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果园水果采摘升降平台的设计【优秀含SW三维3D建模及6张CAD图纸机械设计制造及自动化课程毕业设计+带任务书+开题报告+中期检查表+24页加正文8200字】
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自动化
课程毕业设计
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果园水果采摘升降平台的设计【优秀含SW三维3D建模及6张CAD图纸机械设计制造及自动化课程毕业设计+带任务书+开题报告+中期检查表+24页加正文8200字】
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果园水果采摘升降平台的设计
3D.stp
SW三维图
上板.dwg
中期检查表.doc
任务书.doc
大带轮.dwg
小带轮.dwg
开题报告.doc
果园水果采摘升降平台的设计.docx
法兰盘.dwg
脚架.dwg
装配图.dwg
果园水果采摘升降平台的设计
摘 要
是农业大省，又因为昼夜温差大，水果的糖分积累多于其他省份种植的水果，使得的瓜果香甜可口，所以有水果之乡的美誉，而南疆又是水果的主产地。在南疆种植的有非常出名的库尔勒香梨和阿克苏苹果等。每年水果成熟的时候需要大量的劳动力争取采摘的时间，劳动强度大，成本高，效率低。随着全球农业科技的发展，将液压升降平台用于水果采摘中可大大提高劳动效率。水果采摘升降平台是一种新型的液压升降平台，旨在提高水果采摘的速度，减少劳动强度。本文将介绍一种新型的自走式液压升降平台。主有以下内容，从课题的提出，大量查阅相关文献资料，了解当前水果采摘的发展状况，比较了国内外的发展趋势。然后提出了本文的设计方案，进行相关零件的设计计算及校核，绘制了二维工程图，最后在SolidWorks中建立了其三维模型，为水果采摘升降平台的设计优化提供了一种思路及方法。
关键词：水果采摘；升降平台；三维；SolidWorks；仿真
目 录
1绪论 1
1.1概述 1
1.2.水果采摘研究现状 1
1.3发展趋势 1
1.4设计内容 2
1.5设计意义 2
2方案分析 3
2.1升降方案分析比较 3
2.2自走方案分析 3
2.3电动机的选择 3
2.4确定传动方案 3
2.5带轮及V带的参数 4
2.6 V带轮的设计 4
2.7 CAD模型 5
2.8本章小结 5
3升降结构的设计 6
3.1总体方案设计 6
3.2铰架的设计 6
3.3力和力矩的分析计算 7
3.4铰架弯矩图分析 8
3.5铰架有限元分析 10
4液压系统的设计 12
4.1液压缸的受力分析 12
4.2液压缸最大受力时数值及角度计算 12
4.3液压泵及液压缸的设计及选型 13
5相关标准件的选型 15
5.1轴承选择 15
5.2联轴器的选择 15
5.3键的选择 16
6主要零件建模 17
6.1 铰架 17
6.2 上板 17
6.3 大带轮及小带轮 17
6.4 底箱 18
6.5 整装图建模 18
总 结 19
致 谢 20
参考文献 21
工程概况
本文首先介绍了果园水果采摘升降平台的研究背景及现状，研究目的和研究意义。我国水果采摘大部分是依靠人爬树或使用梯子采摘，移动较为困难并存在安全问题。每年水果成熟的时候需要大量的劳动力争取采摘的时间，劳动强度大，成本高，大大降低了采收效率。因为水果成熟期较短，采收效率低直接影响水果的品质及贮藏。随着全球农业科技的发展，将液压升降平台用于水果采摘中可大大提高劳动效率。水果采摘升降平台是一种新型的液压升降平台，旨在提高水果采摘的速度，减少劳动强度。工作原理为通过蓄电池提供电力。
通过减速电机提供电力，使用带传动带动平台后轮旋转，从而使整个平台向前移动。使用剪式支撑支架，通过控制剪式支撑支架的升降而控制平台的升降。剪式支撑支架的升降是通过液压缸的伸缩来完成的。使用电机带动液压泵为液压缸供油，从而控制液压缸的伸缩。
- 内容简介：
-
塔里木大学 毕业论文（设计）中期检查记录表 2016 年 4 月 18 日 学生姓名 王易强 班级 机械设计 16题名称 果园 水果采摘升降平台设计与仿真 课题完成进度（学生自述） 存在的问题及整改措施（学生自述） 软件的运用不够熟练，这需要询问同学和指导老师。 要参考其他说明书的编写格式。 指导教师意见（课题进展情况、优缺点、整改措施等） 指导教师签名 年 月 日 学院意见 负责人签名 年 月 日 塔里木大学 毕业论文（设计）任务书 学院 机械电气化工程学院 班级 机械 设计制造及自动化 16生姓名 王易强 学号 8011212211 课题名称 果园水果采摘升降平台的设计与仿真 起止时间 2015 年 10 月 15 日 2016 年 6 月 2 日（共 14 周） 指导教师 王旭峰 职称 教授 课题内容 课题内容主要是 水果采摘升降平台 设计，首先对 水果采摘升降平台 总体进行设计，主要对现有 水果采摘升降平台 进行改进，进而用实体软件进行实体绘制，并对实体图进行仿真。 拟定工作进度（以周为单位） 第 1 周 查阅相关文献，撰写开题报告。 第 5 周 收集现有的 水果采摘升降平台 ，比较分析，决定最优设计方案。 第 6 周 根据工作要求，查阅相关手册，对机器总体设计、布局。 第 8 周 运用 软件，设计零件图，装配图，进行数据处理。 第 9 周 对实体图进行仿真。 第 10 周 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 北京：高等教育出版社， 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。 任务下达人（签字） 年 月 日 任务接受人意见 同意 任务接受人签名 年 月 日 塔里木大学 毕业论文（设计）开题报告 课题名称 果园 水果采摘升降平台设计与仿真 学生姓名 王易强 学 号 8011212211 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 机械 设计制造及自动化 班 级 16 指导教师 王 旭 峰 起止 时间 机械电气化工程学院教务办制 填 表 说 明 一、学生撰写开题报告应包含的内容： 1、本课题来源及研究的目的和意义； 2、本课题所涉及的问题在国内（外）研究现状及分析； 3、对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析； 4、本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路； 5、完成本课题所必须的工作条件及解决的办法； 6、完成本课题的工作方案及进度计划； 7、主要参考文献（不少于 7 篇）。 二、本报告必须由承担毕业论文 （设计）课题任务的学生在接到“毕业论文（设计）任务书”的两周内独立撰写完成，并交指导教师审阅。 三、开题报告要求手写体，字数在 3000 字以上，由学生在本报告册内填写，页面不够可自行添加 张。 四、每个毕业论文（设计）课题须提交开题报告一式三份，一份学生本人留存，一份指导教师存阅，一份学生所在学院存档，备检备查。 塔里木大学毕业论文（ 果园水果采摘升降平台设计与仿真 ） 开题报告 1、本课题来源及研究的目的和意义 新疆是农业大省，又因为新疆昼夜温差大，水果的糖分积累多于其他省份种植的水果， 使得新疆的瓜果香甜可口，所以有水果之乡的美誉，而南疆又是新疆水果的主产地。在南疆种植的有非常出名的库尔勒香梨和阿克苏苹果等。 我国水果采摘大部分是依靠人爬树或使用梯子采摘，移动较为困难并存在安全问题。 每年水果成熟的时候需要大量的劳动力争取采摘的时间，劳动强度大，成本高 ，大大降低了采收效率。因为水果成熟期较短，采收效率低直接影响水果的品质及贮藏。 随着全球农业科技的发展，将液压升降平台用于水果采摘中可大大提高劳动效率。水果采摘升降平台是一种新型的液压升降平台，旨在提高水果采摘的速度，减少劳动强度。 2、本课题所涉 及的问题在国内（外）研究现状及分析 目前，我国水果采摘大部分是依靠人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。因为水果成熟期较短，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，如固定式液压升降平台，折臂式升降平台，移动式升降平台等，对其进行一些改装，使其能适应果园环境，有利于实现采收的的方便性，安全性及及时性。升级平台的核心部件在于液压提升部设备。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。 升降平台在国内外的汽车、建筑中的应用已经相当成熟了但用于农业方面的还在起步阶段，因此设计适合水果采摘的升降平台是当务之急。 3、对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析 技术可行性分析： 用带传动带动平台后轮旋转，从而使整个平台向前移动。 过控制剪式支撑支架的升降而控制平台的升降。 用电机带动液压泵为液压缸供油 ，从 而控制液压缸的伸缩。 经济可行性分析： 选用优质刚才并经热处理和精密加工完成， 保证使用的安全性 。 免采摘人员滑到 。 平台平稳的升降。 4、本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路 完成本课题需要查阅有机械设计基础、机械制造基础、理论力学等方面的文献资料，了解产品性能、用途，以及各个部件、装置的用途，这就要求我们对机械设计、机械原理、机 械制图等课程熟练掌握。通过上网查阅相关资料了解各部件的作用，根据简图想象实物，在草稿纸上画出草图。 完成本课题除需要大量的文献资料外，还需要学校提供计算机等硬件设备，需要用制图软件 削面机械 的总体设计，及各部分零件的设计并用 课题的选定、分析及研究方面都需要请教指导老师王旭峰老师。 5、完成本课题所必须的工作条件及解决的办法 工作条件： 1. 参考现有的升降平台及其工作原理 ； 2. 熟悉机械设计相关知识 ； 3. 熟练 掌握 件对零部件及机械总体进行绘制； 4. 熟练 掌握 件 液压升降平台 进行仿真。 解决方法： 1. 通过查阅相关资料掌握液压升降平台的工作原理 ； 2. 对自己的设计进行初步的构思，并分析方案的可行性 ； 3. 对学过的的 件再次进行学习已达到熟悉掌握。 6、完成本课题的工作方案及进度计划 设计并改进 果园水果采摘升降平台 ，主要内容： 1. 完成 果园水果采摘升降 整体结构设计； 2. 完成 升降平台 二维图 及三维图 绘制并进行仿真； 3. 撰写设计说明书 。 工作进度： 1、 熟悉题目，开始查阅资料； 1 2、 消化资料，设计方案，准备开题报告； 3 3、 方案研究，确定具 体方案，做出开题报告 5 周 4、 进行结构分析，计算； 6 5、 进行设计结构草图与仿真； 8 6、 完成图纸，进行设计论文； 10 7、 完成论文设计，准备有关毕业答辩； 12 8、 交毕业设计的各种资料，并进行答辩； 14 周 7、主要参考文献（不少于 7 篇） 1李彩风 ,刘俊峰 ,冯晓静 ,李建平 . 现代机械设计方法与农机设计 J. 农机化研究 ,2006,05:1862孙磊博 . 剪叉式液压升降平台结构优化 D2015. 3佟河亭 ,陈维早 . 关于大型液压升降平台设计 中的几个问题 J. 液压与气动 ,2007,02:524唐朝明 . 剪叉式液压升降平台的设计 J. 机车车辆工艺 ,1995,03:296. 5孙磊博 . 剪叉式液压升降平台结构优化 D2015. 6佟河亭 ,陈维早 . 关于大型液压升降平台设计中的几个问题 J. 液压与气动 ,2007,02:527顾宝兴 ,姬长英 ,王海青 ,田光兆 ,张高阳 ,王玲 . 智能移动水果采摘机器人设计与试验 J. 农业机械学报 ,2012,06:1538段文婷 ,何 家成 ,彭铜杰 ,蒋猛 . 便携电动式水果采摘机设计 J. 中国农机化学报 ,2015,01:488. 学生签名 年 月 日 指导教师审阅意见 指导教师签名 年 月 日 果园水果采摘升降平台的设计与仿真 学生姓名 王易强 学 号 8011212211 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 机械设计制造及自动化 班 级 机械设计 16 指导老师 王旭峰 日 期 2016 塔里木大学机械电气化工程学院制 16 届毕业设计 摘 要 新疆是农业大省，又因为新疆昼夜温差大，水果的糖分积累多于其他省份种植的水果，使得新疆的瓜果香甜可口，所以有水果之乡的美誉，而南疆又是新疆水果的主产地。在南疆种植的有非常出名的库尔勒香梨和阿克苏苹果等。每年水果成熟的时候需要大量的劳动力争取采摘的时间，劳动强度大，成本高，效率低。随着全球农业科技的发展，将液压升降平台用于水果采摘中可大大提高劳动效率。水果采摘升降平台是一种新型的液压升降平台，旨在提高水果采摘的速度，减少劳动强度。本文将介绍一种新型的自走式液压升降平台。 主有以下内容，从课题的提出，大量查阅相关文 献资料，了解当前 水果采摘 的发展状况，比较了国内 外 的发展趋势。然后提出了本文的设计方案，进行相关零件的设计计算及校核，绘制了二维工程图，最后在 建立了其三维模型，为 水果采摘升降平台 的设计优化提供了一种思路及方法。 关键词 ：水果采摘；升降平台；三维； 真 目 录 1绪论 . 1 . 1 . 1 . 1 . 2 . 2 2方案分析 . 3 . 3 . 3 . 3 . 3 带的参数 . 4 带轮的设计 . 4 . 5 . 5 3升降结构的设计 . 6 . 6 . 6 . 7 架弯矩图分析 . 8 . 11 4液压系统的设计 . 12 . 12 . 12 . 13 5相关标准件的选型 . 15 . 15 . 15 . 16 6主要零件建模 . 17 架 . 17 板 . 17 带轮及小带轮 . 17 箱 . 18 装图建模 . 18 总 结 . 19 致 谢 . 20 参考文献 . 21 塔里木大学毕业论文 工程概况 本文首先介绍了果园水果采摘升降平台的研究背景及现状，研究目的和研究意义。 我国水果采摘大部分是依靠人爬树或使用梯子采摘，移动较为困难并存在安全问题。 每年水果成熟的时候需要大量的劳动力争取采摘的时间，劳动强度大，成本高 ，大大降低了采收效率。因为水果成熟期较短，采收效率低直接影响水果的品质及贮藏。 随着全球农业科技的发展，将液压升降平台用于水果采摘中可大大提高劳动效率。水果采摘升降平台是一种新型的液压升降平台，旨在提高水果采摘的速度，减少劳动强度。工作原理为 通过蓄电池提供电力。 通过减速电机提供电力，使用带传动带动平台后轮旋转，从而使整个平台向前移动。使用剪式支撑支架，通过控制剪式支撑支架的升降而控制平台的升降。剪式支撑支架的升降是通过液压缸的伸缩来完成的。使用电机带动液压泵为液压缸供油，从而控制液压缸的伸缩。 塔里木大学毕业论文 1 1 绪论 随着当代农业机械化及自动化的不断发展，农业生产对生产率的要求不断提高。新疆也是水果种植的大省，每年水果成熟的时候都需要大量劳动力。而且水果采摘作业比较复杂，季节性强，若使用传统的人工采摘形式，劳动强度大、劳动效率低。为提高水果采摘的效率，提供一种结构紧凑，工作平稳，操作方便的液压升降平台具有极其重要的意义。农业从业者的减少及老龄化趋势的不断加大，采摘机械的开发利用具有巨大的经济效益和广阔的市场前景。 升降平台的种类有固定式、移动式、导轨式、曲臂式。每种方式又有不同的设计安装方式。 究现状 目前，我国水果采摘大部分是依靠人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。因为水果成熟期较短，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，如固定式液压升降平台，折臂式升降平台，移动式升降平台等，对其进行一些改装，使其能适应果园环境，有利于实现采收的的方便性，安全性及及时性 20。 升降平台的核心部件在于液压提升部设备。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。升降平台在国内外的汽车、建筑中的应用已经相当成熟了但用于农业方面的还在起步阶段，因此设计适合水果采摘的升降平台是当务之急。 目前，从国内外农业机械的研究发展趋势及全球科技的发展趋势来看，新型使用的水果采摘升降平台主要有以下趋势。 由于经济的发展和升降平台所提供的便利，应用升降平台的场合越来越多，设计适应工业、农业、军事等不同领域和场所的专用机械是未来液压升降平台的研究方向之一。针对不同需求设计的液压升降平台各有其特点。对于农业用的升降平台要在行走过程中保持良好的平稳性，在上升和下降过程中速度稳定，以保障平台操作 者的安全。并且平台的升降高度应适合使用场所，以满足使用需求。平台的各个零件都应符合农业的条件。 在新的发展时代下，国家大力提倡节能减排，减少能源消耗和污染排放。在满足使用需求的条件下应尽可能的减少能源消耗，降低污染物排放。所以开发环保节能型的产品是所有 塔里木大学毕业论文 2 机械发展的必然趋势。针对水果采摘升降平台的应用场合和使用要求可以从以下几方面入手实现节能减排：一是用电动机替换内燃机，使用清洁的能源，提高液压系统效率和防渗漏，降低整体的噪声；二是整体所使用的材料尽量是可再生材料；三是应用人机工程学改善工作条件，是升降平台操作 简单，并且安全系数高。 机电一体化指将机械、电子、信息处理和控制以及软件有机地结合起来，以计算机为主要特征的自动化技术。目前国内外工程机械最显著发展趋势是机械的机电一体化。针对于液压升降平台在有坡度的地面工作时可以装备带倾斜仪的防侧翻装置。为及时对重要零部件进行维修检查，可以配置传感器，通过监控分析传感器信号，进行故障预测，及时排除潜在故障，保证机器正常使用。 此外，由于人们对于机器要求的不断增加，研发出能够更加实现平稳升降、节省人力、占用空间小、安全可靠并能迅速做出反应的液压升降平台车也是必然的趋势。 结合果园的实际情况，参考现有的升降平台，设计一种果园水果采摘升降平台。对机构中的自走式部分和液压升降部分进行设计计算，最终确定整体结构。通过对铰架的各项受力分析，确定平台与铰架的载荷要求，最终完成液压升降平台的设计要求。此外，各零部件采用国家标准零部件，保证互换性。 果树种植产业是不仅是新疆农业中重要产业之一，也是全国农业中重要产业之一。因为果树近低不定等特点，为保护果树枝干不受较大损坏，且减少水果收获是的撞击损伤设计一种水果采摘升降平台以解决水果采摘时所遇到的问题。水果采摘 升降平台将改变传统的劳动方式，改善农民的生活劳动状态。在收获时，由自动化、机械化采摘代替人工传统的劳作，不仅能够大大提高采摘效率、降低劳动强度，还能解决农业的劳动力不足的问题，提高经济效率。 塔里木大学毕业论文 3 2 方案分析 经过查阅相关资料，对水果采摘升降平台的设计初步拟定方案。 如图 2方案将液压缸一端通过轴固定在铰架上，这样液压缸的一端能绕另一端在某个小角度内旋转，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，使铰架受力分配比较均匀 14。另外，在此方案中，液压缸的作用点较低，所以液压缸的形成只需 变化很小，便可以使载物台实现较大幅度的升降，易于满足设计要求，因此它能提高工作人员的工作效率。 图 2压升降平台方案 由于本次设计的是一种水果采摘升降平台，工作环境在果园。工作环境及所需功率相较之农田有很大区别，主要充分考水果采摘升降平台应该利于移动，重量不宜过大，我们用提高传动装置的效率的方式，并且传动平稳，从而来减少能耗，降低运行费用。所以选择电动机作为行走的动力源，通过带轮进行传动，以达到要求。在满足功能的前提下应尽量简化以降低费用。 根据本次设计要求，平台总重为 180定载荷为 150取直流电机型号为 率为 入转速为 1450r/出转速为 50r/ 本设计的传动方案采用的是带传动，是以电机驱动减速器，减速器与后轮轴以 轮所在的轴为动力输入轴，从而带动后轮旋转，使整个平台向前运动。之所以选用带传动是因为带具有良好的挠性，可缓和冲击，吸收振动。过载时带轮与带轮之间会出现打 塔里木大学毕业论文 4 滑，避免了其他零件损坏，加之工作环境相对良好。由于本次设计选用的为减速电机，不必再计算减速器，只需计算带传动的相关数据。 带的参数 减速器输出转速为 50r/轮直径为 传动比为 i =1:2。由机械设计 1图 8型带，表 800据（ 2 12 dd （ 2 得大带轮直径 00 根据（ 2 )(2)(1021 （ 2 初定 420 由（ 2计算 0 122100 4 2)()(22 a （ 2表 8d=1330 按（ 2计算实际中心距 2 00 （ 2 得实际中心距 a=430 为保证传递功率，选取 V 带根数为 Z=2 进行传动。 带轮的设计 对于小带轮，由 dd d )3 则小带轮选取为实心带轮；对于大带轮选用 孔板带轮，带轮的材料选择为 由 Z 型带，查表 8得 e=12 f=7 由式 2 ， d 为轴的直径得 4 24塔里木大学毕业论文 5 型 图 2带轮 模 图 2带轮 模 本章主要确定了水果采摘升降平台行走方案及相关数据的计算。平台的行走依靠减速直流电机提供的驱动力，经带传动将动力传入后轮轴上，由此推动整个升降平台的行走。 塔里木大学毕业论文 6 3 升降结构的设计 总体方案需要结合水果采摘环境，果园的行距一般为 就需要使设计的平台能在满足工作高度要求的同时，能在果园中行动自如。本次设计的果园水果采摘升降平台整体高度为 度为 作行程 行程时工作台的整体高度要达到 1）铰架 1受力分析图 铰架 1受力分析如图 3 图 3架 1受分析图 图中： ， ， c (2 (2 ； 2）铰架 2受力分析图 铰架 2受力分析如图 3 图 3架 2受力分析图 图中： ， 。 以上图中所示力的方向皆为事先假设力的方 塔里木大学毕业论文 7 其中规定水平方向（ 为正，向下为负；竖直方向（ 右为正，向左为负。 1） 铰架上端铰支受力 先忽略平台自重，则由图 3因为 所以 c o o l GF ， 而 1 ， 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 2）整体受力分析计算 对平台、重物及两铰架组成的整体进行受力分析： 0c o （ 3 02s （ 3 3）铰架 1、 2单独受力分析 对铰架 1单独进行受力平衡分析： 0c o （ 3 0s （ 3 由（ 3（ 3 （ 3 由（ 3（ 3 2 （ 3 对铰架 2单独进行受力平衡分析： 00 （ 3 00 F y （ 3 塔里木大学毕业论文 8 2）力矩平衡分析 若规定逆时针为正，顺时针为负，则对铰架 1的 C 点的转矩平衡得： 022s i nc o 111 （ a） 对铰架 2的 d 点的转矩平衡得： 0220 （ b） 对 O 点的转矩平衡得： 00 yF x y y x aM o （ c） 0t a nt a n F x dF y dF x a （ d） 又因为 2 f 为轴承滚轮与底座导轨槽间的摩擦系数 。 因为铰架 3、 4与铰架 1、 2的受力状况一样，不再做详细的计算。 铰架主要用于支撑升降平台，是该液压升降平台的重要组成构件，因此其使用材料的性能至关重要，选择型号为 据以上公式计算初选实心截面基本尺寸为050 ，长度约为 1000 架弯矩图分析 图 3架 1 受力分析 图 3架轴力图 塔里木大学毕业论文 9 图 3架纵向剪切力图 图 3架 1 纵向弯矩图 由上述图有： 12111 W c （ 3 22200 1b （ 3 其中 s i 31s i n (825,6 )s i n(62211 13231322 6)(21/)(12 31 则铰架 1 所受最大拉应力为 102m a a x )( 或 其中 )( 2111 外铰架 1 所所受最大压应力为 113c 上式中的 1、 3产生于液压缸作用点截面处， 2产生于 o 点截面处。 图 3架 2 受力分析 塔里木大学毕业论文 10 图 3架 2 轴力图 图 3架 2 纵向剪力图 图 3架 2 纵向剪力弯矩图 由上述图有： 22222 W a （ 3 其中13231132312 6)(2/)(12 h 则铰架 2 所受最大拉应力为 121d ；其中)( 2111 铰架 2 所受最大压应力为 122a ；其中)( 2111 上式中 1产生于 o 点处上半部分界面， 2产生于 o 点处下半部分界面。 塔里木大学毕业论文 11 图 3架 1 受力点静应力分析 图 3架 1 受力位移变形分析 图 3架 2 受力点静应力分析 图 3架 2 受力位移变形分析 表 3架四点静应力分析 05000001000000150000020000002500000300000035000004000000450000050000001 2 3 4铰架受力四点静应力分析 X N/m2) 塔里木大学毕业论文 12 4 液压系统的设计 1） 液压缸受力公式的导出 由（ c)、（ d)两式得： f 、 t a t a n( 222 f 则可算出 由上（ 5）、（ 6）式分别可得 c o a t a n( 122 l （ e) 2 c o a t a n2 l y aF x (f) 将以上（ e)、（ f)式代入至（ a)式得： 1111 s o s)2t a nt a n( 1111 s o s )2t a a n(c o s （ 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 时液压缸所承受的一半力的大小。 则1111 s i nc o s )2t a a n(c o 其中： 分析铰架与底座所成角度为 ，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 塔里木大学毕业论文 13 4关键数据 12o 18o 24o 30o 36o 42o 48o 54o 60o h d l 435 435 435 435 435 435 435 435 435 T 20635 19394 18310 17284 16253 15170 13997 12705 11517 由上表得，当升降台处于最低位置时，即 12压缸受力最大，此时有 T=20635N，考虑到工作平台，工作平台导轨槽，铰架等重量，经查阅相关资料 3，可取一系数 K=液压缸所受最大压力为 s a x 该液压升降平台的工作循环过程是：当工作平台处于最低位置时，通过电机驱动液压马达，使平台升起。在到达液压缸最大行程时，平台停止上升，液压系统进入保压阶段；在升降过程中，升降台的倾角不断变化；打开换向阀，液压升降台开始下降，下降到最低点时停止运动，至此水果采摘升降平台完成整个工作循环过程。在最低位置时液压缸的推力最大，随着平台的上升，液压缸的推力逐渐减小。 根据设计的具体要求，液压升降平台的升降系统的动力源为电机所带动的液压泵，执行元件为单作用液压缸，其中液压泵带有卸荷阀并与油箱相连接，内部有一部分液压回路。原理如下： 1） 当要使平台上升时，电磁换向阀 7左位接通，液压泵 3将油箱 1中的油压入液压缸6中，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，电磁换向阀 7右位接通，液压缸 6中的液压油在外载荷的作用下被压出，经有换向阀和节流阀流回油箱，节流阀 8则控制液压油的流速，从而使整个平台能平稳的上升和下降。 综上所述，只需用油管将液压泵出口连接至液压缸的进油口即可组成一完整的液压回路，如图 4 塔里木大学毕业论文 14 图 4 溢流阀， 其中 1、 2、 3、 4、 5都集中在液压泵中 。 由以上计算得出：液压升降平台处于最低高度，即 12o 时，液压缸受力最大，此时液压缸所受力是 6826N。选择缸的直径为 50液压缸，其所能提供的最大推力为 1420N。输出的压力位为 700 2， 储油量为 1升，重量为 12外液压泵配有高压油管和接头。 由于液压缸所承受的最大压力位 26826N，所以液压泵至少要提供 26826N 的力，根据以上要求选择液压泵型号为 由上得液压缸需满足行程为 180液压缸的直径为 50则当升降台达到最大高度时，液压缸内储油量为 101801 V 050(4 2 此外，此时液压油管中也储有一定量的液压油，而液压油管长度估计为 径为 20油管储油量为 1020( 2= 保 证 平 台 的 安 全 性 ， 使 用 两 个 液 压 缸 ， 则 液 压 缸 储 油 量 至 少 应 ，少于液压缸储油量 1L，故液压缸储油 量足够，满足设计要求。 塔里木大学毕业论文 15 5 相关标准件的选型 轴承选用 深沟球 轴承 ，用在后轮驱动轴上 ，能同时承受较大的径向载荷，游隙可调，装拆方便，适用于刚性较大的轴， 左右各一个 ，对称安装。 表 5承基本参数 代号 d D T B N 6007 35 62 4 动轴承的基本额定寿命 L(106r)与基本额定动载荷 C(N)、当量动载荷 P(N)间的关系为： )(10 （ 5 对于 深沟球 轴承， 3。 轴上重量的估算：圆盘材料为灰铸铁 量密度为 = =7 g / 轮材料为灰铸铁 量密度同上。 所以 在满载的情况下 轴承承受的总重量为 220轴承 所 受 径向 力 受轴向力。 查表得： X=1， Y=0 当量动载荷为 P= 1 2200 =2200N 用小时数表示轴承寿命为： )(6010 6 （ 5 n 表示轴承工作转速，查表得 n=50r/1 3 3 0 9 3)060 10 36 农业机械轴承的预期寿命为： 3000 8000h。 所以所选轴承可以长期使用。 联轴器是机械传动中常用的部件。它主要用来联接轴与轴，以传递运动与转矩；有时也可用作安全装置。联轴器用来把两轴联接在一起，机器运转时两轴不能分离；只有在机器停车并将联轴器传动系统的断续，以便运行变速及换向等。联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差，承载后的变形以及温度变化的影响等，往往不能保证的对中，而是存在着某种程度的相对位移。这就要求设计 联轴器时， 要从结构上采取各种不同的措施，使之具有适应一定范围的相对位移的性能。 塔里木大学毕业论文 16 整个设计中 只 有 一 处需要用到联轴器，即 电机外伸轴与液压泵外伸轴，选用的联轴器为弹性柱销联轴器。弹性柱销联轴器是利用若干个非金属材料制成的柱销置于两个班联轴器凸缘的孔中，以实现连接。柱销通常用尼龙制成，而尼龙具有一定的弹性。依靠弹性柱销的变形，允许有微量的径向位移和角位移。电机外伸轴径为 24压泵外伸轴径为 20以选用的联轴器型号为 用联轴器材料为 本次设计的键是联轴器在电机外伸轴与液压泵外伸轴周向定位所使用的键。 键、轴和 联轴器 的材料都是钢，由机械设计课程设计手册 4得许用挤压应力p=100120其平均值， p=110 键的工作长度 l=3 键与轮毂键槽的接触高度 k= 由机械设计基础 （ 10得 M P （ 5 由许用应力 M P a 120100 ， 故可见键合适安全。 塔里木大学毕业论文 17 6 主要零件建模 架 铰架是本次设计最主要零件之一，该水果采摘平台的升降及整机的安全性主要依靠铰架的刚度，铰架设计时应能承受理论设计的载荷。本章只展示与液压缸相连的铰架模型，如图6 图 6架 1 板 上板是作为采摘人员的操作平台，上板表面必须有防滑措施，以保证采摘人员的安全。本次设计的上板加了防滑纹，并且应有与铰架滚轮相配合的滚轮槽。 上板模型如图 6 图 6板 带轮及小带轮 本次设计的水果采摘升降平台是以电机驱动可由操作人员控制行走的液压升降平台。传动方案是以带传动，大带轮及小带轮模型如图 6 图 6带轮及小带轮 塔里木大学毕业论文 18 箱 底箱是整个平台的支撑，并且内部会放置整个液压系统及蓄电池。底箱的模型如图 8 图 6箱 装图建模 将各零件模型按一定配合关系组合在一起，生成整体的三维图模型，本次设计的重点是机械部分，所以电路部分不在模型中。整体装配图如图 6 图 6体装配图 塔里木大学毕业论文 19 总 结 本次毕业设计我经历查阅相关资料，果园实地考察，设计方案拟定等等步骤。最终经过几次修改完成了毕业设计。本设计适用于果园或大棚中的水果采
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