20M移动式剪叉升降机结构设计【三维图】.zip
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!【包含文件如下】【机械类设计类】CAD图纸+word设计说明书.doc【需要咨询购买全套设计请企鹅97666224】.bat1.txtsw 3D图外部连接板.DWG外部连接板3-1.DWG外部连接板4-1.DWG总装配.DWG旋转轴.DWG滚轴-1.DWG焊接件.DWG端盖-1.DWG设计说明书.docx车身.DWG目录摘要 . 1ABSTRAC. .21 绪论 . 31.1 引言 .31.2 剪叉式升降平台概发展与研究 .31.2.1剪叉式液压升降平台发展状况.41.2.2升降平台分类及各自优缺点.4 1.2.3升降平台的选用.51.3研究目的与意义.61.4 本课题主要研究的内容 .62升降台结构形式与工作原理. 62.1剪叉式液压升降平台结构形式.62.2机构工作原理.72.3 液压系统工作原理.73 上平台及各剪叉的设计计算.93.1升降平台的参数.93.2 重物集中作用于升降平台中央位置时的受力分析.93.2.1升降平台处于最低位置时的力学模型及受力分析.93.2.2升降平台处于最高位置时的力学模型及受力分析.143.3 剪叉的校核 .193.3.1剪叉 BD的强度校核 .193.3.2剪叉 AC的强度校核 .194 零部件设计及其三维建模.194.1 移动式车.194.2 连杆设计.204.3 升降台.214.4 总装配.215 升降台轻量化设计.225.1 ANSYS软件介绍.225.2 转轴的静力学分析.235.3 连杆的静力学分析.245.4 本章小结.25总结.26致谢.27参考文献.29摘要剪叉式升降平台主要用于物流行业，生产流水线，地下室到楼层之间的货物举升、装卸，也可用于升降舞台、升降操作台等。产品具有结构稳固、故障率低、运行可靠、安全高效、维护简单方便。本次设计主要进行了升降平台在运行过程中的受力分析并且受力求解，以及升降台总体的设计与布局，以有限元分析数据为依据，来对各机构和各部件的结构方案设计，因此保证整机稳定性、可靠性验算，在设计中，也要考虑到轻量化的设计，还有风的载荷。该课题属于横向课题。该升降平台作业区域属于易燃、易爆等场所。要求安全、可靠，自动化程度高。为保证仓储区域管理人员的人身安全和提高升降物品的安全性，采用无人化作业方式，安全装置及各种电器保护装置齐全、可靠，便于操作和维修。关键词 ： 液压升降平台；剪叉；结构分析；轻量化；风载荷.毕业设计说明书题目：20M移动式剪叉升降机院（部）：专业：班级：姓名：学号：指导教师 ：完成日期 ： 年 月 日.目录摘要 . 1ABSTRAC. .21 绪论 . 31.1 引言 .31.2 剪叉式升降平台概发展与研究 .31.2.1剪叉式液压升降平台发展状况.41.2.2升降平台分类及各自优缺点.4 1.2.3升降平台的选用.51.3研究目的与意义.61.4 本课题主要研究的内容 .62升降台结构形式与工作原理. 62.1剪叉式液压升降平台结构形式.62.2机构工作原理.72.3 液压系统工作原理.73 上平台及各剪叉的设计计算.93.1升降平台的参数.93.2 重物集中作用于升降平台中央位置时的受力分析.93.2.1升降平台处于最低位置时的力学模型及受力分析.93.2.2升降平台处于最高位置时的力学模型及受力分析.143.3 剪叉的校核 .193.3.1剪叉 BD的强度校核 .193.3.2剪叉 AC的强度校核 .194 零部件设计及其三维建模.194.1 移动式车.194.2 连杆设计.204.3 升降台.214.4 总装配.215 升降台轻量化设计.225.1 ANSYS软件介绍.225.2 转轴的静力学分析.235.3 连杆的静力学分析.245.4 本章小结.25总结.26致谢.27参考文献.29 .摘要剪叉式升降平台主要用于物流行业，生产流水线，地下室到楼层之间的货物举升、装卸，也可用于升降舞台、升降操作台等。产品具有结构稳固、故障率低、运行可靠、安全高效、维护简单方便。本次设计主要进行了升降平台在运行过程中的受力分析并且受力求解，以及升降台总体的设计与布局，以有限元分析数据为依据，来对各机构和各部件的结构方案设计，因此保证整机稳定性、可靠性验算，在设计中，也要考虑到轻量化的设计，还有风的载荷。该课题属于横向课题。该升降平台作业区域属于易燃、易爆等场所。要求安全、可靠，自动化程度高。为保证仓储区域管理人员的人身安全和提高升降物品的安全性，采用无人化作业方式，安全装置及各种电器保护装置齐全、可靠，便于操作和维修。关键词 ： 液压升降平台；剪叉；结构分析；轻量化；风载荷1.ABSTRACTThe fork lift platform is mainly used in the logistics industry, the production line, the cargo lifting and handling between the basement and the floor, and can also be used for lifting stage, lifting operation platform and so on. The product has a stable structure, low failure rate, reliable operation, safe and efficient, easy to maintain.This design mainly has carried on the lift platform function solving characteristic analysis, the overall layout scheme and main performance parameters of the lift platform, institutions and the structure design of various components, main control scheme design, the upper and lower institutions from the bench, shear fork design calculation, high stability, reliability, calculation, in the design, also want to consider the design of lightweight, and the load points.The topic of cross-cutting issues. The take-off and landing platform for regional operations are flammable, explosive, and other places. Require safe, reliable, high degree of automation. In order to ensure regional warehouse management and improve the personal safety of movementsof goods safety, use of unmanned operations, security installations and all kinds of electrical protection device complete, reliable and easy to operate and maintenance.Key words: hydraulic lifting platform; scissors; Structure analysis; lightweight; The wind load28.1. 绪论1.1 引言液压升降平台开始普及从在1920年代左右，发展到现在经历了大量急需优化的要求，发明了很多的类型，例如柱型，剪叉式，他的动力传递主要分为链条传递，液压传动，气压传动。1.2 剪叉式液压升降平台发展与研究1.2.1剪叉式液压升降平台发展状况液压传动能在运动过程中实现无级调速、调速方便。液压传动简化了机器结构，减少了零件的数目。由于系统充满了油液，对各液压件有润滑和冷却的作用，使之不易磨损，又由于容易实现过载保护，因而寿命长。液压传动易于实现标准化、系列化、通用化，便于设计、制造和推广。剪叉式升降平台由于升降平稳、安全可靠、操作简单，经济实用，被广泛应用于生产流水线和仓库、造纸、医药等行业，剪叉式液压升降平台是一种结构比较简单，但举升力大、升降平稳、噪音低、操作方便、维修简便。并可以停留在升降范围内的任意位置上的一种升降平台。它目前广泛地应用在各行各业，是一种货物装卸流通领域中较为理想合理的新颖机具。因此，对于液压升降平台的设计与研究具有重要意义。当前升降平台在外国得到广泛的应用，如美洲、欧洲这些工业发达的国家。升降平台在国外有的国家生产应用已经有很多年历史了，形式有很多，比如有移动式、固定式、超低式等各种型式，大部分采用液压驱动。并广泛地应用于很多领域，有航空、造船、商业、仓库、码头等场所，特别在商业系统货物装卸作业中已形成系列化的。如国外很多有限公司，他们生产多种形式的升降平台来适应商业系统方面各类仓库的装卸需求，而且绝大多数配套笼车搬运装卸是一种先进的装卸作业。从国内情况来看，生产升降平台比国外起步晚主要分二大类：一类是生产多节剪叉或液压升降平台。主要应用在高空作业中：如清冼、安装、维修等方面。另一类生产单节剪叉式液压升降平台，主要应用在生产流水线中配套使用、当然也有应用在其它方面的。目前生产升降平台的单位较多但应用在商业系统仓库装卸货物作业方面的，据不完全了解还没有一家专业生产创造厂家。目前，剪式升降平台的国内厂家主要有广州高昌、福州强伦、上海序达、汉麦克森等；国外品牌主要有美国的杰奔、德国的好富满。其中，2006年8月下线的杰奔牌 48109 型和好富满9144 型超薄型剪式举升机是同类型产品的技术佼佼者，其产品在流水线上生产，钢材薄且强度大、造型美观、安全性能良好，将 有更好的市场前景。1.2.2 升降平台分类及各自优缺点在物流系统中，应用于升降设备的类型众多，如：手动升降、气动升降、电动升降等，各有利弊。手动升降对一般较小量的物品垂直吊运。如在建筑工地上运输泥瓦工具泥灰桶等。气动升降和电动升降，一般采用减速电机带动丝杠螺母，并靠设置丝杠螺母一端的挤压块，利用杠杆原理挤压升降叉的方式实现升降，由于其扭力大，可使丝杠螺母易损坏，从而降低了设备使用年限。而且上述设备只能单一使用，没有通容剪叉升降台是常用的升降机械设备，由剪叉机构、传动装置、升降平台和机座等部件构成。剪叉机构起着传力和导向的作用，在传动装置的推动下，使升降平台平稳升降。目前，我国的升降平台的种类比较多，按传动装置的形式，可分为液压剪叉升降台和电动剪叉升降台两类，这两种不同形式的剪叉升降台都得到了广泛使用。电动剪叉升降台其工作原理是置于升降台内的电动机、减速器传动系统，推动剪叉机构使升降平台做升降运动。电动剪叉升降台有着结构紧凑、运行平稳、调速性能好、组合灵活、安装工程量小、易于操作与维护等优点。在剧场、会堂、多功能厅、展览馆等处，人们可以按自己需要的方式，使用单台或数台电动剪叉升降台进行任意组合。液压剪叉升降台的工作原理是电动机直接带动液压泵，输出压力油经控制阀直接推动液压缸，带动剪叉机构使升降平台做升降运动。液压剪叉升降台有着结构紧凑、运行平稳、噪声小、频响快、传递功率大、易于操作等优点。电动机、液压泵、油箱等构成的液压站，使用时噪声大，但可以远离主机安装，单独进行隔声降噪处理。由于有多种液压控制阀件、复杂的油路系统，安装和清理管路难度大，对液压油介质质量要求高，以及油路系统较容易漏油（因使用质次廉价的液压元件加上缺少维护，常见液压站附近到处是油污）和制造成本高等因素的影响。目前，我国的升降平台的种类比较多，按动力传递形式，主要可以按电动机机械传动和液压传动两种方式来划分，它们都有各自的优点和不足之处。电动机机械传动方式的特点是零件加工相对要求不高、结构较简单、加工容易、维修方便、适应环境能力强、抗冲击性能好、可实现准确到位，并有自锁功能、不污染环境，不足之处在于它的机械间的磨损很难克服，振动较大。其中以电机为动力源来提升平台又可分为以下几种：（1）钢丝绳式和齿轮齿条式两者都是目前应用最广的施工升降机，是垂直运送人员及物料的提升机械。随着我国建筑行业的蓬勃发展，各种大型建筑物不断增多，施工升降机的应用市场也在不断地扩大。特别是在 1992年以来，施工升降机的发展最为迅猛。施工升降机不但可以应用在这些场合，它还可以应用在大型化工厂冷却塔、发电厂的烟囱、电视广播塔、大型桥式起重机及煤矿等位置。施工升降机己成为各行业建设中一种必不可少的建筑机械。（ 2）蜗轮丝杠直顶式升降平台作为基础起重部件，它具有结构紧凑、体积小、重量轻、无噪音、安装方便、能自锁、可靠性高的特点。对于大面积平台，采用多点提升，即每个顶点都安装一组蜗轮丝杠。其好处在于： (1) 可以减少台板主梁断面尺寸及应力，减小其挠度，增加平台自身刚度，提高运行平稳性。 (2) 可以减少每个支点的受力，从而减小蜗轮丝杠的提升力，增强压杆稳定性，并能减轻设备重量。液压传动方式的特点是结构紧凑、工作较平稳、磨损小、布局灵活、易于控制。但液压件加工精度要求较高，密封泄漏难以控制，工作介质适应温度受限。液压传动是后来才发展起来的，以它为动力源来带动的升降平台又可分为以下几种：（1）链轮承重链条机构的升降平台该机构是由一个动滑轮和若干定滑轮以及承重链条组成的，根据动滑轮的特点，利用较短的液压行程来获得大的平台升降高度，该平台根据环境条件可以用在地下车库等有较大的提升高度以及宽敞空间的场合。（2）自行剪叉式高空作业平台它是一种轻型的升降平台，广泛用于高空作业专用设备，可以移动。它的剪叉式机械结构，使升降台起升后有较高的稳定性，宽大的作业平台和较高的承载能力，使高空作业范围更大，并适合多人同时作业。它使高空作业效率更高，更安全。（3）固定液压剪叉式升降平台它也是一种剪叉式结构，承载量较大，升降稳定性好，适用范围广的货物举升设备。主要用于生产流水线高度差之间货物运送: 物料上线、下线；工件装配时调节工件高度； 高处给料机送料；大型设备装配时部件举升；大型机床上料、下料；仓储装卸场所与叉车等搬运车辆配套进行货物快速装卸等。剪式升降平台作为一种平面升降机械，主要用于抬升重物，在很多领域都有着广泛的用途，如用作货场装卸货物的升降台、各种工程中操作人员的工作平台等等。总之，随着经济的发展，目前出现了不同类型的升降平台，传动方式由以前单一的靠机械电力传动转向液压传动，升降平台的特点是根据不同的使用环境和所想达到不同的目的来进行设计的。1.2.3 升降平台的选用本次设计技术参数如下，额定承载量 :2000 kg ，长:7000 mm，宽:2700 mm，平台最低高度:4500 mm ，升降高度:20000 mm。根据所需平台的设计要求和技术参数，在额定承载量给定的情况下，齿轮齿条式和钢丝绳式的升降平台尽管结构简单，经济性好，但由于受到承载能力、爬坡度、使用寿命以及空间位置的影响，它们不能满足实际要求，故不能采纳蜗轮丝杠直顶式升降平台对于平台面积大，一般采用多点提升，即每个顶点都用一组蜗轮丝杠。从使用范围来考虑，它主要使用于大面积微动平台，升降高度受到限制；从加工成本来考虑，丝杠加工起来比较复杂，造价比较高，而且在升降高度比较大时，稳定性要求会更高，使其成本很高，故也不予采纳。经过比较分析， 选用剪叉式还是比较合适的。剪叉式升降平台是一种结构比较简单、举升力大、升降平稳、噪音低、操作方便、维修简便，并可以停留在升降范围内的任意位置上的举升机构。它目前广泛地应用在各行各业，是一种货物装卸流通领域中较为理想台理的新颖机具。它的剪叉式机械结构，使升降台起升后有较高的稳定性，宽大的作业平台和较高的承载能力，使高空作业范围更大，效率更高，更安全。1.3 研究的目的与意义随着经济的发展，科学技术的进步，在市场经济的竞争大潮中，为了提高企业生产速度，人们想法设计了可以减少人力物力并且能够出色完成任务的设备，这其中之一就是人们现在经常会用到的升降平台。升降平台的种类比较繁多，根据不同的用途，升降平台的结构、动力传递形式以及规格会有不同的选择和设计。剪叉式升降平台具有结构紧凑、承载量大、通过性强和操控性好的特点,因此在现代物流、航空装卸、大型设备的制造与维护等场合中得到广泛应用。剪式升降平台作为一种平面升降机械，主要用于抬升重物，在很多领域都有着广泛的用途，如用作货场装卸货物的升降台、各种工程中操作人员的工作平台等等。因此，这次的设计是非常有用的，也是非常必要的。在这次的设计中，不仅要考虑到其结构的合理布置性，还要考虑材料的节省即经济性问题。1.4 本课题主要研究的内容（1）升降平台3D图的绘制；（2）升降平台总体布局方案和主要性能参数确定；（3）各机构和各部件的结构方案设计；（4）上、下台架机构、剪叉机构设计计算；（5）轻量化设计、可靠性验算.2.剪叉式升降台的结构形式与工作原理2.1 剪叉式升降平台结构形式该升降机的台板尺寸为 7000mmx1500mm ，本人查阅大量文献，参考如今国内外此类设备的设计参数， 最终采用了双剪叉机构进行升降：剪叉式液压升降台有两个液压缸的同步运动，实现设备的起升和下降。结构简图如下图所示： 图示2-1：剪叉式升降平台结构简图2.2 机构工作原理 剪叉式高空作业平台是用途广泛的高空作业专用设备。它的剪叉式机械结构，使升降台起升后有较高的稳定性，宽大的作业平台和较高的承载能力，使高空作业范围更大，并适合多人同时作业。它使高空作业效率更高，更安全。特点： 举升机构采用高强度锰钢钜形管制作。设有防止升降台超载的安全保护装置。设有防止液压管路破裂的安全保护阀。设有停电情况下的应急下降装置。该产品适用于各行业高空设备安装、检修等可移动性高空作业。根据不同要求可选择不同动力形式（如：三相交流电源、单相交流电源、直流电源和内燃动力等），加配上手动液压装置，可在停电或无电源场所照常升降工作，并可加伸缩平台，在平台长度不足时可延伸至所需位置，从而提高工作效率。此类升降机可采用外接电源作为动力，也可以采用安装8马力柴油机还可以自带电瓶作为动力，其动力源有多种选择，从而满足客户的多重需要。剪式升降机多用于室外，此类升降机由于剪叉样式的结构就决定了它能够承载较大的载重，并且使用命较长，方言叫做比较泼辣，也正因为它有如此的性格，才受到广大消费者的信赖与支持。移动剪式升降机结构简单但是非常严谨，不容易出现故障，即使出现故障，也便于维修。2.3 液压工作原理 升降平台的起升与下降是依靠液压缸的伸缩实现的，下面就将液压控制系统原理图做一下简要说明：图示2-3：液压控制系统原理图1液压缸2平衡阀3调速阀4三位四通电磁换向阀5、9、10单向阀6液压泵7过滤器8溢流阀设液压泵的额定压力为10MPa（ 1）、当系统压力过高时液压回路为：油箱过滤器液压泵溢流阀油箱（2）当系统压力不超过液压泵额定压力时若要实现升降平台的上升过程，其液压回路为：油箱过滤器液压泵单向阀 5三位四通电磁换向阀的左位单向阀9单向阀10 液压缸 三位四通电磁换向阀的左位油箱若要实现升降平台的下降过程，其液压回路为：油箱过滤器液压泵 单向阀 5三位四通电磁换向阀的右位液压缸平衡阀调速阀三位四通电磁换向阀的右位油箱若要使升降平台处于静止状态，其液压回路为：油箱过滤器液压泵单向阀 5三位四通电磁换向阀的中位油箱3 上平台及各剪叉的设计计算3.1 升降平台的参数主要参数：本文所研究升降平台的主要技术参数如下：1）升降平台最低高度为4500 mm；2）升降平台最高高度为20000 mm；3）最大起升重量为2000kg；4）上平台重力为：G=290.9529.8N=2851.33N；5）重物重力为： W=2000 9.8N=19600N；6）剪叉重力分别为：G G 134.649.8N=1319.472N；7）升降平台处于最高位置时，a=1950mm,a+b=3295m，m=33.73， =63.78；8) 升降平台处于最低位置时，a=1950mm,a+b=3900m，m =10.18， =28.61；3.2 重物集中作用于升降平台中央位置时的受力分析3.2.1 升降平台处于最低位置时的力学模型及受力分析升降平台处于最低位置时：a=1950mm，a+b=3900mm，=10.18， =28.61。1、总体受力总体受力模型如图3.1 所示。G+WabF1F2OF3GAC G图示：总体受力模型从图中可以得出力学公式为：Fx0Fy0F30GW 2GACGBDF1F2（ 3 1）M A0GWa2GACabGBD2F1 ab将各数据代入公式（31），得F302851.332196001319.4722F1F22851.3321960019501319.472239002F13900F解得：1F26932.305N6932.305N2、上平台的力学模型及受力分析上平台受力模型如图3.2 所示。G+WF6F4abF5图 3.2上平台受力模型从图中可以得出力学公式为：Fx0Fy0F60GW 2F4F5（ 3 2）M A0GWa2F5 ab将各数据代入公式（32），得F602851.33219600F4F52851.332196001950F53900FF解得：455612.833N5612.833N3、剪叉 BD的力学模型及受力分析剪叉 BD受力模型如图3.3 所示。F4F6F8F7F1OGTXTy T图 3.3剪叉 BD的受力模型从图中可以得到力学公式为：F x0F7TxF0F TGFFy4yBD81（33）M 0TyTx0F4tanF1TxT y将各数据代入公式（33），得F7Tx5612.833NTy1319.472NF86932.305N5612.833N6932.305NTxTyTyTxtan 28.610注：F4 为 F4的反作用力，故F4F4Tx T y解得：F7F827877.082 N15331.945 N27877.082 N15331.945 N将各力按照平行于剪叉方向和垂直于剪叉方向分解，只有垂直于剪叉方向的力对剪叉的强度产生影响，因此可以得到简力图，如图3.4 所示。F4 yF8yOF7y +GyF1y +T xyTyy图 3.4剪叉 BD的简力图F4 y F4cos5612.833cos10.185524.472NF8 yF7 yF8cosF7sin15331.94527877.08cos10.18sin10.1815090.580N4927.028N其中 GBDyGBDcos1319.472cos10.181298.7NF1yF1cos6932.305cos10.186823.172NTxyTyyTxsinTycos27877.08215331.945sin10.18 cos10.184927.028N15090.58N在 B0 段内，剪力方程和弯矩方程分别为：FS ( x)T y yF1yT xy16986.724 NM S (x)Ty yF1 yTxyx(0x1981mm)0 33650700.24 Nmm在 OD段内，剪力方程为：FS ( x)F4y5524.472N由此可以得到剪叉BD的剪力图和弯矩图，如图3.5 所示。DOB-5524.472N-16986.724N33650700.24DOB图 3.5剪叉 BD的剪力图和弯矩图4、剪叉 AC的力学模型及受力分析剪叉 AC的受力模型如图3.6 所示。TTyTXOF2 F3F7F8GACF5其各力大小分别为：图 3.6剪叉 AC的受力模型F26932.305NF30F55612.833NF727877.082NGAC1319.472NTx27877.082NTy15331.945NF815331.945N将各力按照平行于剪叉方向和垂直于剪叉方向分解，只有垂直于剪叉方向的力对剪叉的强度产生影响，因此可以得到简力图，如图3.7 所示。Txy +T yyF2 yOF7y +F8y +GACyF5 y 图 3.7剪叉 AC的简力图F2 yF2cos6932.305cos10.186823.172NF8yF7 yF8cosF7sin15331.94527877.08cos10.18sin10.1815090.580N4927.028N其中 GACyGACcos1319.472cos10.181298.7 NF5 y Txy TyyF5cosTxsinTycos5612.83327877.08215331.945cos10.18 sin10.18 cos10.185524.472N4927.028N15090.58N在 CE段内，剪力方程和弯矩方程分别为：FS ( x)F5 y5524.472NM S (x)F5 y x(0x981mm)0 5419507.032Nmm在 EO段内，剪力方程和弯矩方程分别为：FS (x)F5 yTxyTyy25542.08NM S ( x)F5 yx981TxyTyyx(0x1000mm)5419507.032 30961587.03Nmm在 OA段内，剪力方程为：FS ( x)F2 y6823.172N由此可以得到剪叉AC的剪力图和弯矩图，如图3.8 所示。25542.08N6823.172N5524.472NAOEC30961587EAOC-5419507.032图 3.8 剪叉 AC的简力图3.2.2 升降平台处于最高位置时的力学模型及受力分析升降平台处于最高位置时：a=1950mm，a+b=3295mm，=33.73， =84.751、总体受力总体受力模型如图3.9 所示。G+WabOFGAC G1F2F 3图 3.9总体受力模型从图中可以得出力学公式为：Fx0Fy0F30GW 2G ACGBDF1F2（ 3 4）M A0GWa2G ACabG BD2F1 ab将各数据代入公式（3 4），得:F302851.332196001319.4722F1F22851.3321960019501319.472232952F13295解得:F1 F27962.885N5901.724N2、上平台的力学模型及受力分析上平台受力模型如图3.10 所示。aG+Wb5F6F4F图 3.10上平台受力模型从图中可以得出力学公式为：Fx0Fy0F60GW 2F4F5（ 3 5）M A0GWa2F5 ab将各数据代入公式（35），得:F602851.3322851.3321960019600F4F5 1950F53295解得： F4F54582.252N6643.413N3、剪叉 BD的力学模型及受力分析剪叉 BD受力模型如图3.11 所示。F4F6F8OF7GF1TX图 3.11剪叉 BD的受力模型从图中可以得到力学公式为：Ty TF x0F7TxF0F TGFFy4yBD81（36）M 0TyTx0F4tanF1TxT y将各数据代入公式（36），得F7Tx4582.252NTy1319.472NF87962.885N4582.252N7962.885NTxTy0TyTxtan 84.75注：F4 为 F4的反作用力，故F4F4Tx T y解得：F7F812179.745 N24724.882 N12179.745 N22663 .721N将各力按照平行于剪叉方向和垂直于剪叉方向分解，只有垂直于剪叉方向的力对剪叉的强度产生影响，因此可以得到简力图，如图3.12 所示。F4yOGF7yF8yTXy +F1y图 3.12剪叉 BD的受力图TyyF 4 y F8 yF4cosF8cos4582.2522663.721cos 33.73cos 33.733810.89 N18848.589 NF7 yF7 y6763.168 N其中 G BDyG BDcos1319.472cos33.731097.357 NF1 yT xyF1cosTxsin6932.305512179.745cos33.73sin 33.735765.345 N6763.168 NT yyTycos20562.782 N在 BO段内，剪力方程和弯矩方程分别为：FS ( x)T y yF1 yTyy8034.269 NM S (x)T yyF1yTyyx(0x1981m m)0 15915886.89 Nm mF在 OD段内，剪力方程为：FS ( x)3810.89 N4y由此可以得到剪叉BD的剪力图和弯矩图，如图 3.13 所示。8034.269NDOB-3810.89NDOB-15915886.89图 3.13剪叉 BD的剪力图和弯矩图4、剪叉 AC的力学模型及受力分析剪叉 AC的受力模型如图3.14 所示。TTyF2F3TXOF8 GACF7F5 其各力大小分别为：图 3.14剪叉 AC的受力模型F25901.742NF30F56643.413NF712179.745NGAC =1319.472NTx12179.745NTy24724.882NF822663.721N注 ： F5 为F5 的反作用力，F7 为 F7 的反作用力，F8 为 F8 的反作用力。将各力按照平行于剪叉方向和垂直于剪叉方向分解，只有垂直于剪叉方向的力对剪叉的强度产生影响，因此可以得到简力图，如图3.15 所示。Txy +T yyF2yOGACy+F7y+F 8yF5y图 3.15剪叉 AC的简力图3.3 剪叉的校核3.3.1剪叉BD的强度校核剪叉的材料为Q235A，选用的是200mm 100mm 8mm空心矩形型钢， 因此，机械手册可以得到：4,W=214.844cmI=2263.188cm3, 通过上述的弯矩计算，可以得到最大弯矩发生在当重物偏载于滚轮处且位于最低位置时，通过上述计算分析比较可以得到Mmax=37422248.89N m=37.422KNmm因此，=M max =W37.422214.844=174MPa=235MPa剪叉 BD 的强度满足条件要求。3.32 剪叉AC的强度校核剪叉的材料为Q235A，选用的是200mm 100mm 8mm空心矩形型钢， 因此，机械34手册可以得到： I=2263.188cm,W=214.844cm , 通过上述的弯矩计算，可以得到最大弯矩发生在当重物偏载于滚轮处且位于最低位置时，通过上述计算分析比较可以得到Mmax=40515674.67N m=40.516KNmm因此，=M max =W40 .516214.844=189MPa=235MPa剪叉 AC 的强度满足条件要求。4 零部件设计及其三维建模4.1 移动式车.车载剪叉式升降机：集四轮移动与二轮牵引于一身，采用汽车、三轮车或电瓶车底盘做平台底 架，利用本车发动机或直流电做动力，既可行驶又可驱动平台升降，广泛用于城建、油田、交通、市政、厂区等行业的高空作业。结构如图4-1所示：如图4-1所示：移动式车4.2 连杆设计连杆机构主要由连杆1、连杆2、油缸、转轴组成，油缸提供动力，实现升降台的升降，由结构如图4-2所示： 如图4-2所示：连杆机构 4.3 升降台升降台主要由护栏、升降底板组成，油缸提供动力，实现升降台的升降，由结构如图4-3所示：如图4-3所示：升降台4.4 总装配如图4-4-1 、4-4-2 ： .如图4-4-1 升降台伸缩前 如图4-4-2 升降台伸缩前5 升降台轻量化设计 5.1 ANSYS软件介绍ANSYS软件是融结构、声场分析、流体、磁场、电场于一体的大型通用有限元分析软件。它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，是现代产品设计中的高级CAE工具之一。此软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块20。(1) 前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型；(2) 分析计算模块包括结构分析、声场分析、流体动力学分析、电磁场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力；(3) 后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示等图形方式显示出来，也可将计算结果以曲线、图表形式输出或显示。本设计中将要利用ANSYS软件对关键部件进行静力学分析以验证其可靠，来对升降台轻量化设计5.2 转轴的静力学分析 转轴在结构中起到重要的作用，对轻量化设计起到关键作用，因此进行有限元分析。利用PRO/E建完模型后倒入ANSYS Workbench，选定材料，输入材料参数，划分网格，添加边界条件，最后得到立轴的受载变形情况(图5-2-1)及应力分布云图(图5-2-2)。如图5-2-1 转轴变形情况如图5-2-1 转轴最大应力分布云图从图5-2-1中可以看出，立轴受载后变形很微小，最大变形仅为，其发生在与连杆配合处，最小变形为，总体来说，满足设计的精度要求。从图5-2-2中反映处最大应力也发生在在连杆配合处，其值为MPa小于屈服极限应力550MPa，故立轴强度满足设计要求。5.3 连杆的静力学分析 连杆在结构中起到重要的作用，对轻量化设计起到关键作用，因此进行有限元分析。利用PRO/E建完模型后倒入ANSYS Workbench，选定材料，输入材料参数，划分网格，添加边界条件，最后得到立轴的受载变形情况(图5-3-1)及应力分布云图(图5-3-2)。 如图5-3-1 连杆变形情况如图5-3-2 转轴最大应力分布云图从图5-2-1中可以看出，立轴受载后变形很微小，最大变形仅为 4X，其发生在与连杆配合处，最小变形为，总体来说，满足设计的精度要求。从图5-2-2中反映处最大应力也发生在在连杆配合处，其值为6 MPa小于屈服极限应力2500MPa，故立轴强度满足设计要求。5.4 本章小结本章主要介绍了利用ANSYS对分油机的立轴进行有限元分析，对其进行有限元分析，来保证机构的可靠性，对升降台轻量化设计有重要作用。总结通过几个月的毕业设计，我主要完成了以下工作：1. 通过查阅文献资料，了解了剪叉式升降平台的设计等方面的知识，掌握了剪叉式液压升降平台的基本原理与方法；2. 进行了剪叉式升降平台总体布局方案和主要性能参数确定；3. 主要控制方案设计；4. 进一步熟悉了力学计算和结构设计方法，并且完成上、下台架机构、剪叉机构设计计算；5. 完成了剪叉式液压升降平台装配图和零件图的绘制。通过对剪叉式液压升降平台的设计，让我学会了如何检阅资料，如何在在大量文 献中提炼出经典，提炼出设计所需的资料，以及设计的具体步骤。通过本次的毕业设 计，让我深深的体会到一句话的真理，“书到用时方恨少”，让我认识到还有很多的东西需要我去学习。这次的毕业设计，不仅培养了我严谨的工作态度，也使我学习到了科学与实践要亲密结合的必要性和重要性。在以后的工作和学习过程中，我会更加努力。我相信有了这次宝贵的设计经验，在以后的设计工作中我会更加出色的完成自己的任务。致谢为期近几个月的毕业设计生活快结束了,回头看看自己在这几个月内走过的路,有付出也有收获,学到了平时在课本上所学不到的东西，同时也接触了好多新知识，总的来说非常有意义的。这次毕业设计，让我将二年半来学到的知识进行了一次系统地总结，系统地检查，特别是工程制图、机械原理、机械设计等一些专业基础知识，进行了一次系统地复习，使我
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