关 键 词：

摩托车 专用 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,12400字左右.
任务书一份.
开题报告一份.

图纸:A0-装配图.dwg

内容简介：

毕业设计（论文）任务书 I、毕业设计 (论文 )题目： 摩托车专用升降平台 设计 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 500 自重 200 850升降台最大高度 700 升降台最小高度 300右 平台尺寸 2200 700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 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 、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 、 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、 曾正明 主编 机械工程材料手册（金属材料 ） ，第六版 ， 北京：机械工业出版社， 2004 4、 机械设计手册新版，第 4 卷 械工业出版社， 2004 5、 刘鸿文 主编 材料力学，第 4 版 等教育出版社， 2006 6、 须雷 升降机的现代设计方法 J1996(8)： 3 8 7、 王昆等 机械设计（机械设计基础）课程设计 2006 8、 . 998 航空工程 系 机械设计制造及其自动化 专业类 0681053 班 学生（签名）： 日期： 自 2010 年 3 月 1 日至 2010 年 7 月 2 日 指导教师（签名）： 助理指导教师 (并指出所负责的部分 )： 系（室）主任（签名）： 毕业设计（论文）开题报告 题目 摩托车专用升降平台设计 一、选题的依据及意义 ： 1、选题的依据 : 随着摩托车使用量的迅速增加，社会对摩托车维修工具和设备的工作效率也越来越高。由此原因，设计一种维修设备，它可根据摩托车维修部位的不同而随时调整摩托车的位置，方便维修，减轻维修人员的劳动负荷从而提高工作效率，就成为必然需要。具有结构紧凑，占地面积小，安装和拆卸操作方便，故障率低，常见故障易处理，维护方便等优点的摩托车升降平台，就可以满足摩托车维修对提高工作效率的要求。 本次毕业设计的题目来源于生产第一线，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。 2、选题的意义 : 毕业设计使我们能综合运用机械设计、液压与气压传动及其他所学专业课程的知识，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。 因此，它在我们的四年大学生活中占有重要的地位。 二、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）： 升降平台是一种多功能起重装卸机械设备、升降平台可分为：固定式和移动式。 固定是有：剪叉式升降货梯、链条式 升降机 、装卸平台等。 移动式分为：四轮移动式 升降平台 、二轮牵引式升降平台、汽车改装式升降平台、手推式升降平台、手摇式升降平台、交直流两用升降平台、电瓶车载式升降平台、 自行式升降平台、柴油机曲臂自行式升降平台、折臂式升降平台、套缸式 升降平台 、铝合金升降平台，起升高度从 1 米至 20 米不等。 还有符合特殊要求的特殊升降平台。 升降平台自由升降的特点目前已经广泛运用于市政维修，码头、物流中心货物运输，建筑装潢等，安装了汽车底盘、电瓶车底盘等能自由行走，工作高度空间也有所改变， 具有重量轻、自行走、电启动、自支腿、操作简单、作业面大，特别是能够跨越障碍进行高空作业等 360 度自由旋转优点。 升降平台的升降系统是靠液压驱动的，被称作液压升降平台。升降平台还有柴油机、电动两用旋转式升降平台，目前又出现了电瓶车载高空作业平台升降平台，它的特点是利用电瓶驱动、电瓶升降机、无级变速，使用户的高空作业更安全、更方便，噪音小。 1、国内研究概况 : 中国通用机械工业协会升降平台分会了解到，我国每年升降平台市场成交额高达500 亿元左右，但其中却有 100 多亿元的市场被国外升降平台企业占领。他们认为，要改变这种现状，提高升降平台质量是关键。 升降平台在机械产品中占有相当大的比重。据国外工业发达国家统计，升降平台的产值是压缩机、风机和泵三者的总和，约占整个机械工业产值的 5%。同时，作为重大技术装备的重要组成部分，尤其是在电力、石化、冶金、城市供排水系统中，升降平台更是起着关键作用，而且用量非常大。 目前，我国升降平台企业约 6000 余家，其中年产值超过 500 万元的有 900 家。国内上市的升降平台公司 3 家，即中核科技、洪城股份 、广东明珠。去年，中核科技主营业务收入 元，洪城股份主营业务收入 元，广东明珠主营业务收入 元。这些企业，无论是其规模，还是产品质量，目前都无法与国外同类企业抗衡。 造成目前我国升降平台市场被动的原因主要有两方面：一是国产升降平台产品和进口产品比还有差距，质量有待提高；二是某些用户国产化意识不强，甚至人为地设置门槛，使国内企业在与国外企业竞标时难以中标。 我国企业目前生产的各种升降平台普遍存在着外漏、内漏、外观质量不高、寿命短、操作不灵活以及升降平台电动装置和气动装置不可靠 等缺点，部分产品只相当于上个世纪八十年代初的国际水平。因此，发展升降平台工业，亟待开发技术含量高的新产品。 2、国外研究概况 : 近 20 年世界升降平台工业发生了很大变化。 野轮胎升降机 )和 地面升降机 )产品的迅速发展，打破了原有产品与市场格局，在经济发展及市场激烈竞争冲击下，导致世界升降平台市场进一步趋向一体化。目前世界升降平台年销售额已达 75 亿美元左右。主要生产国 为美国、日本、德国、法国、意大利等，世界顶级公司有 10 多家，主要集中在北美、日本（亚洲）和欧洲。 美国既是升降平台的主要生 产国，又是最大的世界市场之一。但由于日本、德国升降机工业的迅速发展及 品的兴起，美国厂商曾在 20 世纪 60 70 年代世界市 场中占有的主导地位正逐步受到削弱，从而形成美国、日本和德国三足鼎立之势。近几年美国经济回升，市场活跃，外国厂商纷纷参与竞争。美国制造商的实力也有所增强，特雷克斯升降机公司的崛起即是例证。特雷克斯升降机公司前身是美国科林升降机厂。1995 年以来，其通过一系列的兼并活动，已发展成为世界顶级公司之一。 日本从 20 世纪 70 年代起成为升降平台生产大国，产品质量和数量提高很快，已出口到欧美市场，年总产量居世界第一。自 1992 年以来，由于受日元升值、国内基建投资下降和亚洲金融危机影响，年产量呈下降趋势。目前日本市场年需求量为 3000 台左右。 欧洲是潜力很大的市场，欧洲各工业国既是升降平台的出口国，也是重要的进口国。德国是最大的欧洲市场，其次为英国、法国、意大利等国。在德国 品市场份额中，利勃海尔占 53%，格鲁夫占 16%，德马泰克占 14%，多田野和特雷克斯各占 10%和 5%左右。 3、国内外发展趋势 : 目前，国内外升降平台的发展趋势主要有以下五个方面： （ 1）升降 平台的全球化趋势 伴随着经济全球化、现代技术革命，尤其是信息技术革命的发展，升降平台的全球化趋势不断加强。升降平台全球化主要包括产品制造的跨国化迅猛发展；价值链中与制造紧密相联的各个环节朝着全球化方向迈进；升降平台企业的跨国并购、重组和整合；制造资源在世界范围内的调剂、共享和优化配置；跨国界信息基础设施的建设和维护正日益受到各国政府和企业界的重视，全球制造体系正在迅速形成等。 （ 2）以跨国公司为主导，产业链细分的趋势 随着经济全球化，升降平台的国际分工正由垂直分工发展到水平分工，甚至网络分工。产业链被细分到空前的程度。发达国家凭借其技术优势，不仅将其低技术的产业转移出去，即使在高技术产业领域，也是尽力抢占各产业的高技术和高附加值环节，将产业链条中的低技术环节转移给处于较低发展水平的国家，从而完成价值链的分离和转移，使其生产布局日益细化。 （ 3）以科技中心控制升降平台中心的新趋势 全球科技中心对升降平台中心的控制主要通过跨国公司内部分工、扶持委托加工制造中心、强化低端产品对高端产品的依赖、核心技术对生产性技术的控制 以及市场需求等方式来实现。跨国公司在全球各地到处寻找低成本的投资区，他们不再仅仅考虑某个 产品在哪里生产，而是着重考虑某个零件在哪里生产成本最低。一架波音 747飞机有 450万个部件，来自近 10个国家、 1000多家大企业、 代升降平台已不是简单的工厂概念，它的中心已不在加工的积聚点上，而是全球化。 （ 4）升降平台的信息化、虚拟化趋势 目前，国际上一些制造型企业已完成了信息化改造，全部采用 息化已彻底改变了传统的业务流程和工作方法，因此，升降平台的信息化将是 21世纪升降平台发展的重要趋势。 虚拟制造系统运用仿真工具、控制工具、信息模型和设备以及组织方法等，提供一个显示仿真过程的工作平台。在这种平台上建立一种虚拟环境，应用人类的知识、技术与感知能力，与虚拟的对象产生交互作用，对产品设计和生产制造活动进行全面的模拟和仿真，以达到产品开发和生产的周期最短、成本最低、质量最佳的效果。 （ 5）升降平台的绿色化趋势向环保化或绿色化方向发展，成为升降平台在 21 世纪的必由之路。环保化制造或绿色化制造是综合考虑环境影响和制造效率的现代制造模式，也是目前所倡导的循环经济的一 个方面，其目标和宗旨是使所制造的产品在从设计、制造、包装、运输、使用、维护直至报废处理和善后处置的整个产品生命周期中，对环境的不利影响最小、而对资源的利用效率最大。 三、研究内容及实验方案： 1、研究内容 : 通过对摩托车专用升降平台的技术参数，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 摩托车专用升降平台 的设计要求。 2、试验方案 : 拟定设计一款以液压驱动 为升降系统的双铰接剪叉式升降平台。 四、目标、主要特色及工作进度 1、主要目标 : 根据老师给定的数据和技术要求，运用计算和 件绘图等手段设计一款外形美 观、符合人机工程学、经济实用，安全可靠的摩托车专用升降平台。 2、 主要特色 : 设计的摩托车专用升降平台比现有的产品 更合理、更经济实用、更安全可靠，更绿色环保。 3、工作进度 : 1、开题报告 2 周 2、总体方案设计 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 五、 参考文献 1 . 998. 2 990. 3 4 濮良贵，纪名刚主编。机械设计。第八版。北京：高等教育出版社， 2006。 5 孙恒，陈作模。机械原理，第七版。北京：高等教育出版社， 2006。 6 左键民主编，液压与气压传动，第 4 版。北京：机械工业出版社， 2008。 7 张质文，升降机设计手册 M。北京 : 中国铁道出版社， 1998。 8 朱学敏，升降机 M。北京 : 机械工业出版社， 2003。 9 孙德善主编，摩托车维修工技能。北京，机械工业出版社， 2008。 10 邱栋良，国内外升降机发展动态 J。起重运输机械， 1997(8)： 3 5。 11 须雷，现代升降机的特征和发展趋向 J。起重运输机械， 1997(10)： 3 7。 12 须雷，升降机的现代设计方法 J。起重运输机械， 1996(8)： 3 8。 13 杨黎明主编，机械零件设计手册。北京：国防工业出版社， 1996。 14 胡宗武，顾迪民，升降机设计计算 M。北京 :北京科学技术出版社， 1989。 15 徐灏主编，机械设计手册。北京：机械工业出版社， 16 王昆等 主编，机械设计课程设计手册。北京：高等教育出版社， 2004。 17 周元康、林昌华、张海兵主编，机械设计课程设计。重庆：重庆大学出版社， 2001。 18 王昆、何小柏、任信远，机械设计、机械设计基础课程设计 M。北京 : 高等教育出版社， 1996。 19 陈道南，盛汉中，升降机课程设计 M。北京 :冶金工业出版社， 1983。 20 何庆，机械制造专业毕业设计指导与范例。北京：化学工业出版社， 2008。 21 孙波，机械专业毕业设计宝典。西安：西安电子科技大学出版社， 2008。 22 欧阳周，毕业论文和毕业设计说明书写作指南。长沙：中南工业大学出版社， 1996。 23 欧阳周，刘道德，理工类学生专业论文导写。长沙：中南工业大学出版社， 2000。 摩托车专用升降 平 台设计 摘要 : 升降台的种类很多，按照升降结构的不同，可分为剪叉式升降台、升缩式升降台、套筒式升降台、升缩臂式升降台及折臂式升降台等。液压升降台采用液压驱动，整机由主机、液压系统、控制系统组成。 本文所介绍的摩托车专用升降台最大载重量是 500有两部分组成：剪叉机构和液压系统。剪叉机构的操作控制是由脚踏式液压泵和液压缸来完成的。这样的液压升降台的设计通常根据设计参数要求，粗略估算剪叉尺寸，然后求出液压缸推力，从而进行液压缸选型。由于液压缸的尺寸及摆放的位置不同，设计当中可能会产生干涉。 解决的办法是通过对机构中三种液压缸布置方式的分析和比较，确立一种方案，并根据需要，设计最优的剪叉机构，及对连接零件、滑动装置的选型等。在满足机构设计的基础上，对受力较大的机构进行强度和刚度的校核，检验是否满足设计要求。作为控制系统，液压系统的设计很重要，这包括回路保压设计，液压泵的选取及其他元件的选型等。最终完成摩托车专用升降台的设计。本设计借鉴了相关的资料，采用了相关的标准，充分的吸收了前人的宝贵的经验。 关键词： 升降台，液压系统，剪叉机构，脚踏式液压泵，液压缸 F of to of be or or so is in of of by 00 it of is of in of is by of be As of it in is to a in to we of so In of to to As s is of s s so In by s of is 1 1 绪论 降台的发展现状 升降台是一种当前应用广泛，发展良好的将人或货物升降到某一高度的设备。我国目前正处于建设的发展阶段，升降台的研制，开发虽然在一定的程度上得到发展成熟，但是有些地方还需要完善和改进，还需要进一步的研究。升降台种类丰富，类型繁多，总的来讲，按照升降结构的不同，可分为剪叉式升降台、升缩式升降台、套筒式升降台、升缩臂式升降台及折臂式升降台等。按移动的方法不同分：固定式升降台、拖拉式升降台、车载式升降台、可驾驶式升降台等。根据液压升降台的工作原理可分为：剪式举升台（非叉式）、移动式 液压举升台、剪叉式固定液压升降台以及直桶式液压升降台等。剪叉式升降台又可以分为电动剪叉式和液压剪叉式。根据其传动系统的不同又可分为：液压传动、链条传动、蜗轮蜗杆传动、齿轮齿条驱动、大螺旋驱动等。车载式升降台是为了提高升降台的机动性，将升降台固定在电瓶搬运车或货车上，它接取汽车引擎动力，实现车载式升降台的升降功能，以适应厂区内外的高空作业。车载式升降台适用范围广泛应用宾馆，大厦，机场，车站，车间，仓库等场所的高空作业等，也可作为临时性的高空照明，广告宣传等。 液压传动是机械设备中发展最快的技术之一，特别是近年 来随着机电一体化技术的发展，与微电子、计算机技术相结合，液压与气压传动进入了一个新的发展阶段。现今，采用液压传动的程度也成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。如发达国家的生产的 95%的工程机械、 90%的数控加工中心、 95%以上的自动线都采用了液压传动。 目前使用比较成熟，效果较好的液压缸斜置驱动的剪叉式升降台， 具有机构紧凑、运行平稳、噪声小、频响快、传递功率大、易于操作等优点。 但在实际使用中也存在一些不足， 比如负载不能太大、起重动力矩与负载的比偏大，起始高度较高，有时液压升降平台还会因为长时间的负载而引 起漏油，有些升降台体积较大，占用空间等。 降台的发展前景 升降台是现代机械行业不可缺少的基本设备，为了满足不同的升降高度，升降台分为单级，双级以及多级；为了满足不同的功能要求，台面有滚道式，旋转式和翻转式等。 随着科技的发展，为了更好的控制升降台的升降速度，引入计算机控制系统代替开关液压阀的形式控制液压系统，运用计算机的智能处理能力，根据需要同时控制升降台的位置和速度，既能保证速度均匀稳定，又能更准确的定位。液压升降台正朝着人体化，智能化、集成型和环保节能的方向发展，逐渐运用在各个领域。 2 托车升降台的设计特点 随着摩托车使用量的迅速增加，社会对摩托车维修工具和设备的工作效率也越来越高。由此原因，设计一种维修设备，它可根据摩托车维修部位的不同而随时调整摩托车的高度位置，方便维修，减轻维修人员的劳动负荷从而提高工作效率，就成为必然需要。具有结构紧凑，占地面积小，安装和拆卸操作方便，故障率低，常见故障易处理，维护方便等优点的摩托车升降平台，就可以满足摩托车维修对提高工作效率的要求。总体来说，摩托车升降台的设计特点就是安全、可靠、经济、方便。 托车升降台的安全要求 由于摩托 车升降台容易产生的危险如下： a)机械危险； b)电气危险； c)在设计时由于忽略了人类工效学产生的危险； d)由于能源失效、机械零件损坏或其他功能故障产生的危险； e)由于安全措施错误或不正确的定位产生的危险。 因此，在设计和制造摩托车升降台及其他方面应 满足一定的安全要求 。 设计时，金属结构的布置应便于检查、维修，且金属结构应达到国家标准要求的安全系数。 在确定安全系数时，设计应力必须是当升降台置放在水平面上，工作台均匀承受最大载重量，按使用说明书 使用时构件中产生的最大应力。安全系数 n 按式 (算： 2121 )( .（ 式中： 塑性材料的屈服极限脆性材料的强度极限 （ ； 1 结构自重引起的应力 （ ； 2 承受最大载重量时结构构件内增加的应力（ ； 1f 应力集中系数； 2f 动载荷系数。 注： 1f 和 2f 的值可以在样机上通过试验分析得出。如果不采用试验结构 1f 和 2f 的值分别不得小于 a)升降台承载构件 (不包括脆性材料 )按式 (得的安全系数 ； 3 b)脆性材料 (如铸铁等 )制成的升降台承载构件其材料按式 (得的安全系数 ； 升降台的稳定系数为： 21.(式中： 1M 总抗倾覆力矩； 2M 总倾覆力矩， M 。 升降台的工作台若伸出 ,必须使工作台伸至极限位置 ,在伸出部分均布 130%该部承受的最大载重量 ,在最大起升高度处应稳定。 在承受偏载荷时，升降台置于水平面上，支腿伸出且使底盘保持水平，将最大载重量以集中载荷放置在距工作台周边为工作台的长或宽的 1/3处的任一位置，在最大起升高度处应稳定。 升降台在升降过程中自然偏摆量不得大于 最大起升高度。 升降台要设有防止支腿回缩装置，在工作台承受最大载重量停 留 15腿的回缩量不得大于 3 a)在动力、油路等出现故障时，要有能防止工作台失控下降的安全装置（允许有控下降）； b)若工作台能水平延伸超过升降台底架且在工作台下方有障碍物，则在油路等出现故障时，要有防止工作台下降的装置； c)工作台上升至最大起升高度时（升降机构中采用一活塞式油缸的升降台除外） ,上升极限位置限制器必须自动切断工作台上升动力源。 4 2 摩托车升降台的总体设计 计参数及 要求 基本参数：额定载荷为 500重 200降台的最大高度为 700降台最小高度为 300右，平台尺寸为 2200700 要求升降台通过脚踏式液压泵提起货物，且后轮固定，设置过载安全阀，确保操作者安全，刹车可靠，可在升程内任意位置停止升降。 托车升降台机构设计时应注意的问题 摩托车升降台机构设计 时应注意以下几个的问题： a)摩托车的质心最好接近升降台的支撑中心； b)当有适当偏载时，机构运动仍能运行顺畅； c)升降台的安装平面平行于固定点在轨迹圆上上下极限位置所确定的弦； d)运动干涉检查（可用 e)验证机构内部是否利于液压系统的安装。 托车升降台的两种机构形式 图 2构一 图 2构二 5 摩托车升降台的两种机构形式如图 2图 2们只是两侧相同机构的一侧。由以上两图可看出，机构一（图 2全部为固定铰支座的两平行杆同步 运动的结构，机构二（图 2两固定铰支座和两个滑动铰支座的剪叉式结构。这两种机构都可以实现上板台面升降的运动，但相比较之下，机构一有三点不足： a) 机构一在升降过程中上板不仅有竖直方向的位移变化，而且还有水平方向的位移变化，而机构二的上板在升降过程中只有竖直方向的位移变化。这样，在总体尺寸一样的情况下，机构二升降时所需的空间较小。 b) 机构一在升降的过程中， 摩托车的质心相对升降台的支撑中心的变化很大，这样就要求更大的动力，即要求推力更大的液压缸。结果会增加安装尺寸和生产成本。 c) 机构一的稳定性没有机构二的对角双三 角的结构稳定性好。 综上所述，机构二较机构一更合理。所以，在结构上选择机构二。 托车升降台机构中三种液压缸布置方式的分析比较 题的提出 液压缸的布置方式主要包括液压缸对机构的作用力（动力）点位置及液压缸的起始安装角度等。 在机构确定的情况下，动力的作用点是关系所需动力大小的关键。而摩托车升降台的动力由液压缸提供，因此，作用点的位置直接关系液压缸的选择。此外，液压缸的安装起始角度也对所需动力大小有较大影响。 总之，液压缸的布置方式是设计的一个重要环节，是设计成功与否的关键 之一。那么液压缸究竟选择怎样的布置方式？ 种方案的分析和比较 以下是液压缸的三种布置方式，如图 2 2 2示，基于剪叉式机构的优点，它们都是采用剪叉式机构，可以看做三种方案： 方案一（图 2液压缸的一端在底座的固定铰支座上，另一端支撑在支架 1上靠近滚动铰支座的位置。当两支架几乎处于水平位置时，液压缸与底座的夹角 1 很小，这时要把台面升起就需要液压缸提供很大的推力，甚至不能把台面升起。此外 ，液压缸的布置需要在底座长度比支架还更长的基础上额外地加长底座，这样就需要跟多的底座材料。 方案二（图 2液压缸的一端在底座的固定铰支座上，另一端支撑在支架 1与支架 2 的铰支轴上。当两支架几乎处于水平位置时，液压缸与底座的夹角 2 也很6 小，这时要把台面升起也需要液压缸提供很大的推力。虽然液压缸推动支架的力臂会随着台面的升起而迅速增大，从而使所需的液压缸的推力迅速减小。然而，同时也使液压缸的行程增加迅速增加，最终就需要大行程的液 压缸，而液压缸的布置需要更大的长度空间，可能在液压缸完全收缩时支架仍不能完全收回，造成台面的高度过高。 方案三（图 2液压缸的一端在底座的固定铰支座上，另一端支撑在与支架 2成一定角度且同固定铰支座的杆上。这样，当两支架处于水平位置时，液压缸与底座仍有一定夹角3，且3 2 1 ，这时要把台面升起所需要液压缸提供的推力就会比前两种布置的推力小很多。虽然液压缸推动支架的力臂随着台面的升起而增大幅度没有方案二的快，即使所需的液压缸的推力减小更平缓。然而，同时液压缸的行程增加也比较平缓，最终所需要的液压缸行程也不会很大，布置液压缸的空间也是足够的。因此，在稍微增加了液压缸推力的同时获得了更多的优点。 图 2案一 图 2案二 7 图 2案三 综上所述，方案三是摩托车专用 升降台设计的最佳方案（如图 2示）。 体方案确定及总体设计 由 托车专用升降台的最佳总体方案为：机构二形式和液压缸布置三的方式相结合。 总体结构示意图如图 2图 2总体机构示意图 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 148 3 摩托车专用升降台的受力分析计算 例分析 托车专用升降台的结构简化 升降台的简化结构如图 3图 3液压升降台的简化结构 升降台 b、 d 点为固定铰支座， a、 c 两点分别可沿升降台底架轨道及工作台下方轨道水平移动， a、 c 两点采用同样的支撑结构时，其摩擦阻力系数皆为 f 。 ，且设为无重杆件， e 铰接点位于上述两杆件的中点。 液压缸 推力的作用线，其一端与底架铰接于 f 点，另一端与 铰接于 g 点。 水平面得夹角为 ， 与水平面得夹角为 ，且 。升降台面与所载工件重量合为 G ，其作用线距 b 点为 P ，显然，现在升降台升降过程中 P 值不变。 降台受力分析 图 3图 3整体受力分析图 9 将 2/G 分解到 a、 b 两端，则有 .(c .(c G P .(c G .(.(式中：a 点所受水平方向上的力； a 点所受竖直方向上的力； b 点所受水平方向上的力； b 点所受竖直方向上的力； c 点所受水平方向上的力； c 点所受竖直方向上的力。 为研究对象，如图 3图 3 10 图 3 列平衡方程式，有 当 d 点力矩平衡，即 0 0c s c c s 1.(当 b 点力矩平衡，即 0 0c .(又 的水平与竖直方向受力平衡，即有 0 X 和 0Y ， 当 0 X 时，有 0c o .(0.(当 0Y 时，有 0c o .(0.(整理解得： )s )c o ss in(s o .(11 【静态时：)s in(c )c o ss c o s.()c o ss c o s.()c in(c .()c in(c .(c .(s .(式中： T 液压缸的推力； d 点所受水平方向上的力； d 点所受竖直方向上的力； e 点所受水平方向上的力； e 点所受竖直方向上的力。 角与 角的函数关系 角与 角的几何关系见图 3c )s ta ll l即)c o s ()s a r c ta ll l.(（ 1）各铰点处的受力（包括油缸推力）与载荷 G 成正比； （ 2） 值的增大而增大，在 l 值确定时，这些力又与 P 值成正比 ;而 值的增大而减小，在 l 值确定时，它们随 P 值得减小而增大； 12 （ 3）在计算油缸推力 T 时，动态值比静态值增大了)s )c o ss s P f； （ 4）油缸的推力 T 与 1l 值成反比； （ 5）力 值的增大而增大。 例计算 叉臂长度及液压缸安装位置的确 定 升降台的运动原理如图 3图 3升降台的运动原理图 为了使工作台面下降至最低位置时滚轮不至于脱离滑道，剪叉臂的长度 L 应该比底座的长度 b 小一些，一般可取 .(由设计参数可知： 200 ， 50 ， 000 。初选底座长度500 ，系数为 根据式 (得剪叉臂的长度 200 。 由图 3 .(则 所以， in m a xm a x 而 0 初选 20 ， 001 ， 402 , 500 , 00 ， 01.0f 。 13 而液压升降台的有效垂直升降高度 h 为 )s s i nm a xm i nm a x .(根据 ，液压缸上下交接点 g、 f 的距离 S（即液压缸的瞬时长度）为 )c o s (2212221 .(可知，行程 的变量函数，代入数值则有如图 3图 3关系曲线 液压 缸两交接点之间的最大距离和最小距离分别为 )c 2m a a x c o s (2m i i n ，为了使液压缸两铰接点之间的距离为最小值时，柱塞不抵到液压缸缸底，并考虑液压缸结构尺寸 1K 和 2K （如图 3一般应取 21.(同样，为了使液压缸两铰接点之间的距离为最大值时，柱塞不会脱离液压缸中的导向套，一般应取 221.(式（ 式（ 的 1K 和 2K 根据液压缸的具体结构决定。 14 图 3液压缸结构尺寸 液压缸铰接点 g 距离工作台面的上下导轨的距离分别为 y 和 x ，如图 3则有 .() .(由式 ( ( ( ) .(由式 (看出， y 是关于 的变量函数，代入数值则有如图 3图 3y - 关系曲线 压缸推力的计算及选型 将数值带入式 (，得出 T 随 值变化的曲线 ,如图 315 图 3T 随 值变化的曲线 可看出当 0 时，液压缸的推力最大。但由图 3时 y 为负值，故 0不可取。同时我们可看出当 6 时， 0y 。 那么，就取 6 ，此时，由式 ( 1585而 ，则 8203 若取安全系数为 3 7 a 参照参考文献 5,选用缸径为 63 的杆端外螺纹杆头耳环式液压缸，其最小安装连接尺寸 295，最大行程 800 当 6 时，由式 ( 9 53 0 1 又由式 (当 时，即工作台升至最高点，液压缸的安装尺寸达到最大，计算得 0 7m a x ，故液压缸的行程和安装尺寸都符合要求。 综上所述，选择缸径为 63 的杆端外螺纹杆头耳环式液压缸。 因此从最低到最高位置上升时，液压缸在此过程中所需要补充的油量为 221 它力的计算 应用 格计算，并能得出力 的关系曲线如图 316 图 3力 的关系曲线 力 的关系曲线如图 3图 3力 的关系曲线 17 4 各参数及结构设计 降台主要零部件材料的选择 架材料的选择 底架主要用于支撑作用，也作为滚道使用，参照参考文献 1，底架梁选用热扎普通槽钢，型号为 本尺寸为 4063 底架两头横梁选用热轧不等边角钢，型号为 ，基本尺寸为 780125 底架结构如图 4示。 图 4底架 三维实体图 压缸缸体尾部横梁的材料选择 液压缸缸体尾部横梁由于受到的力比较大，要求要有较高的刚度，参照参考文献1，选择热轧方钢，型号为 60。 板材料的选择 因为搭板是由骨架和钢板焊接而成的，对于搭板的骨架，参照参考文献 1，选取热扎普通槽钢，基本尺寸为 搭板面则用扁豆形花纹钢板，基本厚度为 3 作台材料的选择 工作台包括两根 支撑梁，角钢横梁及台面。支撑梁主要用于支撑作用，也作为滚道使用，参照参考文献 1，选用热扎普通槽钢，型号为 本尺寸为 4063 参照参考文献 1，角钢横梁选用热轧不等边角钢，型号为 ，基本尺寸为780125 支撑梁的结构如图 4示 18 图 4底架梁三维实体图 外剪叉臂 与底架 连接 的 销轴结构设计 设计销轴时，除了满足连接功能外，还应该考虑到润滑等，销轴的结构如图 4 4销轴的结构图 套的结构设计 设计轴套时，也考虑到润滑及加工工艺等，其结构如图 4 4轴套结构图 轮的结构设计 考虑到滚轮轴垂直导轨面的径向负载较大，而轴的轴向受力会较小，则采用两个深沟球轴承的宽滚轮，滚轮、导轨和剪叉臂在一起的结 构如图 4示 19 图 4滚轮结构图 轮的选型 根据设计要求，本 摩托车专用升降台 的额定载重为 500括 升降台 本身的重量，总共 4个脚轮，每轮最少负重 175升降台的脚轮轮面的材料选择为聚氨酯，其中万向转向轮和固定轮各两个 ,万向轮刹车方式为单轮刹擎 1，万向轮选择型号为42定轮选择的型号为 42子直径为 100宽为50装高度为 143个轮的载重为 250向轮的旋转半径为 90板尺寸为 11090装孔距为 8471径 d=11轮结构及主要尺寸如图 4 图 4脚轮结构尺寸示意图 1单轮刹擎：安装在轮子轴套或轮胎表面，用手或脚操纵的刹擎装置。 20 5 液压系统的分析与设计 降台的负载分析 摩托车专用升降台的工作过程是：当升降台在最低位置时 ，加上载荷，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；当升降台需要下降时，取消保压，靠负载的作用使液压缸回程，升降台下降到最低点停止运动。在升降台的整个工作过程中，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 根据任务要求，摩托车专用升降台的动力单元采用脚踏式液压泵，执行单元采用单作用液压缸，其中脚踏式液压泵自带卸荷阀，并且其内贮存有足够的液压油，其本身相当于一个油箱。部分液压回路已在液压泵和液压缸内部机构中，只需用油管将它们 的出油口连接即可组成一个完整的液压回路。 液压系统原理图如图 5示，图中虚线框内的 1、 2、 3、 4、 5、 6 为选定的脚踏式液压泵所自带的。 1 其实为脚踏式液压泵内部自带一定油量的容器； 2 表示真正的泵的结构； 3 为过载安全溢流阀，当载荷过大时，液压油无法到达液压缸无杆腔内，液压缸就不工作； 4 起到保压的作用，当泵停工作时，使升降台面仍能保持高度不变；5 为控制卸载的手动换向阀，它在脚踏式液压泵上； 6 为调速阀，与 5 一起工作，起到调节卸载速度的作用。 图 5 1 工作原理图 1 油箱 2 液压泵 3 溢流阀 4 单向阀 5 手动换向阀 6 节流阀 7 液压缸 21 6 液压系统的参数计算与元件选择 压泵的选择 压泵压力的计算 设p 为整个系统油路的泄露及管道压力损失，因为油路较简单，取 ，依升降台的工作情况，最高压力发生在最低处，即启 动时。液压缸的推力为 1585，则液压系统的压力 P 为 M P 所以 M P 。 压泵的选择 因为液压缸无杆腔承受的压力与脚踏液压泵内部压力几乎相等，通过单位换算 M 2 ，故 2/。 根据以上要求选择 00 型脚踏液压泵，其基本尺寸为 L b h=250 140 250输出压力为 )10000(/700 2 储油量为 ，重量为 低压吐油量 ，高压吐油量 。 压缸作用时间的计算 在 已经选定缸径 63 的液压缸， 01 ， ， ， ，下面计算液压缸的作用时间。设每次液踩踏液压泵所需时间为 2s，参照参考文献 5，则有液压缸的作用时间为 Q .(式中： V 液压缸的体积（ 3m ）； Q 液压缸的流量（ s ）； A 液压缸作用面积（ 2m ）； S 液压缸的行程（ m）。 不带活塞杆的一侧， 2)2/63(A ，所以 当低压时，有 6 ，代入式（ 92m i n 当高压时，当 6 ，代入式（ 22 9 663692m a x 管的选择 液压和气压传动及润滑系统的管道中常用的管子有钢管、铜管、胶管、尼龙管和塑料管等。根据本液压系统的要求及从实际工作情 况考虑，选择胶管作为该系统的管道。 管子内径 d（单位： 计算，参照参考文献 5，按流速选取，有 130 .(式中： Q 液体流量，（ ）； v 流速 ( )，推荐流速：对于压油管 63 （压力高、管道短或油粘度小的情况取大值，反之取小值，局部或特殊情况可取 10 ），这里取 。 应当代入低压时的液体流量，数据代入式（ ： 3 0 6 参照参考文献 5，压油管选择外径 的胶管。 油管里所需的油量为 1 2 0 04 44 3222 所需油量为 故液压泵的油量选择是合适的。 23 7 强度校核 整个升降台，受力较大的零部件有内 剪叉臂 ，液压缸的支撑横梁，销轴等，所以进行校核时，只需对这些受力较大的零件校核即可。 叉臂的强度校核 由图 3图 3知，内剪叉臂 力要远大大于外剪叉臂 以这里只校核外臂。外剪叉臂受力如图 7示。又由图 4知， 的角度越小，则推力T 的值越大。若 T 取最大值时满足强度要求，则该剪叉臂即满足强度要求。当升降台在最低位置时， 的值最小，即 T 值最大。参照图 7叉臂所受的力都与剪叉臂有一定的夹角，为方便受力分析，将所有的力都按沿剪叉臂方向和垂直剪叉臂方向分解，有下列式子： c o ss .( s o s2 .( c o ss .( s o s2 .()co s(21 TF g .()2 TF g .( s o s1 .( c o ss .(图 7内剪叉臂 各力分解后的受力图如图 7-2(a)所示，弯矩图见图 7-2(c) 24 图 7内剪叉臂 剪叉臂的 g 处由于是有 一个肋板作用，可看作力 2/T 作用在剪叉臂上为均布载荷q 。由图 7c） 中可知，最大弯矩发生在 需校核 e、 k 两点处的强度，且图中有 00， 06 ，2。又已知剪叉臂的横截面宽和高分别为0 ， 0 ， 0 ，如图 7 7a） 是 7b） 是 25 36392222332121 06062/ 12/2/ 12/2/2/ h 363922 10126 1060206 k 图 7剪叉臂 e、 k 两点处的截面图 因为当 6 时，此时 e、 由式（ 2912 ， NF g ，则 0 3 9 1)2/()( 22m a m a x M P 0 8 6m a xm a x M P 0 m a xm a x 选择材料为 235Q ，参照参考文献 1， 25，所以是安全的。 压缸底架固定横梁的强度校核 液压缸底架固定横梁（如图 7示）选择的是 60 号方钢，其受力情况如图 7知 60 号钢的边长为 60压缸推力 T 作用点到坐标系 O 的距离为 65mm，xT， 在 X， Y 轴上的分力，且 ， 。 当液压缸在最小角度，即工作台在最低位置时，液压缸推力最大，虽然此时 最小，即 1585, 6 ，分力以由式 (得 ，则x 0 6 4c o sm a xm a x 。 26 当液压缸在最大角度，即工作台在最高位置时，虽然液压缸推力最大，此时 最 大，即 , ，分力以由式 (得 ，则y 5 9 0s a xm a x 。 图 7液压缸与底架连接的横梁 图 7液压缸与底架连接的横梁截面图 把它们平移到 O 点后，有 （ 1） 对于 X 轴方向，其受力如图 7示 27 图 7横梁 因为梁的抗弯截面系数 363933 1036610606 ， 所以 M P 51036 6 （ 2）对于 Y 轴方向，液压缸固定横梁受力如图 7 7横梁 又梁的抗弯截面系数 361036 ， 则 M P （ 3）当 点时，会产生一个扭矩，该扭矩的大小为 又，其中 4941233 103601012 602012 z ， 0 6 4此时，该扭矩对横梁截面产生的剪切力为 28 M P am 0 6 48 49 2622m a x 参照参考文献 7， 又由第四强度理论 )(3)()()(21 222222 带入并化简： M P )950()21 2222 又选材料为 235Q ，参照参考文献 7， 25取安全系数为 2，则 P a ，所以是安全的。 的强度校核 由图分析可知，剪叉臂受力最大的地方为 g 点和 d 点，所以只需校核该两处的销轴即可。 剪叉臂固定端销轴的强度校核 因为销轴较短，所以只受切应力。依图 7知，剪叉臂固定端（即 d 点）销轴所受的力为1升降台面处于最低位置，即 6 时，销轴受到的剪力最大，根据式 ( 。 又销轴的直径为 25 ，导油孔直径为 4 ，则其横截面积为 26262222 425(4 )( 又销轴受力情况见图 7图中可知销轴受剪力为双剪切，又参照参考文献 7， M P d 1m a x 销轴的材料为 35 钢，经表面热处理 ，参照参考文献 7， 35 钢的许用应力 。取安全系数为 2，则有 M a， 所以满足要求。 压缸缸体尾部 销轴的强度校核 液压缸尾部销轴的受的力即为液压缸的推力 T ，如图 7示，因为销轴较短，所以只受切应力。又销轴的直径为 25 ，导油孔的直径为 4 ，则销轴的横截面积为 26262222 425(4 )( 29 图 7尾部销轴的受力图 参照 ，有 M P 15852 6m a xm a x 选择销轴材料为 35，又 35钢的许用应力 ，取安全系数为 2，则有 m a x M P a，所以设计的销轴满足要求。 压缸活塞杆头部支撑轴的强度校核 依图 7知，液压缸头部支撑轴（即 g 点）所受的力为 T 。当升降台面处于最低位置，即 6 时，液压缸受到的推力最大，即 1585 。又销轴的直径为，导油孔直径为 ，则其抗弯截面系数为 363933 102 7 05032 又销轴受力情况见图 7照参考文献 7，校核轴的弯曲强度为 图 7头部支承轴的受力图 M C 5 8 522 轴的材料为 235Q 钢，经表面热处理 ，参照参考文献 7， 235Q 钢的许用应力 。所以满足要求。 30 8 核算 量核算 本设计有重量限制要求，即摩托车升降台总重 ，故在此应做重量核算，参考参考文献 1及装配图，大型件及非标准件的核算过程及结果如表 8 表 8号 名称 单件重量 数量 总重（ 1 扁豆形花纹钢板 工作台槽钢 m 2 工作台角钢 m 1 底架槽钢 m 2 底架角钢 m 2 剪叉臂 m 4 支撑肋板