便攜式小型雙桅桿升降平臺(tái)設(shè)計(jì)
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便攜式小型雙桅桿升降平臺(tái)設(shè)計(jì)
目錄
1. 國(guó)內(nèi)外升降平臺(tái)的發(fā)展形勢(shì) 1
1.1國(guó)外升降平臺(tái)的發(fā)展形勢(shì) 1
1.2國(guó)內(nèi)升降平臺(tái)的發(fā)展形勢(shì) 2
1.3 課題研究的目的意義及主要內(nèi)容 3
1.3.1 課題研究的目的意義 3
1.3.2 課題研究的主要內(nèi)容 3
2 雙桅桿升降平臺(tái)的應(yīng)用及其受力分析的討論 3
2.1雙桅桿升降平臺(tái)的二種結(jié)構(gòu)形式 3
2.2 雙桅桿升降平臺(tái)機(jī)構(gòu)的位置參數(shù)計(jì)算 4
2.3雙桅桿升降平臺(tái)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力參數(shù)計(jì) 6
2.4 針對(duì)性比較小實(shí)例： 6
2.5雙桅桿升降平臺(tái)機(jī)構(gòu)中分析 7
2.5.1問(wèn)題的提出： 7
2.5.2兩種布置方式的分析和比較： 8
3臺(tái)板與叉桿的設(shè)計(jì)計(jì)算 20
3.1確定叉桿的結(jié)構(gòu)材料及尺寸 20
3.2橫軸的選取 22
4 升降平臺(tái)基于三維虛擬制造與運(yùn)動(dòng)仿真 24
4.1 建模 24
4.1.1支撐桿 24
4.1.2長(zhǎng)橫桿 24
4.1.3短橫桿 25
4.1.4導(dǎo)向軸 25
4.1.5連接桿 25
5.1.6平臺(tái) 26
5.1.7機(jī)座 26
5.2 裝配 27
4.3 仿真 27
4.3.1工作表 27
4.3.2運(yùn)動(dòng)曲線 28
4.3.3創(chuàng)建連桿 28
4.3.4創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)副 28
5 雙桅桿升降平臺(tái)數(shù)學(xué)模型的建立 29
5.1 雙桅桿升降平臺(tái)簡(jiǎn)介 29
5.2 升降平臺(tái)的模塊劃分 30
5.3 升降平臺(tái)數(shù)學(xué)模型分析 30
5.3.1虛位移原理 30
5.3.2單桿的運(yùn)動(dòng)分析 31
結(jié) 論 35
致 謝 36
參考文獻(xiàn) 37
摘 要
長(zhǎng)期以來(lái)升降平臺(tái)的研制一直采用傳統(tǒng)的方法，它的生產(chǎn)周期長(zhǎng)，物理樣機(jī)制造成本高，而且當(dāng)產(chǎn)品制出后，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)部件、零部件之間相互干涉，而無(wú)法裝配等問(wèn)題。本文介紹了應(yīng)用美國(guó)公司進(jìn)行升降平臺(tái)單體虛擬制造和運(yùn)動(dòng)仿真的過(guò)程。利用對(duì)建立的升降平臺(tái)單體的各零部件三維實(shí)體模型進(jìn)行約束和連接裝配，形成升降平臺(tái)單體整體裝配，然后通過(guò)軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，仿真結(jié)果表明，可以利用該仿真平臺(tái)對(duì)升降平臺(tái)進(jìn)行性能和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析，這種方法提高了升降平臺(tái)設(shè)計(jì)的效率和準(zhǔn)確性，具有一定的實(shí)用價(jià)值，為將來(lái)樣機(jī)實(shí)驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：虛擬樣機(jī)技術(shù)；仿真；升降平臺(tái)
Abstract:
Since long ago the elevator development always uses traditional the method, its production cycle is long, the physical prototype production cost is high, moreover after product generating, can appear between frequently the part, the spare part interferes mutually, but is unable to assemble and so on the questions. This article introduced software carries on the elevator monomer hypothesized manufacture and the movement simulation process using American .. Carries on the restraint and the connection assembly using GU to the establishment elevator monomer various spare parts three dimensional full-scale mockup, forms the elevator monomer whole assembly, then inducts throh connection software to carry on the movement simulation, the simulation result indicated, This method enhanced the efficiency and the accuracy which the precision planter designs, has certain practical value, will be the future prototype experiment has laid the foundation.
Key word： Virtual prototyping; simulation ; Elevat
1. 國(guó)內(nèi)外升降平臺(tái)的發(fā)展形勢(shì)
1.1國(guó)外升降平臺(tái)的發(fā)展形勢(shì)
對(duì)垂直運(yùn)送的需求與人類(lèi)的文明一樣久遠(yuǎn)，最早的升降平臺(tái)使用人力、畜力和水力來(lái)提升重量。升降裝置直到工業(yè)革命前都一直依靠這些基本的動(dòng)力方式。
古希臘時(shí)，阿基米德開(kāi)發(fā)了經(jīng)過(guò)改進(jìn)的用繩子和滑輪操作的升降裝置，它用絞盤(pán)和杠桿把提升繩纏繞在繞線柱上。
公元80年，角斗士和野生動(dòng)物乘坐原始的升降平臺(tái)到達(dá)羅馬大劇場(chǎng)中競(jìng)技場(chǎng)的高度。
中世紀(jì)的紀(jì)錄包括無(wú)數(shù)拉升升降裝置的人和為孤立地點(diǎn)進(jìn)行供給的圖案。其中最著名的是位于希臘的圣巴拉姆修道院的升降平臺(tái)。這個(gè)修道院位于距離地面大約61米高的山頂上，提升機(jī)使用籃子或者貨物網(wǎng)，運(yùn)送人員與貨物上下。
1203年，位于法國(guó)海岸邊的一座修道院的升降平臺(tái)安裝于使用一個(gè)巨大的踏輪，由毛驢提供提升的動(dòng)力，通過(guò)把繩子纏繞在一個(gè)巨大的柱子上，負(fù)重就被提升了起來(lái)。
18世紀(jì)，機(jī)械力開(kāi)始被用于升降平臺(tái)的發(fā)展。1743年，法國(guó)路易十五授權(quán)在凡爾賽的私人宮殿安裝使用平衡物的人員升降平臺(tái)。
1833年，一種使用往復(fù)桿的系統(tǒng)在德國(guó)哈爾茨山脈地區(qū)升降礦工。
1835年，一種被稱(chēng)為“絞盤(pán)機(jī)”的用皮帶牽引的升降平臺(tái)安裝在英國(guó)的一家工廠。
1846年，第一部工業(yè)用水壓式升降平臺(tái)出現(xiàn)。然后其他動(dòng)力的升降裝置緊跟著很快出現(xiàn)了。
1854年，美國(guó)技工奧蒂斯發(fā)明了一個(gè)棘輪機(jī)械裝置，在紐約貿(mào)易展覽會(huì)上展示了安全升降平臺(tái)?！?/p>
1889年，埃菲爾鐵塔建塔時(shí)安裝了以蒸汽為動(dòng)力的升降平臺(tái)，后改用電梯。
1892年，智利阿斯蒂列羅山的升降設(shè)備建成，直到現(xiàn)在，15臺(tái)升降平臺(tái)仍然使用著110多年前的機(jī)械設(shè)備。
目前，瑞士格勞賓登州正在興建的“圣哥達(dá)隧道”是一條從阿爾卑斯山滑雪勝地通往歐洲其他國(guó)家的地下鐵路隧道，全長(zhǎng)57公里，預(yù)計(jì)2016年建成通車(chē)。在距地面大約800米的“阿爾卑斯”高速列車(chē)站，將興建一個(gè)直接抵達(dá)地面的升降平臺(tái)。建成后，它將是世界上升降距離最長(zhǎng)的一部升降平臺(tái)了。旅客通過(guò)升降平臺(tái)抵達(dá)地面后，便可搭乘阿爾卑斯冰河觀光快速列車(chē)，兩個(gè)小時(shí)后就能到達(dá)山上的度假村了。汽車(chē)舉升機(jī)在世界上已經(jīng)有了70年歷史。1925年在美國(guó)生產(chǎn)的第一臺(tái)汽車(chē)舉升機(jī)，它是一種由氣動(dòng)控制的單柱舉升機(jī)，由于當(dāng)時(shí)采用的氣壓較低，因而缸體較大；同時(shí)采用皮革進(jìn)行密封，因而壓縮空氣驅(qū)動(dòng)時(shí)的彈跳嚴(yán)重且又不穩(wěn)定。直到10年以后，即1935年這種單柱舉升機(jī)才在美國(guó)以外的其它地方開(kāi)始采用。
1966年，一家德國(guó)公司生產(chǎn)出第一臺(tái)雙柱舉升機(jī)，這是舉升機(jī)設(shè)計(jì)上的又一突破性進(jìn)展，但是直到1977這種舉升機(jī)才在德國(guó)以外的其它國(guó)家出現(xiàn)?，F(xiàn)在雙柱舉升機(jī)在市場(chǎng)上以占結(jié) 論
在眾多CAD軟件中以其強(qiáng)大的參數(shù)化建模功能及強(qiáng)大的裝配功能，在三維實(shí)體建模領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在眾多的CAE軟件中ADAMS 以其強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析功能在眾多工程領(lǐng)域里獲得了廣泛的應(yīng)用。在虛擬樣機(jī)技術(shù)中，則采用強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合的方式，應(yīng)用在各自領(lǐng)域的強(qiáng)大功能，相互補(bǔ)充，形成極強(qiáng)的虛擬樣機(jī)軟件組合。極大的推動(dòng)了虛擬樣機(jī)技術(shù)的發(fā)展。
本次設(shè)計(jì)通過(guò)建立升降平臺(tái)機(jī)的三維實(shí)體模型，對(duì)建立的升降平臺(tái)機(jī)單體的各零部件三維實(shí)體模型進(jìn)行約束和連接裝配，形成升降平臺(tái)機(jī)單體整體裝配。用中嵌入的ADAMS進(jìn)行升降平臺(tái)機(jī)單體的動(dòng)力學(xué)仿真，解決了模型傳遞過(guò)程了遇到的問(wèn)題，以及在仿真過(guò)程中遇到的各種問(wèn)題，并對(duì)仿真結(jié)果受力數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析，得出升降平臺(tái)測(cè)量數(shù)據(jù)。結(jié)果表明，此方法有助于提高升降平臺(tái)機(jī)的設(shè)計(jì)和產(chǎn)品性能
虛擬仿真設(shè)計(jì)和傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)相比節(jié)省制造實(shí)體樣機(jī)的時(shí)間和費(fèi)用，并可有效縮短樣機(jī)調(diào)試時(shí)間，從而縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期。因此虛擬樣機(jī)技術(shù)是產(chǎn)品研發(fā)的發(fā)展趨勢(shì)，是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法的趨勢(shì)。
致 謝
首先我要感謝我的指導(dǎo)老師，她在每一個(gè)階段耐心和悉心的教導(dǎo)我，并且嚴(yán)格的要求我，她治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度使我學(xué)習(xí)到除了知識(shí)以外的很多東西。還要感謝農(nóng)機(jī)班的范建民同學(xué)在我運(yùn)動(dòng)仿真處對(duì)我進(jìn)行了關(guān)鍵的指導(dǎo)。
經(jīng)過(guò)這四個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，看著自己做出自己的東西，一種喜悅和成就感充塞于胸中，這段時(shí)間我對(duì)學(xué)過(guò)的很多知識(shí)有了進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和回顧。另外對(duì)建模和運(yùn)動(dòng)仿真進(jìn)行了一個(gè)初步的學(xué)習(xí)，認(rèn)識(shí)到運(yùn)動(dòng)仿真對(duì)現(xiàn)在的工業(yè)等很多行業(yè)的作用。
最后感謝我的母校黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)，是她給我提供了大學(xué)四年的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，使我在學(xué)到文化知識(shí)和專(zhuān)業(yè)技能的同時(shí)結(jié)識(shí)了眾多的良師益友，這些將是我一生中一筆寶貴的財(cái)富。
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畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開(kāi)題報(bào)告 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 年級(jí)專(zhuān)業(yè)及班級(jí) 2007級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 指導(dǎo)教師及職稱(chēng) 學(xué) 院 20 年 月 日 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目 便攜式小型雙桅桿升降平臺(tái) 該平臺(tái)具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、剛性好、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因而在很多行業(yè)都有很廣泛的應(yīng)用，例如學(xué)校、學(xué)院、倉(cāng)庫(kù)、商場(chǎng)、體育中心等要求施工影響低的場(chǎng)所。 目前，國(guó)內(nèi)外類(lèi)似 的產(chǎn)品很多，但是大多數(shù)為液壓式產(chǎn)品，體積比較龐大，自身重量也比較大，移動(dòng)不便，并且在一些較小的空間內(nèi)的使用局限性很大，而且有著較高昂的制作成本比。二者相對(duì)比起來(lái) ，我們所設(shè)計(jì)的便攜式小型雙柱升降平臺(tái)恰好彌補(bǔ)了上面所述的不足之處。 按機(jī)電一體化思想。其目的是在不影響甚至提高產(chǎn)品性能的前提下，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本。若采用鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)則可以避免由液壓傳動(dòng)帶來(lái)的體積大、重量大、占地面積大、噪音大等缺陷，亦可大大降低成本。相比于液壓傳動(dòng)而言，鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)的維修也更為便捷，使用時(shí)亦可采用自帶儲(chǔ)電設(shè)備供電，更加增大了產(chǎn)品的環(huán)境適 應(yīng)性。 便攜式雙桅升降平臺(tái)在國(guó)內(nèi)外都有著廣泛的應(yīng)用，但國(guó)內(nèi)產(chǎn)品與國(guó)外的相比存在著穩(wěn)定性及安全性方面的不足。國(guó)內(nèi)產(chǎn)品在桅柱與桅柱間所選用的連接方式多為滑輪連接，使得柱與柱之間間隙較大，機(jī)器搖晃度大，導(dǎo)致機(jī)器上升及下降不平穩(wěn)。在開(kāi)關(guān)控制方面，國(guó)內(nèi)的大多數(shù)產(chǎn)品采用的是雙開(kāi)關(guān)形式，即兩個(gè)開(kāi)關(guān)分別控制上升和下降兩個(gè)動(dòng)作，這樣的控制方式存在著安全隱患，在工作時(shí)操作員可能會(huì)不小心誤觸開(kāi)關(guān)，可能出現(xiàn)安全事故。 針對(duì)上述國(guó)內(nèi)產(chǎn)品所存在的多項(xiàng)不足，我們所設(shè)計(jì)的便攜式升降平臺(tái)有了一定 的改善，我們采用寬柱式立柱，比國(guó)內(nèi)其他同類(lèi)產(chǎn)品寬，我們的立柱是 200而國(guó)內(nèi)其他部分產(chǎn)品是 180，這樣可以更加保證產(chǎn)品的安全性和穩(wěn)定性。桅柱與桅柱之間連接，我們是用滑塊連接，我們這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于，使得柱與柱之間的連接更加緊密更加牢靠，機(jī)器晃度小，以確保升降機(jī)上升下降的平穩(wěn)性。 注：此表如不夠填寫(xiě)，可另加頁(yè)。 研究方案 （ 研究目的、內(nèi)容、方法、預(yù)期成果、條件保障等） 本理論）與技術(shù)路線 我們這次所設(shè)計(jì) 的便攜式小型雙柱升降平臺(tái)采用的是鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用電機(jī)做動(dòng)力源，通過(guò)電機(jī)提供動(dòng)力，對(duì)鏈條的收縮，使每級(jí)桅桿發(fā)生相對(duì)位移而實(shí)現(xiàn)桅桿的分級(jí)上升。 1)總體布局的確定 2)機(jī)械部分方案確定 3)電氣部分方案確定 首先，我們對(duì)升降平臺(tái)的收縮后的整體狀態(tài)做了規(guī)劃，對(duì)長(zhǎng)度、高度和寬度都做了要求，使之保證能輕松通過(guò)一般寬 80 2m 的普通門(mén)，并且，我們采用電動(dòng)鏈?zhǔn)綑C(jī)構(gòu)，在重量上有很大的減輕，這 樣，可以單人進(jìn)行操作。我們采用的桅桿是垂直分級(jí)上升，所以對(duì)施工環(huán)境的橫向尺寸要求不是很高，控制部分，我們采用的是雙開(kāi)關(guān)系統(tǒng)，必須同時(shí)住通電開(kāi)關(guān)，和升降開(kāi)關(guān)，升降平臺(tái)才能上升和下降。而且控制分上下兩個(gè)部分，工作平臺(tái)和地面都能對(duì)其操作。電源分為自帶蓄電池和外接電源兩部分，這樣則更能增加其環(huán)境適應(yīng)性。 1)動(dòng)力源的選 取 因?yàn)槲覀兯O(shè)計(jì)的升降平臺(tái)內(nèi)置蓄電池為 24V，為保證使電機(jī)能夠正常工作，我們選用的是 24 2)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 我們?cè)诿考?jí)桅桿的上下都有一個(gè)鏈輪，采用的是電機(jī)通過(guò)減速箱帶動(dòng)鏈 輪，通過(guò)拉動(dòng)傳動(dòng)鏈 使桅桿發(fā)生相對(duì)位移，從而進(jìn)行升降操作。 1、桅桿上升的先后順序的限制，在后面設(shè)計(jì)過(guò)程中需考慮并解決。 2、對(duì)出現(xiàn)突然斷電的的情況，升降平臺(tái)的應(yīng)急措施。 研究周期與時(shí)間安排 畢業(yè)設(shè)計(jì)起止日期： 3. 15—— 三周 —— 第十六周） 第一階段（ 熟悉課題，收集借閱有關(guān)資料 ， 構(gòu)思總體設(shè)計(jì)方案，展開(kāi)總體設(shè)計(jì)，完成開(kāi)題報(bào)告； 第二階段（ 繪制升降平臺(tái)的裝配圖 第三階段（ 升降平臺(tái) 中一些典型零件的設(shè)計(jì)； 中期檢查 ； 第五階段（ 升降平臺(tái)中 一些典型零件的設(shè)計(jì)； 第六階段（ 翻譯有關(guān)英文資料 ， 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文； 第 七 階段（ 最終審查、整理、完善畢業(yè)設(shè)計(jì)； 第 八 階段（ 資料打印、整理、裝訂、準(zhǔn)備答辯； 論證小組意見(jiàn) 組長(zhǎng)簽名： 20 年 月 日 專(zhuān)業(yè)委員會(huì)意見(jiàn) 簽名： 20 年 月 日 學(xué)院指導(dǎo)委員會(huì)審核意見(jiàn) 簽名（公章）： 20 年 月 日 注： 可打印，但意見(jiàn)欄必須相應(yīng)責(zé)任人親筆填寫(xiě)。