水果便攜式采摘升降臺設計

水果便攜式采摘升降臺設計,水果便攜式采摘升降臺設計,水果,生果,瓜果,便攜式,采摘,升降臺,設計 便攜式水果采摘升降臺設計便攜式水果采摘升降臺設計姓 名：史高昆指導老師：安 靜專 業(yè)：農(nóng)業(yè)機械化及其自動化班 級：12-2學 院：機械電氣化工程學院LOGO本設計的主要內(nèi)容本設計的主要內(nèi)容1 1、本設計研究的目的和意義、本設計研究的目的和意義2 2、升降臺的結構及工作過程、升降臺的結構及工作過程3 3、升降臺的主要零件設計、升降臺的主要零件設計4 4、結論、結論 1、本設計研究的目的和意義本設計研究的目的和意義 我國是世界果樹種植大國，栽培歷史悠久，物種資源豐富。我國在水果生產(chǎn)中以蘋果、梨、柑橘為大宗，其中蘋果434.4萬噸，梨472.1萬噸，柑橘256萬噸。這些水果主要以鮮食為主。采摘過程若收到損傷，將大大縮短保鮮時間，降低果品品質(zhì)。水果的采摘作業(yè)所用勞動力占整個生產(chǎn)過程所用勞動力的33%50%，采摘作業(yè)比較復雜，季節(jié)性很強，若使用人工采摘，不僅效率低、勞動量大，而且容易造成果實的損傷。若不及時及時采摘還會影響果品品質(zhì)。使用采摘機械不僅提高采摘效率，而且降低了損傷率，節(jié)省了人工成本，提高了果農(nóng)的經(jīng)濟效益。因此，提高采摘作業(yè)機械化程度有重要的意義。本設計是一種價格低廉、簡單實用、高效率、體積小、便于移動的水果采摘升降臺。2 2、升降臺的結構及工作過程、升降臺的結構及工作過程 升降臺結構：主體結構為剪叉式，即兩塊剪叉板中間通過鉸接，移動兩塊板的水平距離實現(xiàn)平臺的升降。剪叉機械結構具有較高的效率和穩(wěn)定性、承載能力較高、安全性好。工作過程：工作過程：工工作作時時,人人站站在在升升降降臺臺上上用用腳腳踩踩腳腳踏踏板板，使使得得主主動動液液壓壓缸缸產(chǎn)產(chǎn)生生壓壓力力油油，從從而而驅(qū)驅(qū)動動大大液液壓壓缸缸伸伸長長，最最終終轉轉變變成成剪剪叉叉板板的的上上升升運運動動。上上升升到到所所需需高高度度時時人人停停止止踩踩踏踏。因因為為有有單單向向閥閥的的作作用用即即使使人人停停止止運運動動，升升降降臺臺也也能能保保持持在一定高度上。在一定高度上。當當需需要要下下降降是是打打開開節(jié)節(jié)流流閥閥，使使大大液液壓壓缸缸內(nèi)內(nèi)的的壓壓力力油油通通過過節(jié)節(jié)流流閥閥管管道道流流回回油油箱箱，實實現(xiàn)現(xiàn)升降臺下降過程。升降臺下降過程。3、升降臺主要零件設計 升降臺主要零件有主動液壓缸、驅(qū)動液壓缸、大小支架、上下固定板、鉸接固定等零件。設計重點是與液壓缸相連的大支架的受力分析,大支架受力最復雜、最大的零件。通過計算可以確定出支架安全的最小尺寸，達到減輕質(zhì)量和節(jié)省材料的目的。液壓缸是選取的產(chǎn)品，根據(jù)計算得到液壓缸內(nèi)徑、壓強、行程等數(shù)據(jù)，選取滿足相應數(shù)據(jù)的產(chǎn)品。其余零件主要為固定和鉸接件，對其精度要求不高，只需滿足強度和剛度要求即可。4 4、結論、結論 我國水果大多為點、片面積種植，品種我國水果大多為點、片面積種植，品種多而雜，這就限制水果種植機械化的發(fā)展。多而雜，這就限制水果種植機械化的發(fā)展。本本設設計計結結合合我我國國水水果果采采摘摘實實際際情情況況，彌彌補補了了高高科科技技采采摘摘裝裝置置（如如采采摘摘機機器器人人）與與原原始始采采摘摘裝裝置置（如如梯梯子子、凳凳子子等等）之之間間的的空空白白。為我國水果采摘實現(xiàn)半機械化打下基礎。為我國水果采摘實現(xiàn)半機械化打下基礎。由于知識量不足，難免會有考慮由于知識量不足，難免會有考慮不到的地方不到的地方 還請各位老師給予批還請各位老師給予批評指正評指正謝謝 謝謝！ 12 屆畢業(yè)設計 水果便攜式采摘升降臺 設計說明書 學生姓名 學 號 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 班 級 指導教師 日 期 2012. 6 塔里木大學教務處制 前 言 我國是世界果樹種植大國，在水果生產(chǎn)中以蘋果、梨、柑橘為大宗，其中蘋果434.4萬噸，梨472.1萬噸，柑橘256萬噸。這些水果主要以鮮食為主。采摘過程若收到損傷，將大大縮短保鮮時間，降低果品品質(zhì)。使用采摘機械不僅提高采摘效率，而且降低了損傷率，節(jié)省了人工成本，提高了果農(nóng)的經(jīng)濟效益。因此，提高采摘作業(yè)機械化程度有重要的意義。 本文著重介紹水果便攜式采摘升降臺的設計，該裝置不僅方便在果園間的移動及升降，而且可以作為水果采摘頭的固定裝置，彌補我國在便攜式小型升降臺和機械化水果采摘方面的空白。 目 錄 1.緒論 1 1.升降機機械機構的設計 4 1.1工藝參數(shù) 4 1.2 升降機機械結構形式和運動機理 4 1.2.1 機械結構形式 4 1.2.2 升降機的運動機理 4 2 升降臺的機械計算和零件設計 5 2.1 液壓缸位置的確定和液壓缸推力的計算 5 2.2 升降零件的設計 7 2.2.1 上頂板結構 7 2.2.2 強度校核 7 2.3支架設計 7 2.3.1支架的結構 7 2.3.2支架的受力分析 8 2.4支架間的連接及計算 13 2.5升降臺底座的設計和校核 14 3.升降臺液壓系統(tǒng)的設計 16 3.1液壓系統(tǒng)的總體規(guī)劃 16 3.2執(zhí)行元件類型、數(shù)量和安裝位置 16 3.2.1液壓缸類型選擇 16 3.3確定的液壓缸及安裝 18 3.3.1驅(qū)動液壓缸的選擇 18 3.3.2主動液壓缸 19 3.3.3安裝位置 19 3.4速度和載荷計算 19 參考文獻 20 致 謝 21 水果便攜式采摘升降臺 1.緒論 本文著重介紹水果便攜式采摘升降臺的設計，該裝置不僅方便在果園間的移動及升降，而且可以作為水果采摘頭的固定裝置，彌補我國在便攜式小型升降臺和機械化水果采摘方面的空白。 論文選題的意義：采摘作業(yè)所用勞動力占整個生產(chǎn)過程所用勞動力的33% ～ 50%[1]，采摘作業(yè)比較復雜，季節(jié)性很強，若使用人工采摘，不僅效率低、勞動量大，而且容易造成果實的損傷。使用采摘機械不僅提高采摘效率，而且降低了損傷率，節(jié)省了人工成本，提高了果農(nóng)的經(jīng)濟效益。因此，提高采摘作業(yè)機械化程度有重要的意義。隨著農(nóng)業(yè)從業(yè)者的減少及老齡化趨勢不斷加大,采摘機械的開發(fā)利用具有巨大的經(jīng)濟效益和廣闊的市場前景。 升降機國內(nèi)外現(xiàn)狀分析（1）國內(nèi)研究現(xiàn)狀及分析[2]：改革開放三十年以來,我國城市建設發(fā)展突飛猛進，有利的帶動了我國升降機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,升降機做為人們出行的垂直交通工具已經(jīng)隨處可見。 1978年，黨的十一屆三中全會作出了實行改革開放的重大決策。隨著大批升降機企業(yè)的創(chuàng)建，我國升降機行業(yè)在技術、管理也不斷規(guī)范。 1987年，國家標準GB 7588-87《升降機制造與安裝安全規(guī)范》發(fā)布。該標準對保障升降機的制造與安裝質(zhì)量有十分重要的意義。 改革開放后的第二個十年可以說是中國升降機行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展,不斷創(chuàng)新的十年。經(jīng)過改革開放第一個十年，我國升降機行業(yè)在吸收國際升降機新技術的同時，相關的管理體制也在不斷的完善。 1991年3月升降機標準制訂修訂協(xié)調(diào)會在廊坊市中國建研院機械化所召開。會議確定1991年將制訂國家標準《升降機產(chǎn)品型號編制辦法》，《自動扶梯分類》，《自動扶梯技術條件》，《自動扶梯試驗方法》、《自動扶梯安裝驗收規(guī)程》；修訂國家標準GB7588-87《升降機制造與安裝安全規(guī)范》，GB10060-88《升降機安裝與驗收規(guī)范》，另外還將制訂3項行業(yè)標準：《船用升降機》，《液壓升降機》，《升降機導軌檢驗規(guī)則》。 　 隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展、城市化建設的不斷完善，升降機已不只存在于高檔商務寫字樓、大酒店、商城普及到高層住宅樓，同時也走進人們生活的多個角落，成為城市建筑中不可缺少的垂直交通工具[3]。 我國有13億人口，在用升降機的人均擁有量是世界平均數(shù)的1/3，是發(fā)達國家的1/10。巨大的升降機市場吸引了全世界幾乎所有升降機企業(yè)的關注。2007年中國政府出臺了一系列經(jīng)濟政策，加強宏觀調(diào)控力度，使升降機市場逐步走向穩(wěn)健和規(guī)范軌道。中國大陸升降機市場在健康發(fā)展的同時穩(wěn)步攀升，升降機產(chǎn)銷量達到了21.6萬臺，比上年凈增4.8萬臺，增幅為28%，這是在我國升降機產(chǎn)量持續(xù)走高的基礎上又一次創(chuàng)造了歷史新高，超過了全世界升降機產(chǎn)量的一半。據(jù)統(tǒng)計，2007年我國安裝驗收升降機146999臺，同比增長24%。截止2007年底，全國在用升降機達917313臺。中國已經(jīng)成為全球最大的升降機市場[4]。 到2008年底，我國在用升降機量已超過100萬臺。中國目前不但是全球最大的升降機生產(chǎn)基地和消費市場，也是擁有升降機最多的國家之一。 現(xiàn)在我國升降機生產(chǎn)力不斷提高，質(zhì)量也被國際市場所認可，不但能夠滿足國內(nèi)市場需求，國際市場的供應能力也在加強。（2）國外研究現(xiàn)狀及分析：近20年世界工程升降機行業(yè)發(fā)生了很大變化。RT(越野輪胎升降機)和AT(全地面升降機)產(chǎn)品的迅速發(fā)展，打破了原有產(chǎn)品與市場格局，在經(jīng)濟發(fā)展及市場激烈競爭沖擊下，導致世界工程升降機市場進一步趨向一體化[5]。目前世界工程升降機年銷售額已達75億美元左右。主要生產(chǎn)國為美國、日本、德國、法國、意大利等，世界頂級公司有10多家，主要集中在北美、日本（亞洲）和歐洲。 美國既是工程升降機的主要生產(chǎn)國，又是最大的世界市場之一。但由于日本、德國升降機工業(yè)的迅速發(fā)展及RT和AT產(chǎn)品的興起，美國廠商曾在20世紀60～70年代世界市場中占有的主導地位正逐步受到削弱，從而形成美國、日本和德國三足鼎立之勢。近幾年美國經(jīng)濟回升，市場活躍，外國廠商紛紛參與競爭。 美國制造商的實力也有所增強，特雷克斯升降機公司的崛起即是例證。特雷克斯升降機公司前身是美國科林升降機廠。1995年以來，其通過一系列的兼并活動，已發(fā)展成為世界頂級公司之一。 日本從20世紀70年代起成為工程升降機生產(chǎn)大國，產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量提高很快，已出 口到歐美市場，年總產(chǎn)量居世界第一[6]。 歐洲是潛力很大的市場，歐洲各工業(yè)國既是工程升降機的 出口國，也是重要的進口國。德國是最大的歐洲市場，其次為英國、法國、意大利等國。在德國AT產(chǎn)品市場份額中，利勃海爾占53%，格魯夫占 16%，德馬泰克占14%，多田野和特雷克斯各占10%和5%左右。 升降機制造業(yè)中的聯(lián)合之風與汽車業(yè)很相似，在汽車行業(yè)中，通用汽車、福特、雷諾、寶馬、梅賽德斯、大眾等大公司都走上了聯(lián)合之路，這兩個行業(yè)的世界市場已日趨一體化。欲在成熟的世界市場獲取市場份額并保持增長，捷徑是購買競爭對手，其長期目標是爭奪世界市場的支配地位。在升降機行業(yè)，某種意義 上，打入世界市場即意味著進入北美、日本（亞洲）和歐洲三大市場。 通過對國內(nèi)外發(fā)展情況看，用于建筑、汽車行業(yè)業(yè)的升降臺已經(jīng)相當成熟。但是用于農(nóng)業(yè)、特別是用于水果采摘的升降臺在國內(nèi)外都是空白。因此設計適合水果采摘的升降臺是彌補空白的當務之急。近20年世界工程升降機行業(yè)發(fā)生了很大變化。RT(越野輪胎升降機)和AT(全地面升降機)產(chǎn)品的迅速發(fā)展，打破了原有產(chǎn)品與市場格局，在經(jīng)濟發(fā)展及市場激烈競爭沖擊下，導致世界工程升降機市場進一步趨向一體化。目前世界工程升降機年銷售額已達75億美元左右。主要生產(chǎn)國為美國、日本、德國、法國、意大利等，世界頂級公司有10多家，主要集中在北美、日本（亞洲）和歐洲。 美國既是工程升降機的主要生產(chǎn)國，又是最大的世界市場之一。但由于日本、德國升降機工業(yè)的迅速發(fā)展及RT和AT產(chǎn)品的興起，美國廠商曾在20世紀60～70年代世界市場中占有的主導地位正逐步受到削弱，從而形成美國、日本和德國三足鼎立之勢。近幾年美國經(jīng)濟回升，市場活躍，外國廠商紛紛參與競爭。 美國制造商的實力也有所增強，特雷克斯升降機公司的崛起即是例證。特雷克斯升降機公司前身是美國科林升降機廠。1995年以來，其通過一系列的兼并活動，已發(fā)展成為世界頂級公司之一。 日本從20世紀70年代起成為工程升降機生產(chǎn)大國，產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量提高很快，已出 口到歐美市場，年總產(chǎn)量居世界第一。 歐洲是潛力很大的市場，歐洲各工業(yè)國既是工程升降機的 出口國，也是重要的進口國。德國是最大的歐洲市場，其次為英國、法國、意大利等國。在德國AT產(chǎn)品市場份額中，利勃海爾占53%，格魯夫占 16%，德馬泰克占14%，多田野和特雷克斯各占10%和5%左右[7]。 升降機制造業(yè)中的聯(lián)合之風與汽車業(yè)很相似，在汽車行業(yè)中，通用汽車、福特、雷諾、寶馬、梅賽德斯、大眾等大公司都走上了聯(lián)合之路，這兩個行業(yè)的世界市場已日趨一體化。欲在成熟的世界市場獲取市場份額并保持增長，捷徑是購買競爭對手，其長期目標是爭奪世界市場的支配地位。在升降機行業(yè)，某種意義 上，打入世界市場即意味著進入北美、日本（亞洲）和歐洲三大市場[8]。 通過對國內(nèi)外發(fā)展情況看，用于建筑、汽車行業(yè)業(yè)的升降臺已經(jīng)相當成熟。但是用于農(nóng)業(yè)、特別是用于水果采摘的升降臺在國內(nèi)外都是空白。因此設計適合水果采摘的升降臺是彌補空白的當務之急。 本設計需要重點研究的、關鍵的問題的解決:(1)動力的問題：升降臺的動力問題一直是困擾國內(nèi)外的專家的難題，升降平臺均以電能或內(nèi)燃機做動力，也有手、電兩用型，以備無電使用，用手壓動液壓缸升降平臺，升降時間長，操作費力，以電源做動力時，在施工現(xiàn)場，升降平臺頻繁移動，電源線不能無限延長。還有使用車輛內(nèi)燃機作升降平臺的動力，車輛必須相隨作業(yè)，在一個地點往往停留時間長，使用成本高。因該課題是水果便攜式采摘升降臺設計，所以突出便攜式。決定采用以腳踏為動力，為液壓缸提供壓力，從而驅(qū)動升降臺的升降。該裝置靈活輕便，不受沒有電源及使用內(nèi)燃機的高成本限制。(2)選擇常用升降機構的問題：升降機構的選擇對升降臺的影響非常大。升降臺按其工作原理可分為液壓升降臺、垂直絲杠升降臺、水平絲杠升降臺、鏈條式升降臺、螺旋器升降臺等。以上升降臺，各有優(yōu)缺，通過按其工況及實際使用情選定出最合適的一種。因為本裝置需在果園間不斷移動，應具有便攜性。考慮到升降行程只需3-5米即可，要求裝置本身質(zhì)量輕、體積小、成本低、對精度要求不高、上升高度需任意可調(diào)。決定采用以液壓為驅(qū)動，以剪式結構為裝置支承的特殊機構。該機構能兼顧以上常見機構的優(yōu)點、克服不利因素。 1.升降機機械機構的設計 1.1工藝參數(shù) 本設計升降機為全液壓系統(tǒng)，相關工藝參數(shù)為： 額定載荷：200kg 最低高度：500 mm 最大起升高度：1300 mm 最大高度：1800mm 平臺尺寸：1000x500mm 1.2 升降機機械結構形式和運動機理 1.2.1 機械結構形式 根據(jù)升降機的平臺尺寸1000X500mm，參考國內(nèi)外同類產(chǎn)品的工藝參數(shù)可知[9]，該升降機宜采用雙雙叉機構形式：即有兩個雙叉機構升降臺合并而成，有一個液壓缸做同步運動，以達到升降機升降的目的。其具體結構形式為： 圖1-1升降機的基本結構形式 圖1.1 中1、2、3、4、5、6、7、8為支架，主要起支撐作用和運動轉化形式的作用，一方面支撐上頂板的載荷，一方面通過其鉸接將液壓缸的繩縮運動轉化為平臺的升降運動，上頂板與載荷直接接觸，將載荷轉化為均布載荷，從而增強局部承載能力。下底架主要起支撐和載荷傳遞作用，它不僅承擔著整個升降機的重量，而且能將作用力傳遞到地基上。通過這些機構的相互配合，實現(xiàn)升降機的穩(wěn)定和可靠運行。 1.2.2 升降機的運動機理 升降機的基本運動機理如下圖所示： 圖1-2 升降臺運動分析1、2、3、4支架 圖中1、2、3、4支架在O點鉸接，支架1、2、3、4上下端分別固定在上、下板面上，通過活塞桿的伸縮和鉸接點O 的作用實現(xiàn)貨物的舉升。 根據(jù)以上分析，升降機的運動過程可以敘述如下：支架1、2為升降機機構中的固定支架，他們與底板的鉸接點做不完整的圓周運動，支架3、4為活動支架，他們在液壓缸的作用下由最初的幾乎水平狀態(tài)逐漸向后來的傾斜位置運動，在通過支架之間的絞合點帶動3、4也不斷向傾斜位置運動，以使升降機升降。 初態(tài)時，上下底板處于合閉狀態(tài)，支架1、2、3、4可近似看作為水平狀態(tài)，隨著液壓油不斷的輸入到液壓缸中，活塞桿外伸，將支架2頂起，支架2上升時，由于絞合點O的作用使支架1運動，1、2的運動通過鉸接點帶動3、4運動通過一系列的相互運動和作用，使上頂板上升，當上升到指定高度時，液壓缸停止運動，載荷便達到指定高度。 2 升降臺的機械計算和零件設計 2.1 液壓缸位置的確定和液壓缸推力的計算 為了方便研究各部件間的受力情況僅選取下半部分進行分析 圖2-1受力分析 示剪叉機構的液壓缸活塞運動速度與臺面升降速度的關系式為 [10] 2-1 液壓缸推力與臺面荷重的關系式為 2-2 式中， 　 液壓缸運動速度： 2-3 式中， 液壓缸推力： 2-4 為便于計算及工況要求取L=500mm W=2000N Hmin=500mm Hmax=1800mm 上頂板及下底座總高度為100mm 可得兩幅剪叉板高度變化范圍400mm至1700mm由此可計算出角度α和θ值 由h取最小值時得α和θ最小值 由h取最大值時得α和θ最大值 上式可得 液壓缸推力與臺面荷重的關系式為 2-5 由上式及α和θ的取值范圍可以確定當臺面載荷一定時，液壓缸推力的最小值及a的值： 已知 在范圍內(nèi)是遞減的 在范圍內(nèi)是遞增的 L=0.5代入上式 可知在取最小值時所受推力最大 由 得結論a的值越大液壓缸所受推力越小 結合各部件尺寸綜合考慮取a= 由上述及結合圖形得取最小值時取得最小值 得： 考慮到人在上平臺移動是有可能走到一邊的剪叉支架上所以取 因此 （支架受力分析時選用此值） 一般情況下所以 2.2 升降零件的設計 2.2.1 上頂板結構 上頂板和載荷直接接觸，其結構采用由若干根相互交叉垂直的鋼管通過焊接形式焊接而成，然后在槽鋼的四個側面和上頂面上鋪裝1000x500x1mm的汽車板，其結構形式大致如下所示： 圖2-2上頂板 沿平臺的長度方向布置2根鋼管，沿寬度方向布置1根鋼管，組成上圖所示的上頂板結構。在最外緣延長度方向加工出安裝上下支架的滑槽。以便上下支架的安裝?；鄣木唧w尺寸根據(jù)上下支架的具體尺寸和結構而定。 2.2.2 強度校核 升降臺上頂板的載荷是作用在一平臺上的，可以認為是一均布載荷，由于該平板上鋪裝鋼板 2.3支架設計 2.3.1支架的結構 支架由8根形狀基本相同的截面為矩形的鋼柱組成，在支架的頂端和末端分別加工出圓孔，以便支架的安裝。支架在升降機結構中的主要功能為載荷支撐和運動轉化，將液壓缸的伸縮運動，通過與其鉸合的支點轉化為平臺的升降運動，支架的結構除應滿足安裝要求外，還應保證有足夠的剛度和強度，一時期在升降運動中能夠平穩(wěn)安全運行。 分析支架的運動形式和受力情況，發(fā)現(xiàn)支架在運動過程中受力情況比較復雜，它與另一支架鉸合點給予底座的固定點的受里均為大小和方向為未知的矢量，故該問題為超靜定理論問題，本著定性分析和提高效率的原則，再次宜簡化處理，簡化的原則時去次留主，即將主要的力和重要的力在計算中保留，而將對梁的變形沒有很大影響的力忽略不計，再不改變其原有性質(zhì)的情況下可以這樣處理。對支架所受的力進行分析，可以看出與液壓缸頂桿聯(lián)結點的力為之所受到的最主要的力，它不僅受液壓缸的推力，而且還將受到上頂班所傳遞的作用力，因此，與液壓缸頂桿相連接的支架所收到的上頂板的力為它所受到的最主要的力，在此，將其他的力忽略，只計算上頂板承受的由載荷和自重所傳遞的載荷力。 2.3.2支架的受力分析 整個機架受力情況還未確定出，因此機架用的材料尺寸和重量。先假設整個機架的重量為m 。 解出機架受力情況后反代入再求得m值。 計算圖如下所示： 圖2-3整體受力分析 由整體列關系式 ， 2-6 HD支架受力分析 ， 2-7 ， 2-8 ， 2-9 EI支架受力分析 ， 2-10 ， 2-11 ， 2-12 EC支架受力分析 ， 2-13 ， 2-14 ， 2-15 FD支架受力分析 ， 2-16 ， 2-17 ， 2-18 在以上式子中Fy和Fy1是已知的 ，其余為未知。以上有13個未知數(shù)和13個等式，可解出所有未知數(shù)。 因為液壓缸推力 所以構成機架的桿件中與液壓缸直接接觸的桿為受力最大支架（支架EC），把支架EC單獨分析： 圖2-4 大支架受力分析 由上述方程組中可解的=1000N ；=-1000N 途中P=11500N是已知。用直角坐標系解得 ； ； ； （方向向下） 同理可計算出與之絞合的另一副支架 圖2-5 下剪叉板受力分析 ； ； ； 圖2-6 大支架受力分析 由與的關系式 解得時此時M取得最大值 當，時： 畫出該支架的剪力與彎力圖： 圖2-7 彎矩圖 該支架材料選用碳素結構鋼 截面形狀為結構用冷彎矩形空心型鋼 的 2-19 式中： 支架上所受到的彎矩 M 除連接液壓缸支架以外支架所受彎矩 安全系數(shù) 取中等沖擊1.5 2-20 2-21 查下表 在滿足強度要求的前提下為減輕質(zhì)量和節(jié)省材料，與液壓缸連接的支架邊長與寬分別為壁厚即可滿足使用要求。理論重量 其余支架邊長與寬分別為壁厚即可滿足使用要求。理論重量 圖2-8結構用冷彎矩形空心型鋼 GB6728-86 表2-1結構用冷彎矩形空心型鋼尺寸系列[11] 邊長 mm 尺寸允許偏差 mm 壁厚 mm 理論 重量 kg/m 截面 面積 cm2 慣性矩 cm4 回轉半徑 cm 截面模數(shù) cm3 扭轉常數(shù) A B 普通 精度 較高 精度 IX IY rx ry WX WY It,cm4 Wt,cm3 50 25 ±1.00 ±0.50 1.2 1.338 1.705 5.502 1.875 1.796 1.048 2.200 1.500 4.534 2.780 1.5 1.650 2.102 6.653 2.253 1.779 1.035 2.661 1.082 5.519 3.406 30 2.5 2.817 3.589 11.296 5.050 1.774 1.186 4.518 3.366 11.666 6.470 3.0 3.303 4.208 12.827 5.696 1.745 1.163 5.130 3.797 13.401 7.509 4.0 4.198 5.347 15.239 6.682 1.638 1.117 6.095 4.455 16.244 9.320 60 ±1.20 ±0.60 2.5 3.209 4.089 17.933 5.998 2.094 1.211 5.977 3.998 15.054 7.845 3.0 3.774 4.808 20.496 6.794 2.064 1.188 6.832 4.529 17.335 9.129 4.0 4.826 6.147 24.691 8.045 2.004 1.143 8.230 5.363 21.141 11.400 40 2.5 3.602 4.589 22.069 11.734 2.192 1.599 7.356 5.867 25.045 10.720 3.0 4.245 5.408 25.374 13.436 2.166 1.576 8.458 6.718 29.121 12.549 4.0 5.454 6.947 30.974 16.269 2.111 1.530 10.324 8.134 36.298 15.880 2.4支架間的連接及計算 支架間采用銷軸連接，材料為45號鋼 工作面的抗壓強度： 銷與拉桿有相對轉動則以許用擠壓壓強代替許用擠壓應力計算 2-22 銷軸的抗剪強度： 2-23 銷軸的抗彎強度： 2-24 式中：d 銷軸直徑，mm a 連桿頭尺寸，mm b 另一兩岸頭尺寸，mm 算出2-22，2-23，2-24式中最大直徑： 銷軸的最大直徑為 與液壓缸支架連接的銷軸取 公稱直徑10mm、長度、材料為45鋼、熱處理硬度、表面氧化處理的B型銷軸： 銷軸 與之配合的開口銷 公稱規(guī)格為3.2mm、公稱長度、材料為Q235、不經(jīng)表面處理的開口銷： 銷 2.5升降臺底座的設計和校核 升降機底座在整個機構中支撐著平臺的全部重量，并將其傳遞到地基上，他的設計重點是滿足強度要求即可，保證在升降機升降過程中不會被壓潰即可，不會發(fā)生過大變形，其具體參數(shù)見裝配圖。 升降臺上頂板的設計：結構如圖 圖2-9 上頂板 1 正方形空心鋼2.長方形空心鋼 3.安裝扶手架 4,5.槽鋼 在右側對稱安裝槽鋼為帶小輪支架移動的移動提供導軌， 槽鋼尺寸長方形空心鋼采用空心方鋼，正方形空心鋼選用尺寸，為方便采摘及移動時有抓扶的地方在上頂板安裝扶手架，并在扶手上方安裝節(jié)流閥，便于控制下降速度，根據(jù)人體工程資料扶手架尺寸為。在整個上頂板上層鋪一層鋼板。 3.升降臺液壓系統(tǒng)的設計 3.1液壓系統(tǒng)的總體規(guī)劃 液壓系統(tǒng)的設計在本升降臺的設計中主要是液壓傳動系統(tǒng)的設計，它與主機的設計是緊密相關的，往往要同時進行，所設計的液壓系統(tǒng)應符合主機的拖動、循環(huán)要求。還應滿足組成結構簡單，工作安全可靠，操縱維護方便，經(jīng)濟性好等條件。 本升降臺對液壓系統(tǒng)的設計要求可以總結如下： 升降臺的升降運動采用液壓傳動，升降機的升降運動由液壓缸的伸縮運動經(jīng)轉化而成為平臺的起降，其工作負載變化范圍為0~~~200Kg，負載平穩(wěn)，工作過程中無沖擊載荷作用，運行速度較低，液壓執(zhí)行元件有兩組液壓缸實現(xiàn)同步運動，要求其工作平穩(wěn)，結構合理，安全性優(yōu)良，使用于多種不同場合，工作精度要求低. 圖3-1液壓圖 1. 驅(qū)動液壓缸 2.底輪 3.單向閥 4.踏板 5.節(jié)流閥 6.扶手架 7. 主動液壓缸 8.油管 9.油箱 3.2執(zhí)行元件類型、數(shù)量和安裝位置 3.2.1液壓缸類型選擇 執(zhí)行元件類型為活塞缸，再根據(jù)其運動要求進一步選擇液壓缸類型為單作用單活塞桿無緩沖式液壓缸，其符號為： 圖3-2液壓缸符號 數(shù)量：該升降平臺為雙雙叉結構，故其采用的液壓缸數(shù)量為2個完全相同的液壓缸，其運動完全是同步的，但其精度要求不是很高。 3.2.2液壓缸的參數(shù)確定 液壓缸包括兩個驅(qū)動液壓缸和一個主動液壓缸： 主動液壓缸形式采用杠桿加力，如圖： 圖3-3 加力杠桿 1.支架 2.主動液壓缸 3.踏板 通過杠桿原理將人體提供的500N壓力增加到1500N 根據(jù)受力分析及運動分析可得出： 壓力 行程 驅(qū)動液壓缸壓力 行程 主動液壓缸與驅(qū)動液壓缸直徑比 表3-1 兩液壓缸內(nèi)徑的選用： 液壓缸內(nèi)徑（缸徑）尺寸系列 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 100 125 160 200 250 320 360 400 500 取主動液壓缸內(nèi)徑40mm、驅(qū)動液壓缸80mm 驅(qū)動液壓缸壓強 驅(qū)動液壓缸最大壓強 根據(jù)驅(qū)動液壓缸直徑和壓強確定主動液壓缸直徑： 因為 所以 符合主動液壓缸與驅(qū)動液壓缸直徑比 液壓缸壁厚的確定： 根據(jù)液壓氣動系統(tǒng)及元件的公稱壓力系列( 2346-1988)選擇 主動液壓缸壓力 驅(qū)動液壓缸壓力 驅(qū)動液壓缸行程 主動液壓缸行程 主動液壓缸有效面積 驅(qū)動液壓缸有效面積 液壓缸壁厚由結構和工藝要求等確定，一般按照薄壁筒計算，壁厚由下式確定： 式中： D 液壓缸內(nèi)徑 缸體壁厚 液壓缸最高工作壓力 一般取=（1.2-1.3） 缸體材料的許用應力 鋼材取 代入數(shù)據(jù)： 考慮到液壓缸的加工要求，將其壁厚適當加厚，取壁厚。 3.3確定的液壓缸及安裝 3.3.1驅(qū)動液壓缸的選擇 驅(qū)動液壓缸選擇輕型拉桿式液壓缸，該液壓缸有系列產(chǎn)品，系列號：撫順液壓機械廠；安裝形式：前端耳軸式；密封材料：丁晴橡膠；油缸內(nèi)經(jīng)：80mm；活塞桿形式：輕型；額定工作壓力：低壓；緩沖形式：無緩沖；油口位置：向上，標準型； 3.3.2主動液壓缸 主動液壓缸選擇輕型拉桿式液壓缸，該液壓缸有系列產(chǎn)品，系列號：撫順液壓機械廠；安裝形式：前端耳軸式；密封材料：丁晴橡膠；油缸內(nèi)經(jīng)：40mm；活塞桿形式：輕型；額定工作壓力：低壓；緩沖形式：無緩沖；油口位置：向上，標準型[12]； 3.3.3安裝位置 驅(qū)動液壓缸的安裝方式活塞桿為雙耳環(huán)型，缸體采用前端耳軸式，主動液壓缸活塞桿采用單耳軸式，其位置為上頂板。 3.4速度和載荷計算 如果人以每秒鐘兩次的頻率踩主動液壓缸 ，產(chǎn)生的液壓油體積 液壓油輸送給每個驅(qū)動液壓缸的體積 驅(qū)動液壓缸運動速度為 而驅(qū)動液壓缸的行程是3.64dm 所以升降臺升降全程需要時間 驗算人是否能提供足夠的功率： 在15s內(nèi)人所做功需將2000N重量提升1.3m 人做功為 人所做的功滿足升降臺所需。 參考文獻 [1]黃宏甲,黃誼,王積偉.液壓與氣壓傳動[M].北京:機械工業(yè)出版社,2001:98～142. 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