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毕业论文（设计）任务书 学院 机械电气化工程学院 班级 学生姓名 学号 课题名称 果园水果采摘升降平台的设计 起止时间 2012 年 03 月 01 日 2012 年 05 月 28 日（共 14 周） 指导教师 职称 副教授 课题内容 课题内容主要是果园水果采摘升降平台的设计，首先对果园水果采摘升降平台总体进行设计，主要对现有升降平台改进，进而用 件进行实体绘制，并对实体图进行分析计算，达到实体工作状态的目的。 拟定工作进度（以周为单位） 第 1 查阅相关文献，撰写开题报告。 第 3 走访周边团场专家、进行调查，比较分析，决定最优设计方案。 第 5 根据工作要求，查阅相关手册，对机器总体设计、布局。 第 7 运用 件，设计零件图，装配图，进行数据处理。 第 11 对实体图进行仿真。 第 13 完成设计说明书。 主要参考文献 1 机械传动装置设计手册上册 M. 北京 :机械工业出版社 , 1999。 2机械设计 等教育出版社， 2006。 3机械原理 等教育出版社， 2006。 4液压与气压传动 械工业出版社， 2008。 5液压传动 械工业出版社， 2002。 6机械零件设计手册 防工业出版社， 1996。 7机械设计手册 械工业出版社， 1995。 8袖珍液压气动手册 械工业出版社， 2004。 9机械制图手册 械工业出版社， 2008。 10机械设计手册单行本液压传动 学工业出版社， 2004。 11中国机械设计大典 江西科学技术出版社， 2002。 12机械设计课程设计手册 等教育出版社， 2004。 13机械设计课程设计 庆大学出版社， 2001。 任务下达人（签字） 年 月 日 任务接受人意见 任务接受人签名 年 月 日 注： 1、此任务书由指导教师填写，任务下达人为指导教师。 2、此任务书须在学生毕业实践环节开始前一周下达给学生本人。 3、此任务书一式三份，一份留学院存档，一份学生本人留存，一份指导教师留存。 12 届毕业 设计 果园水果采摘升降平台 的设计 设计说明书 学生姓名 学 号 所属学院 专 业 班 级 指导教师 日 期 毕业设计（论文）开题报告 题目 果园水果采摘升降平台的设计 学生姓名 学 号 所属学院 专 业 班 级 指导教师 日 果园水果采摘升降平台的设计开题报告 一、 选题的依据及意义 ： 果园水果 采摘是农业生产链中最耗时耗力的一个环节 ,其成本高、季节性强、需要大量劳动力高强度的工作。但是由于工业生产的迅速发展分流了大量农业劳动力以及人口老龄化加剧等原因 ,使得能够从事农业生产的劳动力越来越少 ,单靠 原始的采摘方式越来越不适应大量水果的采摘，加之水果的生长不固定 ，果树的分散性，使水果采摘存在采摘困难以及部分无法采摘等问题。 随 着当代机械制造业与液压技术的不断发展，社会生产对生产率的要求也越来越高，因此，在农业机械化的 发展中，具有结构紧凑，操作方便，升降平稳等优点的 果园水果 液压升降机起着极其重要的作用。 果园水果采摘 液压升降 平台 是一种新型的液压升降机，主要由机械元件和液压泵等组成。 因此我们有必要对它进行深入研究。本次毕业设计的题目来源于 水果采摘第一道工序 ，所设计的产品具有实用价值，已经有成熟产品生产。我们可以参考现有产品做出的改进设计，使产品机构更合理、更实用、更可靠 。 毕业设计涉及的内容比较多，它是基础课、技术基础课以及专业课的综合，是在学完机械设计制造及其自动化专业的全部课程，并进行了专业生产实习的基础上进行的，是我们对所学的所有课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们的四年大学生活中占有重要的地位。 本次毕业设计使我们能综合运用机械设计课程和其他先修课程的知识，分析和解决机械设计问题，进一步巩固、加深和拓宽所学的知识。通过设计实践，逐步树立正确的设计思想，增强创新意识和竞争意识，熟悉掌握机械设计的一般规律，培养分析问题和及决问题 的能力。通过设计计算、绘图以及运用技术标准、规范、设计手册等有关资料，进行全面的机械设计基本技能的训练。 二、国内外研究概况及发展趋势： 1、 国内外研究概况 目前，我国水果采摘大部分单凭人工爬树或使用梯子采摘，移动较为困难并存在安全问题，大大降低了采收效率。因水果的成熟期较短，采收效率低直接影响水果的品质及贮藏。然而，在工厂用很多先进的升降平台，如 固定式液压装卸平台 ， 折臂式升降 平台， 移动式升降平台 等 ，对其进行简单改装，使其适应果园环境，有利于实现采收的方便性，安全性及及时性。 液压升降 平台 的核心部件在于液压提升设备 ,因此国内外对 液压提升设备 主要 进行动力分析和运动分析，确定液压缸的主要性能参数和主要尺寸。如液压缸的推力速度，作用时间，内径，液压升降机行程及活塞杆直径等。体积大且沉重、不便拆装、用途单一、价格高、长时间暴露在外面易老化腐蚀，造成无谓的损害，久后会使连接处漏水。它通常采用 35、 34 号或无 缝钢管做成实心杆或空心杆，为了提高耐磨性的防锈蚀，目前国内传统工艺是表面镀硬铬（镀层厚度 抛光，其表面粗糙度 m。由于镀铬对人、环境污染严重，属国家环保线值项目，且镀层不均匀，液压提升设备的工作液压提升设备其实也就是个最简单的油缸了 液压手动泵 )使液压油经过一液压提升设备是液压缸的重要部件，由于镀铬对人、环境污染严重，属国家环保线值项目，且镀层不均匀，孔隙率高，容易起皮，镀铬费用也比较高，不能满足生产上的需要 。 2、 发展趋势 随着全球科学技术的迅猛 发展，世界液压升降台工业相继发生了一系列重大的技术革命，极大地提高了劳动生产率和产品质量，扩大了生产规模，降低了产品热耗、能耗，有效控制了烟尘、粉尘、有害气体的排放，由此引发了世界液压技术工业快速发展，解决了全球对液压产品的巨大需求。在最近 20 年，世界液压工业新技术绝大部分是在上世纪几大创新技术的基础上开发或发展的，这些新技术包括降低热耗、提高自动化程度、扩大生产规模、利用废物、环境保护、产品深加工等方面。其中玻璃钢 /复合材料的技术有着良好的发展前景，就是要大力开拓玻璃钢 /复合材料的应用范围，不断提高先进性 能。此外， 随着人们生活水平的提高，建筑面积不段增加，像车间、仓 库等面积小又急需 节省人力资源，提高 劳动 效率高， 减少 噪音 和 污染 的 场所 ， 脚踏式液压升降平台车 应运而生 。国内外 研究人员 正 针对这些场所， 根据人们的不同需要在 不断 的完善 升降平台车 的 结构 性能，改变 体积的大小！研 发 出能够 更加 实现 重物的平稳升降、节省人力、占用空间小、安全可靠 并能迅速地对 承载物重量 的改变做出反应的液压升降平台车。 三、研究内容及实验方案： 1、研究内容 : 首先对液压升降技术参数进行分析研究，结合具体实例，对机构中两种液压缸布置方式分析比较，并 根据要求对液压传动系统个部分进行设计计算最终确定液压执行元件 过对叉杆的各项受力分析确定台板与叉杆的载荷要求，最终完成 液压升降 台 的设计要求。 四、目标、主要特色及工作进度 1、目 标：根据老师给定的数据和技术要求，结合自己所学知识，运用计算机 件等绘图手段设计一款经济实用、安全可靠的液压升降台。 2、工作进度： (1)第 1 查阅相关文献，撰写开题报告。 (2)第 3 总体方案设计 (3)第 5 根据工作要求，查阅相关手册，对各部分机构设计、计算，画草图。 (4)第 9 成本核算 ， 从工艺性能，经济性能，实用性能等方面对产品进行综合评价，校核，修正。 (5)第 11 撰写毕业设计论文说明书 五、参考文献 1 机械设计，濮良贵，纪名刚主编。第八版。北京：高等教育出版社， 2006。 2 机械原理，孙恒，陈作模主编。第七版。北京：高等教育出版社， 2006。 3 液压与气压传动，左键民主编。第 4 版。北京：机械工业出版社， 2008。 4 机械零件设计手册，杨黎明主编。北京：国防工业出版社， 1996。 5 机械设计手册，徐灏主编。北京：机械工业出 版社， 6 机械设计课程设计手册，王昆等主编。北京：高等教育出版社， 2004。 7 机械设计课程设计，周元康、林昌华、张海兵主编。重庆：重庆大学出版社， 2001。 8 机械制造专业毕业设计指导与范例，何庆主编。北京：化学工业出版社， 2008. 9 机械专业毕业设计宝典，孙波主编。西安：西安电子科技大学出版社， 2008. 10 理工类学生专业论文导写，欧阳周，刘道德主编。长沙：中南工业大学出版社， 2000 11 液压传动，章宏甲主编。北京：机械工业出版社， 2002 购买后包含有 纸 和说明书 ,咨询 Q 197216396 果园水果采摘升降平台的设计 设计说明书 学生姓名 学 号 所属学院 专 业 班 级 指导教师 日 期 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 1 前 言 本课题是农业生产果园设施农业等场所为方便水果的采摘而设计的液压升降台，是农业机械化、自动化的必然产物。液压升降平台由优质钢材、液压泵、液压缸、油管、轨道轮等有机组合而成，可以较为安全方便的进行果园水果的修剪、采收等作业，改善劳 动条件，提高劳动生产率和自动化水平。 本文所介绍的液压升降台最大载重量是 500升降台由两部分组成：机构本体和液压系统。升降台升降的操作控制是由一套液压系统和液压缸来完成的，而组合而成的液压系统全部放在液压油泵中。液压泵和液压缸都采用标准件，其中液压缸为单作用液压缸，本文首先通过支撑铰架的受力分析详细阐述了要提升起货物，液压缸所需承受的最大压力。接着以之作为根据说明液压泵、液压缸等标准件的选用及型号，并介绍液压泵内部相关液压系统原理以及对液压泵储油量进行核算。此外在强度校核方面，主要通过材料力 学知识对铰架以及液压缸作用两端的轴进行强度校核，最后对本升降台进行重量和成本核算。本毕业设计借鉴了大量的资料，采用了许多国家标准，充分的吸收了各行业的宝贵经验。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 2 目 录 1 绪论 . 5 题研究的目的及意义 . 5 内外研究概况及发展趋势 . 6 课题研究内容 . 6 2 果园水果采摘升降平台的设 计的总机设计 . 6 体方案的分析比较和确定 . 6 压升降平台车的结构及运动原理 . 7 3 升降台尺寸初步分析计算 . 8 降台高度的计算 . 8 关角度的计算 . 8 4 升降台受力及力矩分析 . 8 体受力分析图 . 8 铰架受力分析图 . 9 铰架受力分析图 . 9 和力矩的分析计算 . 10 压缸受力分析 . 10 5 液压系统的分析 . 12 载分析 . 12 压系统方案设计 . 12 6 液压缸液压泵具体选型 . 13 压缸的选择 . 13 . 13 量的校核 . 13 7 各构件参数设计 . 13 、外铰架材料及设计尺寸选择 . 13 道材料及设计尺寸选择 . 13 降工作台材料及设计尺寸选择 . 13 座材料及设计尺寸选择 . 13 8 应力计算及强度校核 . 13 、外铰架力的分解 . 13 铰架轴力图、剪力图和弯矩图分析 . 14 铰架轴力图、剪力图和弯矩图分析 . 15 架应力强度校核 . 16 致 谢 . 18 参考文献购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 3 19购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 4 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 5 1 绪论 题研究的目的及意义 园水果采摘液压升降平台 设计的目的 1、 理论目的：综合运用机械设计课程、液压技术，材料力学及其他与相关课程的理论知识和购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 6 生产实际，进行液压升降台设计实践，使理论知识和生产实践紧密结合起 来，并得到进一步的巩固和提高。 2、实践目的：在设计实践中学习和掌握通用液压元件，尤其是各类标准元件的选用原则和回路的组合方法，培养设计技能，提高分析和解决生产实际问题的能力，为今后的设计制造工作打好的基础。 园水果采摘 升降平台车设计的意义 随着当代 农业机械化及其自动化 的不断发展， 农业 生产对生产率的要求也越来越高，因此，在农业机械化的发展中，具有结构紧凑，操作方便，升降平稳等优点的果园水果液压升降机起着极其重要的作用。果园水果采摘液压升降平台是一种新型的液压升降机，主要由机械元件 和液压泵等组成 ,我们有必要对它进行深入研究。本次毕业设计的题目来源于水果采摘第一道工序，所设计的产品具有实用价值，针对已有成熟产品的广泛使用 ,分析其存在的优缺点并对现有产品做出的改进设计，使产品机构更合理、更实用、更可靠。 内外研究概况及发展趋势 究现状 目前，我国水果采摘大部分单凭人工爬树或使用梯子采摘，移动较为困难并存在安全问题，大大降低了采收效率。因水果的成熟期较短，采收效率低直接影响水果的品质及贮藏。然而，在工厂用很多先进的升降平台，如 固定式液压装卸平台 ， 折臂式升降平台， 移动式升降平台 等，对其进行简单改装，使其适应果园环境，有利于实现采收的方便性，安全性及及时性。升降平台的核心部件在于液压提升设备 。 因此 ， 国内外对 液压提升设备 主要进行动力分析和运动分析，确定液压缸的主要性能参数和主要尺寸。如液压缸的推力速度，作用时间，内径，液压升降机行程及活塞杆直径等。 展趋势 随着全球科学技术的迅猛发展，世界液压升降台工业相继发生了一系列重大的技术革命，极大地提高了劳动生产率和产品质量，扩大了生产规模，降低了产品热耗、能耗，有效控制了烟尘、粉尘、有害气体的排放，由此引发了世界液压技术工业快速发展，解决了全球 对液压产品的巨大需求。在最近 20 年，世界液压工业新技术绝大部分是在上世纪几大创新技术的基础上开发或发展的，这些新技术包括降低热耗、提高自动化程度、扩大生产规模、利用废物、环境保护、产品深加工等方面。其中玻璃钢复合材料的技术有着良好的发展前景，就是要大力开拓玻璃钢复合材料的应用范围，不断提高先进性能。此外，随着人们生活水平的提高，建筑面积不段增加，像车间、仓库等面积小又急需节省人力资源，提高劳动效率高，减少噪音和污染的场所，液压升降平台车应运而生。国内外研究人员正针对这些场所，根据人们的不同需要在不断的完善升 降平台车的结构性能，改变体积的大小！研发出能够更加实现重物的平稳升降、节省人力、占用空间小、安全可靠并能迅速地对承载物重量的改变做出反应的液压升降平台车。 课题研究内容 首先对液压升降技术参数进行分析研究，结合具体实例，对机构中两种液压缸布置方式分析比较，并根据要求对液压传动系统个部分进行设计计算最终确定液压执行元件 过对叉杆的各项受力分析确定台板与叉杆的载荷要求，最终完成 液压升降台 的设计要求。 2 果园水果采摘升降平台的设计的总机设计 体方案的分析比较和确定 经过多 方面考虑，对液压升降平台车的设计初拟定两种方案 方案一分析：如图 2示，液压升降台采用的液压缸两端都可在一定空间内自由活动，这样一来对液压缸易受到径向剪切力和较大弯矩，从而对其压杆稳定性要求很高。从外形结构上来说，尺寸设计计算和力的计算都很复杂，而且要满足升降台升降时的最大最小高度，需要较大的液压缸行程。此外从安全方面考虑，与液压缸上端作用点相连接的肋板部分作用在连接铰架的轴上，则轴对该处铰架截面作用力将很大，则该截面可能成为危险截面。且当液压缸活塞到底部时，升降台还可能将有较大高度，不能满足升降台的设 计要求。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 7 图 2压升降平台方案一 方案二分析：如图 2示，该方案和方案一不同之处之一在于，液压缸一端通过轴固定在底座上，另一端通过肋板固定在铰架上，这样液压缸的一端绕另一端在某个较小角度内旋转，能保证液压缸具有较好的压杆稳定性，而且液压缸作用在铰架的实心截面处，使铰架受力分配较均匀。另外，在此方案中，液压缸的作用点较低，那么的液压缸的行程只需变化很小，便载物台就可以实现较大幅度的升降，易于满足设计要求，因此它能节省工作人员的体力，提高工作人员的工作效率。 通过以上的方案分析，果园水 果采摘液压升降平台采用方案二设计。 图 2压升降平台方案一 压升降平台车的结构及运动原理 液压升降平台主要由动力源和机架两部分组成，动力源部分主要由液压泵和单作用液压缸组成，机架部分由工作平台，内外剪式铰架板和底座导轨槽，支撑板等构件组成 (如图 2示 )。 图 2压升降平台车结构 1 链轮钢架， 2 滑轮， 3 液压升缩机构， 4 内脚架， 5 载物平台， 6 铰接轴 7 外铰架， 8 液压缸 转轴， 9 肋板， 10 导轨， 11 底座 果园水果采摘液压升降平台的运动原理如下所述： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 8 首先，升降平台的升降是通过液压缸的伸缩运动来实现地的。液压缸一端通过轴和两肋板与外铰架相连。另一端通过轴固定在底座导轨槽的中部位置；其次，内、外铰架与导轨槽连接的方式为：图示铰架右端通过安装了轴承的滚轮与上下导轨槽相连接，图示铰架左端通过铰支连接固定在上下导轨槽左部；液压泵经过油管与液压缸相连，则当手拉液压泵滑轮时，油压将顶起液压缸使柱塞伸出，当卸荷时，重物的重力将使肋板压缩柱塞，使柱塞回缩进去。由前述的连接方式 得，与外铰架7 右侧，内铰架 4 右侧相连接的滚轮将左右滚动，从而工作平台将上升或下降，起到升降货物的作用。 3 升降台尺寸初步分析计算 降台高度的计算 （ 1）、设计升降台最大高度为 950 至 1050间，可取 1000右，而升降台最小高度设计为 435 （ 2）、选用滚轮时，因滚轮为标准件，可选取其直径为 250轮子底部至升降台底座支撑板底部的距离，即滚轮机构总体高度可选为 t=300 （ 3)、试选上端导轨槽整体高度 1t =50座导轨槽整体厚度 2t =60未考虑平台厚度的情况下，上端导轨槽固定铰支中心与底座固定铰支中心的距离为： a 升降台处于最大高度时， （ t+21t+22t） =1000-(200+250+260)=645mm b 升降台处于最小高度时 ， （ t+21t+22t） =435-(200+250+260)=80关角度的计算 若设液压缸作用点中心与平台底部距离为 4t =10底座固定铰支中心至液压缸作用点中心的垂直距离为： g=4t 8045 由升降平台尺寸为 1010520可设升降台处于最低高度时，底座固定铰支中心与活动铰支中心两点距离为 d=850 则 h=180=1=12则 2L=22 =869从而 869745=2=59以上 2架长度； 1降台最低高度时铰架中心线与底座导轨中心线夹角； 2降台最大高度时铰架中心线与底座导轨中心线夹角； 此时升降台处于最大高度时有，底座固定铰支中心与活动铰支中心两点距离为e= 2a=5948d=435这说明当升降台处于最大高度时，所承受重物作用中心仍介于平台固定铰支中心与活动铰支中心之间，使得平台倾覆的可能性极小，满足稳定性要求。 4 升降台受力及力矩分析 体受力分析图 升降台在整体受力如图 4 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 9 图 4体受力分析图 铰架受力分析图 外铰架 力分析如图 4 图 4铰架受力分析图 图中： , ; , ; 铰架受力分析图 内铰架 力分析如图 4 图 4铰架受力分析图 图中 ; , ; ; 以上了图中所示力的方向皆为事先假设力的方向，其中规定水平方向（ x 方向）向上为正，向下为负；竖直方向（ y 方向）向右为正，向左为负。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 10 和力矩的分析计算 架上端铰支受力 先忽略平台自重，则由上图 因为 ， 所以 而 11 1（令 ，且有 ， 1f 为轴承滚轮与平台导轨槽间的摩擦系数） ，则至此能计算出 、体受力分析计算 对平台，重物及两铰架组成的整体进行受力分析：（ x =0 1c =0 （ 1） y =0 02s i n 1 2） 、外铰架单独受力分析 对 独进行受力平衡分析： x =0 1c o s =0 （ 3） y =0 1s =0 （ 4） 由（）、（）得 （ 5） 由（）、（）得 2（ 6） . 对 独进行受力平衡分析： x =0 =0 （ 7） y =0 =0 （ 8） 矩平衡分析 若规定逆时针为 正，顺时针为负，则对 c 点的转矩平衡得： 2s i s 1111 =0 （ a) 对 ： （ 1）， d 点的转矩平衡得： 22=0 (b) （ 2）， o 点的转矩平衡得： =0 (c) t (d) 又因为 22f 轴承滚轮与底座导轨槽间 的摩擦系数 压缸受力分析 压缸受力公式的导出 由（ c），（ d）两式得： c l GF 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 11 ta t a n1)t a n(222 f 则至此能算出F ,由上 (5) 、 (6)式分别可得： F122 (e) 2=2G -f） 将以上（ e）、（ f）式代入至（ a）式得： F= 1111 n= 1111 s a a nc （ g） 至此可算出力 F，由于这些力是按对称铰架的一边来考虑的，所以 F 为铰架与底座成 时液压缸所承受的一半力的 大小。 则 T=2F= 1111 s a a nc 其中： 压缸最大受力时数值及角度计算 分析液压缸产生最大力时，铰架与底座所成角度 大小 根据上面一系列的式子有，当 为不同大小时，对应各铰支点受力大小不同，从而液压缸受力大小相应不同。现 根据以上所列式子将部分关键数据输入如下表 4 表 4键数据计算 12 18 24 30 36 42 48 54 59 24.1 12.3 3.2 h d l 435 435 435 435 435 435 435 435 435 T (N) 20635 19394 18310 17284 16253 15170 13997 12705 11517 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 12 此外经过更精确的计算得，液压缸受力曲线图如下图 4 05000100001500020000250000 10 20 30 40 50 60 70压缸受力曲线图 由上图得，当升降台处于最低位置，即 = 12 时，液压缸受力最大，此时有有 T = 20635 N，考虑到工作平台，工作平台导轨槽，内、外铰架等的重量，经咨询，可取一系数 液压缸所受最大压力为 = 20635 26826N 5 液压系统的分析 载分析 该液压升降台的工作循环过程是：当工作平台处于最低位置时，手拉液压 升降机构，升降台升起，当到达最大高度时，升降台停止上升，液压系统进入保压阶段；在升降台上升的过程中，升降台的倾角不断地发生变化；升降台开始下降，下降到最低点停止运动，至此升降台一个工作循环结束。在升降台的整个工作循环过程中，在最低位置时液压缸推力最大。随着上平台高度的增加，液压缸的推力将逐渐减小。 压系统方案设计 计要求 结合设计要求，液压升降平台车的动力元件为手动式液压泵，执行元件为单作用液压缸，其中手动液压泵自带油箱和卸荷阀，其内部已有一部分液压回路，原理如下： 1， 当要使 工作平台上升时，换向阀 7 左位接通，液压泵 3， 1 中油液进入液压缸下端，从而将液压缸活塞顶出，平台上升。2，当要使工作平台下降时，换向阀 7 右位接通，液压缸 6 中的油液因重物产生的压力而被压出，经由换向阀和节流阀流回油箱，节流阀 8 则控制油液的流速，从而使升降台能缓慢卸载。 压系统原理图 综上所述，只需用油管将液压泵出油口连接至液压缸的进油口即可组一完整的液压回路，如图5 图 5压系统原理图 1 油箱 ， 2单向阀 ， 3手动液压泵 ， 4单向阀 ， 5溢流阀 ， 6液压缸， 7手动换向阀 ， 8节流阀 其中 1、 2、 3、 4、 5、 7、 8都集中在液压泵中 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 13 6 液压缸液压泵具体选型 压缸的选择 由以上计算得出：液压升降平台车平台处于最低高度，即 = 12 时，液压缸受力最大，此时液压缸所受的力是26826 N。选择缸径为 的液压缸，其所能提供的最大推力为31420 N。 其输出压力位 P 700油量为 1 升，重量为 12外液压泵配有 1m 高压油管 /接头。 由于液压缸承受的最大压力为 26826 N, 所以脚液压泵至少要提供 26826 N 的力，根据以 上要求选择油压泵 外形尺寸为 L b h=530 160 200 量的校核 由上得液压缸需满足的行程为 180液压缸直径为 50当升降台达最高位置时液压缸内 储油 储油 1V =180 10 = 。 此外，此时油管中也储存有一定的油量，而液压缸所配油管为 1m，内径为 20油管储油量为 2V =10 = 。 则液压缸所需出油量至少应为 V = 1V + 2V = 小于液压缸而储油量 1L，故液压缸储油量足够，满足要求。 7 各构件参数设计 、外铰架材料及设计尺寸选择 内外铰架主要用于支撑升降台面，是该液压升降台的重要组成构件，因此其使用材料的性能至关重要，选择型号为 普通碳素钢，初选实心处截面基本尺寸为 10 60度已确定约为 870 道材料及设计尺寸选择 根据滚道的工作情况，并且考虑到滚轮的直径，选择热轧普通槽钢，型号为 5。 降工作台材料及设计尺寸选择 工作台的，对于翻转工作台骨架，基本尺寸为 L B=1010 520，翻转平台面则用热轧普通钢板，公称厚度为 5 座材料及设计尺寸选择 底座主要用于支撑作用，选用热轧不等边角钢 8 应力计算及强度校核 、外铰架力的分解 首先外铰架 内较架 的力分解成沿铰架方向（称方向 1）的力和垂直于该方向的方向（称方向 2）上的力 s o ）（ 11 ）（ 12 22 )1020(4 22 )1050(4 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 14 在上述分解合成力的过程中，由于，竖直均很小，故这些力在 1、 2 方向上的分解力可忽略不计。 铰架轴力图、剪力图和弯矩图分析 图 8铰架 力分析 图 8铰架 力图 图 8铰架 向剪力图 图 8铰架 向弯矩图 由上述图有： 12 22 其中6s ， s 1s ）（ 13231132312 6（）（ 则外铰架 受最大拉应力为 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 15 ）（1a x 或 ,1b ； 其中 ,1b =)( F 21 1b 外铰架 受最大压应力为 1 上式中13生于液压缸作用点截面处，2生于 o 点截面处。分别记为 、 、 。 铰架轴力图、剪力图和弯矩图分析 图 8铰架 力分析 图 8铰架 力图 图 8铰架 向剪力图 图 8铰架 向弯矩图 由上述图有： 22 ；其中13231132312 6（）（ 则内铰架 受最大拉应力为 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 16 1 ； 其中）（ 21 1 内铰架 受最大压应力为 1 ； 其中）（ 21 1 上式中1生于 生于 别记为 、 。 架应力强度校核 架截面尺寸的确定 经过精确计算和筛选，已选取内外铰架实心截面 1为 30 60更详细的计算发现，所选截面宽度太长，考虑到材料的节省和强度要求，现可将截面尺寸暂定为 1=20 60 此外，在内外铰架相连接处，铰架截面处应加工有一孔，其直径经过计算可选取为 2h =30 架截面应力分析校核 结合 内容，可能产生的最大拉应力为 ， ， 。可能产生的最大压应力为 ， 。此外，在铰架与水平线所成角度 不同的时候，这些力又相应地发生变化，结合相关数据得，其变化曲线如以下各图所示， 图 8铰架 产生的可能最大拉应力1化曲线 图 8铰架 产生的可能最大拉应力2化曲线 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 17 图 8铰架 产生的可能最大压应力3化曲线 图 8铰架 产生的可能最大拉应力1化曲线 图 8铰架 产生的可能最大压应力2化曲线 铰架所选材料为 通碳素钢，其屈服极限 s =216 235选取安全因数 2，则铰架许用应力 =108 以上数据比较有 ,且 ,则校核得内外铰架所受应力小于许用应力，因此满足内、外铰架支撑起货物的强度要求而不至于铰架断裂，故所选用铰架满足设计要求。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 18 致 谢 经过几个月的努力，最终还是顺利地完成了此次毕业设计。值此毕业设计论文完成之际，当我再次 回首这几个月的经历时，真是颇有感慨，当然最多的还是成就感。 通过本次毕业设计，我从中受益匪浅，不仅学会应用大学里所学到的一些基础知识去解决设计中遇到的问题，而且比较全面系统的理解了机械设计的一些设计方法和设计步骤，同时还认识到作为一个设计人员必须具备的一些素质。 在设计过程中也会遇到一些自己解决不了的问题，通过查阅相关资料文献以及在王旭峰老师的悉心的指导和帮助下，问题都迎刃而解。 至此，我衷心地感谢我的指导老师王旭峰老师，在整个设计过程中他都给予了我悉心的指导和一次又一次的帮助。此外 还要感谢和我一起做毕业设计的同学们，他们在本次设计中给予了我很大的帮助和支持。在设计的过程中，我也得到了许多同学的宝贵建议和不断的启发，和几位课题相近的同学学习探讨毕业设计时，我学到了不少的设计知识和创作方法，正是因为有了你们的帮助，才让我不仅学到了本次课题所涉及的新知识，更让我感觉到了知识以外的东西。同时我还要感谢我的学校，在我们即将离校的最后一段时间里，能够更多地让我们学会一些实践应用知识，增加我们实践操作和动手能力。再一次对我的母校表示感谢！ 最后，向在百忙中抽出时间对本论文进行评审的各位老师 表示衷心地感谢！谢谢你们的评审和教诲。四年的大学生活在这个季节即将划上一个圆满的句号，我将带着你们的期盼和对自己的承诺再次起航。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 19 参考文献 1 机械传动装置设计手册上册 M. 北京 :机械工业出版社 , 1999。 2机械设计 等教育出版社， 2006。 3机械原理 等教育出版社， 2006。 4液压与气压传动 械工业出版社， 2008。 5液压传动 械工业出版社， 2002。 6机械零件设计手册 防工业出版社， 1996。 7机械设计手册 械工业出版社， 1995。 8袖珍液压气动手册 械工业出版社， 2004。 9机械制图手册 械工业出版社， 2008。 10机械设计手册单行本液压传动 学工业出版社， 2004。 11中国机械设计大典 江西科学技术出版社， 2002。 12机械设计课程设计手册 等教育出版社， 2004。 13机械设计课程设计 庆大学出版社， 2001。 14机械制造专业毕业设计指导与范例 学工业出版社， 2008。 15机械专业毕业设计宝典 安电子科技大学出版社， 2008。 16理工类学生专业论文导写 南工业大学出版社， 2000。 毕业论文（设计）资料 学生姓名 学 号 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 农业 机械化及其自动化 班 级 塔里木大学教务处制 目 录 1 绪论 . 1 题研究的目的及意义 . 1 内外研究概况及发展趋势 . 1 课题研究内容 . 1 2 果园水果采摘升降平台的设计的总机设计 . 1 体方案的分析比较和确定 . 1 压升降平台车的结构及运动原理 . 2 3 升降台尺寸初步 分析计算 . 3 降台高度的计算 . 3 关角度的计算 . 3 4 升降台受力及力矩分析 . 3 体受力分析图 . 3 铰架受力分析图 . 4 铰架受力分析图 . 4 和力矩的分析计算 . 5 压缸受力分析 . 5 5 液压系统的分析 . 7 载分析 . 7 压系统方案设计 . 7 6 液压缸液压泵具体选型 . 8 压缸的选择 . 8 . 8 量的校核 . 8 7 各构件参数设计 . 8 、外铰架材料及设计尺寸选择 . 8 道材料及设计尺寸选择 . 8 降工作台材料及设计尺寸选择 . 8 座材料及设计尺寸选择 . 8 8 应力计算及强度校核 . 8 、外铰架力的分解 . 8 铰架轴力图、剪力图和弯矩图分析 . 9 铰架轴力图、剪力图和弯矩图分析 . 10 架应力强度校核 . 11 致 谢 . 13 参考文献 . 14 塔里木大学毕业设计 1 1 绪论 题研究的目的及意义 园水果采摘液压升降平台 设计的目的 1、 理论目的：综合运用机械设计课程、液压技术，材料力 学及其他与相关课程的理论知识和生产实际，进行液压升降台设计实践，使理论知识和生产实践紧密结合起来，并得到进一步的巩固和提高。 2、实践目的：在设计实践中学习和掌握通用液压元件，尤其是各类标准元件的选用原则和回路的组合方法，培养设计技能，提高分析和解决生产实际问题的能力，为今后的设计制造工作打好的基础。 园水果采摘 升降平台车设计的意义 随着当代 农业机械化及其自动化 的不断发展， 农业 生产对生产率的要求也越来越高，因此，在农业机械化的发展中，具有结构紧凑，操作方便，升降平稳等优点的果园水 果液压升降机起着极其重要的作用。果园水果采摘液压升降平台是一种新型的液压升降机，主要由机械元件和液压泵等组成 ,我们有必要对它进行深入研究。本次毕业设计的题目来源于水果采摘第一道工序，所设计的产品具有实用价值，针对已有成熟产品的广泛使用 ,分析其存在的优缺点并对现有产品做出的改进设计，使产品机构更合理、更实用、更可靠。 内外研究概况及发展趋势 究现状 目前，我国水果采摘大部分单凭人工爬树或使用梯子采摘，移动较为困难并存在安全问题，大大降低了采收效率。因水果的成熟期较短，采收效率低直接 影响水果的品质及贮藏。然而，在工厂用很多先进的升降平台，如 固定式液压装卸平台 ， 折臂式升降平台， 移动式升降平台 等，对其进行简单改装，使其适应果园环境 ，有利于实现采收的方便性，安全性及及时性。升降平台的核心部件在于液压提升设备 。 因此 ， 国内外对 液压提升设备 主要进行动力分析和运动分析，确定液压缸的主要性能参数和主要尺寸。如液压缸的推力速度，作用时间，内径，液压升降机行程及活塞杆直径等。 展趋势 随着全球科学技术的迅猛发展，世界液压升降台工业相继发生了一系列重大的技术革命，极大地提高了劳动生产率和产品质量，扩大了生产规模，降低了产品热 耗、能耗，有效控制了烟尘、粉尘、有害气体的排放，由此引发了世界液压技术工业快速发展，解决了全球对液压产品的巨大需求。在最近 20 年，世界液压工业新技术绝大部分是在上世纪几大创新技术的基础上开发或发展的，这些新技术包括降低热耗、提高自动化程度、扩大生产规模、利用废物、环境保护、产品深加工等方面。其中玻璃钢复合材料的技术有着良好的发展前景，就是要大力开拓玻璃钢复合材料的应用范围，不断提高先进性能。此外，随着人们生活水平的提高，建筑面积不段增加，像车间、仓库等面积小又急需节省人力资源，提高劳动效率高，减少噪音和污染 的场所，液压升降平台车应运而生。国内外研究人员正针对这些场所，根据人们的不同需要在不断的完善升降平台车的结构性能，改变体积的大小！研发出能够更加实现重物的平稳升降、节省人力、占用空间小、安全可靠并能迅速地对承载物重量的改变做出反应的液压升降平台车。 课题研究内容 首先对液压升降技术参数进行分析研究，结合具体实例，对机构中两种液压缸布置方式分析比较，并根据要求对液压传动系统个部分进行设计计算最终确定液压执行元件 过对叉杆的各项受力分析确定台板与叉杆的载荷要求，最终完成 液压升降台 的设计 要求。 2 果园水果采摘升降平台的设计的总机设计 体方案的分析比较和确定 经过多方面考虑，对液压升降平台车的设计初拟定两种方案 方案一分析：如图 2示，液压升降台采用的液压缸两端都可在一定空间内自由活动，这样一来对液压缸易受到径向剪切力和较大弯矩，从而对其压杆稳定性要求很高。从外形结构上来说，尺寸设计计算和力的计算都很复杂，而且要满足升降台升降时的最大最小高度，需要较大的液压缸行程。此外从安全方面考虑，与液压缸上端作用点相连接的肋板部分作用在连接铰架的轴上，则轴对该处铰架截面作用力将很大， 则该截面可能成为危险截面。且当液压缸活塞到底部时，升降台还可能将有较大高度，不能满足升降台的设计要求。 塔里木大学毕业设计 2 图 2压升降平台方案一 方案二分析：如图 2示，该方案和方案一不同之处之一在于，液压缸一端通过轴固定在底座上，另一端通过肋板固定在铰架上，这样液压缸的一端绕另一端在某个较小角度内旋转，能保证液压缸具有较好的压杆稳定性，而且液压缸作用在铰架的实心截面处，使铰架受力分配较均匀。另外，在此方案中，液压缸的作用点较低，那么的液压缸的行程只需变化很小，便载物台就可以实现较大幅度的升降，易于 满足设计要求，因此它能节省工作人员的体力，提高工作人员的工作效率。 通过以上的方案分析，果园水果采摘液压升降平台采用方案二设计。 图 2压升降平台方案一 压升降平台车的结构及运动原理 液压升降平台主要由动力源和机架两部分组成，动力源部分主要由液压泵和单作用液压缸组成，机架部分由工作平台，内外剪式铰架板和底座导轨槽，支撑板等构件组成 (如图 2示 )。 图 2压升降平台车结构 1 链轮钢架， 2 滑轮， 3 液压升缩机构， 4 内脚架， 5 载物平台， 6 铰接轴 7 外铰架， 8 液压缸转轴， 9 肋板， 10 导轨， 11 底座 果园水果采摘液压升降平台的运动原理如下所述： 塔里木大学毕业设计 3 首先，升降平台的升降是通过液压缸的伸缩运动来实现地的。液压缸一端通过轴和两肋板与外铰架相连。另一端通过轴固定在底座导轨槽的中部位置；其次，内、外铰架与导轨槽连接的方式为：图示铰架右端通过安装了轴承的滚轮与上下导轨槽相连接，图示铰架左端通过铰支连接固定在上下导轨槽左部；液压泵经过油管与液压缸相连，则当手拉液压泵滑轮时，油压 将顶起液压缸使柱塞伸出，当卸荷时，重物的重力将使肋板压缩柱塞，使柱塞回缩进去。由前述的连接方式得，与外铰架7 右侧，内铰架 4 右侧相连接的滚轮将左右滚动，从而工作平台将上升或下降，起到升降货物的作用。 3 升降台尺寸初步分析计算 降台高度的计算 （ 1）、设计升降台最大高度为 950 至 1050间，可取 1000右，而升降台最小高度设计为 435 （ 2）、选用滚轮时，因滚轮为标准件，可选取其直径为 250轮子底部至升降台底座支撑板底部的距离，即滚轮机构总体高度可选为 t=300 （ 3)、试选上端导轨槽整体高度 1t =50座导轨槽整体厚度 2t =60未考虑平台厚度的情况下，上端导轨槽固定铰支中心与底座固定铰支中心的距离为： a 升降台处于最大高度时， （ t+21t+22t） =1000-(200+250+260)=645mm b 升降台处于最小高度时， （ t+21t+22t） =435-(200+250+260)=80关角度的计算 若设液压缸作用点中心与平台底部距离为 4t =10底座固定铰支中心至液压缸作用点中心的垂直距离为： g=4t 8045 由升降平台尺寸为 1010520可设升降台处于最低高度时，底座固定铰支中心与活动铰支中心两点距离为 d=850 则 h=180=1=12则 2L=22 =869从而 869745=2=59以上 2架长度； 1降台最低高 度时铰架中心线与底座导轨中心线夹角； 2降台最大高度时铰架中心线与底座导轨中心线夹角； 此时升降台处于最大高度时有，底座固定铰支中心与活动铰支中心两点距离为e= 2a=5948d=435这说明当升降台处于最大高度时，所承受重物作用中心仍介于平台固定铰支中心与活动铰支中心之间，使得平台倾覆的可能性极小，满足稳定性要求。 4 升降台受力及力矩分析 体受力分析图 升降台在整体受力如图 4 塔里木大学毕业设计 4 图 4体受力分析图 铰架受力分析图 外铰架 力分析如图 4 图 4铰架受力分析图 图中： , ; , ; 铰架受力分析图 内铰架 力分析如图 4 图 4铰架受力分 析图 图中 ; , ; ; 以上了图中所示力的方向皆为事先假设力的方向，其中规定水平方向（ x 方向）向上为正，向下为负；竖直方向（ y 方向）向右为正，向左为负。 塔里木大学毕业设计 5 和力矩的分析计算 架上端铰支受力 先忽略平台 自重，则由上图 因为 ， 所以 而 11 1（令 ，且有 ， 1f 为轴承滚轮与平台导轨槽间的摩擦系数） ，则至此能计算出 、体受力分析计算 对平台，重物及两铰架组成的整体进行受力分析：（ x =0 1c =0 （ 1） y =0 02s i n 1 2） 、外铰架单独受力分析 对 独进行受力平衡分析： x =0 1c o s =0 （ 3） y =0 1s =0 （ 4） 由（）、（）得 （ 5） 由（）、（）得 2（ 6） . 对 独进行受力平衡分析： x =0 =0 （ 7） y =0 =0 （ 8） 矩平衡分析 若规定逆时针为正，顺时针为负，则对 c 点的转矩平衡得： 2s i s 1111 =0 （ a) 对 ： （ 1）， d 点的转矩平衡得： 22=0 (b) （ 2）， o 点的转矩平衡得： =0 (c) t (d) 又因为 22f 轴承滚轮与底座导轨槽间的摩擦系数 压缸受力分析 压缸受力公式的导出 由（ c），（ d）两式得： c l GF 塔里木大学毕业设计 6 ta t a n1)t a n(222 f 则至此能算出F ,由上 (5) 、 (6)式分别可得： F122 (e) 2=2G -f） 将以上（ e）、（ f）式代入至（ a）式得： F= 1111 n= 1111 s a a nc （ g） 至此可 算出力 F，由于这些力是按对称铰架的一边来考虑的，所以 F 为铰架与底座成 时液压缸所承受的一半力的大小。 则 T=2F= 1111 s a a nc 其中： 压缸最大受力时数值及角度计算 分析液压缸产生最大力时，铰架与底座所成角度 大小 根据上面一系列的式子有，当 为不同大小时，对应各铰支点受力大小不同，从而液压缸受力大小相应不同。现根据以上所列式子将部分关键数据输入如下表 4 表 4键数据计算 12 18 24 30 36 42 48 54 59 24.1 12.3 3.2 h d l 435 435 435 435 435 435 435 435 435 T (N) 20635 19394 18310 17284 16253 15170 13997 12705 11517 塔里木大学毕业设计 7 此外经过更精确的计算得，液压缸受力曲线图如下图 4 05000100001500020000250000 10 20 30 40 50 60 70压缸受力曲线图 由上图得，当升降台处于最低位置，即 = 12 时，液压缸受力最大，此时有有 T = 20635 N，考虑到工作平台，工作平台导轨槽，内、外铰架等的重量，经咨询，可取一系数 液压缸所受最大压力为 = 20635 26826N 5 液压系统的 分析 载分析 该液压升降台的工作循环过程是：当工作平台处于最低位置时，手拉液压升降机构，升降台升起，当到达最大高度时，升降台停止上升，液压系统进入保压阶段；在升降台上升的过程中，升降台的倾角不断地发生变化；升降台开始下降，下降到最低点停止运动，至此升降台一个工作循环结束。在升降台的整个工作循环过程中，在最低位置时液压缸推力最大。随着上平台高度的增加，液压缸的推力将逐渐减小。 压系统方案设计 计要求 结合设计要求，液压升降平台车的动力元件为手动式液压泵，执行元件为 单作用液压缸，其中手动液压泵自带油箱和卸荷阀，其内部已有一部分液压回路，原理如下： 1， 当要使工作平台上升时，换向阀 7 左位接通，液压泵 3， 1 中油液进入液压缸下端，从而将液压缸活塞顶出，平台上升。2，当要使工作平台下降时，换向阀 7 右位接通，液压缸 6 中的油液因重物产生的压力而被压出，经由换向阀和节流阀流回油箱，节流阀 8 则控制油液的流速，从而使升降台能缓慢卸载。 压系统原理图 综上所述，只需用油管将液压泵出油口连接至液压缸的进油口即可组一完整的液压回路，如图5 图 5压系统原理图 1 油箱 ， 2单向阀 ， 3手动液压泵 ， 4单向阀 ， 5溢流阀 ， 6液压缸， 7手动换向阀 ， 8节流阀 其中 1、 2、 3、 4、 5、 7、 8都集中在液压泵中 塔里木大学毕业设计 8 6 液压缸液压泵具体选型 压缸的选择 由以上计算得出：液压升降平台车平台处于最低高度，即 = 12 时，液压缸受力最大，此时液压缸所受的力是26826 N。选择缸径为 的液压缸，其所能提供的最大推力为31420 N。 其输出压力位 P 700油量为 1 升，重量为 12外液压泵配有 1m 高压油管 /接头。 由于液压缸承受的最大压力为 26826 N, 所以脚液压泵至少要提供 26826 N 的力，根据以上要求选择油压泵 外形尺寸为 L b h=530 160 200 量的校核 由上得液压缸需满足的行程为 180液压缸直径为 50当升降台达最高位置时液压缸内 储油 储油 1V =180 10 = 。 此外，此时油管中也储存有一定的油量，而 液压缸所配油管为 1m，内径为 20油管储油量为 2V =10 = 。 则液压缸所需出油量至少应为 V = 1V + 2V = 小于液压缸而储油量 1L，故液压缸储油量足够，满足要求。 7 各构件参数设计 、外铰架材料及设计尺寸选择 内外铰架主要用于支撑升降台面，是该液压升降台的重要组成构件，因此其使用材料的性能至关重要，选择型号为 普通碳素钢，初选实心处截面基本尺寸为 10 60度已确定约为 870 道材料及设计尺 寸选择 根据滚道的工作情况，并且考虑到滚轮的直径，选择热轧普通槽钢，型号为 5。 降工作台材料及设计尺寸选择 工作台的，对于翻转工作台骨架，基本尺寸为 L B=1010 520，翻转平台面则用热轧普通钢板，公称厚度为 5 座材料及设计尺寸选择 底座主