毕业设计（论文）-单行道路卡装置的设计（全套图纸三维）.pdf

毕业设计说明书 题 目:单行道路卡装置的设计单行道路卡装置的设计 学院(直属系): 机械工程学院机械工程学院 年级、 专业: 2011 级级 机械工程机械工程 姓 名: 学 号: 指 导 教 师: 完 成 时 间: 2005 年年 5 月月 19 日日 目目 录录 摘要摘要 . 5 1 引言引言 . 5 1.1 课题的来源与研究的目的与意义 . 5 1.2 课题研究的内容 . 10 1.2.1 Solidworks 设计基础 . 10 1.2.2 草图绘制 . 12 1.2.3 基准特征，参考几何体的创建 . 1 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1.2.4 拉伸、旋转、扫描和放样特征建 . 14 1.2.5 工程图的设计 . 15 1.2.6 装配设计 . 17 2 机械结构的设计机械结构的设计 . 18 2.1 液压缸的选型计算 . 20 2.2 传动轴的设计计算 . 21 3 液压系统设计液压系统设计 . 22 3.1 执行元件分析 . 2 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3.1.1 执行元件类型和选择 . 2 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3.1.2 速度和载荷计算 . 23 3.1.3 执行元件的载荷计算及变化规律 . 24 3.2 调速方案的选择 . 24 4 单行道路卡装置各部分强度的校核单行道路卡装置各部分强度的校核 . 25 4.1 轴承强度的校核 . 25 4.2 销轴强度的校核 . 26 结论结论 . 27 致谢致谢 . 28 参考文献参考文献 . 29 摘摘 要要 本课题来源于当今社会单行道路卡装置的创新和更新换代基础之上，通过设 计出单行道路卡装置，从而来满足当今社会单行道路卡装置不足的缺陷。 国内单行道路卡装置的研发及制造要与全球号召的高效经济、质量好，效率 高等主题保持一致。近期对交通机械行业中单行道路卡装置的使用情况进行了调 查，发现在高速公路中，单行道路卡装置的使用非常普遍。自然而然在机械设备 中它们的安装也非常频繁。传动的单行道路卡装置结构复杂，极易受损，劳动强 度大，所以设计一个专用的单行道路卡装置势在必行。 本文运用大学所学的知识，提出了单行道路卡装置的结构组成、工作原理以 及主要零部件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验，构建了单行道路卡装 置总的指导思想，从而得出了该单行道路卡装置的优点是高效，经济，运行平稳 的结论。 【关键词】单行道路卡装置、经济、结构、结论 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 Abstract For a lot of special places, like the risk is very big, or we are difficult to reach, such as disarm bombs, unknown corresponding domains such as detection, probing deep of more dangerous situation usually need to implement the robot.Its a main part of robot for micro pedipulator, walking robots and more than six feet, compared to the Eight Legged Robot, because of strong bearing capacity, good stability, which the meritss is simple construction, So, a large number of researchers around the world, start This paper mainly to the four bar mechanism as the main execution elements to design of micro walking the whole scheme of the four bar mechanism. Its principle is diagonal synchronization, leg activity by the structure of the crank rocker, front leg movements around the same, it detailed performance curve characteristics of the connecting rod,when the curve trajectory diagonal straight line segment, the robot is stationary, the motion trajectory when the diagonal curve is slanting line do the walking 【Key words】The manufacturing process,the location, clamping, the process 1 引言引言 1.1 课题的来源与研究的目的和意义课题的来源与研究的目的和意义 由于机械工程的知识总量已经远远超越个人掌握所有，一些专业知识是必不 可少的。但是过度的专业知识分割，使视野狭隘，可以多多参加技术交流，和参 加科研项目，缩小范围，提升新技术的进步和整个块的技术，提高外部条件变化 的适应能力。封闭的专业知识的太狭隘，考虑的问题太特殊，在工作中协调困难， 不利于自我提高。因此，自上世纪第二十年代末，出现了一体化的趋势。人们越 来越重视基础理论，拓宽领域，对专业合并的分化。机械工程可以增加产量，提 高劳动生产率，提高生产的经济效益为目标，并研制和发展新的机械产品。在未 来，新产品的开发，降低资源消耗，清洁的可再生能源，成本的控制，减少或消 除环境污染作为一个超级经济目标和任务。机器能完成人的手和脚，耳朵和眼睛 等等器官完全不能直接完成的任务。现代机械工程机械和机械设备创造出更多、 更精美的越来越复杂，很多幻想成为过去的现实。人类现在能成为天空的上游和 宇宙，潜入海洋，数十亿光年的密切观察，细胞和分子。电子计算机硬件和软件， 人类的新兴科学已经开始加强，并部分代替人脑科学，这是人工智能。这一新的 发展已经显示出巨大的作用，但在未来几年还将继续创造出不可思议的奇迹。人 类智慧的增长并没有减少手的效果，而是要求越来越精致，手工制作，更复杂的 工作，从而促进手功能。又一方面实践促进人脑智力。在人类的进化过程中，以 及在每个人的成长过程中，大脑和手是互相促进和平行进化。 大脑和手之间的人工智能和机械工程的近似关系，唯一不同的是，智能硬件 还需要使用机械制造。在过去，各种机械离不开人类的操作和控制，反应速度和 运算精度的进化是非常缓慢的大脑和神经系统，人工智能将消除这种限制。相互 促进，计算机科学和机械工程进展之间的平行，将在更高层次的新一轮发展的开 始使机械工程。在第十九世纪，机械工程的知识总量仍然是有限的，大学在欧洲， 它与一般的土木工程是一门综合性的学科，称为土木工程，下半场的第十九个世 纪成为一门独立的学科。在第二十世纪，随着机械工程和知识增长的发展开始分 解，机械工程专业，有分支机构。在第二十世纪中期趋势分解，在时间之前和之 后的第二次世界大战结束时达到的峰值。由于机械工程的知识总量已经远远从个 人掌握所有，一些专业是必不可少的。但是过度的专业知识使分割，视野狭隘， 可以查看和统筹大局和全球工程和技术交流，缩小范围，新技术的进步和整个块 的技术，外部条件变化的适应能力差。封闭的专业知识的专家太狭，考虑的问题 太特殊，在工作协调困难，不利于自我提高。因此，自上世纪第二十年代末，出 现了一体化的趋势。人们越来越重视基础理论，拓宽领域，对专业合并的分化。 综合职业分化和发展知识循环过程的合成，是合理和必要的。从不同的专业和专 业知识的专家，也有综合的知识了解不够，看看其他学科和项目作为一个整体， 从而形成一种相互强烈的集体工作。综合和专业水平。有机械工程全面而专业的 冲突；在综合性工程技术也有综合和专业问题。在人类所有的知识，包括社会科 学，自然科学和工程技术，有一个更高的水平，更广泛的综合性和专业性的问题。 1.2 课题研究的内容课题研究的内容 本文运用三维软件 SOLIDWORKS 对该装置进行设计，熟悉 SolidWorks 的工 作环境；了解 SolidWorks 的命令，掌握在 SolidWorks 工作环境中文件的打开、保 存、 导入等基本操作， 掌握三维建模流程。 SolidWorks 公司成立于 1993 年， 由 PTC 公司的技术副总裁与 CV 公司的副总裁发起，总部位于马萨诸州的康克尔郡 （Concord,Massachusetts）内。当初的目标是希望在每一个工程师的桌面上提供一 套具有生产力的实体模型设计系统。 从 1995 年推出第一套 SolidWorks 三维机械设 计软件至今已经拥有位于全球的办事处，并经由 300 家经销商在全球 140 个国家 进行销售与分销该产品。1997 年，Solidworks 被法国达索（Dassault Systemes）公 司收购，作为达索中端主流市场的主打品牌。SolidWorks 软件是世界上第一个基 于 Windows 开发的三维 CAD 系统。由于技术创新符合 CAD 技术的发展潮流和趋 势，SolidWorks 公司于两年间成为 CAD/CAM 产业中获利最高的公司。良好的财 务状况和用户支持使得 SolidWorks 每年都有数十乃至数百项的技术创新，公司也 获得了很多荣誉。 该系统在 1995- 1999 年获得全球微机平台 CAD 系统评比第一名。 从 1995 年至今，已经累计获得十七项国际大奖。其中仅从 1999 年起，美国权威 的 CAD 专业杂志 CADENCE 连续 4 年授予 SolidWorks 最佳编辑奖，以表彰 SolidWorks 的创新、活力和简明。至此，SolidWorks 所遵循的易用、稳定和创新三 大原则得到了全面的落实和证明，使用它，设计师大大缩短了设计时间，产品快 速、高效地投向了市场。 由于 SolidWorks 出色的技术和市场表现， 不仅成为 CAD 行业的一颗耀眼的明 星，也成为华尔街青睐的对象。终于在 1997 年由法国达索公司以三亿一千万美元 的高额市值将 SolidWorks 全资并购。公司原来的风险投资商和股东，以一千三百 万美元的风险投资，获得了高额的回报，创造了 CAD 行业的世界纪录。并购后的 SolidWorks 以原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作，成为 CAD 行业一家高素 质的专业化公司。SolidWorks 三维机械设计软件也成为达索企业中最具竞争力的 CAD 产品。 由于使用了 Windows OLE 技术、 直观式设计技术、 先进的 parasolid 内核 （由 剑桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术。SolidWorks 成为全球装机量最 大、 最好用的软件。 资料显示， 目前全球发放的 SolidWorks 软件使用许可约 28 万， 涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、 娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球 100 多个国家的约 3 万 1 千家 企业。在教育市场上，每年来自全球 4，300 所教育机构的近 145，000 名学生通 过 SolidWorks 的培训课程。 据世界上著名的人才招聘网站检索，与其它 3D CAD 软件相比，SolidWorks 相关的招聘广告比其它软件的总合还要多，这一事实说明了越来越多的工程师和 设计者使用 SolidWorks 三维软件，越来越多的企业需要 SolidWorks 人才。 Solidworks 软件功能强大，易于操作，界面人性化，技术创新，组件繁多是 SolidWorks 的五大特点。使得 SolidWorks 三维软件成为目前全球领先的三维 CAD 解决方案。SolidWorks 在设计时能够为用户提供不同的设计方案，通过方案的筛 选，工程师能从中选择合适的方案，从而在设计过程中降低设计的错误以及提高 产品质量。在目前市场上所见到的三维 CAD 解决方案中，SolidWorks 是设计过程 比较简便又通俗易懂的软件之一。它不仅提供如此人性化的系统，同时对每个工 程师和设计者，乃至整个机械行业提供了良好的发展基础。SolidWorks 软件是世 界上第一个基于 Windows 开发的三维 CAD 系统，由于技术创新符合 CAD 技术的 发展潮流和趋势，SolidWorks 公司于两年间成为 CAD/CAM 产业中获利最高的公 司。良好的财务状况和用户支持使得 SolidWorks 每年都有数十乃至数百项的技术 创新，公司也获得了很多荣誉。该系统在 1995- 1999 年获得全球微机平台 CAD 系 统评比第一名；从 1995 年至今，已经累计获得十七项国际大奖，其中仅从 1999 年起，美国权威的 CAD 专业杂志 CADENCE 连续 4 年授予 SolidWorks 最佳编辑 奖，以表彰 SolidWorks 的创新、活力和简明。至此，SolidWorks 所遵循的易用、 稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它，设计师大大缩短了设计 时间，产品快速、高效地投向了市场。由于 SolidWorks 出色的技术和市场表现， 不仅成为 CAD 行业的一颗耀眼的明星，也成为华尔街青睐的对象。终于在 1997 年由法国达索公司以三亿一千万美元的高额市值将 SolidWorks 全资并购。公司原 来的风险投资商和股东，以一千三百万美元的风险投资，获得了高额的回报，创 造了 CAD 行业的世界纪录。 并购后的 SolidWorks 以原来的品牌和管理技术队伍继 续独立运作，成为 CAD 行业一家高素质的专业化公司，SolidWorks 三维机械设计 软件也成为达索企业中最具竞争力的 CAD 产品。 由于使用了 Windows OLE 技术、直观式设计技术、先进的 parasolid 内（由 剑桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术，SolidWorks 成为全球装机量最 大、 最好用的软件。 资料显示， 目前全球发放的 SolidWorks 软件使用许可约 28 万， 涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、 娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球 100 多个国家的约 3 万 1 千家 企业。在教育市场上，每年来自全球 4，300 所教育机构的近 145，000 名学生通 过 SolidWorks 的培训课程。 据世界上著名的人才网站检索，与其它 3D CAD 系统相比，与 SolidWorks 相关的招聘广告比其它软件的总和还要多，这比较客观地说明了越来越多的工程 师使用 SolidWorks，越来越多的企业雇佣 SolidWorks 人才。据统计，全世界用户 每年使用 SolidWorks 的时间已达 5500 万小时。 在美国，包括麻省理工学院（MIT）、斯坦福大学等在内的著名大学已经把 SolidWorks 列为制造专业的必修课，国内的一些大学（教育机构）如哈尔滨工业 大学、清华大学、浙江工业大学、浙江大学、华中科技大学、北京航空航天大学、 大连理工大学、北京理工大学、武汉理工大学等也在应用 SolidWorks 进行教学。 Solidworks 软件功能强大，组件繁多。 Solidworks 有功能强大、易学易用和技术 创新三大特点，这使得 SolidWorks 成为领先的、主流的三维 CAD 解决方案。 SolidWorks 能够提供不同的设计方案、 减少设计过程中的错误以及提高产品质量。 SolidWorks 不仅提供如此强大的功能，而且对每个工程师和设计者来说，操作简 单方便、易学易用。 SolidWorks 在现今社会阶段逐渐广泛应用，并且 SolidWorks 公司对中国市 场重点开发， 日后SolidWorks应用将会更加完善， 更加普遍。 通过前文对SolidWorks 的深入了解后，往后会对 SolidWorks 进行个别应用的分析，如建模，装配，工程 图，力学分析等。 1.2.1 草图绘制草图绘制 掌握点、直线、矩形、弧度圆等基本图形的绘制方法；掌握样条、文字等高 级几何图形的绘制方法；理解集合约束的概念并在草图绘制中熟练应用几何约束； 熟练应用阵列、实体转换等草图绘制工具；能综合应用各种草图绘制实体和利用 草图绘制工具完成草图绘。 1.2.2 基准特征基准特征-参考几何体的创建参考几何体的创建 清楚明白基于特征的建模方式、参数化思想等概念；灵活运用各种建立基准 点的方法；灵活运用各种建立基准轴方法；灵活运用各种建立基准面的方法；灵 活运用坐标系的建立方法；能根据建模需要综合应用各种参考几何体。 1.2.3 拉伸、旋转、扫描和放样特征建模拉伸、旋转、扫描和放样特征建模 灵活运用拉伸特征的概念与建立方法；灵活运用旋转特征的概念与建立方法； 掌握扫描特征的概念与建立方法；灵活运用放样特征的概念与建立方法；通过实 践能够准确分析零件的特征，灵活运用拉伸和旋转也正建立三维模型。综合应用 扫描、放样、弯曲、镜向、阵列等特征建立各种实体。 1.2.4 工程图设计工程图设计 灵活运用用户自定义工程图格式文件的方法；灵活运用建立标准三视图，剖 视图，断面图，局部图，辅助视图等方法；灵活运用各种注释的方法。 1.2.5 装配设计装配设计 灵活运用自底向上的装配方法；灵活运用生成装配体爆炸图的方法；灵活运 用 SolidWorks 智能装配技术；灵活运用装配体零部件的状态和属性控制，并能够 在装配体中设计子装配体；灵活运用干涉检查；灵活运用自上向下的装配方法； 灵活运用在装配模型工程图中添加零件序号；灵活运用生成装配体材料明细表的 方法。 2 机械结构的设计机械结构的设计 2.1 液压缸的选型计算液压缸的选型计算 1)液压缸的类型及结构形式 液压缸有多种类型。按作用方式可分为单作用式和双作用式两种；按结构形 式可分为活塞式、柱塞式、组合式和摆动式四大类。 其中，单作用液压缸分为：单活塞杆液压缸、双活塞杆液压缸、柱塞式液压 缸、差动液压缸和伸缩液压缸。但是，差动式液压缸和柱塞式液压缸只能单作用 而不能双作用。组合液压缸包括：弹簧复位式、齿条式、串联式和增压式四种。 摆动液压缸又分为：单叶片式和双叶片式两种。下面以一种典型液压缸为例，说 明液压缸的基本组成。 空心活塞式液压缸如上图所示。它由缸筒 10，活塞 8，活塞杆 1、15，缸盖 18、 24，密封圈 4、7、17，导向套 6、19，压板 11、20 等主要零件成。这种液压缸活 塞杆固定，缸筒带动工作台作往复运动。活塞用锥销 9、22 与空心活塞杆连接， 并用堵头 2 堵死活塞杆的一头。缸筒两端外圆上套有钢丝环 12、21，用于阻止压 板 11、20 向外移动，从而通过螺栓将缸盖 18、24 与压板相连（图中没有画出）， 并把缸盖压紧在缸筒的两端。为了减少泄漏，在液压缸中可能发生泄漏的结合面 安放了密封圈和纸垫。空心活塞杆和其上的油口 a、c 提供了液压缸的进、出油口。 当缸筒移动到左、右终端时，油口 a、c 的开度逐渐减小，造成回油阻力逐渐增大， 对运动部件起到制动缓冲作用。在缸盖上设有与排气阀（图中没有画出）相连的 排气孔 5、14，可以排出液压缸中的空气，使运动更加平稳。 表 2-1 液压缸的类型和特点 类型 速度 作用力 特点 双活塞 杆液压 缸 U=q/A 3 F=p1A1 活塞的两侧都 装有活塞杆， 只能向活塞一 侧 供 给 压 力 油，由外力使 活塞反向运动 单活塞 杆液压 缸 U=q/A 3 F1=p1A1 活塞仅单向运 动，返回行程 利用自重或负 荷将活塞推回 柱塞式 液压缸 U=q/A 3 F1=p1A1 柱塞仅单向运 动，由外力使 柱塞反向运动 差动液 压缸 U3=q/ A3 F3=p1A1 可 使 速 度 加 快，但作用力 相应减小 伸缩液 压缸 - - 以短缸获得长 行程；缸由大 到 小 逐 节 推 出，靠外力由 小到大逐节缩 回 双活塞 杆液压 缸 U1=q/ A3 U2=q/ A2 F1=（p1-p2） A1 F2=（p2-p1） A2 双边有杆，双 向液压驱动， 双向推力和速 度均相等 单活塞 杆液压 缸 U1=q/ A3 U2=q/ A2 F1=（p1-p2） A1 F2=（p2-p1） A2 单边有杆，双 向液压驱动， u1V U2，F1 F2 伸缩液 压缸 - - 双 向 液 压 驱 动，由大到小 逐节推出，由 小到大逐节缩 回 弹簧复 位液压 缸 - - 单向由液压驱 动，回程弹簧 复位 串联液 压缸 U1=q/ （A1+ A2） U2=q2 A2 F1=p1 （ A1-A2 ） -2qA2 F1=2p2A2-A2 -q1（A1+A2） 用于缸的直径 受限制，而长 度 不 受 限 制 处，可获得在 的推力 增 压 缸 - - 由活塞缸和柱 塞 缸 组 合 而 成，低压油送 入 A 腔，B 腔 输出高压油 齿条液 压缸 - - 活塞的移动通 过传动机构变 成齿轮的往复 回转运动 单叶片 液压缸 W =8q/ （b （D2- d2） T=p （D2-d2） b/8 把液压能变为 回 转 的 机 械 能，输出轴摆 动角 300 度 双叶片 液压缸 W =4q/ （b （D2- d2） T=p （D2-d2） b/4 把液压能变为 回 转 的 机 械 能，输出轴摆 动角 150 度 注：b叶片宽度；D叶片的底端 、顶端直径；w叶片轴的角速度；T- 理论转矩 2)液压缸的工作压力 根据负载并查表，初选工作压力 P1=3MPa 3)计算液压缸尺寸 鉴于砂轮要求快进、快退速度相等，可选用单杆式轻负载型液压缸。无杆腔工 作面积 A1，有杆腔工作面积 A2， 且 A1=2A2，即活塞杆直径 d 与缸筒直径 D 呈 d=0.707D 的关系。 回油路上背压 P2取 0.8MPa 油路压力损失P 取 0.5MPa A1=F/(P1-P2/2)=418210 -6/(3-0.8/2)m2=0.0016m2 D=/ ) 14( A=45.13mm d=0.707D=31.91mm 按 GB/T2348-2001 将直径元整成就进标准值 D=50mm d=35mm; 液压缸两腔的实际有效面积为： A1=D 2/4=19.6310-4m2 A2=(D 2-d2)/4=10.0110-4m2 根据上述 D 与 d 的值，可估算液压缸在各个工作阶段中的压力 4)液压缸各工作阶段的压力、流量和功率计算 工况 推力 F/N 回油腔压 力 P2/MPa 进油腔压 力 P1/MPa 输入流 量 / J Q（ L/min） 输入功 率 /P kW 计算公式 快 进 启动 1289 0 1.86 - 2 1 12 FA P p AA + = 121 Qv= （ A-A） 1 Pp Q= 加速 1193 1 ppp=+ P=0.5 1.76 - 恒速 645 1.29 4.81 0.10 工进 4182 0.8 2.54 1.57 0.098 0.07 22 1 1 Fp A p A + = 1 2 QAv= 1 Pp Q= 快 退 启动 1289 0 1.29 - 21 1 2 Fp A p A + = 2 QA v= 加速 1193 0.5 2.17 - 恒速 645 1.62 5.01 0.135 1 Pp Q= 3.5 液压缸工况图 2.2 传动轴的设计计算传动轴的设计计算 （1）初步确定轴的直径 25.60 556 55 130 3 3 0 0 0 = n p Admm （3.32） 根据工作条件，取90=dmm （2）传动轴受力分析 44.5144 360 1026 . 9 22 5 1 1 = = m t d T FN （3.33） 54.1731062222cos2044.5144cos 1 = oo tgtgFF tr N （3.34） 57.712062222sin2044.5144062222sin = ooo tgtgFF ta N （3.35） （3）绘制传动轴的受力简图，如图所示，求支座反力 垂直面支反力： 由= 0 C M，得： 0 2 570 32 = arBY FLFLR （3.36） N L FLF R ar BY 13.629 5 . 761 2/36057.7125 .20254.17312/360 2 3 = + = + = 由= 0Y，得： 67.236013.62954.1731=+=+= BYrCY RFRN （3.37） 水平面支反力： 由= 0 C M，得： 0 32 =LFLR tBZ （3.38） 02.1368 5 . 761 5 . 20244.5144 2 3 = = L LF R t BZ N 由= 0Z，得： 56.309902.136854.1731=+=+= BZrCZ RFRN （3.39） （4）作弯矩图： 垂直面弯矩 Y M图： C 点 495.479082 5 . 76113.629 2 =LRM BYCY Nmm （3.40） 水平面弯矩 Z M图： C 点 675.478035 5 . 20267.2360 2 =LRM BZCZ Nmm （3.41） 合成弯矩M 图： C 点 153.676785675.478035495.479082 2222 =+=+= CZCY MMMNmm （3.42） （5）作转矩 T 图： 6 102 . 3=TNmm （6）校核轴的强度： 按弯扭合成应力校核轴的强度 校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面 （即危险截面 C） 的强度。 由文献1， 15-5 可知，取6 . 0=，轴的计算应力 3 . 14 1501 . 0 )1026 . 9 6 . 0(153.676785 )( 3 252 2 3 2 = + = + = W TM c MPa （3.43） 选定轴的材料为 45 钢，调质处理，由文献1表115可知，60 1 = MPa。因 此， 1 ca，故安全。 3 液压系统设计液压系统设计 3.1 执行元件分析执行元件分析 3.1.1 执行元件的类型与选择执行元件的类型与选择 表 3.1 执行元件类型的选择 运动形式 往复直线运动 回转运动 往复摆动 短行程 长行程 高速 低速 摆动液压马达 执 行 元 件 的类型 活塞缸 柱塞缸 液压马达和丝 杠螺母机构 高 速 液 压 马达 低 速 液 压马达 据上表选择执行元件类型为活塞缸，再根据其运动要求进一步选择液压 缸类型为双作用单活塞杆无缓冲式液压缸，其符号为： 图 4.1 该滚轮式装载机送煤机构为双液压缸驱动推板结构，故其采用的液压缸 数量为 2 个完全相同的液压缸，其运动完全是同步的，但其精度要求不是很 高。 安装位置：液压缸的安装方式为耳环型，尾部单耳环，气缸体可以在垂直面 内摆动，安装的位置为图 3.6 所示的前后两固定支架之间的横梁之上，横梁 和支架组成为一体，通过横梁活塞的推力逐次向外传递，使升降机升降。 3.1.2 速度和载荷计算速度和载荷计算 参考国内升降台类产品的技术参数可知。当篦板的最大摆动角度为 15 度时，其平均起升时间为 15s，就是从液压缸活塞开始运动到活塞行程末端 所用时间大约为 15s，设本升降台的最小气升降时间为 10s,最大起升时间为 20s，由此便可以计算执行元件的速度 v: t l =v 式中： v 为执行元件的速度（单位 m/s ） L 为液压缸的行程 （单位 m） t 表示时间 （单位 s ） 当 t=10s 时： sm t l /053 . 0 10 53 . 0 v min max = 当 t=20s 时： sm t l /0265 . 0 20 53 . 0 v max min = 液压缸的速度在整个行程过程中都比较平稳，无明显变化，在起升的初 始阶段到运行稳定阶段，其间有一段加速阶段，该加速阶段加速度比较小， 因此速度变化不明显，形成终了时，有一个减速阶段，减速阶段加速度亦比 较小，因此可以说升降机在整个工作过程中无明显的加减速阶段，其运动速 度比较平稳。 3.1.3 执行元件的执行元件的载荷载荷计算计算及变化规律及变化规律 执行元件的载荷即为液压缸的总阻力， 油缸要运动必须克服其阻力才能运 行，因此在次计算油缸的总阻力即可，油缸的总阻力包括：阻碍工作运动的 切削力 切 F ，运动部件之间的摩擦阻力 磨 F ，密封装置的摩擦阻力 密 F ，起动制 动或换向过程中的惯性力 惯 F ，回油腔因被压作用而产生的阻力 背 F ，即液压 缸的总阻力也就是它的最大牵引力： 背惯密磨切 FFFFFF+= 切 F （1）切削力。根据其概念：阻碍工作运动的力，在本设计中即为额定负载的 重力和支架以及上顶板的重力： 其计算式为： 上顶板支架额载切 FFFF+= （2）摩擦力。各运动部件之间的相互摩擦力由于运动部件之间为无润滑的钢 -钢之间的接触摩擦，取 0.15 = ， 其具体计算式为： () 额载磨 GgmmmF+= 4321 m （3）密封装置的密封阻力。根据密封装置的不同，分别采用下式计算： O 形密封圈： FF03 . 0 = 密 其中 F 为液压缸的推力 Y 形密封圈： dhfpF= 密 f 表示摩擦系数，取f 0.01= p 表示密封处的工作压力 单位 Pa d 表示密封处的直径 单位 m 1 h 表示密封圈有效高度 单位 m 密封摩擦力也可以采用经验公式计算，一般取 ()FF1 . 0-05 . 0 = 密 运动部件的惯性力。 其计算式为： t vF t vG F = = gg ma 切 惯 式中： G 表示运动部件的总重力 单位 N g 表示重力加速度 单位 2 m/s v 表示启动或制动时的速度变量 单位 m/s t 表示起动制动所需要的时间 单位 s 对于行走机械，本设计中取值为 2 /m4 . 0s 。 （5）背压力。背压力在此次计算中忽略，而将其计入液压系统的效率之中。 由上述说明可以计算出液压缸的总阻力为： 切 切 额载额载 惯 密 磨切 F t v F GGg FFFFF 05 . 0 g g 3 m 2 m 1 m 4 m 3 m 2 m 1 m+ += += =(204.8+316+120+188+2500)x9.8+0.15(204.8+316+120)x9.8+(204.8+316+1 20+188+2500)x0.4+(204.8+316+120+188+2500) 9.8 0.05=40KN;液压 缸 的总负载为 40KN，该系统中共有 2 个液压缸个液压缸，故每个液压缸需要克 服的阻力为 20KN。 该滚轮式装载机升降时的额定载荷为 20Kg ，其负载变化范围为 020Kg，在工作过程中无冲击负载的作用，负载在工作过程中无变化，也就 是该滚轮式装载机受恒定负载的作用。 3.2 调速方案调速方案的选择的选择 调速方案对主机的性能起决定作用，选择调速方案时，应根据液压执行 元件的负载特性和调速范围及经济性等因素选择。 常用的调速方案有三种：节流调速回路，容积调速回路，容积节流调速回路。 本升降机采用节流调速回路，原因是该调速回路有以下特点：承载能力好， 成本低，调速范围大，适用于小功率，轻载或中低压系统 ，但其速度刚度差， 效率低，发热大。 4 单行道路卡装置各部分强度的校核单行道路卡装置各部分强度的校核 4.1 机机架架强度的校核强度的校核 机架的选择根据整个系统的总重量来定，方管机架受力分析得出，由分析得 出底架在平衡状态下只受地面对其的支撑力和在其表面上物体所给的压力。见下 图： 即物料和底架上面的所有零部件等等给的压力为 G=20000N（10000Kg） +(1000X20N)=30000N; 根据方管承载力计算公式： M=Pac/L(M：弯矩，P 集中力，a 集中力距支座距离，c 集中力距另一支座距 离，L 跨度，L=a+c) bhhh W= 12 （仅用于截面) f=M/W材料的许用应力（弹性抗拉强度/安全系数）。 M=Pac/L=11960 xL，本次设计初定 L 为 1000mm 则 M=13456N.M bhhh W= 12 ，初定方管为 140 x58x6。计算 W 得出 2 10.42cm 46 2 M13456 f=1212.35 10a=12.12 10a W10.42cm 由于 N PP 折算后位 270Mpa 查的普通碳素结构钢 Q235A 的抗拉强度为 375500Mpa， 由于 270Mpa 远远小 于 375Mpa，所以初定方