點(diǎn)的垂直方向上的分力 G貨物的重力 F摩擦阻力系數(shù)參考文獻(xiàn)13比例分配公式可得 -3.20 -3.21 -3.22將式(3.12) 、(3.13) 、(3.20)和(3.22)代入式（3.14）中得 -3.234 角度關(guān)系和液壓缸尺寸計(jì)算4.1 和的關(guān)系從圖3-4中根據(jù)幾何關(guān)系可得 -4.1 于是 ： -4.2式中：液壓缸推力作用線和絞架BEG的交點(diǎn)D與絞架中點(diǎn)E之間的距離 4.2 液壓缸尺寸計(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 -4.3液壓缸兩鉸接點(diǎn)之間的最大距離和最小距離分別為 -4.4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 -4.5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 -4.6 式中的K1和K2根據(jù)液壓缸的具體結(jié)構(gòu)決定，如圖所示圖4-1 液壓缸安裝尺寸圖5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1各結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1.1載物板設(shè)計(jì) 翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)是主要與載荷接觸的臺(tái)面，因此要求有足夠的剛度和強(qiáng)度，考慮到輕便，翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)采用焊接而成的骨架和鋼板焊接而成，參考文獻(xiàn)5尺寸為：2200mm700mm，如圖圖5-1所示。圖5-1 載物臺(tái)結(jié)構(gòu)圖5.1.2內(nèi)絞架設(shè)計(jì) 內(nèi)絞架是與上平臺(tái)和底座連接，兩端都是通過軸與上平臺(tái)和底座連接。結(jié)合上平臺(tái)的設(shè)計(jì)及底座的結(jié)構(gòu)并考慮到配合，參考文獻(xiàn)5設(shè)計(jì)此剪叉外臂結(jié)構(gòu)如圖圖5-2。圖5-2 內(nèi)絞架結(jié)構(gòu)圖5.1.3外絞架設(shè)計(jì) 外絞架是與短內(nèi)絞架和底座連接，滑動(dòng)端是與滾動(dòng)軸連接的。結(jié)合上平臺(tái)的設(shè)計(jì)及滾輪的結(jié)構(gòu)并考慮到配合，參考文獻(xiàn)13設(shè)計(jì)此剪叉外臂結(jié)構(gòu)如圖圖5-3。圖5-3 外絞架結(jié)構(gòu)圖5.1.4短內(nèi)絞架設(shè)計(jì) 短內(nèi)絞架是和上平臺(tái)以及外絞架連接，考慮到短內(nèi)絞架和內(nèi)絞架、外絞架以及載物臺(tái)組成平行四邊形，參考文獻(xiàn)5將短內(nèi)絞架結(jié)構(gòu)（對(duì)稱部分未畫出）設(shè)計(jì)成如圖圖5-4所示.圖5-4 短內(nèi)絞架結(jié)構(gòu)圖5.1.5導(dǎo)軌設(shè)計(jì) 因?yàn)橥饨g架滑動(dòng)端采用的是滾輪的形式，所以在此只需提供滾輪滾動(dòng)的軌道即可。綜合考慮并結(jié)合鋼的型材，參考文獻(xiàn)5設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖圖5-5.圖5-5 導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)圖5.1.6底座設(shè)計(jì) 底座的是整個(gè)升降臺(tái)的重要部分，與其裝配的機(jī)構(gòu)有導(dǎo)軌、腳輪和液壓泵。綜合考慮，參考文獻(xiàn)5設(shè)計(jì)的底座結(jié)構(gòu)如圖圖5-6圖5-6 底座結(jié)構(gòu)圖5.1.7底座與導(dǎo)軌的連接設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)市場(chǎng)上的傾斜式液壓式升降平臺(tái)的結(jié)構(gòu)，將底座和導(dǎo)軌的組合設(shè)計(jì)成如圖圖5-7所示圖5-7 導(dǎo)軌與底座連接方式圖5.1.8軸套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)軸套的結(jié)構(gòu)如圖5-8圖5-8 軸套結(jié)構(gòu)圖5.1.9 滾輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滾輪的結(jié)構(gòu)如圖5-9 圖5-9滾輪導(dǎo)軌連接結(jié)構(gòu)圖6 參數(shù)設(shè)計(jì)6.1 升降臺(tái)主要零部件材料的選擇6.1.1底座與上平臺(tái)材料的選擇 底座主要用于支撐作用，參考文獻(xiàn)5，選用熱扎不等邊角鋼，型號(hào)為12.5/8，基本尺寸為Bbd=200100106.1.2上平臺(tái)固定梁的材料選擇上平臺(tái)懸臂主要用于支撐液壓缸固定橫梁的，參考文獻(xiàn)5，選擇型號(hào)為10的熱扎普通槽鋼，基本尺寸為hb=80mm60mm6.1.3滾道的材料選擇根據(jù)滾道的工作情況，并且考慮到滾輪的直徑，參考文獻(xiàn)5，選擇熱扎普通槽鋼，型號(hào)為8，基本尺寸為6.1.4翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)材料的選擇 工作臺(tái)的，對(duì)于翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)骨架，參考文獻(xiàn)5，基本尺寸為LB=2200700，翻轉(zhuǎn)平臺(tái)面則用熱扎普通鋼板，公稱厚度為3.5mm。 6.1.5絞架長度的確定因?yàn)橐簤荷蹬_(tái)臺(tái)面的尺寸為2200mm700mm，在最低位置時(shí)，剪叉臂與平臺(tái)的夾角又非常小，所以剪叉臂的長度原則上不大于2200為好。參考文獻(xiàn)1，=（0.4-0.45）,取=0.45=540mm。 6.1.6軌道長度的確定軌道是既起支撐作用又起連接固定底座的作用，所以設(shè)計(jì)軌道長度為1150mm。7 計(jì)算與分析7.1絞架各受力點(diǎn)的計(jì)算 傾斜式液壓式升降平臺(tái) 的載物臺(tái)尺寸為LB=2200700因此內(nèi)外絞架的長度取為1，傾斜式液壓式升降平臺(tái)的載重量，貨物重心作用點(diǎn)與鉸接點(diǎn)G的距離，由于要考慮傾斜式液壓式升降平臺(tái)自身的重量，如果對(duì)各個(gè)桿件分開考慮重量這將給計(jì)算帶來不便，將各個(gè)桿件的重量集中到上來計(jì)算可簡化計(jì)算.傾斜式液壓式升降平臺(tái)在上升的過程中各個(gè)受力點(diǎn)的受力是瞬時(shí)變化的，且與有關(guān)，因此它的計(jì)算工作量大，計(jì)算時(shí)借助于Microsoft Excel 建立計(jì)算模板，在不同角度不同載荷下迭代求出各力。分別取之間的整數(shù)得,見圖7-1圖7-1 Fx變化趨勢(shì)圖同理可得如圖圖7-2所示圖7-2 Fy變化趨勢(shì)圖如圖圖7-3所示圖7-3 Gx變化趨勢(shì)圖如圖圖7-4所示圖7-4 Gy變化趨勢(shì)圖通過Excel 模板計(jì)算發(fā)現(xiàn)、不隨的變化而變化7.2液壓缸推力計(jì)算由液壓缸推力公式可知，液壓缸的推力與多個(gè)因素有關(guān)，但是通過前面的計(jì)算可以知道之間有聯(lián)系，通過它們之間的聯(lián)系在Excel 模板作出它們的關(guān)系曲線如圖圖7-5所示 圖7-5 與的關(guān)系圖 為了能得到最佳的推力，對(duì)r、R分別取三組數(shù)據(jù)代入液壓缸推力公式(3.23)中，r、R三組數(shù)據(jù)見表7-1表7-1 r、R三組取值r100mm150mm220mmR100mm75mm50mm 將三組數(shù)據(jù)分別代入Excel 模板中得到對(duì)應(yīng)的三組液壓缸推力數(shù)據(jù)作圖如圖圖7-6所示圖7-6 液壓缸推力變化趨勢(shì)圖7.3液壓缸尺寸計(jì)算與分析 由式（4.3）可知r、R的取值不同也可以得到三組不同的液壓缸瞬時(shí)尺寸，數(shù)據(jù)見表7-2表7-2 液壓缸瞬時(shí)尺寸123456789101112S1304.1340.3340.7341.3342342.8343.8345346.3347.7349.3351S2315315.5316.2317.1318.3319.8321.5323.5325.7328.1330.7333.6S3270.2270.9272.2273.9276278.6281.6285288.9293.1297.7302.613141516171819202122232425352.9354.8356.9359.1361.4363.9366.4369371.8374.6380.4383.5386.6340343.4347350.8354.8358.9363.1367.5372376.6381.3386.1391307.8313.3319325331.3337.8344.4351.2358.2365.3372.5379.8387.22627282930389.7392.9392.9396.2440.1392395.9400.9406411.1394.7402.2409.8417425.1 從上表可以看出可以選第一組數(shù)據(jù)作為液壓缸瞬時(shí)尺寸，但是第一組對(duì)應(yīng)的液壓缸推力較大，第三組對(duì)應(yīng)的液壓缸推力較小但增大了液壓缸的行程，且給液壓缸的選擇帶來了不便，第二組對(duì)應(yīng)的液壓缸推力較合適，選液壓缸也較方便，因此選第二組數(shù)據(jù)最為液壓缸瞬時(shí)尺寸比較合適。8 液壓系統(tǒng)的分析8.1負(fù)載分析 液壓升降臺(tái)的工作過程循環(huán)是：當(dāng)升降臺(tái)在最低位置時(shí)，加上載荷，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。8.2液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)8.2.1設(shè)計(jì)要求根據(jù)任務(wù)要求，傾斜式液壓式升降平臺(tái)的動(dòng)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油箱和卸荷閥，其內(nèi)部已有一部分液壓回路，只需用油管將其出油口連接至液壓缸的進(jìn)油口即可組成一個(gè)完整的液壓回路。其液壓系統(tǒng)原理圖如圖8-1所示圖81 工作原理圖1.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9液壓缸、腳輪的選型9.1液壓缸的選型參考文獻(xiàn)2，將傾斜式液壓式升降平臺(tái)平臺(tái)最小傾角定位為，此時(shí)液壓缸所受的力是。參考文獻(xiàn)11 選擇缸徑為的液壓缸，根據(jù)表7-2和參考文獻(xiàn)11選擇液壓缸的行程S=100mm。9.2腳輪的選型 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本手動(dòng)液壓傾斜式液壓升降平臺(tái)-的額定載重為400kg，包括傾斜式液壓升降平臺(tái)-本身的重量，每輪最少負(fù)重125kg，又因?yàn)楸緝A斜式液壓升降平臺(tái)-工廠、超市等場(chǎng)所，因此對(duì)噪音有要求，為此本對(duì)高車的腳輪選擇材料為聚氨酯的腳輪，其中兩個(gè)為萬向輪,萬向輪剎車方式為作用點(diǎn)是在輪面上，另外兩個(gè)為定向輪，見圖9-1所示。本傾斜式液壓升降平臺(tái)-選擇型號(hào)為SM-A重型輪組，其輪徑為150mm，輪寬為50mm，安裝高度為190mm，每個(gè)輪的載重為300kg，萬向輪的旋轉(zhuǎn)半徑為127mm，底板尺寸為114102mm，安裝孔距為9276mm，孔徑d=11.2mm。兩個(gè)萬向輪帶有剎車裝置，具體見裝配圖。圖9-1腳輪結(jié)構(gòu)圖10 液壓系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算與元件選擇10.1 參數(shù)計(jì)算與元件的選擇10.1.1液壓缸流量的計(jì)算在9.1和7.3中已經(jīng)選定缸徑的液壓缸，下面計(jì)算液壓缸的流量。參考文獻(xiàn)11由液壓缸的作用時(shí)間得 -10.1式中：A液壓缸作用面積 S液壓缸的行程m 液壓缸作用時(shí)間 V液壓缸的體積不帶活塞桿的一側(cè)，代入（10.1）數(shù)據(jù)得 10.1.2 液壓泵的選擇10.1.2.1液壓泵流量的計(jì)算依照升降臺(tái)的工作情況分析可知，整個(gè)液壓系統(tǒng)所需要的最大流量發(fā)生在升降臺(tái)的上升過程，設(shè)液壓泵的流量為，系統(tǒng)所需要的總流量為，則，取泄露系數(shù)為1.25，則液壓的流量10.1.2.2 液壓泵壓力的計(jì)算設(shè)為液壓系統(tǒng)元件所承受的最大的工作壓力，為整個(gè)系統(tǒng)油路的泄露及管道壓力損失，取，依升降臺(tái)的工作情況，最高壓力發(fā)生在最低處，即啟動(dòng)時(shí)。液壓缸的推力為，則液壓系統(tǒng)的壓力P 所以 。10.1.2.3 液壓泵的選擇 液壓缸達(dá)到最高點(diǎn)時(shí)液壓缸的進(jìn)油量為： 式中：D液壓缸直徑（單位：分米） H液壓缸行程（單位：分米） 此時(shí)油管中的儲(chǔ)油量為： 式中： d油管直徑（單位：分米） 油管長度（單位：分米） 則，當(dāng)傾斜式液壓式升降平臺(tái)達(dá)到最高處時(shí)，油箱所要提供的最大油量為： 因?yàn)橐簤焊壮惺艿膲毫?7274.8N,所以腳踏液壓泵最小要提供17274.8N的力，根據(jù)以上要求選擇PHP2型腳踏液壓泵，其基本尺寸為Lbh=620200165mm其輸出壓力位700kgf/cm2，儲(chǔ)油量為1升，重量為8.5kg 10.2.1 油管的選擇 液壓和氣壓傳動(dòng)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(jù)本液壓系統(tǒng)的要求及從實(shí)際工作情況考慮，選擇膠管作為該系統(tǒng)的管道。管子內(nèi)徑的計(jì)算，參考文獻(xiàn)11， -10.2 式中： Q液體流量 V流速 推薦流速：對(duì)于壓油管，這里取，數(shù)據(jù)帶入（10.2）得： ，參考文獻(xiàn)11，壓油管選擇的軟管子。11 應(yīng)力計(jì)算及強(qiáng)度校核11.1 FH絞架應(yīng)力計(jì)算 由于FH絞架兩端都采用鉸接，且只在兩端受力，因此可把FH絞架看做二力桿。在貨物上升或下降的過程中FH絞架始終受壓。其壓應(yīng)力為 -11.1式中的AFH為絞架FH的截面積，且根據(jù)Excel模板得的變化趨勢(shì)，其變化趨勢(shì)如圖11-1所示，圖11-1 變化趨勢(shì)圖 參考文獻(xiàn)8，所以傾斜式液壓式升降平臺(tái)的最小傾角為，由圖可知當(dāng)時(shí)FH絞架受的壓力最大，此時(shí)因此：60Mpa故安全。11.1.1 FH絞架壓桿穩(wěn)定校核FH絞架用Q235做材料 ，參考文獻(xiàn)7得E=206Mpa， -11.2 -11.3FH的橫截面積: AFH=15mm60mm=900mm2 -11.4所以， -11.5于是， 所以可以用歐拉公式進(jìn)行強(qiáng)度校核式中：E 材料彈性模量 材料的比例極限 柔度 長度因素 截面慣性半徑用歐拉公式進(jìn)行強(qiáng)度校核得 -11.6根據(jù)Excel 模板計(jì)算得知F最大發(fā)生在時(shí)，此時(shí)F=1613.8N，代入上式(11.6)得n=71.9 遠(yuǎn)大于2，故FH絞架安全。11.2內(nèi)絞架BEG應(yīng)力計(jì)算內(nèi)絞架BEG的的彎矩剪力圖如圖圖11-2所示，圖11-2 內(nèi)絞架BEG彎矩剪力圖由圖可知內(nèi)絞架BEG的最大彎矩發(fā)生在E點(diǎn)，由于D處開有空所以也要校核下面對(duì)這兩點(diǎn)的彎矩進(jìn)行計(jì)算。E點(diǎn)處截面彎矩： -11.7根據(jù)Excel 模板得知的變化趨勢(shì)如圖11-3所示圖11-3 彎矩變化趨勢(shì)圖由圖可知最大發(fā)生在時(shí)，此時(shí)D點(diǎn)處截面彎矩 -11.8同理根據(jù)Excel 模板計(jì)算得知最大發(fā)生在時(shí)，此時(shí)11.2.1內(nèi)絞架BEG強(qiáng)度校核 根據(jù)叉桿強(qiáng)度校核剪叉式升降臺(tái)國家標(biāo)準(zhǔn)（JB 5320-2000）,使用塑性材料按材料的最低屈服極限校核。安全系數(shù)取。 -11.9式中：實(shí)際應(yīng)力 材料許用應(yīng)力 材料屈服極限內(nèi)絞架采用Q235做材料，參考文獻(xiàn)5得各點(diǎn)截面上的彎曲應(yīng)力可以用下式計(jì)算 -11.10 式中：各點(diǎn)截面處的彎矩 截面上欲求應(yīng)力點(diǎn)至中性軸的距離 截面對(duì)中性軸的慣性矩E、D兩點(diǎn)的截面圖如圖圖11-4所示圖11-4 E、D兩點(diǎn)截面圖因?yàn)楹锌?，所以截面積將變小對(duì)中性軸的慣性矩為：故安全。故安全。內(nèi)絞架BEG桿各段的拉應(yīng)力計(jì)算如下：DG段的拉應(yīng)力： -11.11式中：A所求截面處的截面積根據(jù)Excel 模板計(jì)算知所以該段是安全的DE段的拉應(yīng)力： -11.12根據(jù)Excel 模板計(jì)算知當(dāng)時(shí)最大，此時(shí)因此，故安全。11.3外絞架AEH應(yīng)力計(jì)算外絞架AEH剪力彎矩圖如圖圖11-5所示圖11-5 外絞架AEH剪力彎矩圖 由圖可知外絞架AEH最大彎矩發(fā)生在E 點(diǎn)，因?yàn)镃點(diǎn)開有空，且比E的孔徑要大，E 點(diǎn)的截面和圖11-4一樣，C 點(diǎn)的截面孔徑其余和E 點(diǎn)的一樣，下面對(duì)這兩點(diǎn)的彎矩進(jìn)行計(jì)算。C點(diǎn)處截面彎矩： -11.13 根據(jù)Excel 模板計(jì)算知當(dāng)時(shí)最大，此時(shí)E點(diǎn)處截面彎矩： -11.14 根據(jù)Excel 模板計(jì)算知當(dāng)時(shí)最大，此時(shí) 內(nèi)絞架AEH桿各段的拉應(yīng)力計(jì)算如下： EC段的拉應(yīng)力： -11.15根據(jù)Excel 模板計(jì)算知當(dāng)時(shí)最大，此時(shí)所以：故安全。11.3.1外絞架AEH強(qiáng)度校核 參考文獻(xiàn)叉桿強(qiáng)度校核剪叉式升降臺(tái)國家標(biāo)準(zhǔn)（JB 5320-2000）,使用塑性材料按材料的最低屈服極限校核。安全系數(shù)取。 -11.16各點(diǎn)截面上的彎曲應(yīng)力可以用下式計(jì)算 -11.17AEH的截面和ED兩點(diǎn)的截面一樣只是軸孔為40mm因此：故安全。同理可得：故安全。11.4光軸強(qiáng)度校核 光軸DD采用45號(hào)鋼做材料，查表得，液壓缸與光軸的連接如圖圖9-2所示圖9-2 液壓缸與絞架連接圖 根據(jù)Excel 模板計(jì)算知當(dāng)時(shí)，光軸受到的彎矩最大，此時(shí)：光軸的直徑，所以：故安全。光軸DD在載物平臺(tái)的上升過程中受剪切力，因此對(duì)它要進(jìn)行抗剪校核，根據(jù)Excel模板可知當(dāng)時(shí)，DD與絞架接觸之處受的剪力最大， 此時(shí) ：軸的直徑為， 則其橫截面積為： 又因?yàn)檩SDD受單剪， 所以：銷軸的材料為45鋼，經(jīng)表面熱處理，參考文獻(xiàn)3，45號(hào)鋼的許用應(yīng)力=100。所以滿足要求。11.5軸EE強(qiáng)度校核軸EE在載物平臺(tái)的上升過程中受剪切力，因此對(duì)它要進(jìn)行抗剪校核，根據(jù)Excel模板可知當(dāng)時(shí)，EE與絞架接觸之處受的剪力最大，此時(shí) 軸的直徑為， 則其橫截面積為： 又因?yàn)檩SEE受單剪，所以： 銷軸的材料為低碳鋼Q235，經(jīng)表面熱處理，參考文獻(xiàn)3，Q235的許用應(yīng)力=60。，所以滿足要求。因?yàn)檩SEE在載物臺(tái)上升過程中的受力比軸FF、軸GG、軸HH的受力都要大，而它們的橫截面積和材料都和軸EE相同，因此它們也是安全的。12 傾斜式液壓式升降平臺(tái)重量核算 在畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書中要求本傾斜式液壓式升降平臺(tái)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，參考文獻(xiàn)4和裝配圖，現(xiàn)將傾斜式液壓升降平臺(tái)-各部件的重量列入表12-1中 。表12-1 重量登記表序號(hào)名 稱數(shù) 量重 量單 件總 計(jì)1萬向腳輪2122螺栓260.051.33彈簧墊片160.0050.084螺母260.010.265腳踏式液壓泵18.58.56液壓缸1447油管10.50.58定向腳輪2129液壓缸15510開口銷100.020.211防護(hù)套10.050.0512緊定螺釘40.0050.0213滾珠軸承20.10.214導(dǎo)輪套20.10.215手推扶桿11.91.916卸荷桿10.440.4417載物平臺(tái)1101018支撐梁 25.51119短內(nèi)絞架22420外絞架23.5721鉸接軸13322擋板13323內(nèi)絞架251024承重軸13.53.525光軸13.53.526底座271427卸荷桿支撐架10.50.528導(dǎo)軌27.51529導(dǎo)輪擋塊40.20.830柱塞固定軸套12231外絞架固定軸12.52.532內(nèi)絞架固定軸22.5533液壓泵固定架13.53.534軸端擋板20.20.4 經(jīng)計(jì)算得液壓傾斜式液壓升降平臺(tái)-的總重w=124.85kg130kg，故滿足設(shè)計(jì)要求。13 成本核算13.1成本概念成本是企業(yè)為生產(chǎn)產(chǎn)品、提供勞務(wù)而發(fā)生的各種經(jīng)濟(jì)資源的耗費(fèi)。生產(chǎn)經(jīng)意過程同時(shí)也是資產(chǎn)的耗費(fèi)過程。例如，為生產(chǎn)產(chǎn)品需要耗費(fèi)材料、磨損固定資產(chǎn)、用現(xiàn)金向職工支付工資等職工薪酬。材料、固定資產(chǎn)和現(xiàn)金都是企業(yè)的固定資產(chǎn)。這些資產(chǎn)的耗費(fèi)，在企業(yè)內(nèi)部表現(xiàn)為一種資產(chǎn)轉(zhuǎn)變成另一種資產(chǎn)，是資產(chǎn)內(nèi)部的相互轉(zhuǎn)變，不會(huì)導(dǎo)致企業(yè)所有者權(quán)益的減少，不是經(jīng)濟(jì)利益流出企業(yè)，因此不是企業(yè)的費(fèi)用。13.2產(chǎn)品生產(chǎn)成本項(xiàng)目 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)過程中所耗費(fèi)的直接用于產(chǎn)品生產(chǎn)并購成產(chǎn)品實(shí)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(wù)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(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。13.3生產(chǎn)成本的核算13.3.1直接材料成本的核算本傾斜式液壓式升降平臺(tái)要用到的材料有45號(hào)鋼、Q235鋼板、角鋼、8號(hào)槽鋼、矩形鋼管、圓形鋼管以及一些標(biāo)準(zhǔn)件，在裝配過程中還要用到焊條，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：1元/個(gè)；緊定螺釘：1元/個(gè)；腳輪:30元/只；腳踏式液壓泵：750元/臺(tái)；油管：20元/米；液壓缸：200元/臺(tái)；鋼管：3000元/噸；導(dǎo)輪：1.5元/個(gè)；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1.21.4左右，本文取1.3，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：直接材料成本=1.33.6510+1.33.1839+1.3183.48+1.33.4511+1.33.8911+1.333+1150=47.15+161.226+81.432+49.335+55.627+11.7+11501556.5其中1150為標(biāo)準(zhǔn)件的費(fèi)用13.3.2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2300元，該廠有100位工人，傾斜式液壓式升降平臺(tái)月產(chǎn)量為1000臺(tái)，則應(yīng)向每臺(tái)對(duì)高車攤派230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270元?jiǎng)t應(yīng)向每臺(tái)傾斜式液壓升降平臺(tái)-攤派27元。所以直接人工成本費(fèi)為257元/臺(tái)。13.3.3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2700元，傾斜式液壓升降平臺(tái)-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27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；勞動(dòng)保護(hù)費(fèi)按每臺(tái)5元攤派；水電費(fèi)按每臺(tái)10元攤派。所以直接人工成本為152元/臺(tái)。13.4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1556.5+257+1521965.5元14 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 張占寬雙剪式液壓升降臺(tái)動(dòng)態(tài)受力分析J林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，1997，(7)：16一l82 牛書寶剪式液壓升降臺(tái)的相似設(shè)計(jì)及油缸推力的確定J木材加工機(jī)械，1999，(3)：19223 孫新青重型單片液壓升降臺(tái)的設(shè)計(jì)與研制J機(jī)械研究與應(yīng)用，2005，(6)：75764 王棟生，高紅平剪叉式液壓升降臺(tái)的安全設(shè)計(jì)J物流技術(shù)與應(yīng)用，2007，(6)：90925 曾正明，機(jī)械工程材料手冊(cè)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社。20046 艾云龍，工程材料及成型技術(shù)。北京：科學(xué)出版社。20077 劉鴻文，材料力學(xué)。北京：高等教育出版社。20048 馮開平，左宗義。畫法幾何與機(jī)械制圖。廣州：華南理工大學(xué)出版社。20059 寥念釗，莫雨松。互換性與測(cè)量技術(shù)。北京：中國計(jì)量出版社。200710 王昆，何小柏，汪信遠(yuǎn)。機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)。北京：高等教育出版社。199511 劉新德，袖珍液壓氣動(dòng)手冊(cè)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社。200412 濮良貴，紀(jì)名剛。機(jī)械設(shè)計(jì)。北京：高等教育出版社。200613 孫恒，陳作模，葛文杰。機(jī)械原理。北京：高等教育出版社。200614 左鍵民主編，液壓與氣壓傳動(dòng)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008。15 楊黎明主編，機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)。北京：國防工業(yè)出版社，1996。16 徐灝主編，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.12。17 周元康、林昌華、張海兵主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).重慶：重慶大學(xué)出版社，2001。18 吳又南、劉雙發(fā)主編.滾動(dòng)軸承應(yīng)用技術(shù)手冊(cè).上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1995。19 饒振剛主編.行星輪齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002。20 何慶。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，2008.21 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，2008.22 歐陽周。畢業(yè)論文和畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書寫作指南。長沙：中南工業(yè)大學(xué)出版社，1996.23 歐陽周，劉道德。理工類學(xué)生專業(yè)論文導(dǎo)寫。長沙：中南工業(yè)大學(xué)出版社，2000。1 Uchikawa T. Mechanical Amplification Mechanism Combined with Piezoelectric Elements. US Patent 1986.2 May Jr., William G. Piezoelectric Electromechanical Translation Apparatus. US Patent No 1975.15 致謝致謝 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我全面系統(tǒng)的理解了大裝備的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)步驟?；仡櫛敬萎厴I(yè)設(shè)計(jì)，感慨頗多！從理論到實(shí)踐，苦多于甜！但我從中也學(xué)到了很多課本上學(xué)不到的知識(shí)，而且還可以鞏固以前所學(xué)到的知識(shí)。在設(shè)計(jì)過程中不時(shí)會(huì)遇到些自己解決不了的問題，擋住前進(jìn)的步伐，我通過查閱相關(guān)書籍，以及在指導(dǎo)老師袁寧老師的幫助下，問題都迎刃而解。在此，我感謝帶我畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師袁寧老師，每次問問題他始終耐心回答我的所有問題，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中他都給予了我悉心的指導(dǎo)。為了使我明白手動(dòng)液壓傾斜式液壓升降平臺(tái)-的整體構(gòu)造和形狀，袁老師建議我們到市場(chǎng)上去調(diào)查調(diào)查，在調(diào)查的過程中我們又學(xué)到了許多新的知識(shí)，再次感謝袁老師的悉心指導(dǎo)！其次要感謝和我一起作畢業(yè)設(shè)計(jì)的同學(xué)們，他們?cè)诒敬卧O(shè)計(jì)中給予了我很大的支持和鼓勵(lì)。 最后還要感謝大學(xué)四年來所有的老師，為我們打下了良好的機(jī)械專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)，最后要感謝學(xué)校圖書館給了我大量幫助。40