果园水果采摘升降平台的设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985果园水果采摘升降平台的设计设计说明书学生姓名学号所属学院专业班级指导教师日期1前言本课题是农业生产果园设施农业等场所为方便水果的采摘而设计的液压升降台，是农业机械化、自动化的必然产物。液压升降平台由优质钢材、液压泵、液压缸、油管、轨道轮等有机组合而成，可以较为安全方便的进行果园水果的修剪、采收等作业，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，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的宝贵经验。2目录1绪论111课题研究的目的及意义112国内外研究概况及发展趋势113本课题研究内容12果园水果采摘升降平台的设计的总机设计121总体方案的分析比较和确定122液压升降平台车的结构及运动原理23升降台尺寸初步分析计算331升降台高度的计算332相关角度的计算34升降台受力及力矩分析341整体受力分析图342外铰架受力分析图443内铰架受力分析图444力和力矩的分析计算545液压缸受力分析55液压系统的分析751受载分析752液压系统方案设计76液压缸液压泵具体选型861液压缸的选择862液压泵设计计算及选型863油量的校核87各构件参数设计871内、外铰架材料及设计尺寸选择872滚道材料及设计尺寸选择873升降工作台材料及设计尺寸选择874底座材料及设计尺寸选择88应力计算及强度校核881内、外铰架力的分解882外铰架轴力图、剪力图和弯矩图分析983内铰架轴力图、剪力图和弯矩图分析1084铰架应力强度校核11致谢133参考文献141绪论11课题研究的目的及意义111果园水果采摘液压升降平台设计的目的1、理论目的综合运用机械设计课程、液压技术，材料力学及其他与相关课程的理论知识和生产实际，进行液压升降台设计实践，使理论知识和生产实践紧密结合起来，并得到进一步的巩固和提高。2、实践目的在设计实践中学习和掌握通用液压元件，尤其是各类标准元件的选用原则和回路的组合方法，培养设计技能，提高分析和解决生产实际问题的能力，为今后的设计制造工作打好的基础。112果园水果采摘升降平台车设计的意义随着当代农业机械化及其自动化的不断发展，农业生产对生产率的要求也越来越高，因此，在农业机械化的发展中，具有结构紧凑，操作方便，升降平稳等优点的果园水果液压升降机起着极其重要的作用。果园水果采摘液压升降平台是一种新型的液压升降机，主要由机械元件和液压泵等组成,我们有必要对它进行深入研究。本次毕业设计的题目来源于水果采摘第一道工序，所设计的产品具有实用价值，针对已有成熟产品的广泛使用,分析其存在的优缺点并对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。12国内外研究概况及发展趋势121研究现状目前，我国水果采摘大部分单凭人工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。因水果的成熟期较短，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，如固定式液压装卸平台，折臂式升降平台，移动式升降平台等，对其进行简单改装，使其适应果园环境，有利于实现采收的方便性，安全性及及时性。升降平台的核心部件在于液压提升设备。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。122发展趋势随着全球科学技术的迅猛发展，世界液压升降台工业相继发生了一系列重大的技术革命，极4大地提高了劳动生产率和产品质量，扩大了生产规模，降低了产品热耗、能耗，有效控制了烟尘、粉尘、有害气体的排放，由此引发了世界液压技术工业快速发展，解决了全球对液压产品的巨大需求。在最近20年，世界液压工业新技术绝大部分是在上世纪几大创新技术的基础上开发或发展的，这些新技术包括降低热耗、提高自动化程度、扩大生产规模、利用废物、环境保护、产品深加工等方面。其中玻璃钢复合材料的技术有着良好的发展前景，就是要大力开拓玻璃钢复合材料的应用范围，不断提高先进性能。此外，随着人们生活水平的提高，建筑面积不段增加，像车间、仓库等面积小又急需节省人力资源，提高劳动效率高，减少噪音和污染的场所，液压升降平台车应运而生。国内外研究人员正针对这些场所，根据人们的不同需要在不断的完善升降平台车的结构性能，改变体积的大小研发出能够更加实现重物的平稳升降、节省人力、占用空间小、安全可靠并能迅速地对承载物重量的改变做出反应的液压升降平台车。13本课题研究内容首先对液压升降技术参数进行分析研究，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液压缸，通过对叉杆的各项受力分析确定台板与叉杆的载荷要求，最终完成液压升降台的设计要求。2果园水果采摘升降平台的设计的总机设计21总体方案的分析比较和确定经过多方面考虑，对液压升降平台车的设计初拟定两种方案方案一分析如图21所示，液压升降台采用的液压缸两端都可在一定空间内自由活动，这样一来对液压缸易受到径向剪切力和较大弯矩，从而对其压杆稳定性要求很高。从外形结构上来说，尺寸设计计算和力的计算都很复杂，而且要满足升降台升降时的最大最小高度，需要较大的液压缸行程。此外从安全方面考虑，与液压缸上端作用点相连接的肋板部分作用在连接铰架的轴上，则轴对该处铰架截面作用力将很大，则该截面可能成为危险截面。且当液压缸活塞到底部时，升降台还可能将有较大高度，不能满足升降台的设计要求。图21液压升降平台方案一方案二分析如图22所示，该方案和方案一不同之处之一在于，液压缸一端通过轴固定在底座上，另一端通过肋板固定在铰架上，这样液压缸的一端绕另一端在某个较小角度内旋转，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，使铰架受力分配较均匀。另外，在此方案中，液压缸的作用点较低，那么的液压缸的行程只需变化很小，便载物台就可以实现较大幅度的升降，易于满足设计要求，因此它能节省工作人员的体力，提高工作人员的工作效率。通过以上的方案分析，果园水果采摘液压升降平台采用方案二设计。5图22液压升降平台方案一22液压升降平台车的结构及运动原理液压升降平台主要由动力源和机架两部分组成，动力源部分主要由液压泵和单作用液压缸组成，机架部分由工作平台，内外剪式铰架板和底座导轨槽，支撑板等构件组成如图23所示。图23液压升降平台车结构1链轮钢架，2滑轮，3液压升缩机构，4内脚架，5载物平台，6铰接轴7外铰架，8液压缸转轴，9肋板，10导轨，11底座果园水果采摘液压升降平台的运动原理如下所述首先，升降平台的升降是通过液压缸的伸缩运动来实现地的。液压缸一端通过轴和两肋板与外铰架相连。另一端通过轴固定在底座导轨槽的中部位置；其次，内、外铰架与导轨槽连接的方式为图示铰架右端通过安装了轴承的滚轮与上下导轨槽相连接，图示铰架左端通过铰支连接固定在上下导轨槽左部；液压泵经过油管与液压缸相连，则当手拉液压泵滑轮时，油压将顶起液压缸使柱塞伸出，当卸荷时，重物的重力将使肋板压缩柱塞，使柱塞回缩进去。由前述的连接方式得，与外铰架7右侧，内铰架4右侧相连接的滚轮将左右滚动，从而工作平台将上升或下降，起到升降货物的作用。3升降台尺寸初步分析计算31升降台高度的计算（1）、设计升降台最大高度为950至1050MM之间，可取1000MM左右，而升降台最小MAXH高度设计为435MM；MINH（2）、选用滚轮时，因滚轮为标准件，可选取其直径为250MM，则轮子底部至升降台底座支撑板底部的距离，即滚轮机构总体高度可选为T300MM；（3、试选上端导轨槽整体高度50MM,底座导轨槽整体厚度60MM,则未考虑平台厚度的1T2T情况下，上端导轨槽固定铰支中心与底座固定铰支中心的距离为A升降台处于最大高度时，（T）1000200645MMAHMX2T5066B升降台处于最小高度时，（T）43520080MMBHMIN21T250632相关角度的计算若设液压缸作用点中心与平台底部距离为10MM,则底座固定铰支中心至液压缸作用点中心4T的垂直距离为G18010145MM。B4T2150由升降平台尺寸为1010520MM,则可设升降台处于最低高度时，底座固定铰支中心与活动铰支中心两点距离为D850MM。则TAN1DHB850021171则2L2B869MM，从而SIN2LHA86974508575259以上2L铰架长度；1升降台最低高度时铰架中心线与底座导轨中心线夹角；2升降台最大高度时铰架中心线与底座导轨中心线夹角；此时升降台处于最大高度时有，底座固定铰支中心与活动铰支中心两点距离为E2TANH59TAN74448MM2D435MM。这说明当升降台处于最大高度时，所承受重物作用中心仍介于平台固定铰支中心与活动铰支中心之间，使得平台倾覆的可能性极小，满足稳定性要求。4升降台受力及力矩分析41整体受力分析图升降台在整体受力如图41，图41整体受力分析图42外铰架受力分析图外铰架L1受力分析如图42，7图42外铰架受力分析图图中,COS1NDCOS2NLD,IHIH43内铰架受力分析图内铰架L2受力分析如图43，图43内铰架受力分析图图中,COSLXSINLYTANY以上了图中所示力的方向皆为事先假设力的方向，其中规定水平方向（X方向）向上为正，向下为负；竖直方向（Y方向）向右为正，向左为负。44力和力矩的分析计算441铰架上端铰支受力先忽略平台自重，则由上图因为，COS2LRW所以COS4LGFYB而XWFFYBX11（令，且有，为轴承滚轮与平台导轨槽间ACOSLXRW21F的摩擦系数），则至此能计算出、XAFYXBYF442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（41）00（1）XXDC1OS0（2）Y0INGY443内、外铰架单独受力分析对L1单独进行受力平衡分析00（3）XXBOXCFF1OS00（4）YYYINCOS42LGRLYA8由（）、（）得（5）XBOXDF由（）、（）得（6）YYG2对L2单独进行受力平衡分析00（7）XXOAXD00（8）YYYOF444力矩平衡分析若规定逆时针为正，顺时针为负，则对L1的C点的转矩平衡得00（ACMXFYXDHFBBYO2SINS11对L2有（1），D点的转矩平衡得00BFXYYOOAXA2（2），O点的转矩平衡得00CFXDYDYX0DTANTANA又因为2FYDX轴承滚轮与底座导轨槽间的摩擦系数2F45液压缸受力分析451液压缸受力公式的导出由（C），（D）两式得TAN12FFFYXYTA22FFYXYDXD则至此能算出,由上5、6式分别可得XBDXOFCOS4TAN1122LGWFFYEYBDYOGTAN12FFXCOS4L（F）将以上（E）、（F）式代入至（A）式得F11ICOS2TDHFYBXBYX（G）SINTATFLYXYOX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F为铰架与底座成时液压缸所承受的一半力的大小。9则T2F11SINCO2TATAS2DHFFLYBXBYX其中T液压缸受力大小452液压缸最大受力时数值及角度计算分析液压缸产生最大力时，铰架与底座所成角度大小根据上面一系列的式子有，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相应不同。现根据以上所列式子将部分关键数据输入如下表41,表41关键数据计算121824303642485459XOF245244244244243243242242241Y2447723752226892122019236165711295879442123XB122126131138148161179204232Y1223612584131011382014794161051788720362232281H6488761068122913631471155316101638D305027002398212918761633139811699841283529402995300729842932285527572662L435435435435435435435435435NT206351939418310172841625315170139971270511517此外经过更精确的计算得，液压缸受力曲线图如下图44，0500010000150002000025000010203040506070T图44液压缸受力曲线图由上图得，当升降台处于最低位置，即时，液压缸受力最大，此时有有T206351N，考虑到工作平台，工作平台导轨槽，内、外铰架等的重量，经咨询，可取一系数13，则SK液压缸所受最大压力为T206351326825526826NMAXTSK5液压系统的分析51受载分析该液压升降台的工作循环过程是当工作平台处于最低位置时，手拉液压升降机构，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；在升降台上升的过程中，升降台的倾角不断地发生变化；升降台开始下降，下降到最低点停止运动，至此升降台一个工作循环结束。在升降台的整个工作循环过程中，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。1052液压系统方案设计521设计要求结合设计要求，液压升降平台车的动力元件为手动式液压泵，执行元件为单作用液压缸，其中手动液压泵自带油箱和卸荷阀，其内部已有一部分液压回路，原理如下1，当要使工作平台上升时，换向阀7左位接通，液压泵3，1中油液进入液压缸下端，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，换向阀7右位接通，液压缸6中的油液因重物产生的压力而被压出，经由换向阀和节流阀流回油箱，节流阀8则控制油液的流速，从而使升降台能缓慢卸载。522液压系统原理图综上所述，只需用油管将液压泵出油口连接至液压缸的进油口即可组一完整的液压回路，如图51所示，图51液压系统原理图1油箱，2单向阀，3手动液压泵，4单向阀，5溢流阀，6液压缸，7手动换向阀，8节流阀其中1、2、3、4、5、7、8都集中在液压泵中6液压缸液压泵具体选型61液压缸的选择由以上计算得出液压升降平台车平台处于最低高度，即时，液压缸受力最大，此12时液压缸所受的力是26826N。选择缸径为的液压缸，其所能提供的最大推力为MAXTM5031420N。其输出压力位700KGF/CM2，储油量为1升，重量为12KG此外液压泵配有1MGTP高压油管/接头。62液压泵设计计算及选型由于液压缸承受的最大压力为26826N,所以脚液压泵至少要提供26826N的力，根据以上要求选择油压泵F1000型，其外形尺寸为LBH530160200MM。63油量的校核由上得液压缸需满足的行程为180MM，而液压缸直径为50MM，则当升降台达最高位置时液压缸内储油储油180100353L。1V此外，此时油管中也储存有一定的油量，而液压缸所配油管为1M，内径为20MM，则油管储油量为100314L。2则液压缸所需出油量至少应为035303140667L，小于液压缸而储油量V121L，故液压缸储油量足够，满足要求。7各构件参数设计71内、外铰架材料及设计尺寸选择内外铰架主要用于支撑升降台面，是该液压升降台的重要组成构件，因此其使用材料的性能至关重要，选择型号为Q235的普通碳素钢，初选实心处截面基本尺寸为3060MM，长1HB度已确定约为870MM。72滚道材料及设计尺寸选择根据滚道的工作情况，并且考虑到滚轮的直径，选择热轧普通槽钢，型号为5。20420541173升降工作台材料及设计尺寸选择工作台的，对于翻转工作台骨架，基本尺寸为LB1010520，翻转平台面则用热轧普通钢板，公称厚度为5MM。74底座材料及设计尺寸选择底座主要用于支撑作用，选用热轧不等边角钢8应力计算及强度校核81内、外铰架力的分解首先外铰架L1和内较架L2受的力分解成沿铰架方向（称方向1）的力和垂直于该方向的方向（称方向2）上的力SINFCOFX1YCI2）（11）（SINFYOC2SIYB12INFYA1COS2IYD12在上述分解合成力的过程中，由于竖直均很小，故这些力在1、2方向上XDAXBOFF，的分解力可忽略不计。82外铰架轴力图、剪力图和弯矩图分析图81外铰架L1受力分析图82外铰架L1轴力图12图83外铰架L1纵向剪力图图84外铰架L1纵向弯矩图由上述图有12C1WNFM2BOL其中，6SINH21）（SIN873125）（313212HB/B）（）（则外铰架L1所受最大拉应力为或）（1BO1MAX；,2其中,1BFBH外铰架L1所受最大压应力为1C3MAX上式中、产生于液压缸作用点截面处，产生于O点截面处。分别记为L112MAX拉、L1压、L1拉。AA2MAX83内铰架轴力图、剪力图和弯矩图分析图85内铰架L2受力分析13图86内铰架L2轴力图图87内铰架L2纵向剪力图图88内铰架L2纵向弯矩图由上述图有；其中2A2WNFM132132126HB/HB）（）（则内铰架L2所受最大拉应力为；其中1D21MAX）（21D1DHBF内铰架L2所受最大压应力为；其中1A2AX）（21A1A上式中产生于O点处上半部分界面，产生于O点处下半部分界面。分别记为L21MMAX拉、L2压。AX2AX84铰架应力强度校核841铰架截面尺寸的确定经过精确计算和筛选，已选取内外铰架实心截面为3060MM，经更详细的计算发现，1HB所选截面宽度太长，考虑到材料的节省和强度要求，现可将截面尺寸暂定为2060MM。1HB此外，在内外铰架相连接处，铰架截面处应加工有一孔，其直径经过计算可选取为30MM。2842铰架截面应力分析校核结合83中内容，可能产生的最大拉应力为L1拉，L1拉，L21MAXMAX拉。可能产生的最大压应力为L1压，L2压。此外，在铰架与水平线所1MAX3MAX2成角度不同的时候，这些力又相应地发生变化，结合相关数据得，其变化曲线如以下各图所示，14图811外铰架L1中产生的可能最大拉应力变化曲线1MAX图812外铰架L1中产生的可能最大拉应力变化曲线2MAX图813外铰架L1中产生的可能最大压应力变化曲线3MAX15图814内铰架L2中产生的可能最大拉应力变化曲线1MAX图815内铰架L2中产生的可能最大压应力变化曲线2MAX铰架所选材料为Q235普通碳素钢，其屈服极限216235MPA，若选取安全因数2，SSN则铰架许用应力1081175MPA。SN以上数据比较有,且,则校核得内外铰架所受应力小于许用应力，因此满足MLY内、外铰架支撑起货物的强度要求而不至于铰架断裂，故所选用铰架满足设计要求。致谢经过几个月的努力，最终还是顺利地完成了此次毕业设计。值此毕业设计论文完成之际，当我再次回首这几个月的经历时，真是颇有感慨，当然最多的还是成就感。通过本次毕业设计，我从中受益匪浅，不仅学会应用大学里所学到的一些基础知识去解决设计中遇到的问题，而且比较全面系统的理解了机械设计的一些设计方法和设计步骤，同时还认识到作为一