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南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文
傾斜式液壓式升降平臺(tái)設(shè)計(jì)
1 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(lái)，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(wèn)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(guò)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(guó)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(guò)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(guò)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(wèn)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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀現(xiàn)狀和趨勢(shì)
1.2.1國(guó)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(lái)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(cāng)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(lái)，國(guó)內(nèi)外搬運(yùn)車市場(chǎng)都產(chǎn)生了很大的變化，國(guó)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(guó)際同行競(jìng)技的號(hào)角。近年國(guó)內(nèi)叉車行業(yè)民營(yíng)企業(yè)異軍突起，發(fā)展迅猛。過(guò)去以生產(chǎn)倉(cāng)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(kāi)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(guó)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(guó)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(lái)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(mén)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?jī)?nèi)容
本設(shè)計(jì)課題主要研究?jī)?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(cāng)儲(chǔ)物料的有序摞放，減少倉(cāng)庫(kù)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(guò)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(guò)絞架之間構(gòu)成平行四邊形來(lái)達(dá)到這一要求，將載物臺(tái)作為平行四邊形的一邊，通過(guò)絞架的旋轉(zhuǎn)來(lái)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(guò)鉸接在A、D兩點(diǎn)處的液壓缸的伸縮來(lái)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(guò)液壓缸的伸縮來(lái)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(guò)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(guò)液壓缸的伸縮來(lái)實(shí)現(xiàn)。柱塞6與內(nèi)鉸架5通過(guò)軸DD'固定為一整體，缸體與外鉸架1通過(guò)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(guò)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：FX——F點(diǎn)的水平方向上的分力
FY——F點(diǎn)的垂直方向上的分力
GX——G點(diǎn)的水平方向上的分力
GY——G點(diǎn)的垂直方向上的分力
FN——重物對(duì)載物臺(tái)的壓力
L——F、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
----3.8
3.1.2 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：Hx——H點(diǎn)的水平方向上的分力
Hy——H點(diǎn)的垂直方向上的分力
Ex——E點(diǎn)的水平方向上的分力
Ey——E點(diǎn)的垂直方向上的分力
Ax——A點(diǎn)的水平方向上的分力
Ay——A點(diǎn)的垂直方向上的分力
L——H、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
α——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：Bx——B點(diǎn)的水平方向上的分力
By——B點(diǎn)的垂直方向上的分力
Ex——E點(diǎn)的水平方向上的分力
Ey——E點(diǎn)的垂直方向上的分力
Gx—G點(diǎn)的水平方向上的分力
Gy——G點(diǎn)的垂直方向上的分力
T——液壓缸的推力
α——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：Bx——B點(diǎn)的水平方向上的分力
By——B點(diǎn)的垂直方向上的分力
Ax—A點(diǎn)的水平方向上的分力
Ay—A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
----3.23
4 角度關(guān)系和液壓缸尺寸計(jì)算
4.1 α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
Smin≥Kl+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
Smax≤Kl+K2+2△S ----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：2200mm×700mm，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(guò)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(huà)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B×b×d=200×100×10
6.1.2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h×b=80mm×60mm
6.1.3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L(zhǎng)×B=2200×700，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(zhǎng)度的確定
因?yàn)橐簤荷蹬_(tái)臺(tái)面的尺寸為2200mm×700mm，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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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L(zhǎng)×B=2200×700因此內(nèi)外絞架的長(zhǎng)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(kāi)考慮重量這將給計(jì)算帶來(lái)不便，將各個(gè)桿件的重量集中到上來(lái)計(jì)算可簡(jiǎn)化計(jì)算.傾斜式液壓式升降平臺(tái)在上升的過(guò)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(jiàn)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(guò)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(guò)前面的計(jì)算可以知道之間有聯(lián)系，通過(guò)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 α與φ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(jiàn)表7-1
表7-1 r、R三組取值
r
100mm
150mm
220mm
R
100mm
75mm
50mm
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(jiàn)表7-2
表7-2 液壓缸瞬時(shí)尺寸
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
S1
304.1
340.3
340.7
341.3
342
342.8
343.8
345
346.3
347.7
349.3
351
S2
315
315.5
316.2
317.1
318.3
319.8
321.5
323.5
325.7
328.1
330.7
333.6
S3
270.2
270.9
272.2
273.9
276
278.6
281.6
285
288.9
293.1
297.7
302.6
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
352.9
354.8
356.9
359.1
361.4
363.9
366.4
369
371.8
374.6
380.4
383.5
386.6
340
343.4
347
350.8
354.8
358.9
363.1
367.5
372
376.6
381.3
386.1
391
307.8
313.3
319
325
331.3
337.8
344.4
351.2
358.2
365.3
372.5
379.8
387.2
26
27
28
29
30
389.7
392.9
392.9
396.2
440.1
392
395.9
400.9
406
411.1
394.7
402.2
409.8
417
425.1
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(lái)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(guò)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(guò)程中，升降臺(tái)的傾角不斷地發(fā)生變化；升降臺(tái)開(kāi)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。
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8—1 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(wàn)向輪,萬(wàn)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(jiàn)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(wàn)向輪的旋轉(zhuǎn)半徑為127mm，底板尺寸為114×102mm，安裝孔距為92×76mm，孔徑d=11.2mm。兩個(gè)萬(wàn)向輪帶有剎車裝置，，具體見(jiàn)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(guò)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(zhǎng)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L(zhǎng)×b×h=620×200×165mm
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(rùn)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(guò)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
----11.3
FH的橫截面積:
AFH=15mm×60mm=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(zhǎng)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(kāi)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(guó)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AE'H應(yīng)力計(jì)算
外絞架AE'H剪力彎矩圖如圖圖11-5所示
圖11-5 外絞架AE'H剪力彎矩圖
由圖可知外絞架AE'H最大彎矩發(fā)生在E' 點(diǎn)，因?yàn)镃點(diǎn)開(kāi)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AE'H桿各段的拉應(yīng)力計(jì)算如下：
E'C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AE'H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(guó)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
----11.17
AE'H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(guò)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(guò)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(guò)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(shū)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(wàn)向腳輪
2
1
2
2
螺栓
26
0.05
1.3
3
彈簧墊片
16
0.005
0.08
4
螺母
26
0.01
0.26
5
腳踏式液壓泵
1
8.5
8.5
6
液壓缸
1
4
4
7
油管
1
0.5
0.5
8
定向腳輪
2
1
2
9
液壓缸
1
5
5
10
開(kāi)口銷
10
0.02
0.2
11
防護(hù)套
1
0.05
0.05
12
緊定螺釘
4
0.005
0.02
13
滾珠軸承
2
0.1
0.2
14
導(dǎo)輪套
2
0.1
0.2
15
手推扶桿
1
1.9
1.9
16
卸荷桿
1
0.44
0.44
17
載物平臺(tái)
1
10
10
18
支撐梁
2
5.5
11
19
短內(nèi)絞架
2
2
4
20
外絞架
2
3.5
7
21
鉸接軸
1
3
3
22
擋板
1
3
3
23
內(nèi)絞架
2
5
10
24
承重軸
1
3.5
3.5
25
光軸
1
3.5
3.5
26
底座
2
7
14
27
卸荷桿支撐架
1
0.5
0.5
28
導(dǎo)軌
2
7.5
15
29
導(dǎo)輪擋塊
4
0.2
0.8
30
柱塞固定軸套
1
2
2
31
外絞架固定軸
1
2.5
2.5
32
內(nèi)絞架固定軸
2
2.5
5
33
液壓泵固定架
1
3.5
3.5
34
軸端擋板
2
0.2
0.4
經(jīng)計(jì)算得液壓傾斜式液壓升降平臺(tái)-的總重w=124.85kg＜130kg，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(guò)程同時(shí)也是資產(chǎn)的耗費(fèi)過(guò)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(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。
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(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：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1.2—1.4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=1.3×3.65×10+1.3×3.18×39+1.3×18×3.48+1.3×3.45×11+1.3×3.89×11+1.3×3×3+1150=47.15+161.226+81.432+49.335+55.627+11.7+1150≈1556.5
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2000—2500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2500—3000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+152＝1965.5元
14 參考文獻(xiàn)
參考文獻(xiàn)
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15 致謝
致謝
通過(guò)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(guò)程中不時(shí)會(huì)遇到些自己解決不了的問(wèn)題，擋住前進(jìn)的步伐，我通過(guò)查閱相關(guān)書(shū)籍，以及在指導(dǎo)老師袁寧老師的幫助下，問(wèn)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(wèn)問(wèn)題他始終耐心回答我的所有問(wèn)題，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)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(guò)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(lái)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(shū)館給了我大量幫助。
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