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滚轮式脚踏式液压升降平台车设计【5张图/10000字】【优秀机械毕业设计论文】

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编号:604519    类型:共享资源    大小:1005.58KB    格式:RAR    上传时间:2016-02-26 上传人:木*** IP属地:江苏
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轮式 脚踏 液压 升降 平台 设计 优秀 优良 机械 毕业设计 论文
资源描述:

文档包括:
说明书一份,36页,10000字左右.
任务书一份.
开题报告一份.
翻译一份.

图纸共5张:
A0-装配图.dwg
A3-底座.dwg
A3-滚道.dwg
A3-铰架.dwg
A3-铰接轴.dwg

目 录

1 绪论
1.1 课题研究的目的及意义 1
1.1.1滚轮式脚踏式液压升降平台车设计的目的 1
1.1.2滚轮式脚踏式液压升降平台车设计的意义 1
1.2 国内外液压技术研究现状及发展趋势 1
1.2.1研究现状 1
1.2.2发展趋势 ....2
1.3 本课题研究内容 2
2 滚轮式脚踏式液压升降平台车的总计机设
2.1 总体方案的分析比较和确定 3
2.2 液压升降平台车的结构及运动原理 4
3 升降台尺寸初步分析计算
3.1 升降台高度的计算 7
3.2 相关角度的计算 7
3.3 液压缸作用结构图分析 8
4 升降台受力及力矩分析
4.1 整体受力分析图 10
4.2 外铰架受力分析图 10
4.3 内铰架受力分析图 10
4.4 力和力矩的分析计算 11
4.4.1铰架上端铰支受力 11
4.4.2整体受力分析计算 12
4.4.3内、外铰架单独受力分析 12
4.4.4力矩平衡分析 12
4.5 液压缸受力分析 13
4.5.1液压缸受力公式的导出 13
4.5.2液压缸最大受力时数值及角度计算 14
5 液压系统的分析
5.1 受载分析 16
5.2 液压系统方案设计 16
5.2.1设计要求 16
5.2.2液压系统原理图 17
6 液压缸、液压泵的选型
6.1 液压缸基本尺寸计算 18
6.2 液压缸具体选型 19
6.3 液压泵设计计算及选型 19
6.4 油量的校核 20
7 脚轮 滚轮的选用
7.1 选用要求 21
7.2 脚轮实际选型 21
7.3 滚轮的选用 22
8 各构件参数设计
8.1 内、外铰架材料及设计尺寸选择 22
8.2 滚道材料及设计尺寸选择 22
8.3 升降工作台材料及设计尺寸选择 23
8.4 底座材料及设计尺寸选择 23
9 应力计算及强度校核
9.1 内、外铰架力的分解 23
9.2 外铰架轴力图、剪力图和弯矩 24
9.3 内铰架轴力图、剪力图和弯矩图分析 26
9.4 铰架应力强度校核 27
9.4.1铰架截面尺寸的确定 28
9.4.2铰架截面应力分析校核 28
9.5 肋板连接轴强度校核 31
9.5.1肋板连接轴受力和弯矩图 31
9.5.2肋板连接轴强度校核 32
10 升降平台车重量核算
10.1升降台总重计算核对 33
11 升降台成本核算
11.1 成本核算概念 34
11.2 产品生产成本项目 34
11.3 生产成本的核算 35
11.3.1直接材料成本的核算 35
11.3.2直接人工成本的核算 35
11.3.3制造成本的核算 35
11.4总计生产成本 35
参考文献 36
致 谢 37

滚轮式脚踏式液压升降平台车设计

摘 要: 本课题是为工厂车间等场所搬运货物而设计的脚踏液压升降台,是工业生产的必然产物。滚轮式脚踏式液压升降平台车由优质钢材、液压泵、液压缸、油管、脚轮等有机组合而成,它可以代替人手的繁重劳动,显著减轻工人的劳动强度,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500kg,该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,液压泵为脚踏式,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有关专家的宝贵经验。
关键词:脚踏式升降台 液压缸 液压泵 液压系统 标准件 成本核算

Roller-type hydraulic lifting platform
pedal car design

   Abstract :This issue is roller-type hydraulic lifting platform pedal car design for places such as factory and machine shop for cargo handling , it is a inevitable product in industrial production.This machine is posed by high-quality steel ,hydraulic cylinder ,hydraulic pump,pipeline, casters and so on.It can replace the heavy manual labor,significantly reduce labor intensity and improve working conditions and raise the level of labor productivity and automation.
  The biggest load of this snorkel described in this article is 500kg and the platform consists of two parts: body and the hydraulic system lift .The operation and control of the snorkel are completed by a set of hydraulic systems and hydraulic cylinders,also the combination of all of the hydraulic system are stored in the hydraulic pump .Both hydraulic pumps and hydraulic cylinders are standard, the former is a single hydraulic cylinder and the later is Pedal type。firstly,This article expound the required maximum pressure the hydraulic cylinder bear that need to up the goods through the support of the hinge force analysis .according to this,the standard and model choice of the hydraulic pump, hydraulic cylinde are determined,And it describes relevant hydraulic system principles and account oil volume of the hydraulic pump.In addition, this paper check the strength of the hinge frame and the axes at both ends of the Hydraulic cylinder by mainly using the mechanics of materials knowledge ,Finally, check the weight and cost of this lifting platform .This Graduation Project have refer from a large amount of information and national standards, it fully absorbed the valuable experience of experts in all walks of life.
Key word:Pedal-style platform hydraulic pump hydraulic cylinder hydraulic system standard parts cost accounting

毕业设计(论文)任务书

I、毕业设计(论文)题目:滚轮式脚踏式液压升降平台车设计

II、毕 业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求:

已知:额定载重量 500kg 自重≤130kg

1050mm ≥升降台最大高度 ≥950mm 升降台最小高度435mm左右
平台尺寸1010×520mm 通过脚踏式液压泵提起货物,要求后轮固定,设置过载安

全阀,确保操作者安全。刹车安全可靠。可在升程内任意位置停止升降。 
要求:
1、绘制总装图纸及零件图。
2、运动分析
3、总体强度受力分析计算。
4、要求成本核算

III、毕 业设计(论文)工作内容及完成时间:
1、开题报告 2周
2、总体设计 2周
3、常规设计 9周
4、成本核算 1周
5、编写毕业设计说明书 2周
6、外文资料翻译 1周

Ⅳ 、主 要参考资料:
1、沈纫秋主编《工程材料与制造工艺教程》北京:航空工业出版社 1991.5
2、机械设计手册 新版 第4卷 液压、气动与液力传动与控制 北京:机械工业出版社
3、左键民.液压与气压传动.北京:机械工业出版社,2008
4、濮良贵等.机械设计.北京:高等教育出版社,2006
5、徐灏.机械设计手册.北京:机械工业出版社,1995
6、李壮云.中国机械设计大典5.南昌:江西科学技术出版社,2002
7、T. Morita,Modeling and control ofpower shovel, SICE 22 1 1986 69–75.


滚轮式脚踏式液压升降平台车设计







内容简介:
液压挖掘机的半自动控制系统 本机械工程研究实验室 51 2271, 2000年 7月 27日 摘要 开发出了一种应用于液压挖掘机的半自动控制系统。采用该系统,即使是不熟练的操作者也能容易和精确地操控液压挖掘机。构造出了具有控制器的液压挖掘机的精确数学控制模型,同时通过模拟实验研发出了其控制算法,并将其应用在液压挖掘机上,由此可以估算出它的工作效率。依照此法,可通过 正反馈及前馈控制、非线性补偿、状态反馈和增益调度等各种手段获得较高的控制精度和稳定性能。自然杂志 2001 版权所有 关键词:施工机械;液压挖掘机;前馈;状态反馈;操作 1引言 液压挖掘机,被称为大型铰接式机器人,是一种施工机械。采用这种机器进行挖掘和装载操作,要求司机要具备高水平的操作技能,即便是熟练的司机也会产生相当大的疲劳。另一方面,随着操作者年龄增大,熟练司机的数量因而也将会减少。开发出一种让任何人都能容易操控的液压挖掘机就非常必要了 1 液压挖掘机之所以要求较高的操作技能,其理由如下。 少有两个操作手柄必须同时操作并且要协调好。 例如,液压挖掘机的反铲水平动作,必须同时操控三个操作手柄(动臂,斗柄,铲斗)使铲斗的顶部沿着水平面(图 1)运动。在这种情况下,操作手柄的操作表明了执行元件的动作方向,但是这种方向与工作方向不同。 如果司机只要操控一个操作杆,而其它自由杆臂自动的随动动作,操作就变得非常简单。这就是所谓的半自动控制系统。 开发这种半自动控制系统,必须解决以下两个技术难题。 1. 自动控制系统必须采用普通的 控制阀。 2. 液压挖掘机必须补偿其动态特性以提高其控制精度。 现已经研发一种控制算法系统来解决这些技术问题,通过在实际的液压挖掘机上试验证实了该控制算法的作用。而且我们已采用这种控制算法,设计出了液压挖掘机的半自动控制系统。具体阐述如下。 2液压挖掘机的模型 为了研 究液压挖掘机的控制算法 ,必须分析液压挖掘机的数学模型。液压挖掘机的动臂、斗柄、铲斗都是由液压力驱动,其模型如图 2所示。模型的具体描述如下。 态模型 6 假定每一臂杆组件都是刚体,由拉格朗日运动方程可得以下表达式: 其中 g 是重力加速度; i 铰接点角度; i 是提供的扭矩; 件的长度; 件的质量; 重心处的转动惯量 (下标 i=1次表示动臂,斗柄,铲斗 )。 掘机模型 每一臂杆组件都是由液压缸驱动,液压缸的流量是滑阀控制的,如图 3所示。可作如下假设: 在这个问题上,对于每一臂杆组件,从液压缸的压力流量特性可得出以下方程: 当 时; 其中, 液压缸的长度 ;在液压缸和管道的油量; 是油的密度; 杆关系 在图 1所示模型中,液压缸长度改变率与杆臂的旋转角 速度的关系如下: (1)动臂 (2)斗柄 (3)铲斗 当 时, 矩关系 从 虑 到液压缸的摩擦力,提供的扭矩 i 如下 其中, 阀的反应特性 滑阀动作对液压挖掘机的控制特性产生会很大的影响。因而,假定滑阀相对参考输入有以下的一阶延迟。 其中, 是滑芯位移的参考输入; 是时间常数。 3 角度控制系统 如图 4所示, 角基本上由随动参考输入角 通过位置反馈来控制。为了获得更精确的控制,非线性补偿和状态反馈均加入位置反馈中。以下详细讨论其控制算法。 线性补偿 在普通的自动控制系统中,常使用如伺服阀这一类新的控制装置。在半自动控制系统中,为了实现自控与手控的协调,必须使用手动的主控阀。这一类阀中,阀芯的位移与阀的开度是非线性的关系。因此,自动控制操作中,利用这种关系,阀芯位移可由所要求的阀的开度反推出来。同时,非线性是可以补偿的(图 5)。 态反馈 建立在第 2节所讨论的模型的基础上,若动臂角度控制动态特性以一定的标准位置逼近而线性化(滑芯位移 X 10,液压缸压力差 P 110,动臂夹角 10 ),则该闭环传递函数为 其中, 由于系统有较小的系数 以反应是不稳定的。例如,大型液压挖掘机 ,给出的系数 0 ,0 ,0 而闭环(图 4 的上环)的传递函数就是 加入这个因素 ,系数 S 就变大,系统趋于稳定。可见,利用加速度反馈来提高反应特性效果明显。 但是,一般很难精确的测出加速度。为了避免这个问题,改用液压缸力反馈取代加速度反馈(图 4 的下环)。于是,液压缸力由测出的缸内的压力计算而滤掉其低频部分 7, 8。这就是所谓的压力反馈。 4 伺服控制系统 当一联轴器是手动操控,而其它的联轴器是因此而被随动作控制时,这必须使用伺服控制系统。例如,如图 6所示,在反铲水平动作控制中,动臂的控制是通过保持斗柄底部 Z(由 1 与 2 计算所得)与 高度。为了获得更精确的控制引入以下控制系统。 馈控制 由图 1计算 Z,可以得到 将方程( 8)两边对时间求导,得到以下关系式, 右边第一个式子看作是表达式(反馈部分)将 替换成 1,右边第二个式子是表达式(前馈部分)计算当 2 手动地改变时, 1 的改变量。 实际上,用不同的 2 值可确定 1。通过调整改变前馈增益 实现最佳的前馈率。 采用测量斗柄操作手柄的位置(如角度)取代测斗柄的角速度,因为驱动斗柄的角速度与操作手柄的位置近似成比例。 据位置自适应增益调度 类似液压挖掘机的铰接式机器人,其动态特性对位置非常敏感。因此,要在所有位置以恒定的增益稳定的控制机器是困难的。为了解决这个难题,根据位置的自适应增益调度并入反馈环中(图 6)。如图 7所示,自适应放大系数( 作为函数的两个变量, 2和 Z 、 2表示斗柄的伸长量, 5 模拟 实验结论 反铲水平动作控制的模拟实验是将本文第 4 节所描述的控制算法用在本文第 2节所讨论的液压挖掘机的模型上。(在 型液压挖掘机进行模拟实验。)图 8 表示其中一组结果。控制系统启动 5秒以后,逐步加载扰动。图 9表示使用前馈控制能减少控制错误的产生 . 6 半自动控制系统 建立在模拟实验的基础上,半自动控制系统已制造出来,应用在 过现场试验可验证其操作性。这一节将讨论该控制系统的结构与功能。 构 图 10的例子中,控制系统由控制器、传感器、人机接 口和液压系统组成。 控制器是采用 16 位的微处理器,能接收来自动臂、斗柄、铲斗传感器的角度输入信号,控制每一操作手柄的位置,选择相应的控制模式和计算其实际改变量,将来自放大器的信号以电信号形式输出结果。液压控制系统控制产生的液压力与电磁比例阀的电信号成比例,主控阀的滑芯的位置控制流入液压缸液压油的流量。 为获得高速度、高精度控制,在控制器上采用数字处 理芯片,传感器上使用高分辨率的磁编码器。除此之外,在每一液压缸上安装压力传感器以便获得压力反馈信号。 以上处理后的数据都存在存储器上,可以从通信端口中读出。 制功能 控制系统有三种控制模式,能根据操作杆 和选择开关自动切换。其具体功能如下。 ( 1)反铲水平动作模式:用水平反铲切换开关,在手控斗柄推动操作中,系统自动的控制斗柄以及保持斗柄底部的水平运动。在这种情况下,当斗柄操作杆开始操控时,其参考位置是从地面到斗柄底部的高度。对动臂操作杆的手控操作能暂时中断自动控制,因为手控操作的优先级高于自动控制 。 ( 2)铲斗水平举升模式:用铲斗水平举升切换开关,在手控动臂举升操作中,系统自动控制铲斗。保持铲斗角度等于其刚开始举升时角度以阻止原材料从铲斗中泄漏。 ( 3)手控操作模式:当既没有选择反铲水平动作模式,也没有选择铲斗水平举升模式时,动臂,斗柄,铲斗都只能通过手动操作。 系统主要采用 构建稳定模组提高系统的运行稳定性。 7 现场试验结果与分析 通过对系统进行现场试验,证实该系统能准确工作。核实本文第 3、 4节所阐述的控制算法的作用,如下所述。 个组件的自动控制测试 对于动臂 、斗柄、铲斗每一组件,以 5 的梯度从最初始值开始改变其参考角度值,测量其反应,从而确定第 3节所描述的控制算法的作用。 线性补偿的作用 图 11 表明动臂下降时的测试结果。因为电液系统存在不灵敏区,当只有简单的位置反馈而无补偿时(图 11 中的关)稳态错误仍然存在。加入非线性补偿后(图 11 中的开)能减少这种错误的产生。 态反馈控制的作用 对于斗柄和铲斗,只需位置反馈就可获得稳定响应,但是增加加速度或压力反馈能提高响应速度。以动臂为例,仅只有位置反馈时,响应趋向不稳定。加入加速度或压力反馈后,响应的稳定性得到改进。例如,图 12 表示动臂下降时,采用压力反馈补偿时的测试结果。 铲水平控制测试 在不同的控制和操作位置下进行控制测验,观察其控制特性,同时确定最优控制参数(如图 6所示的控制放大系数)。 馈控制作用 在只有位置反馈的情况下,增大放大系数 少 Z 错误,引起系统不稳定,导致系统延时,例如图 13 所示的 “ 关 ” ,也就是 能减小。采用第 p。如图示的 “ 开 ” 。 置的补偿作用 当反铲处在上升位置或者反铲动作完成时,反铲水平动作趋 于不稳定。不稳定振荡可根据其位置改变放大系数 第 14 表示其作用,表明反铲在离地大约 2米时水平动作结果。与不装补偿装置的情况相比较,图中的关表示不装时,开的情况具有补偿提供稳定响应。 制间隔的作用 关于控制操作的控制间隔的作用,研究结果如下: 00稳定振荡因运动的惯性随位置而加剧。 0控制操作不能作如此大提高。 因此,考虑到计算精度,控制系统选定控制间隔为 50 载作用 利用控制系统,使液压挖掘机执行实际 挖掘动作,以研究其受载时的影响。在控制精度方面没 有发现与不加载荷时有很大的不同。 8 结论 本文表明状态反馈与前馈控制组合,使精确控制液压挖掘机成为可能。同时也证实了非线性补偿能使普通控制阀应用在自动控制系统中。因而应用这些控制技术,允许即使是不熟练的司机也能容易和精确地操控液压挖掘机。 将这些控制技术应用在其它结构的机器上,如履带式起重机,能使普通结构的机器改进成为可让任何人
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