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附錄A Lifts optimization design Cars with glass lifts is key to guide gibs problem. Guide gibs function is to make window glass up and down movement, can in vertical, front and back, the or so direction assurance guidance; General use metal, leather, felt or rubber is made. The above test method although considered the guide friction factors, but DuoZhong and all kinds of automobile glass lifts the actual trajectory there are still differences, a lack of corresponding conversion method. Such as xiali, mai hing industrial vehicle glass lifts, its lifting movement track are big radius arc (R1250mm. 2500 mm). Xiali car window of installed in lifting arm brackets, the window in lifting movement, is to use the groove and roll in the bracket the axial clearance, to constantly adjust Angle brackets, in order to adapt to the window glass in the guide groove movement up and down, so the actual working condition and test on the stage of the simulation working condition is showed in the. In order to make the test requirements close to the actual working condition, through the nearly sample comparative experiments, the statistics and analysis, find the suitable correlation coefficient, is the production of all kinds of glass lifts to all kinds of models of the door, that ensure the match door window product performance, also improve the quality of the test bed of practical value. Because arm type glass lifts manufacturing process relatively simple, low cost, at present our country about 80% of the automobile glass lifts the arm type glass lifts. And soft type glass lifts from stability and resistance movement is much better than the former more compact structure, and the installation and layout are more convenient, but at present our country about soft type lifts, there is no formal national standards. Soft shaft type glass lifts in the world of high-grade vehicle especially cars has been used in great quantities, it is a more advanced glass lifts. In recent years the introduction of domestic automobile products, such as the truck, Beijing, nanjing Cherokee and tell YiWeiKe provided by the lifter. At present some domestic auto parts factory has in such as Beijing automobile glass lifts factory, nac accessory tools factory, sichuan car factory accessories factory completed the soft shaft type glass lifts production technology of technological development (introduction), can provide the product localization. With its low value-added production level, can also be used to replace arm type glass lifts. As the car structure layout design, manufacturing cost, manufacturing technology, the requirements of the manual push-pull type window of adjusting mechanism for many still vehicle in use. At present the arm type and manual (mechanical) glass lifts as the main use the type, the gentle type glass lifts is limited to introduce the application of the model, and electricity-powered glass lifts application is less. Electric glass lifts in foreign high-grade car is very normal, due to the application of the complicated structure, and high cost, and domestic small motor performance instability, the products in our country at present is used in automobile products is less. Can foresee, along with the car design, manufacturing level enhancement, electric glass lifts will more and more application in automobile products. Glass lifts the door system of the door is the attachment. Glass lifts is to realize the car door glass doors accessories lifting movement. Through the glass lifts drive glass bracket for up and down movement, thus make the glass door window frame of door along the guide groove or guide for lifting movement. The common glass lifts main has a fork arm type transmission and rope wheel drive two common form. The latter can adapt to the glass in the big curvature of the surface movement and arc. In addition there is a hand control type two kinds of control ways he electric. The door design and layout. Proper selection and arrangement glass lifts is to guarantee the glass lift control light and reliable work of the key. As the door system of moving parts, lifts and body not only of the layout related internal and external board, at the same time also and the door both sides of guide rail and glass of water cut, sealed inside and outside the door, even have a certain correlation and speakers. In the door system especially inside and outside door plank and glass shape after confirmation, need to be in preliminary based on the door system and glass lifts associated parts layout and analysis. At the same time in the leg levelers mathematical model (CAD) before building also need on the door system and the mutual relationship between nt together.this may and related mechanical analysis. 附錄B 升降器優(yōu)化 汽車用玻璃升降器的關鍵是導向槽問題。導向槽的功能是使車窗玻璃上下運動時，能在垂直、前后及左右方向上保證導向作用；一般用金屬、毛氈或橡膠制成。上述試驗方法雖然考慮了導軌摩擦等多種因素，但與各種汽車用玻璃升降器的實際運動軌跡仍有差異，也缺少相應的換算方法。如夏利、華利車用玻璃升降器，其升降運動軌跡均為大半徑圓弧(R1250mm．2500mm)。夏利車的車窗玻璃安裝在舉升臂托架上，車窗玻璃在升降運動中，是利用托架內的凹槽與滾輪軸軸向間隙，來不斷調整托架角度，以適應車窗玻璃在導向槽內的上下運動，因此實際工況與試驗臺上模擬的工況是有出入的。為了使試驗要求貼近實際工況，通過近百個樣件的對比試驗，采用統計與分析方法，找到了適宜的相關系數，是生產的各種玻璃升降器能與各種車型的車門門窗匹配，即保證了產品性能質量，也提高了試驗臺的實用價值。 由于臂式玻璃升降器制造工藝相對簡單，成本低，目前我國80％左右的汽車玻璃升降器采用臂式玻璃升降器。而柔式玻璃升降器從平穩(wěn)性、運動阻力來說大大優(yōu)于前者結構更緊湊，且安裝和布置都較為方便，但目前我國關于柔式升降器尚無正式的國家標準。 軟軸式玻璃升降器在世界各種中高檔車輛特別是轎車上已被大量采用，是一種比較先進的玻璃升降器。近年來國內的引進汽車產品，如重汽斯泰爾、北京切諾基和南京依維柯等均采用這種升降器。目前已在國內一些汽配廠如北京汽車玻璃升降器廠、南汽隨車工具廠、四川汽車廠附件廠等完成了有關軟軸式玻璃升降器的生產工藝的技術開發(fā)(引進)，可提供國產化產品。隨著其批量化生產水平的提高，亦可用于替代臂式玻璃升降器。 由于汽車結構布局設計、制造成本、制造技術的要求，手動推拉式的車窗調整機構仍為許多車輛采用。目前臂式及手動(機械式)玻璃升降器為主要使用類型，柔式玻璃升降器的應用尚限于引進車型，而電動式玻璃升降器應用較少。 電動玻璃升降器在國外中高檔車上應用已很普通，由于其結構復雜、成本高、且國內小型電機產品性能不穩(wěn)定，故目前在我國汽車產品中應用尚少?？梢灶A見，隨著我國汽車設計、制造水平的提高，電動玻璃升降器將越來越多地應用于汽車產品。 玻璃升降器是車門系統中的車門附件。玻璃升降器是實現轎車車門玻璃升降運動的車門附件。通過玻璃升降器帶動玻璃托架作上下運動，從而使得車門玻璃沿著車門窗框的導槽或導軌作升降運動。目前常用的玻璃升降器主要有叉臂式傳動和繩輪式傳動兩種常見結構型式。后者能夠適應玻璃在大曲率的弧形升降面上移動。此外有手操縱式卒電動兩種操縱方式。車門設計和布局中．正確選擇和布置玻璃升降器是保證玻璃升降操縱輕便、工作可靠的關鍵。 作為車門系統中的運動部件，升降器不僅僅和車身內外板的空間布局相關，同時也和車門兩側導軌、玻璃內外水切、密封條、門鎖甚至和揚聲器都有一定關聯。在車門系統特別是內外門板和玻璃形狀初步確認后，需要在基于車門系統和玻璃升降器相關聯部件進行布局和分析。與此同時在升降器數學模型(CAD)構建之前也需要對車門系統和升降器之間相互關系進行運動校核及相關的力學分析。 塔里木大學 畢業(yè)論文（設計）任務書 學 院 班 級 學生姓名 學 號 課題名稱 剪叉式液壓升降臺的設計 起止時間 2011年12月01日——2012年5月28日（共14周） 指導教師 職 稱 講師 課題內容： 適合于室內作業(yè)使用的主要以垂直升降形式為主,如剪叉式和桅柱式(云梯形結構)。剪叉式升降臺升降機構為多層架杠桿鉸鏈結構,載貨平臺安裝在杠桿鉸鏈架上方,升降車回收狀態(tài)工作平臺離地面距離較大,人和貨物必須通過梯子才能上下,極其不方便,桅柱式(云梯形結構)升降車升降機構為不同導軌相互重疊,載貨平臺固定在最內側一節(jié)導軌上,由于相鄰2節(jié)導軌為單面接觸,導軌導向性和整體剛度較差,平臺的承載能力受到限制,而且由于導軌相互重疊,使工作平臺的尺寸大大減小。 主要設計要求和參數： 1、 最大承載量1000kg。 2、升降范圍為2m；可自由移動。 擬定工作進度（以周為單位） 1.第1—2周 查閱相關文獻，撰寫開題報告，初步確定大致方案。 2.第3—6周 確定方案,初步完成相關設計。 3.第7—10周 完善有關細節(jié)設計，編寫設計說明書。 4.第11—12周 整理資料，檢查設計及任務說明書。 5.第13周 制作PPT，準備答辯。 6.第14周 答辯。 主要參考文獻 1.宋錦春,蘇東海.液壓與氣壓傳動.[M].北京:科學出版,2006 2.李壯云,葛宜遠.液壓元件與系統.[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004 3.雷天覺.新編液壓工程手冊.[M].北京:北京理工大學出版社,1999 4.成大先.機械設計手冊.[M].北京:化學工業(yè)出版社,2004 任務下達人（簽字） 年 月 日 任務接受人意見 任務接受人簽名 年 月 日 12 屆畢業(yè)設計 剪叉式液壓升降臺 設計說明書 學生姓名 學 號 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 農業(yè)機械化及其自動化 班 級 指導教師 日 期 塔里木大學教務處制 前 言 高空作業(yè)平臺行業(yè)發(fā)展最關鍵的還是用信息技術帶動和提升高空作業(yè)平臺工業(yè)的制造技術水平。目前，CAD/CAE/CAM技術、快速模型制造技術在高空作業(yè)平臺工業(yè)中的應用，使高空作業(yè)平臺的設計制造技術發(fā)生了重大變革。另外，數控精密高效加工設備在高空作業(yè)平臺的開發(fā)和制造水平的應用，如五軸加工機床、高速銑等也大大提高了高空作業(yè)平臺行業(yè)的發(fā)展水平。但是，目前我國高空作業(yè)平臺行業(yè)發(fā)展中仍存在很多不完善的地方，需要繼續(xù)加以改進。具體表現為：技術含量低的高空作業(yè)平臺已供過于求，而技術含量較高的中、高檔高空作業(yè)平臺還遠不能適應國民經濟發(fā)展的需要，諸如精密、復雜的沖壓高空作業(yè)平臺和塑料高空作業(yè)平臺、轎車覆蓋件高空作業(yè)平臺、電子接插件等電子產品高空作業(yè)平臺等高檔高空作業(yè)平臺仍有很大一部分依靠進口。 本課題為順應整個社會經濟、科技和工業(yè)發(fā)展的要求，主要針對目前市面液壓升降機的一些不足，比如導軌導向性和整體剛度較差，平臺的承載能力受到限制，受力不均勻，工作平臺的尺寸小等不足，提出了新型的桅柱式液壓升降臺的設計，主要目的是能減小臺面的橫截面積，大大提高升降臺的整體剛度、導向性和穩(wěn)定性。 主要設計的要求和所需要達到的參數如下： 1、最大承載量1000kg。 2、升降范圍為2m；前后推進距離為1m。 與本課題相關的研究工作已經取得了一些經驗累積和成果，在此基礎上開展這項研究會比較順利。其次，利用我們學校圖書館豐富的館藏圖書資料和充足的數據庫資源，很方便查閱相關資料。另外，我院有機械設計實驗室、機械電子實驗室、機械制造實驗室等，為本課題的進行提供了必要的理論研究資源和實驗條件，能保證課題的順利完成。 目 錄 1 緒論...........................................................................................................................................1 2 機械部分的受力分析力......................................................................................................3 3 機械部分的強度校核...........................................................................................................5 3.1外連桿強度校核..................................................................................................................5 3.2內連桿強度較核..................................................................................................................5 3.3連接兩連桿的銷軸的強度校核..........................................................................................6 4 確定液壓系統方案................................................................................................................8 4.1確定基本回路......................................................................................................................8 4.1.1卸荷回路.......................................................................................................................8 4.1.2調速回路的確定...........................................................................................................9 4.1.3保壓回路的確定.........................................................................................................10 4.2 液壓傳動系統的形式確定...............................................................................................11 4.3 液壓系統原理圖...............................................................................................................11 5 設計、選擇液壓元件、輔件............................................................................................13 5.1確定液壓缸系數................................................................................................................13 5.1.1初選系統壓力.............................................................................................................13 5.2液壓輔助元件的計算及選擇............................................................................................13 5.3油箱的設計........................................................................................................................13 5.3.1油箱的設計要點.........................................................................................................14 5.3.2油箱容積計算.............................................................................................................14 5.4其它元、輔件的選擇........................................................................................................14 5.4.1吸油濾油器.................................................................................................................14 5.4.2選擇濾油器的基本要求.............................................................................................14 5.4.3溢流閥的選擇.............................................................................................................15 5.4.4壓力表開關選擇.........................................................................................................15 5.4.5單向節(jié)流閥.................................................................................................................15 5.4.6液控單向閥的選擇.....................................................................................................15 5.5閥塊的設計........................................................................................................................15 5.6效率的計算........................................................................................................................15 5.6.1計算沿程壓力損失.....................................................................................................16 5.6.2效率計算.....................................................................................................................17 5.6.3系統發(fā)熱與溫升計算.................................................................................................17 5.6.4液壓系統的一般使用和維護.....................................................................................18 6 液壓堆高車外型結構設計................................................................................................20 6.1后輪的設計........................................................................................................................20 6.1.1輪架的選擇.................................................................................................................20 6.1.2階梯軸的材料選擇及結構設計.................................................................................20 6.1.3后輪軸的結構設計.....................................................................................................20 6.1.4輪子的材料選擇.........................................................................................................21 6.1.5被動輪架.....................................................................................................................21 6.2機架的設計........................................................................................................................22 6.2.1機架的主要組件的材料及尺寸的選擇....................................................................22 6.3貨叉架的設計...................................................................................................................22 6.3.1貨叉架材料、尺寸的選擇...........................................................................................27 7 結論..........................................................................................................................................24 致謝.................................................................................................................................................25 參考文獻.......................................................................................................................................26 塔里木大學畢業(yè)設計 1 緒論 液壓傳動能在運動過程中實現無級調速、調速方便。液壓傳動簡化了機器結構，減少了零件的數目。由于系統充滿了油液，對各液壓件有潤滑和冷卻的作用，使之不易磨損，又由于容易實現過載保護，因而壽命長。液壓傳動易于實現標準化、系列化、通用化，便于設計、制造和推廣。 液壓升降平臺由于升降平穩(wěn)、安全可靠、操作簡單，經濟實用，被廣泛應用于生產流水線和倉庫、造紙、醫(yī)藥等行業(yè)，主要用于生產流水線高度差之間貨物運送；物料上線、下線；工件裝配時調節(jié)工件高度；高處給料機送料；大型設備裝配時部件舉升；大型機床上料、下料；倉儲裝卸場所與叉車等搬運車輛配套進行貨物快速裝卸等。因此，對于液壓升降平臺的設計與研究具有重要意義。 我國液壓、氣動和密封工業(yè)雖取得了很大的進步，但與主機發(fā)展需求，以及和世界先進水平相比，還存在不少差距，主要反映在產品品種、性能和可靠性等方面。以液壓產品為例，產品品種只有國外的1/3，壽命為國外的1/2。為了滿足重點主機、進口主機以及重大技術裝備的需要，每年都有大量的液壓、氣動和密封產品進口。據海關統計及有關資料分析，1998年液壓、氣動和密封件產品的進口額約2億美元，其中液壓約1.4億美元，氣動近0.3億美元，密封約0.3億美元，比1997年稍有下降。按金額計，目前進口產品的國內市場占有率約為30%。1998年國內市場液壓件需求總量約600萬件，銷售總額近40億元；氣動件需求總量約500萬件，銷售總額7億多元；密封件需求總量約11億件，銷售總額約13億元。 社會需求永遠是推動技術發(fā)展的動力，降低能耗，提高效率，適應環(huán)保需求，機電一體化，高可靠性等是液壓氣動技術繼續(xù)努力的永恒目標，也是液壓氣動產品參與市場競爭是否取勝的關鍵。為了適應這些目標和滿足用戶的需要，現代液壓氣動產品發(fā)展呈如下主要趨勢。 (1)減少能耗，充分利用能量 液壓技術在將機械能轉換成壓力能及反轉換方面，已取得很大進展，但一直存在能量損耗，主要反映在系統的容積損失和機械損失上。如果全部壓力能都能得到充分利用，則將使能量轉換過程的效率得到顯著提高。為減少壓力能的損失，必須解決下面幾個問題： ①減少元件和系統的內部壓力損失，以減少功率損失。主要表現在改進元件內部流道的壓力損失，采用集成化回路和鑄造流道，可減少管道損失，同時還可減少漏油損失。 ②減少或消除系統的節(jié)流損失，盡量減少非安全需要的溢流量，避免采用節(jié)流系統來調節(jié)流量和壓力。 ③采用靜壓技術，新型密封材料，減少磨擦損失。 ④發(fā)展小型化、輕量化、復合化、廣泛發(fā)展3通徑、4通徑電磁閥以及低功率電磁閥。 ⑤改善液壓系統性能，采用負荷傳感系統，二次調節(jié)系統和采用蓄能器回路。 日本小松、日立、川崎、德國Rexroth，Linde，美國Eiton-Vickers’，Parker都采用負荷傳感系統，可節(jié)省功率20-30%。 ⑥為及時維護液壓系統，防止污染對系統壽命和可靠性造成影響，必須發(fā)展新的污染檢測方法，對污染進行在線測量，要及時調整，不允許滯后，以免由于處理不及時而造成損失。 (2)主動維護 液壓系統維護已從過去簡單的故障拆修，發(fā)展到故障預測，即發(fā)現故障苗頭時，預先進行維修，清除故障隱患，避免設備惡性事故的發(fā)展。 要實現主動維護技術必須要加強液壓系統故障診斷方法的研究，當前，憑有經驗的維修技術人員的感宮和經驗，通過看、聽、觸、測等判斷找故障已不適于現代工業(yè)向大型化、連續(xù)化和現代化方向發(fā)展，必須使液壓系統故障診斷現代化，加強專家系統的研究，要總結專家的知識，建立完整的、具有學習功能的專家知識庫，并利用計算機根據輸入的現象和知識庫中知識，用推理機中存在的推理方法，推算出引出故障的原因，提高維修方案和預防措施。要進一步引發(fā)液壓系統故障診斷專家系統通用工具軟件，對于不同的液壓系統只需修改和增減少量的規(guī)則。另外，還應開發(fā)液壓系統自補償系統，包括自調整、自潤滑、自校正，在故障發(fā)生之前，進市補償，這是液壓行業(yè)努力的方向。 (3) 機電一體化 電子技術和液壓傳動技術相結合，使傳統的液壓傳協與控制技術增加了活力，擴大了應用領域。實現機電一體化可以提高工作可靠性，實現液壓系統柔性化、智能化，改變液壓系統效率低，漏油、維修性差等缺點，充分發(fā)揮液壓傳動出力大、貫性小、響應快等優(yōu)點,其主要發(fā)展動向如下： ①電液伺服比例技術的應用將不斷擴大。液壓系統將由過去的電氣液壓on-oE系統和開環(huán)比例控制系統轉向閉環(huán)比例伺服系統，為適應上述發(fā)展，壓力、流量、位置、溫度、速度、加速度等傳感器應實現標準化。計算機接口也應實現統一和兼容。 ②發(fā)展和計算機直接接口的功耗為5mA以下電磁閥，以及用于脈寬調制系統的高頻電磁閥(小于3ms)等。 ③液壓系統的流量、壓力、溫度、油的污染等數值將實現自動測量和診斷，由于計算機的價格降低，監(jiān)控系統，包括集中監(jiān)控和自動調節(jié)系統將得到發(fā)展。 ④ 計算機仿真標準化，特別對高精度、“高級”系統更有此要求。 ⑤ 由電子直接控制元件將得到廣泛采用，如電子直接控制液壓泵，采用通用化控制機構也是今后需要探討的問題，液壓產品機電一體化現狀及發(fā)展。 液壓元件由于制造精度高，因而造價相對于機械零件要求，為了做到經濟實惠，在選擇液壓元件時，盡量以國內同類產品代替國外產品。比如電磁換向閥，我選擇了沈陽液壓件廠的產品，并且有直流電源和交流電源兩種，我選擇了交流電源。因為，雖然用直流電源，電磁換向閥如果卡位，電磁塊不至于被燒壞。但配置一套直流電源的價格遠比一個電磁塊的價格高，況且電磁閥被卡住的情況也是偶而的。權衡了一下還是選擇了交流電池。同理，在一些產品性能不相上下時，我盡量選用了沈陽液壓件廠的產品?？梢允∪ミ\費和避免一些其它問題，這都降低了成本。 2 機械部分的受力分析 機械部分整體結構圖如下：2-1 圖2-1 剪叉結構圖 1.上板架 2.內連桿 3.外連桿 4.下板架 估算各構件的自重： 上板鋼板：G1=shp=2.2×1.2×0.005×7.8×103=102.96Kg 上板架：G2=SLp=12×0.248×10-4×7.8×103=96.5Kg F=(G1+G2)g=(102.96+96.5)×9.8=1955N 內連桿：G=SLp=[25.162×4.2×10-4+0.9×2×0.25×3.14×(0.0832-0.0632)+0.085× 0.15×4.2]×7.8×103=156Kg F=Gg=156×9.8=1530N 外連桿：G=SLp=[25.162×4.2×10-4+0.25×3.14×[10.22-8.22]×10-4×1.8+0.25×3.14×(8.32-6.32)×10-4×1.8+4.2×0.85×15×10-4]×7.8×103=196Kg 取軸自重7Kg，則 F=205×9.8=2010N 取滑輪與槽鋼摩檫系數μ=0.2，外負載1000Kg。 對上板進行受力分析如圖2-2： 圖2-2 上板受力分析圖 Fy1+Fy2=(P+G)×0.5 Fx1= -Fx2= -uFy2 Fy2×2000=0.5×(F+P)×1000 解得 Fy2=2744N Fy1=2744N Fx1=Fx2=548.8N 對內連桿進行受力分析如圖2-3： 圖2-3 內連桿受力分析圖 根據受力平衡得： Fx1+Fx3=Fx4 Fy3=F+Fy1+Fy4 Fx4=uFy4 Fy3×d3+Fx4×d4=Fx3×d1+F×d2+Fy4×d 解得： Fx3=46N Fy3=7247N Fx4=595N Fy4=2973N 對外連桿進行受力分析如圖2-4： 圖2-4 外連桿受力分析圖 外連桿自重2010N。 根據力矩平衡原理：對O點取矩，并設x為液壓缸受力，力臂為600mm。 x×600=(7247+2010)×1000+46×200+400×548.8+2000×2744 解得 x=25000N。 3 機械部分的強度校核 3.1外連桿強度校核 圖3-1 外連桿強度校核 由受力分析得：x=25000N Fx2=548.8N Fy2=2744N Fx3=46N Fy3=7247N sinα=380/2020，則α=11° cosβ=a2+b2-c2/2ab，則β=10。 此外連桿材料為熱軋16號槽鋼，高度160mm，寬65mm，Wx=117cm3, L=934.5cm4,A=25.15cm2 該外連桿的危險截面為I-I截面。 軸力產生正應力為 θ′=Fr3/A=46/25.15×10-4=1.8×104Pa 彎距Mx產生正應力為θ′=Mx/Wx=7247×0.535/117×10-6=33.1×106Pa 由兩種應力疊加后，可知，危險點在I-I截面上側和下側邊緣，分別為最大壓應力和最大拉應力。 最大壓應力 θ1=θ′+θ″=0.018+33.1=33.118Mpa 最大拉應力為 θ2=|θ′-θ″|=33.082Mpa 查表[4]得，Q235型槽鋼的彎曲靜許用應力[θ]=135Mpa,θ1<[θ]，θ2<[θ]， 因此，外連桿各個截面均為安全截面。 3.2 內連桿強度較核 圖3-2 內連桿強度校核 由受力分析得：Fx1=548.8N Fy1=2744N Fy3=7247N Fx3=46N Fx4=595N Fy4=2973N 內連桿材料為16號熱軋普通槽鋼： Wx=117cm3，Ix=934.5cm4，A=25.15cm2 此內連桿的危險截面為I-I截面。 軸力產生的拉應力為 θ′=N/A=548.8/25.15×10-4=0.218Mpa 彎距Mx產生彎曲正應力為 θ″=Mx/Wa=2973/117×10-6=2.5Mpa 兩種應力疊加后，I-I截面上、下邊緣點為危險點，分別產生最大拉應力和最大壓應力分別為： θ1=θ′+θ″=25.218Mpa θ2=|θ′-θ″|=24.782Mpa 許用應力[θ]=135Mpa 所以，內連桿各截面安全。 3.3連接兩連桿的銷的強度校核 圖3-3 銷的受力分析圖 圖3-4彎距圖 圖3-5扭距圖 Q4=x=25000N T=x×0.02=5000N·m 綜合分析，可知，截面I-I或II-II為危險截面。 Mg=Q4×L=2.5×104×(0.08-0.06)/2=2500N·m 抗彎截面模量 w=3.14/32×d3=0.1d3 抗扭截面模量 wt=3.14/16×d3=0.2d3 由第三強度[4]理論得： θ= = = = =5.6MPa 查表[4]得許用彎曲應力為120Mpa，因此，此銷安全。 4 確定液壓系統方案 液壓系統方案的確定是液壓系統設計的一個重要環(huán)節(jié)。目的是選擇回路，并把各回路組成系統，以便以后確定原理。 理論課上，我們知道任何復雜的液壓系統都是由一些簡單的基本回路構成的。液壓元件又組成了基本回路。所以根據液壓系統的動作要求和性能特點選液壓元件組成液壓系統。 這次畢業(yè)設計的液壓升降平臺要求為：1、舉升高度為2米；2、原始高度0.6米；3 舉升重量1000公斤。所設計系統必須能完成舉升動作，并達到以上要求，考慮系統效率以及經濟上的一些問題。 我設計的液壓系統如圖4-1 電源 啟動 上升 下降 快降 圖4-1 液壓系統圖 4.1確定基本回路 4.1.1卸荷回路 卸荷回路的作用是在電動機不熄火的情況下使液壓油卸荷，即泵輸出的液壓油以最低壓力回油箱。 卸荷回路主要有以下幾種： 如圖4-2采用換向閥的卸荷回路，用三位四通換向閥中位M型（或H，K型）滑閥機能，或在液壓泵出口旁路接二位三通閥，使液壓泵輸出的油液流回油箱，液壓泵卸荷。它適用于低壓小流量（P=2.5MPa，Qp≦40L/min）的液壓系統，高壓大流量系統用換向閥卸荷時沖擊較大。 圖4-2 換向閥的卸荷回路 圖4-3 溢流閥的卸荷回路 如圖4-3為溢流閥的卸荷回路。當先導式溢流閥1控制管路通過二位二通電磁換向閥3 接回油箱時，液壓泵輸出的油液以很低的壓力經溢流閥回油箱。實現液壓泵的卸荷。工作過程中流量變化較大的液壓系統，采用雙連泵供油。 如圖4-4是利用特殊結構的液壓缸使泵卸荷的回路。在液壓缸3活塞向左運動返回終點時，缸體上帶單向閥2的旁通油口開啟，液壓泵的油液從液壓缸的有桿腔經過此油口流回油箱，液壓泵卸荷。 我在設計中選擇了第一種卸荷方式，因為其適用于低壓小流量的液壓系統，并比較簡單。 圖4-4 特殊液壓缸使泵卸荷 4.1.2調速回路的確定 液壓調速分為節(jié)流調速，容積調速和容積節(jié)流調速三種方式。節(jié)流調速，容積節(jié)流調速只能用于開式系統。容積調速多用于閉式系統。由于本系統簡單，固采用開式系統，具體原因以后在述。 節(jié)流調速回路，由流量控制閥，溢流閥，定量泵和執(zhí)行元件等所組成。它通過改變流量控制閥的通流面積，控制和調節(jié)流入和流出執(zhí)行元件的流量，達到調速的目的。這種調速回路具有結構簡單，工作可靠，成本低，使用維護方便，調速方便，調速范圍大等優(yōu)點。但它能量損失大，效率低，一般用于功率不大的場合。 由于流量控制閥在回路中的按放位置的不同，節(jié)流調速回路有進口節(jié)流式，出口節(jié)流式，旁路節(jié)流式和進出口同時節(jié)流式幾種節(jié)流形式。 (1)進口節(jié)流調速回路（如圖4-5所示） 為使油液通過節(jié)流閥流入液壓缸，液壓泵的工作壓力P必須大于P1，節(jié)流閥的壓差在工作中或因負載變化或因其開度的改變，要在一定的范圍內變動。其設定值一般為△Pi=0.2-0.3MPa。 圖4-5 進口節(jié)流調速 (2)出口節(jié)流調速回路 這種調速回路是將節(jié)流閥置在回油路上，用它來控制油腔流出的油量，因而也就控制了進入液壓缸的流量，從而也就控制了液壓缸的速度。 (3)旁路節(jié)流調速回路（如圖4-6所示） 如圖1-5，這種調速回路是把節(jié)流閥放在與液壓缸相并聯的支路上。節(jié)流閥在調節(jié)流量的同時、起溢出多余流量的作用?；芈分幸缌鏖y起安全閥作用。 ① 當節(jié)流面積一定時，負載越大，速度剛性越大； ② 當負載不變時，節(jié)流閥通流面積越小，即速度越大，速度剛性越大； ③ 當活塞面積變大時，減小節(jié)流閥指數和泄露系數均可提高速度剛性。 圖4-6 旁路節(jié)流調速回路 (4)容積節(jié)流調速回路 容積節(jié)流調速回路是利用變量泵和節(jié)流閥組合而成的一種調速回路。它保留了容積調速回路無溢流損失、效率高和發(fā)熱少的長處。 綜合以上調速回路的特點，我選擇了進油調速回路。 4.1.3保壓回路的確定 有些機械回程時如釋放過快，將引起液壓系統劇烈的沖擊、震動和噪聲，基至導致管路和閥門的破裂。 保壓回路有以下幾種： (1) 用液壓單向閥的保壓回路（如圖4-7） 在液壓缸無桿腔油路上接入一個液控單向閥，利用單向閥錐形閥座的密封性能實現保壓。一般在20MP工作壓力下保壓10min。 圖4-7 用單向閥的保壓回路 (2) 用輔助液壓泵保壓回路 在回路中增設一臺輔助液壓泵。當液壓缸加壓完畢要求保壓時，由壓力繼電器發(fā)出電訊號，使輔助液壓泵供油，維持系統壓力不變。 (3) 用蓄能器的保壓回路(如圖4-8) 用重錘式蓄能器在保壓過程中向a點供油、保壓時，蓄能器充入高壓油，重錘上升，觸及限位開關時，使電液換向閥的電磁鐵1Y斷電，主液壓泵卸荷，以后由蓄能器保持系統壓力。此種保壓回路壓力液動小，不超過0.1-0.2MP。 圖4-8 用蓄能器的保壓回路 綜上所述，我選用了第一種用液控單向閥的保壓回路。 4.2液壓傳動系統的形式確定 液壓傳動系統可分為開式系統和閉式系統。 開式系統中，油泵自油箱吸油，供給執(zhí)行機構，低壓油直接返回油箱，有系統簡單、系統散熱條件好等優(yōu)點。 閉式系統中油泵進油管直接與執(zhí)行機構的排油管相連通，形成一個閉合回路。為了補償系統中泄露損失，還需有一個輔助供油泵，其優(yōu)點是1）油箱所需容積??；2）無論是高壓管路還是低壓管路都有一定壓力。因此空氣難進入，運轉平穩(wěn)；3）系統中采用變量軸向柱塞泵，一般不需要換向閥來改變執(zhí)行機構運行方向，減少了換向時的沖擊。 綜合以上傳動系統的特點我選用開式系統。 4.3液壓系統原理圖 在以上基本回路確定的基礎上，擬定液壓系統原理圖，如圖4-9所示。 圖4-9 液壓系統原理圖 5 設計、選擇液壓元件、輔件 5.1確定液壓缸系數 5.1.1初選系統壓力 系統壓力選定是否合理直接關系到整個系統設計的合理程度。在液壓系統功率一定情況下，若選取的系統壓力過底，則液壓元、輔件的尺寸、重量就增加，系統造價也相應增加；若系統壓力選的較高，則液壓設備的重量、尺寸和造價會相對較低。由于對制造液壓元件、輔件的材料、密封、制造精度等要求的提高，反而會增大或增加液壓設備的尺寸、重量和造價、其系統效率和使用壽命也會相應下降。 根據我所要設計的機器的特點，并參照有關資料，我初選系統工作壓力10MP。 1) 計算液壓缸尺寸： 活塞面積 A=F/ηp=2.5×103/0.9×10×106=2.78×10-3m2 D=5.89cm 查表[4]，取液壓缸的內徑為63mm，外徑為76mm。 桿徑比d/D，一般按下述原則?。? 當活塞桿受拉時，一般選取d/D=0.3-0.5；當活塞桿手壓時，一般取d/D=0.5-0.7。 所以本設計我取d/D=0.7，即d=0.7D=0.7×58.9=44mm， 取活塞桿直徑為45mm。 2) 泵組選擇：q=2Av=2×1/4π(D2-d2)×V=2×0.25×3.14×632×10-6×2×10-2=7.48 L/min 3) 液壓杠所需流量為 q=2Av=2×1/4π(D2-d2)×V=2×0.25×3.14×632×10-6×2×10-2=7.48 L/min q=7.48L/min 查表[4]選取齒輪泵CB3-10。理論排量10mL/r，理論流量14.5L/min，電動機最大功率P=pq/η。 P=106×10×14.5×106/0.8×60=3.02kw 取電動機Y112M-4型：額定功率4kw，效率84.55%。 5.2液壓輔助元件的計算及選擇 1）根據齒輪泵的額定流量14.5L/min查表（JB827-66）。根據推薦管路通過流量25L/min的管徑為8mm管路通過6.3L/min的管徑為5.6mm，所以選取公稱直徑D=8mm的鋼管，鋼管外徑為14mm.管接頭連接螺紋M14×1.5。 2）管接頭的類型 管接頭按材料可分為金屬管接頭、軟管接頭和快速接頭。通常選用金屬管接頭。金屬管接頭又可分為擴口式管接頭、卡套式管接頭、焊接式管接頭、球面焊式管接頭。各管接頭的特點如下： 擴口式管接頭：利用管子端部擴口進行密封，不需其他密封件；結構簡單，適用于薄管連接，工作壓力〈8MPa。 卡套式管接頭：利用卡套變形卡住管子進行密封，裝拆方便，但對管子尺寸精度要求較高，工作壓力〈31.5MPa。 焊接式管接頭：利用“0”型密封圈端面密封，連接牢固可靠，對管子尺寸精度要求不高。管壁要求較厚，裝配時需要焊接。工作壓力〈31.5MPa。 球面焊接式管接頭：利用球面進行密封，不需要其它密封件，但加工精度要求較高，裝配時需要焊接。工作壓力≦35MPa。 根據以上介紹的各種管接頭的特點，我選擇了焊接式管接頭，因為它的特點更適合于我所設計的系統。 5.3油箱的設計 油箱的作用是儲油、散發(fā)油的熱量、沉淀油的雜質和使油中的氣泡上浮釋出；有時油箱蓋還可以用作油泵裝置和其它液壓元件的底板。 5.3.1油箱的設計要點 （1）油箱必須有足夠大的容積以滿足散熱、容納停機時因重力作用而返回油箱的油，操作時油面保持適當高度的要求； （2）油箱底部做成適當的斜度，并設放油塞； （3）從構造上應考慮清洗換油方便，應設置人孔，便于清洗污物； （4）箱壁上需裝油面指示器，油箱上并裝上溫度計； （5）油箱上應有帶空氣濾清器的通氣孔，有時注油孔和通氣孔可兼用； （6）吸油管和回油管應盡量遠隔開，吸油管離箱底的距離H≧2D（管徑）。距箱邊不小于3D，回油管插入最低油面以下，防止回油時帶入空氣。距箱底H≧2D（管徑）。油的排口面向油箱，管端斜成45度； （7）吸油側和回油側要用隔板隔開，用以分離回油帶來的氣泡和贓物。隔板高度不低于油面到管底高度的3/4； （8）為了防銹、防凝水，油箱內壁應用好的耐油涂料。 綜合以上的設計要點，我設計我的油箱，但由于機器工作不頻繁，所以沒有設計溫度計，并設計了兩個隔板。 5.3.2油箱容積計算 按經驗公式計算油箱容積：V=（3-5）qp=3×14.5=43.5L 我所設計的油箱設有冷卻器，在這種情況下，油箱的長:寬:高為1:1:1到1:2:3。油面達到油箱高度的80%。油箱的長為370mm，寬為365mm，高為320mm。 5.4其它元、輔件的選擇 5.4.1吸油濾油器 濾油器有以下幾種形式、用途特性如下： （1）網式濾油器 裝在油泵吸油管上，可以保護油泵。特性為結構簡單，通油能力大，過濾效果差； （2）線隙式濾油器 過濾材料強度低，一般用于低壓系統，特性為結構簡單，過濾效果較好，通油能力大，但不易清洗； （3）紙芯濾油器 用于油的粗過濾，最好與其它濾油器聯合使用，特性為過濾效果好，精度高，但易阻塞，無法清洗，需要換紙蕊； （4）燒結式濾油器 用于特別要求過濾質量的液壓系統，最好與其它濾油器合用，特性是在高溫下工作與承受較高壓力，抗腐蝕能力強，制造簡單，性能穩(wěn)定； （5）磁式濾油器 用于濾清帶磁性鐵屑與磨料，特性是效果好，維護復雜； （6）片式濾油器 用于一般過濾，特性為強度大，不易損壞，通油能力大。 5.4.2選擇濾油器的基本要求 （1）過濾精度滿足要求； （2）能力滿足設計系統要求； （3）濾芯應有足夠的強度，不至于因油液壓力而破壞； （4）在一定溫度下，有一定的耐久性； （5）能抵抗濾油的侵蝕； （6）容易清洗和更換濾芯； （7）價錢低廉。 由于液壓系統中對油的要求很高，尤其是油的過濾過程。因此濾油器的選擇非常重要。所以敘述頗多。綜合各種濾油器的特性，我選擇了網式濾油器。泵的流量為14.5L/min。由于經驗公式告訴我濾油器過濾能力大于泵的流量的2倍，因此我選的濾油器為XV-40×180j。 5.4.3溢流閥的選擇 由于我設計的系統中有閥塊，閥塊上有溢流閥、換向閥、截止閥（壓力表開關），所以溢流閥選板式溢流閥，系統壓力為10MP，流量為14.5L/mn。所以我選擇了直動式溢流閥型號為DBDS6P10。 5.4.4壓力表開關選擇 由于是板式連接，系統管道公稱直徑8mm。所以我選擇型號為KF-L8/12E的壓力表開關。 5.4.5單向節(jié)流閥 由于閥塊上沒有安裝單向節(jié)流閥，所以單向節(jié)流閥選管式，根據管路公稱直徑、流量，我選擇了型號為MK8G10/V的單向節(jié)流閥。 5.4.6 液控單向閥的選擇 選擇液控單向閥為SV10PB120型。各種元件、輔件的詳細型號如表5-1所示： 表5-1 輔件選擇表 名稱 型號 流量 備注 吸油濾油器 XV-40×180J 40 壓力0.3~0.6損失 液位計 溢流閥 DBDS6P10 齒輪泵 CB3-10 14.5 5.7KW 電動機 Y112M-4 4KW 壓力表 Y-60 截止閥 KF-L8/12E 電磁換向閥 4WEP10/AW220 單向節(jié)流閥 MK8G10/V 液控單向閥 3V10PB120 空氣濾清器 查機械設計手冊取D=45mm 5.5閥塊的選擇 我所選擇的閥塊相安有電磁換向閥，直動式溢流閥，壓力表開關。根據所選的以上幾種元、輔件的外形尺寸，初選擇閥塊為100×100×100的立方體。 閥塊體如圖5-1： 圖5-1 閥塊體 1) 為壓力油入口2)回油口3)側壓口4）油液進系統口5）油液出系統口6）溢流閥瀉油口7）溢流閥進油口8）換向閥進（出）油口（A）9）換向閥進油口10）B口11）換向閥出油口 5.6效率的計算 5.6.1計算沿程壓力損失 1）判斷流動狀態(tài) 由雷諾系數Re=vd/r=4Q/3.14dr可知，在油液黏度一定的條件下，Re大小與Q成正比，與管道的內徑成反比。 缸的所需流量為7.8L/min，管子公稱直徑為8mm，所以 Re=4Q/πdr=4×Q×7.8×10-3/60×3.14×8×10-3×4.5×10-5=230 由于累諾數Re小于臨界雷諾數2000，由此可推論出各工況下的進、回油路中油液的狀態(tài)為層流。 2）計算沿程壓力損失 ΔPc=λl/d×v2×p/2 6 λ=75/Re=75×3.14dv/4Q V=4Q/3.14d2 上式代入沿程壓力損失的計算公式得： ΔPc=150prl/πd4×Q （1）油箱到泵的進口沿程壓力損失： ΔPL1=150ρrl/πd4Q =150×917.4×4.5×10-5×0.2×14.5×10-3/3.14×(8×10-3)4×60 =2.3×104Pa （2） 泵出口到閥塊沿程壓力損失： ΔPL2=150ρrl/πd4×Q =150×917.4×4.5×10-5×0.5×14.5×10-3/3.14×(8×10-3)4×60 =5.8×104Pa （3） 閥塊到油箱沿程壓力損失： ΔPL3=150ρrl/πd4×Q =150×917.4×4.5×10-5×0.8×7.8×10-3/3.14×(8×10-3)4×60 =4.9×104Pa （4） 閥塊到單向節(jié)流閥沿程壓力損失： ΔPL4=150ρrl/πd4×Q =150×917.4×4.5×10-5×0.1×7.8×10-3/3.14×(8×10-3)4×60 =0.6×104Pa （5） 單向節(jié)流閥到閥塊2沿程壓力損失： ΔPL5=150ρrl/πd4×Q =150×917.4×4.5×10-5×0.4×7.8×10-3/3.14×(8×10-3)4×60 =2.4×104Pa （6） 閥塊到液壓缸沿程壓力損失： ΔPL6=150ρrl/πd4×Q =150×917.4×4.5×10-5×0.6×7.8×10-3/3.14×(8×10-3)4×60 =1.5×104Pa （7） 液壓缸到閥塊沿程壓力損失： ΔPL7=ΔPL6=1.5×104Pa 總的沿程壓力損失為： ΔPL=0.19×106Pa 3）計算局部壓力損失 （1）油箱到泵有一個90度的彎頭 V=Q/0.25×π×d2=14.5×10-3/0.25×3.14×60×0.0082 =4.8m/s ΔPr1=rH δ=0.29 ΔPr1=3000Pa （2）泵到閥塊4個彎頭 ΔPr2=4rH=4rδv2/2g=1200Pa （3）閥快到油箱3個彎頭 ΔPr3=3rH=9000Pa （4）閥塊到液壓缸1個彎頭 ΔPr4=rH=3000Pa （5）液壓缸到閥塊 ΔPr5=rH=3000Pa 所以，總的管道局部壓力損失為 ΔPr=30000Pa 4）計算閥類元件壓力損失 ΔPr=ΔPn(Q/Qn)2 (5-3) 式中 ΔPv—閥的額定壓力損失。可由產品樣本查出。 Q——通過閥的實際流量 Qn— 閥的額定流量 （1）直動式溢流閥 ΔPv1=ΔP(Q/Qn)2=10×106(0.7/60)2=0.1×106Mpa （2）電磁換向閥 ΔPv2=ΔP(Q/Qn)2=1.3×106×(0.7/60)2=1.4×105Pa （3）液控單向閥 ΔPv3=ΔP(Q/Qn)2=0.2×106Pa 所以，總的閥類元件局部壓力損失為0.34×106Pa 5）管路總的壓力損失為： ΔP=0.66Mpa 5.6.2效率計算 升降回路效率： ηc1=P1Q1/Pp×Qp=10×106×7.48/10.66×106×14.5=0.48=48% 系統總效率： ηc2=ηp×ηc1×ηm ηp=0.8 ηm=0.95 ηc2=0.8×0.95×0.48=0.36=36% 5.6.3系統發(fā)熱與溫升計算 升降平臺上升速度0.02m/s，上升時間t=1/0.02=50s。由手冊[4]查最高溫度Q1=75℃ P1=KA(Q1-Q