《果園水果采摘升降平臺的設(shè)計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《果園水果采摘升降平臺的設(shè)計（14頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 1緒論 1.1課題研究的目的及意義 1.1.1果園水果采摘液壓升降平臺設(shè)計的目的 1、理論目的：綜合運用機械設(shè)計課程、液壓技術(shù)，材料力學(xué)及其他與相關(guān)課程的理論知識和生產(chǎn)實際，進(jìn)行液壓升降臺設(shè)計實踐，使理論知識和生產(chǎn)實踐緊密結(jié)合起來，并得到進(jìn)一步的鞏固和提高。由于這里不能上傳完整的畢業(yè)設(shè)計（完整的應(yīng)包括畢業(yè)設(shè)計說明書、相關(guān)圖紙CAD/PROE、中英文文獻(xiàn)及翻譯等），此文檔也稍微刪除了一部分內(nèi)容（目錄及某些關(guān)鍵內(nèi)容）如需要其他資料的朋友，請加叩扣:2215891151 2、實踐目的：在設(shè)計實踐中學(xué)習(xí)和掌握通用液壓元件，尤其是各類標(biāo)準(zhǔn)元件的選用原則和回路的組合方法，培養(yǎng)

2、設(shè)計技能，提高分析和解決生產(chǎn)實際問題的能力，為今后的設(shè)計制造工作打好的基礎(chǔ)。 1.1.2果園水果采摘升降平臺車設(shè)計的意義 隨著當(dāng)代農(nóng)業(yè)機械化及其自動化的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對生產(chǎn)率的要求也越來越高，因此，在農(nóng)業(yè)機械化的發(fā)展中，具有結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，升降平穩(wěn)等優(yōu)點的果園水果液壓升降機起著極其重要的作用。果園水果采摘液壓升降平臺是一種新型的液壓升降機，主要由機械元件和液壓泵等組成,我們有必要對它進(jìn)行深入研究。本次畢業(yè)設(shè)計的題目來源于水果采摘第一道工序，所設(shè)計的產(chǎn)品具有實用價值，針對已有成熟產(chǎn)品的廣泛使用,分析其存在的優(yōu)缺點并對現(xiàn)有產(chǎn)品做出的改進(jìn)設(shè)計，使產(chǎn)品機構(gòu)更合理、更實用、更可靠。

3、 1.2國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢 1.2.1研究現(xiàn)狀 目前，我國水果采摘大部分單憑人工爬樹或使用梯子采摘，移動較為困難并存在安全問題，大大降低了采收效率。因水果的成熟期較短，采收效率低直接影響水果的品質(zhì)及貯藏。然而，在工廠用很多先進(jìn)的升降平臺，如固定式液壓裝卸平臺，折臂式升降平臺，移動式升降平臺等，對其進(jìn)行簡單改裝，使其適應(yīng)果園環(huán)境，有利于實現(xiàn)采收的方便性，安全性及及時性。升降平臺的核心部件在于液壓提升設(shè)備。因此，國內(nèi)外對液壓提升設(shè)備主要進(jìn)行動力分析和運動分析，確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸。如液壓缸的推力速度，作用時間，內(nèi)徑，液壓升降機行程及活塞桿直徑等。 1.2.2發(fā)展趨

4、勢 隨著全球科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，世界液壓升降臺工業(yè)相繼發(fā)生了一系列重大的技術(shù)革命，極大地提高了勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，擴大了生產(chǎn)規(guī)模，降低了產(chǎn)品熱耗、能耗，有效控制了煙塵、粉塵、有害氣體的排放，由此引發(fā)了世界液壓技術(shù)工業(yè)快速發(fā)展，解決了全球?qū)σ簤寒a(chǎn)品的巨大需求。在最近20年，世界液壓工業(yè)新技術(shù)絕大部分是在上世紀(jì)幾大創(chuàng)新技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)或發(fā)展的，這些新技術(shù)包括降低熱耗、提高自動化程度、擴大生產(chǎn)規(guī)模、利用廢物、環(huán)境保護(hù)、產(chǎn)品深加工等方面。其中玻璃鋼復(fù)合材料的技術(shù)有著良好的發(fā)展前景，就是要大力開拓玻璃鋼復(fù)合材料的應(yīng)用范圍，不斷提高先進(jìn)性能。此外，隨著人們生活水平的提高，建筑面積不段增加，像車

5、間、倉庫等面積小又急需節(jié)省人力資源，提高勞動效率高，減少噪音和污染的場所，液壓升降平臺車應(yīng)運而生。國內(nèi)外研究人員正針對這些場所，根據(jù)人們的不同需要在不斷的完善升降平臺車的結(jié)構(gòu)性能，改變體積的大??！研發(fā)出能夠更加實現(xiàn)重物的平穩(wěn)升降、節(jié)省人力、占用空間小、安全可靠并能迅速地對承載物重量的改變做出反應(yīng)的液壓升降平臺車。 1.3本課題研究內(nèi)容 首先對液壓升降技術(shù)參數(shù)進(jìn)行分析研究，結(jié)合具體實例，對機構(gòu)中兩種液壓缸布置方式分析比較，并根據(jù)要求對液壓傳動系統(tǒng)個部分進(jìn)行設(shè)計計算最終確定液壓執(zhí)行元件-液壓缸，通過對叉桿的各項受力分析確定臺板與叉桿的載荷要求，最終完成液壓升降臺的設(shè)計要求。 2果園水

6、果采摘升降平臺的設(shè)計的總機設(shè)計 2.1總體方案的分析比較和確定 經(jīng)過多方面考慮，對液壓升降平臺車的設(shè)計初擬定兩種方案 方案一分析：如圖2-1所示，液壓升降臺采用的液壓缸兩端都可在一定空間內(nèi)自由活動，這樣一來對液壓缸易受到徑向剪切力和較大彎矩，從而對其壓桿穩(wěn)定性要求很高。從外形結(jié)構(gòu)上來說，尺寸設(shè)計計算和力的計算都很復(fù)雜，而且要滿足升降臺升降時的最大最小高度，需要較大的液壓缸行程。此外從安全方面考慮，與液壓缸上端作用點相連接的肋板部分作用在連接鉸架的軸上，則軸對該處鉸架截面作用力將很大，則該截面可能成為危險截面。且當(dāng)液壓缸活塞到底部時，升降臺還可能將有較大高度，不能滿足升降臺的設(shè)計要

7、求。 圖2-1 液壓升降平臺方案一 方案二分析：如圖2-2所示，該方案和方案一不同之處之一在于，液壓缸一端通過軸固定在底座上，另一端通過肋板固定在鉸架上，這樣液壓缸的一端繞另一端在某個較小角度內(nèi)旋轉(zhuǎn)，能保證液壓缸具有較好的壓桿穩(wěn)定性，而且液壓缸作用在鉸架的實心截面處，使鉸架受力分配較均勻。另外，在此方案中，液壓缸的作用點較低，那么的液壓缸的行程只需變化很小，便載物臺就可以實現(xiàn)較大幅度的升降，易于滿足設(shè)計要求，因此它能節(jié)省工作人員的體力，提高工作人員的工作效率。 通過以上的方案分析，果園水果采摘液壓升降平臺采用方案二設(shè)計。 圖2-2 液壓升降平臺方案一 2.2

8、液壓升降平臺車的結(jié)構(gòu)及運動原理 液壓升降平臺主要由動力源和機架兩部分組成，動力源部分主要由液壓泵和單作用液壓缸組成，機架部分由工作平臺，內(nèi)外剪式鉸架板和底座導(dǎo)軌槽，支撐板等構(gòu)件組成(如圖2-3所示)。 圖2-3 液壓升降平臺車結(jié)構(gòu) 1鏈輪鋼架，2滑輪，3液壓升縮機構(gòu)，4內(nèi)腳架，5載物平臺， 6鉸接軸7外鉸架，8液壓缸轉(zhuǎn)軸，9肋板，10導(dǎo)軌，11底座 果園水果采摘液壓升降平臺的運動原理如下所述： 首先，升降平臺的升降是通過液壓缸的伸縮運動來實現(xiàn)地的。液

9、壓缸一端通過軸和兩肋板與外鉸架相連。另一端通過軸固定在底座導(dǎo)軌槽的中部位置；其次，內(nèi)、外鉸架與導(dǎo)軌槽連接的方式為：圖示鉸架右端通過安裝了軸承的滾輪與上下導(dǎo)軌槽相連接，圖示鉸架左端通過鉸支連接固定在上下導(dǎo)軌槽左部；液壓泵經(jīng)過油管與液壓缸相連，則當(dāng)手拉液壓泵滑輪時，油壓將頂起液壓缸使柱塞伸出，當(dāng)卸荷時，重物的重力將使肋板壓縮柱塞，使柱塞回縮進(jìn)去。由前述的連接方式得，與外鉸架7右側(cè)，內(nèi)鉸架4右側(cè)相連接的滾輪將左右滾動，從而工作平臺將上升或下降，起到升降貨物的作用。 3 升降臺尺寸初步分析計算 XXXXXXXXXX......此處刪除無數(shù)+N個字，完整設(shè)計請加扣扣:2215891151

10、 圖4-1 整體受力分析圖 4.2外鉸架受力分析圖 外鉸架L1受力分析如圖4-2， 圖4-2 外鉸架受力分析圖 圖中： , ; , ; 4.3內(nèi)鉸架受力分析圖 內(nèi)鉸架L2受力分析如圖4-3， 圖4-3 內(nèi)鉸架受力分析圖 圖中; , ; ; 以上了圖中所示力的方向皆為事先假設(shè)力的方向，其中規(guī)定水平方向（x方向）向上為正，向下為負(fù)；豎直方向（y方向）向右為正，向左為負(fù)。 4.4力和力矩的分析計算 4.4.1鉸架上端鉸支受力 先忽略平臺自重，則由上圖 因為， 所以

11、 而 （令，且有，為軸承滾輪與平臺導(dǎo)軌槽間的摩擦系數(shù)） ，則至此能計算出 、 、 、 4.4.2整體受力分析計算 對平臺，重物及兩鉸架組成的整體進(jìn)行受力分析：（4.1） =0 =0 ?。?） =0 　 （2） 4.4.3內(nèi)、外鉸架單獨受力分析 對L1單獨進(jìn)行受力平衡分析： =0 =0 （3） =0 =0 （4）

12、 　 由（３）、（４）得 ?。?）　　　　　　　　　　　　　　　 由（２）、（４）得 （6） . 對L2單獨進(jìn)行受力平衡分析： =0 =0 （7） =0 =0 （8） 4.4.4力矩平衡分析 若規(guī)定逆時針為正，順時針為負(fù)，則對L1的c點的轉(zhuǎn)矩平衡得： =0 =0 　 （a) 對L2有： （1），d點的轉(zhuǎn)矩平衡得：

13、 =0 =0 (b) （2），o點的轉(zhuǎn)矩平衡得： =0 =0 (c) =0 (d) 又因為 —軸承滾輪與底座導(dǎo)軌槽間的摩擦系數(shù) 4.5液壓缸受力分析 4.5.1液壓缸受力公式的導(dǎo)出 由（c），（d）兩式得： 則至此能算出 由上(5) 、(6)式分別可得：

14、 (e) =- （f） 將以上（e）、（f）式代入至（a）式得： F= = （g） 至此可算出力F，由于這些力是按對稱鉸架的一邊來考慮的，所以F為鉸架與底座成時液壓缸所承受的一半力的大小。 則T=2F= 其中：T-液壓缸受力大小 4.5.2液壓缸最大受力時數(shù)值及角度計算 分析液壓缸產(chǎn)生最大力時，鉸架與底座所成角度大小

15、根據(jù)上面一系列的式子有，當(dāng)為不同大小時，對應(yīng)各鉸支點受力大小不同，從而液壓缸受力大小相應(yīng)不同?，F(xiàn)根據(jù)以上所列式子將部分關(guān)鍵數(shù)據(jù)輸入如下表4-1, 表 4-1 關(guān)鍵數(shù)據(jù)計算 12º 18º   24º 30º 36º 42º 48º 54º 59º -24.5 -24.4 -24.4 -24.4 -24.3 -24.3 -24.2 -24.2 -24.1 2447.7 2375.2 2268.9 2122.0 1923.6

16、1657.1 1295.8 794.4 212.3 12.2 12.6 13.1 13.8 14.8 16.1 17.9 20.4 23.2 1223.6 1258.4 1310.1 1382.0 1479.4 1610.5 1788.7 2036.2 2322.8 64.8 87.6 106.8 122.9 136.3 147.1 155.3 161.0 163.8 305.0 270.0 239.8 212.9 187.6 163.3 139.8 116.9 98.4 28.35 29.4

17、0 29.95 30.07 29.84 29.32 28.55 27.57 26.62 435 435 435 435 435 435 435 435 435 (N) 20635 19394 18310 17284 16253 15170 13997 12705 11517 此外經(jīng)過更精確的計算得，液壓缸受力曲線圖如下圖4-4， 圖4-4 液壓缸受力曲線圖 由上圖得，當(dāng)升降臺處于最低位置，即 =時，液壓缸受力最大，此時有有 T = 20635 N，考慮到工作平臺，工作平臺導(dǎo)軌槽，內(nèi)、外鉸架等的重量，經(jīng)咨詢，可取一系數(shù)

18、=1.3，則液壓缸所受最大壓力為 = T= 20635 1.3 =26825.5 26826N 5 液壓系統(tǒng)的分析 5.1 受載分析 該液壓升降臺的工作循環(huán)過程是：當(dāng)工作平臺處于最低位置時，手拉液壓升降機構(gòu)，升降臺升起，當(dāng)?shù)竭_(dá)最大高度時，升降臺停止上升，液壓系統(tǒng)進(jìn)入保壓階段；在升降臺上升的過程中，升降臺的傾角不斷地發(fā)生變化；升降臺開始下降，下降到最低點停止運動，至此升降臺一個工作循環(huán)結(jié)束。在升降臺的整個工作循環(huán)過程中，在最低位置時液壓缸推力最大。隨著上平臺高度的增加，液壓缸的推力將逐漸減小。 5.2 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計 5.2.1設(shè)計要求

19、 結(jié)合設(shè)計要求，液壓升降平臺車的動力元件為手動式液壓泵，執(zhí)行元件為單作用液壓缸，其中手動液壓泵自帶油箱和卸荷閥，其內(nèi)部已有一部分液壓回路，原理如下：1， 當(dāng)要使工作平臺上升時，換向閥7左位接通，液壓泵3，1中油液進(jìn)入液壓缸下端，從而將液壓缸活塞頂出，平臺上升。2，當(dāng)要使工作平臺下降時，換向閥7右位接通，液壓缸6中的油液因重物產(chǎn)生的壓力而被壓出，經(jīng)由換向閥和節(jié)流閥流回油箱，節(jié)流閥8則控制油液的流速，從而使升降臺能緩慢卸載。 5.2.2 液壓系統(tǒng)原理圖 綜上所述，只需用油管將液壓泵出油口連接至液壓缸的進(jìn)油口即可組一完整的液壓回路，如圖5-1所示， 圖5-1 液壓系統(tǒng)原理圖 1油箱

20、 ，2單向閥 ，3手動液壓泵 ，4單向閥 ， 5溢流閥 ，6液壓缸，7手動換向閥 ，8節(jié)流閥 其中1、2、3、4、5、7、8都集中在液壓泵中 6液壓缸﹑液壓泵具體選型 6.1液壓缸的選擇 由以上計算得出：液壓升降平臺車平臺處于最低高度，即 =時，液壓缸受力最大，，此時液壓缸所受的力是= 26826 N。選擇缸徑為的液壓缸，其所能提供的最大推力為= 31420 N。其輸出壓力位＝700kgf/cm2，儲油量為1升，重量為12kg;此外液壓泵配有1m高壓油管/接頭。 6.2液壓泵設(shè)計計算及選型 由于液壓缸承受的最大壓力為26826 N, 所以腳液壓泵至少要提供268

21、26 N的力，根據(jù)以上要求選擇油壓泵F-1000型，其外形尺寸為L×b×h=530×160×200mm。 6.3油量的校核 由上得液壓缸需滿足的行程為180mm，而液壓缸直徑為50mm，則當(dāng)升降臺達(dá)最高位置時液壓缸內(nèi)儲油儲油=180×10￣ ² × = 0.353 L。 此外，此時油管中也儲存有一定的油量，而液壓缸所配油管為1m，內(nèi)徑為20mm，則油管儲油量為=10 = 0.314 L。 則液壓缸所需出油量至少應(yīng)為= + =0.353+0.314 = 0

22、.667L ，小于液壓缸而儲油量1L，故液壓缸儲油量足夠，滿足要求。 7 各構(gòu)件參數(shù)設(shè)計 7.1內(nèi)、外鉸架材料及設(shè)計尺寸選擇 內(nèi)外鉸架主要用于支撐升降臺面，是該液壓升降臺的重要組成構(gòu)件，因此其使用材料的性能至關(guān)重要，選擇型號為Q235的普通碳素鋼，初選實心處截面基本尺寸為30×60mm，長度已確定約為870mm。 7.2滾道材料及設(shè)計尺寸選擇 根據(jù)滾道的工作情況，并且考慮到滾輪的直徑，選擇熱軋普通槽鋼，型號為5。 7.3升降工作臺材料及設(shè)計尺寸選擇 工作臺的，對于翻轉(zhuǎn)工作臺骨架，基本尺寸為L×B=1010×520，翻轉(zhuǎn)平臺面則

23、用熱軋普通鋼板，公稱厚度為5mm。 7.4底座材料及設(shè)計尺寸選擇 底座主要用于支撐作用，選用熱軋不等邊角鋼 8 應(yīng)力計算及強度校核 8.1 內(nèi)、外鉸架力的分解 首先外鉸架L1和內(nèi)較架L2受的力分解成沿鉸架方向（稱方向1）的力和垂直于該方向的方向（稱方向2）上的力 在上述分解合成力的過程中，由于豎直均很小，故這些力在1、2方向上的分解力可忽略不計。 8.2 外鉸架軸力圖、剪力圖和彎矩圖分析 圖8-1 外鉸架L1受力分析 圖8-2 外鉸架L1軸力圖 圖8-3 外鉸架L1縱向剪力圖 圖

24、8-4 外鉸架L1縱向彎矩圖 由上述圖有： 其中， 則外鉸架L1所受最大拉應(yīng)力為 或 ； 其中= 外鉸架L1所受最大壓應(yīng)力為 上式中、產(chǎn)生于液壓缸作用點截面處，產(chǎn)生于o點截面處。分別記為L1：拉、L1：壓、L1：拉。 8.3內(nèi)鉸架軸力圖、剪力圖和彎矩圖分析 圖8-5 內(nèi)鉸架L2受力分析 圖8-6 內(nèi)鉸架L2軸力圖 圖8-7 內(nèi)鉸架L2縱向剪力圖 圖8-8 內(nèi)鉸架L2縱向彎矩圖 由上述圖有：

25、 ；其中 則內(nèi)鉸架L2所受最大拉應(yīng)力為 ； 其中 內(nèi)鉸架L2所受最大壓應(yīng)力為 ； 其中 上式中產(chǎn)生于o點處上半部分界面，產(chǎn)生于o點處下半部分界面。分別記為L2：拉、L2：壓。 8.4 鉸架應(yīng)力強度校核 8.4.1鉸架截面尺寸的確定 經(jīng)過精確計算和篩選，已選取內(nèi)外鉸架實心截面為3060mm，經(jīng)更詳細(xì)的計算發(fā)現(xiàn)，所選截面寬度太長，考慮到材料的節(jié)省和強度要求，現(xiàn)可將截面尺寸暫定為=2060mm。 此外，在內(nèi)外鉸架相連接處，鉸架截面處應(yīng)加工有一孔，其直徑經(jīng)過計算可選取為=30mm。 8.4.2鉸架截面應(yīng)力分析校核

26、 結(jié)合8.3中內(nèi)容，可能產(chǎn)生的最大拉應(yīng)力為 ①L1：拉，②L1：拉，③L2：拉?？赡墚a(chǎn)生的最大壓應(yīng)力為①L1：壓，②L2：壓。此外，在鉸架與水平線所成角度不同的時候，這些力又相應(yīng)地發(fā)生變化，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)得，其變化曲線如以下各圖所示， 圖8-11 外鉸架L1中產(chǎn)生的可能最大拉應(yīng)力變化曲線 圖8-12 外鉸架L1中產(chǎn)生的可能最大拉應(yīng)力變化曲線 圖8-13 外鉸架L1中產(chǎn)生的可能最大壓應(yīng)力變化曲線 圖8-14 內(nèi)鉸架L2中產(chǎn)生的可能最大拉應(yīng)力變化曲線 圖8-15 內(nèi)鉸架L2中產(chǎn)生的可能最大壓應(yīng)力變化曲線 鉸架所選材料為Q235普通碳素鋼，其屈服極限=2

27、16235Mpa，若選取安全因數(shù)=2，則鉸架許用應(yīng)力==108117.5Mpa。 以上數(shù)據(jù)比較有<,且<,則校核得內(nèi)外鉸架所受應(yīng)力小于許用應(yīng)力，因此滿足內(nèi)、外鉸架支撐起貨物的強度要求而不至于鉸架斷裂，故所選用鉸架滿足設(shè)計要求。 致 謝 經(jīng)過幾個月的努力，最終還是順利地完成了此次畢業(yè)設(shè)計。值此畢業(yè)設(shè)計論文完成之際，當(dāng)我再次回首這幾個月的經(jīng)歷時，真是頗有感慨，當(dāng)然最多的還是成就感。 通過本次畢業(yè)設(shè)計，我從中受益匪淺，不僅學(xué)會應(yīng)用大學(xué)里所學(xué)到的一些基礎(chǔ)知識去解決設(shè)計中遇到的問題，而且比較全面系統(tǒng)的理解了機械設(shè)計的一些設(shè)計方法和設(shè)計步驟，同時還認(rèn)識到

28、作為一個設(shè)計人員必須具備的一些素質(zhì)。 在設(shè)計過程中也會遇到一些自己解決不了的問題，通過查閱相關(guān)資料文獻(xiàn)以及在王旭峰老師的悉心的指導(dǎo)和幫助下，問題都迎刃而解。 至此，我衷心地感謝我的指導(dǎo)老師王旭峰老師，在整個設(shè)計過程中他都給予了我悉心的指導(dǎo)和一次又一次的幫助。此外還要感謝和我一起做畢業(yè)設(shè)計的同學(xué)們，他們在本次設(shè)計中給予了我很大的幫助和支持。在設(shè)計的過程中，我也得到了許多同學(xué)的寶貴建議和不斷的啟發(fā)，和幾位課題相近的同學(xué)學(xué)習(xí)探討畢業(yè)設(shè)計時，我學(xué)到了不少的設(shè)計知識和創(chuàng)作方法，正是因為有了你們的幫助，才讓我不僅學(xué)到了本次課題所涉及的新知識，更讓我感覺到了知識以外的東西。同時我還要感謝

29、我的學(xué)校，在我們即將離校的最后一段時間里，能夠更多地讓我們學(xué)會一些實踐應(yīng)用知識，增加我們實踐操作和動手能力。再一次對我的母校表示感謝！ 最后，向在百忙中抽出時間對本論文進(jìn)行評審的各位老師表示衷心地感謝！謝謝你們的評審和教誨。四年的大學(xué)生活在這個季節(jié)即將劃上一個圓滿的句號，我將帶著你們的期盼和對自己的承諾再次起航。 參考文獻(xiàn) [1].仆炎主編. 機械傳動裝置設(shè)計手冊上冊[M]. 北京:機械工業(yè)出版社, 1999。 [2].濮良貴

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