水果便攜式采摘升降臺設(shè)計

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盡管人們非常熱衷于深水域和超深水域的極限壓力活動，可是他們并沒有意識到，在淺水域他們同樣面臨著許多技術(shù)難題。特別是像起重機(jī)這樣在淺水域重負(fù)荷下工作的裝置，正變得越來越“多才多藝”，逐漸成為穩(wěn)固的生產(chǎn)解決方式。道哈恩，OSL近海系統(tǒng)及德克機(jī)械的主席，說，他們公司的起重機(jī)的承載能力正在增加。這歸功于行業(yè)心態(tài)的新建與現(xiàn)有裝置的升級。一般元素就是生產(chǎn)設(shè)備早期生產(chǎn)是，從許多深水域經(jīng)濟(jì)意義下的操作方式來看，好像淺水域的操作人員已經(jīng)也將這一觀點(diǎn)記在心里了。現(xiàn)在，操作人員希望起重機(jī)裝置在淺水域既能鉆孔又能鑿井，而不是僅僅能夠移動鉆孔。對設(shè)計并建造起重機(jī)系統(tǒng)的道哈恩來說，有意義的事就事最大載荷能力的增加，富有挑戰(zhàn)性的工作就是如何才能安全地吊起和安全地卸荷，以消除過載并超過系統(tǒng)未預(yù)想承載能力的技術(shù)性限制的這一上升危險性。就拿設(shè)計這一環(huán)節(jié)來說，每個都愿意從一張潔凈的紙張開始，可是實際上很少如此。地球上確實有數(shù)以百計的近海域的起重機(jī)。當(dāng)在現(xiàn)有的裝置上改進(jìn)一個新的系統(tǒng)時，道哈恩和他的工作人員就在受限的空間和現(xiàn)有能力范圍內(nèi)開展工作。著時一項富有挑戰(zhàn)性的工作，因為在大多數(shù)情況下，起重機(jī)支架和點(diǎn)輪系統(tǒng)的設(shè)計受所有材料方面的限制也就是說，對齒輪牙的大小及系統(tǒng)所用材料，僅有這么多可用的額外能力。另外，真正的危險在于起重過程中較重裝置會擊穿海床，因此，反復(fù)考慮整體設(shè)計是非常重要的，這就是OSL所要做的。道哈恩說，“增強(qiáng)起重系統(tǒng)能力的關(guān)鍵是明確機(jī)殼載荷是如何通過起重系統(tǒng)弦桿齒輪架及齒輪系統(tǒng)上，與機(jī)器支架相聯(lián)的最低的齒輪載荷最大載荷。”載荷的分布基本上是以一個齒輪到下一個齒輪降低20%。比如，在一個有3個齒輪的裝置上，有一半載荷有最低的齒輪承載，下一齒輪就承擔(dān)30%，最上層的承擔(dān)20%，然后逐漸減少。OSL的目標(biāo)是，設(shè)計一個通過各樣齒輪完全分配機(jī)器支架承載的系統(tǒng)。道哈恩說，提出的設(shè)計里僅有2%的多樣性，所有并不是要獲得多樣性。這樣就實現(xiàn)了兩件事：系統(tǒng)的可靠性得到實質(zhì)性的提高；齒牙的疲勞壽命也得到提高。為了保證具有持續(xù)的速度，就OSL電力驅(qū)動系統(tǒng)使轉(zhuǎn)矩多樣化。這樣在開動機(jī)器時，漸漸上升或下降的系統(tǒng)就不會超出齒輪所能承受的壓力值。傳統(tǒng)系統(tǒng)上，當(dāng)起重機(jī)啟動時將會產(chǎn)生一股強(qiáng)大的電流，這在工作過程一開始就使齒輪受壓并產(chǎn)生疲勞。這項新系統(tǒng)消除了這一現(xiàn)象，可是與一開始就立即進(jìn)入工作狀態(tài)不同，在起重過程開始提升之前，機(jī)器就被安放好以使所有齒輪平衡受載。道哈恩說，這一電力系統(tǒng)另外以好處就是，制動過程中仍可以給馬達(dá)供油，為保證機(jī)器支架能承受工件載荷，系統(tǒng)使每個支架都承擔(dān)力矩。力矩逐漸增至能夠舉起工件的水平，比如，如果其中一個支架將要過載，系統(tǒng)就在這以支架上將速度增加3倍并有效的加以延長，直至使力矩保持在原有水平的10%之內(nèi)。然后，系統(tǒng)下降，保持在一定水平位置。這一系統(tǒng)還能補(bǔ)充在承載下沉的支架以保持裝置水平。能對不利的環(huán)境有迅速反應(yīng)的關(guān)鍵能力。一旦一支架與海床接觸，力矩便能在原處保持一種動態(tài)的狀態(tài)，直到另外的支架也是如此。當(dāng)所有的支架都穩(wěn)固后，承載等的操作以這種動態(tài)的操作狀態(tài)開始進(jìn)行。這種系統(tǒng)能夠安裝在一個起重機(jī)上，或安裝在現(xiàn)有起重系統(tǒng)的動力輸入上。不斷變化的頻率驅(qū)動馬達(dá)以適當(dāng)?shù)鸟R力和力矩與現(xiàn)有驅(qū)動齒輪箱的輸入相適應(yīng)。通過運(yùn)用專門的技術(shù)，其母公司Oigear在液壓業(yè)不斷發(fā)展壯大。OSL設(shè)計了這樣一項系統(tǒng)。它能改變作用在齒牙上的載荷以使載荷平均分布在與支架相連的各個齒牙上。同時，它能對使加其上的載荷變化做出迅速的反應(yīng)。這種設(shè)計另外一個好處就是，它能使分布在每個齒輪上的載荷按有序地發(fā)生變化。比如，當(dāng)暴風(fēng)雨來臨時，能控制分布載荷反向。這意味著，一定比例的載荷會被轉(zhuǎn)移到上層齒輪上，以用于補(bǔ)償施予支架的海浪作用產(chǎn)生的風(fēng)暴載荷；這樣就在總體結(jié)構(gòu)上與風(fēng)暴作用力效應(yīng)相抵消。傳統(tǒng)的千斤頂和齒輪起重系統(tǒng)所能承載的極限時1500千磅左右。千斤頂和齒輪設(shè)計的幾何形狀有AGMAS統(tǒng)一規(guī)定。齒牙的布置必須符合這些所涉標(biāo)準(zhǔn)。從材料這方面來講，這種裝置最多用100ksi。可是要采用更多的進(jìn)口金屬，成本不允許。增強(qiáng)承載能力的另一途徑時加寬齒輪?，F(xiàn)在一般千斤頂齒牙接觸部分的極限寬度約為，生產(chǎn)在寬一點(diǎn)的齒輪就變得成本不允許。另外一種方法是增加與支架相連的齒輪數(shù)量，大多數(shù)起重機(jī)有36個齒輪。道哈恩說。加長系統(tǒng)會達(dá)到54至72個。可是這樣一來，每個齒輪就給系統(tǒng)成本增添200000美元。道哈恩說，為了顯著增加可變載荷，就要退一步看，重新看待起重機(jī)是如何起重的?，F(xiàn)有的設(shè)計都采用接觸撞擊圓筒的操作方式oifgear和Bet lehem Shipyard設(shè)計系統(tǒng)，這一系統(tǒng)里有一圓筒，一個上下移動支架或傳統(tǒng)千斤頂?shù)妮S，齒輪類型系統(tǒng)。OSL設(shè)計一項新的系統(tǒng)，采用三機(jī)筒裝置作為連續(xù)直線馬達(dá)同步操縱，這些機(jī)筒使支架以120度角排列。因此當(dāng)?shù)讓訖C(jī)筒嚙合機(jī)架時，上層機(jī)筒釋放受力。當(dāng)有2個機(jī)筒作業(yè)時，第三個機(jī)筒被重置以承擔(dān)部分載荷。道哈恩強(qiáng)調(diào)說，這三個機(jī)筒能提供連續(xù)平穩(wěn)的動力，使裝置以每分鐘約1-2英尺的速度上下運(yùn)動。道哈恩說，這種設(shè)計和容易調(diào)整，通過增加或減少機(jī)筒直徑，以及每個支架弦桿的數(shù)量更高的可變性載荷。由于這些不是單齒輪嚙合的齒輪驅(qū)動，桿尾千斤頂嚙合機(jī)筒卡盤以多牙與支架。平均地分布并傳遞載荷于齒牙。因為兩個機(jī)筒的整個卡盤面總是嚙合在一起，這種設(shè)計業(yè)確定一種更大的起重面積分布里載荷。這改善了載荷的分布情況并且便于千斤頂更具用耐磨性。道哈恩說，采用這一設(shè)計，他的公司就能建立可承載幾倍與市場上通行的最大起重機(jī)的承載能力。共 3 頁 第 3 頁便攜式水果采摘升降臺設(shè)計姓名：史高昆指導(dǎo)老師：安靜專業(yè)：農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動化班級：12-2學(xué)院：機(jī)械電氣化工程學(xué)院,LOGO,本設(shè)計的主要內(nèi)容,1、本設(shè)計研究的目的和意義2、升降臺的結(jié)構(gòu)及工作過程3、升降臺的主要零件設(shè)計4、結(jié)論,1、本設(shè)計研究的目的和意義我國是世界果樹種植大國，栽培歷史悠久，物種資源豐富。我國在水果生產(chǎn)中以蘋果、梨、柑橘為大宗，其中蘋果434.4萬噸，梨472.1萬噸，柑橘256萬噸。這些水果主要以鮮食為主。采摘過程若收到損傷，將大大縮短保鮮時間，降低果品品質(zhì)。,水果的采摘作業(yè)所用勞動力占整個生產(chǎn)過程所用勞動力的33%50%，采摘作業(yè)比較復(fù)雜，季節(jié)性很強(qiáng)，若使用人工采摘，不僅效率低、勞動量大，而且容易造成果實的損傷。若不及時及時采摘還會影響果品品質(zhì)。,使用采摘機(jī)械不僅提高采摘效率，而且降低了損傷率，節(jié)省了人工成本，提高了果農(nóng)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，提高采摘作業(yè)機(jī)械化程度有重要的意義。本設(shè)計是一種價格低廉、簡單實用、高效率、體積小、便于移動的水果采摘升降臺。,2、升降臺的結(jié)構(gòu)及工作過程升降臺結(jié)構(gòu)：主體結(jié)構(gòu)為剪叉式，即兩塊剪叉板中間通過鉸接，移動兩塊板的水平距離實現(xiàn)平臺的升降。剪叉機(jī)械結(jié)構(gòu)具有較高的效率和穩(wěn)定性、承載能力較高、安全性好。,工作過程：,工作時,人站在升降臺上用腳踩腳踏板，使得主動液壓缸產(chǎn)生壓力油，從而驅(qū)動大液壓缸伸長，最終轉(zhuǎn)變成剪叉板的上升運(yùn)動。上升到所需高度時人停止踩踏。因為有單向閥的作用即使人停止運(yùn)動，升降臺也能保持在一定高度上。當(dāng)需要下降是打開節(jié)流閥，使大液壓缸內(nèi)的壓力油通過節(jié)流閥管道流回油箱，實現(xiàn)升降臺下降過程。,3、升降臺主要零件設(shè)計,升降臺主要零件有主動液壓缸、驅(qū)動液壓缸、大小支架、上下固定板、鉸接固定等零件。設(shè)計重點(diǎn)是與液壓缸相連的大支架的受力分析,大支架受力最復(fù)雜、最大的零件。通過計算可以確定出支架安全的最小尺寸，達(dá)到減輕質(zhì)量和節(jié)省材料的目的。,液壓缸是選取的產(chǎn)品，根據(jù)計算得到液壓缸內(nèi)徑、壓強(qiáng)、行程等數(shù)據(jù)，選取滿足相應(yīng)數(shù)據(jù)的產(chǎn)品。其余零件主要為固定和鉸接件，對其精度要求不高，只需滿足強(qiáng)度和剛度要求即可。,4、結(jié)論,我國水果大多為點(diǎn)、片面積種植，品種多而雜，這就限制水果種植機(jī)械化的發(fā)展。本設(shè)計結(jié)合我國水果采摘實際情況，彌補(bǔ)了高科技采摘裝置（如采摘機(jī)器人）與原始采摘裝置（如梯子、凳子等）之間的空白。為我國水果采摘實現(xiàn)半機(jī)械化打下基礎(chǔ)。,由于知識量不足，難免會有考慮不到的地方還請各位老師給予批評指正,謝謝！, 12 屆畢業(yè)設(shè)計水果便攜式采摘升降臺設(shè)計說明書學(xué)生姓名 學(xué) 號 所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動化 班 級 指導(dǎo)教師 日 期 2012. 6 塔里木大學(xué)教務(wù)處制前 言我國是世界果樹種植大國，在水果生產(chǎn)中以蘋果、梨、柑橘為大宗，其中蘋果434.4萬噸，梨472.1萬噸，柑橘256萬噸。這些水果主要以鮮食為主。采摘過程若收到損傷，將大大縮短保鮮時間，降低果品品質(zhì)。使用采摘機(jī)械不僅提高采摘效率，而且降低了損傷率，節(jié)省了人工成本，提高了果農(nóng)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，提高采摘作業(yè)機(jī)械化程度有重要的意義。 本文著重介紹水果便攜式采摘升降臺的設(shè)計，該裝置不僅方便在果園間的移動及升降，而且可以作為水果采摘頭的固定裝置，彌補(bǔ)我國在便攜式小型升降臺和機(jī)械化水果采摘方面的空白。目 錄1.緒論11.升降機(jī)機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計41.1工藝參數(shù)41.2 升降機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)動機(jī)理41.2.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)形式41.2.2 升降機(jī)的運(yùn)動機(jī)理42 升降臺的機(jī)械計算和零件設(shè)計52.1 液壓缸位置的確定和液壓缸推力的計算52.2 升降零件的設(shè)計72.2.1 上頂板結(jié)構(gòu)72.2.2 強(qiáng)度校核72.3支架設(shè)計72.3.1支架的結(jié)構(gòu)72.3.2支架的受力分析82.4支架間的連接及計算132.5升降臺底座的設(shè)計和校核143.升降臺液壓系統(tǒng)的設(shè)計163.1液壓系統(tǒng)的總體規(guī)劃163.2執(zhí)行元件類型、數(shù)量和安裝位置163.2.1液壓缸類型選擇163.3確定的液壓缸及安裝183.3.1驅(qū)動液壓缸的選擇183.3.2主動液壓缸193.3.3安裝位置193.4速度和載荷計算19參考文獻(xiàn)20致 謝21水果便攜式采摘升降臺1.緒論本文著重介紹水果便攜式采摘升降臺的設(shè)計，該裝置不僅方便在果園間的移動及升降，而且可以作為水果采摘頭的固定裝置，彌補(bǔ)我國在便攜式小型升降臺和機(jī)械化水果采摘方面的空白。論文選題的意義：采摘作業(yè)所用勞動力占整個生產(chǎn)過程所用勞動力的33% 50%1，采摘作業(yè)比較復(fù)雜，季節(jié)性很強(qiáng)，若使用人工采摘，不僅效率低、勞動量大，而且容易造成果實的損傷。使用采摘機(jī)械不僅提高采摘效率，而且降低了損傷率，節(jié)省了人工成本，提高了果農(nóng)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，提高采摘作業(yè)機(jī)械化程度有重要的意義。隨著農(nóng)業(yè)從業(yè)者的減少及老齡化趨勢不斷加大,采摘機(jī)械的開發(fā)利用具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和廣闊的市場前景。升降機(jī)國內(nèi)外現(xiàn)狀分析（1）國內(nèi)研究現(xiàn)狀及分析2：改革開放三十年以來,我國城市建設(shè)發(fā)展突飛猛進(jìn)，有利的帶動了我國升降機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,升降機(jī)做為人們出行的垂直交通工具已經(jīng)隨處可見。1978年，黨的十一屆三中全會作出了實行改革開放的重大決策。隨著大批升降機(jī)企業(yè)的創(chuàng)建，我國升降機(jī)行業(yè)在技術(shù)、管理也不斷規(guī)范。1987年，國家標(biāo)準(zhǔn)GB 7588-87升降機(jī)制造與安裝安全規(guī)范發(fā)布。該標(biāo)準(zhǔn)對保障升降機(jī)的制造與安裝質(zhì)量有十分重要的意義。改革開放后的第二個十年可以說是中國升降機(jī)行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展,不斷創(chuàng)新的十年。經(jīng)過改革開放第一個十年，我國升降機(jī)行業(yè)在吸收國際升降機(jī)新技術(shù)的同時，相關(guān)的管理體制也在不斷的完善。1991年3月升降機(jī)標(biāo)準(zhǔn)制訂修訂協(xié)調(diào)會在廊坊市中國建研院機(jī)械化所召開。會議確定1991年將制訂國家標(biāo)準(zhǔn)升降機(jī)產(chǎn)品型號編制辦法，自動扶梯分類，自動扶梯技術(shù)條件，自動扶梯試驗方法、自動扶梯安裝驗收規(guī)程；修訂國家標(biāo)準(zhǔn)GB7588-87升降機(jī)制造與安裝安全規(guī)范，GB10060-88升降機(jī)安裝與驗收規(guī)范，另外還將制訂3項行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：船用升降機(jī)，液壓升降機(jī)，升降機(jī)導(dǎo)軌檢驗規(guī)則。 隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、城市化建設(shè)的不斷完善，升降機(jī)已不只存在于高檔商務(wù)寫字樓、大酒店、商城普及到高層住宅樓，同時也走進(jìn)人們生活的多個角落，成為城市建筑中不可缺少的垂直交通工具3。我國有13億人口，在用升降機(jī)的人均擁有量是世界平均數(shù)的1/3，是發(fā)達(dá)國家的1/10。巨大的升降機(jī)市場吸引了全世界幾乎所有升降機(jī)企業(yè)的關(guān)注。2007年中國政府出臺了一系列經(jīng)濟(jì)政策，加強(qiáng)宏觀調(diào)控力度，使升降機(jī)市場逐步走向穩(wěn)健和規(guī)范軌道。中國大陸升降機(jī)市場在健康發(fā)展的同時穩(wěn)步攀升，升降機(jī)產(chǎn)銷量達(dá)到了21.6萬臺，比上年凈增4.8萬臺，增幅為28%，這是在我國升降機(jī)產(chǎn)量持續(xù)走高的基礎(chǔ)上又一次創(chuàng)造了歷史新高，超過了全世界升降機(jī)產(chǎn)量的一半。據(jù)統(tǒng)計，2007年我國安裝驗收升降機(jī)146999臺，同比增長24%。截止2007年底，全國在用升降機(jī)達(dá)917313臺。中國已經(jīng)成為全球最大的升降機(jī)市場4。 到2008年底，我國在用升降機(jī)量已超過100萬臺。中國目前不但是全球最大的升降機(jī)生產(chǎn)基地和消費(fèi)市場，也是擁有升降機(jī)最多的國家之一。現(xiàn)在我國升降機(jī)生產(chǎn)力不斷提高，質(zhì)量也被國際市場所認(rèn)可，不但能夠滿足國內(nèi)市場需求，國際市場的供應(yīng)能力也在加強(qiáng)。（2）國外研究現(xiàn)狀及分析：近20年世界工程升降機(jī)行業(yè)發(fā)生了很大變化。RT(越野輪胎升降機(jī))和AT(全地面升降機(jī))產(chǎn)品的迅速發(fā)展，打破了原有產(chǎn)品與市場格局，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展及市場激烈競爭沖擊下，導(dǎo)致世界工程升降機(jī)市場進(jìn)一步趨向一體化5。目前世界工程升降機(jī)年銷售額已達(dá)75億美元左右。主要生產(chǎn)國為美國、日本、德國、法國、意大利等，世界頂級公司有10多家，主要集中在北美、日本（亞洲）和歐洲。美國既是工程升降機(jī)的主要生產(chǎn)國，又是最大的世界市場之一。但由于日本、德國升降機(jī)工業(yè)的迅速發(fā)展及RT和AT產(chǎn)品的興起，美國廠商曾在20世紀(jì)6070年代世界市場中占有的主導(dǎo)地位正逐步受到削弱，從而形成美國、日本和德國三足鼎立之勢。近幾年美國經(jīng)濟(jì)回升，市場活躍，外國廠商紛紛參與競爭。 美國制造商的實力也有所增強(qiáng)，特雷克斯升降機(jī)公司的崛起即是例證。特雷克斯升降機(jī)公司前身是美國科林升降機(jī)廠。1995年以來，其通過一系列的兼并活動，已發(fā)展成為世界頂級公司之一。 日本從20世紀(jì)70年代起成為工程升降機(jī)生產(chǎn)大國，產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量提高很快，已出 口到歐美市場，年總產(chǎn)量居世界第一6。 歐洲是潛力很大的市場，歐洲各工業(yè)國既是工程升降機(jī)的 出口國，也是重要的進(jìn)口國。德國是最大的歐洲市場，其次為英國、法國、意大利等國。在德國AT產(chǎn)品市場份額中，利勃海爾占53%，格魯夫占 16%，德馬泰克占14%，多田野和特雷克斯各占10%和5%左右。 升降機(jī)制造業(yè)中的聯(lián)合之風(fēng)與汽車業(yè)很相似，在汽車行業(yè)中，通用汽車、福特、雷諾、寶馬、梅賽德斯、大眾等大公司都走上了聯(lián)合之路，這兩個行業(yè)的世界市場已日趨一體化。欲在成熟的世界市場獲取市場份額并保持增長，捷徑是購買競爭對手，其長期目標(biāo)是爭奪世界市場的支配地位。在升降機(jī)行業(yè)，某種意義 上，打入世界市場即意味著進(jìn)入北美、日本（亞洲）和歐洲三大市場。通過對國內(nèi)外發(fā)展情況看，用于建筑、汽車行業(yè)業(yè)的升降臺已經(jīng)相當(dāng)成熟。但是用于農(nóng)業(yè)、特別是用于水果采摘的升降臺在國內(nèi)外都是空白。因此設(shè)計適合水果采摘的升降臺是彌補(bǔ)空白的當(dāng)務(wù)之急。近20年世界工程升降機(jī)行業(yè)發(fā)生了很大變化。RT(越野輪胎升降機(jī))和AT(全地面升降機(jī))產(chǎn)品的迅速發(fā)展，打破了原有產(chǎn)品與市場格局，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展及市場激烈競爭沖擊下，導(dǎo)致世界工程升降機(jī)市場進(jìn)一步趨向一體化。目前世界工程升降機(jī)年銷售額已達(dá)75億美元左右。主要生產(chǎn)國為美國、日本、德國、法國、意大利等，世界頂級公司有10多家，主要集中在北美、日本（亞洲）和歐洲。 美國既是工程升降機(jī)的主要生產(chǎn)國，又是最大的世界市場之一。但由于日本、德國升降機(jī)工業(yè)的迅速發(fā)展及RT和AT產(chǎn)品的興起，美國廠商曾在20世紀(jì)6070年代世界市場中占有的主導(dǎo)地位正逐步受到削弱，從而形成美國、日本和德國三足鼎立之勢。近幾年美國經(jīng)濟(jì)回升，市場活躍，外國廠商紛紛參與競爭。 美國制造商的實力也有所增強(qiáng)，特雷克斯升降機(jī)公司的崛起即是例證。特雷克斯升降機(jī)公司前身是美國科林升降機(jī)廠。1995年以來，其通過一系列的兼并活動，已發(fā)展成為世界頂級公司之一。 日本從20世紀(jì)70年代起成為工程升降機(jī)生產(chǎn)大國，產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量提高很快，已出 口到歐美市場，年總產(chǎn)量居世界第一。 歐洲是潛力很大的市場，歐洲各工業(yè)國既是工程升降機(jī)的 出口國，也是重要的進(jìn)口國。德國是最大的歐洲市場，其次為英國、法國、意大利等國。在德國AT產(chǎn)品市場份額中，利勃海爾占53%，格魯夫占 16%，德馬泰克占14%，多田野和特雷克斯各占10%和5%左右7。升降機(jī)制造業(yè)中的聯(lián)合之風(fēng)與汽車業(yè)很相似，在汽車行業(yè)中，通用汽車、福特、雷諾、寶馬、梅賽德斯、大眾等大公司都走上了聯(lián)合之路，這兩個行業(yè)的世界市場已日趨一體化。欲在成熟的世界市場獲取市場份額并保持增長，捷徑是購買競爭對手，其長期目標(biāo)是爭奪世界市場的支配地位。在升降機(jī)行業(yè)，某種意義 上，打入世界市場即意味著進(jìn)入北美、日本（亞洲）和歐洲三大市場8。通過對國內(nèi)外發(fā)展情況看，用于建筑、汽車行業(yè)業(yè)的升降臺已經(jīng)相當(dāng)成熟。但是用于農(nóng)業(yè)、特別是用于水果采摘的升降臺在國內(nèi)外都是空白。因此設(shè)計適合水果采摘的升降臺是彌補(bǔ)空白的當(dāng)務(wù)之急。本設(shè)計需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問題的解決:(1)動力的問題：升降臺的動力問題一直是困擾國內(nèi)外的專家的難題，升降平臺均以電能或內(nèi)燃機(jī)做動力，也有手、電兩用型，以備無電使用，用手壓動液壓缸升降平臺，升降時間長，操作費(fèi)力，以電源做動力時，在施工現(xiàn)場，升降平臺頻繁移動，電源線不能無限延長。還有使用車輛內(nèi)燃機(jī)作升降平臺的動力，車輛必須相隨作業(yè)，在一個地點(diǎn)往往停留時間長，使用成本高。因該課題是水果便攜式采摘升降臺設(shè)計，所以突出便攜式。決定采用以腳踏為動力，為液壓缸提供壓力，從而驅(qū)動升降臺的升降。該裝置靈活輕便，不受沒有電源及使用內(nèi)燃機(jī)的高成本限制。(2)選擇常用升降機(jī)構(gòu)的問題：升降機(jī)構(gòu)的選擇對升降臺的影響非常大。升降臺按其工作原理可分為液壓升降臺、垂直絲杠升降臺、水平絲杠升降臺、鏈條式升降臺、螺旋器升降臺等。以上升降臺，各有優(yōu)缺，通過按其工況及實際使用情選定出最合適的一種。因為本裝置需在果園間不斷移動，應(yīng)具有便攜性。考慮到升降行程只需3-5米即可，要求裝置本身質(zhì)量輕、體積小、成本低、對精度要求不高、上升高度需任意可調(diào)。決定采用以液壓為驅(qū)動，以剪式結(jié)構(gòu)為裝置支承的特殊機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)能兼顧以上常見機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)、克服不利因素。 1.升降機(jī)機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計1.1工藝參數(shù) 本設(shè)計升降機(jī)為全液壓系統(tǒng)，相關(guān)工藝參數(shù)為：額定載荷：200kg最低高度：500 mm最大起升高度：1300 mm最大高度：1800mm平臺尺寸：1000x500mm1.2 升降機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)動機(jī)理 1.2.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)形式根據(jù)升降機(jī)的平臺尺寸1000X500mm，參考國內(nèi)外同類產(chǎn)品的工藝參數(shù)可知9，該升降機(jī)宜采用雙雙叉機(jī)構(gòu)形式：即有兩個雙叉機(jī)構(gòu)升降臺合并而成，有一個液壓缸做同步運(yùn)動，以達(dá)到升降機(jī)升降的目的。其具體結(jié)構(gòu)形式為：圖1-1升降機(jī)的基本結(jié)構(gòu)形式圖1.1 中1、2、3、4、5、6、7、8為支架，主要起支撐作用和運(yùn)動轉(zhuǎn)化形式的作用，一方面支撐上頂板的載荷，一方面通過其鉸接將液壓缸的繩縮運(yùn)動轉(zhuǎn)化為平臺的升降運(yùn)動，上頂板與載荷直接接觸，將載荷轉(zhuǎn)化為均布載荷，從而增強(qiáng)局部承載能力。下底架主要起支撐和載荷傳遞作用，它不僅承擔(dān)著整個升降機(jī)的重量，而且能將作用力傳遞到地基上。通過這些機(jī)構(gòu)的相互配合，實現(xiàn)升降機(jī)的穩(wěn)定和可靠運(yùn)行。1.2.2 升降機(jī)的運(yùn)動機(jī)理升降機(jī)的基本運(yùn)動機(jī)理如下圖所示： 圖1-2 升降臺運(yùn)動分析1、2、3、4支架圖中1、2、3、4支架在O點(diǎn)鉸接，支架1、2、3、4上下端分別固定在上、下板面上，通過活塞桿的伸縮和鉸接點(diǎn)O 的作用實現(xiàn)貨物的舉升。根據(jù)以上分析，升降機(jī)的運(yùn)動過程可以敘述如下：支架1、2為升降機(jī)機(jī)構(gòu)中的固定支架，他們與底板的鉸接點(diǎn)做不完整的圓周運(yùn)動，支架3、4為活動支架，他們在液壓缸的作用下由最初的幾乎水平狀態(tài)逐漸向后來的傾斜位置運(yùn)動，在通過支架之間的絞合點(diǎn)帶動3、4也不斷向傾斜位置運(yùn)動，以使升降機(jī)升降。 初態(tài)時，上下底板處于合閉狀態(tài)，支架1、2、3、4可近似看作為水平狀態(tài)，隨著液壓油不斷的輸入到液壓缸中，活塞桿外伸，將支架2頂起，支架2上升時，由于絞合點(diǎn)O的作用使支架1運(yùn)動，1、2的運(yùn)動通過鉸接點(diǎn)帶動3、4運(yùn)動通過一系列的相互運(yùn)動和作用，使上頂板上升，當(dāng)上升到指定高度時，液壓缸停止運(yùn)動，載荷便達(dá)到指定高度。2 升降臺的機(jī)械計算和零件設(shè)計2.1 液壓缸位置的確定和液壓缸推力的計算 為了方便研究各部件間的受力情況僅選取下半部分進(jìn)行分析圖2-1受力分析示剪叉機(jī)構(gòu)的液壓缸活塞運(yùn)動速度與臺面升降速度的關(guān)系式為 10 2-1液壓缸推力與臺面荷重的關(guān)系式為 2-2式中，液壓缸運(yùn)動速度： 2-3式中，液壓缸推力： 2-4為便于計算及工況要求取L=500mm W=2000N Hmin=500mm Hmax=1800mm上頂板及下底座總高度為100mm 可得兩幅剪叉板高度變化范圍400mm至1700mm由此可計算出角度和值由h取最小值時得和最小值 由h取最大值時得和最大值 上式可得 液壓缸推力與臺面荷重的關(guān)系式為 2-5由上式及和的取值范圍可以確定當(dāng)臺面載荷一定時，液壓缸推力的最小值及a的值：已知 在范圍內(nèi)是遞減的 在范圍內(nèi)是遞增的 L=0.5代入上式可知在取最小值時所受推力最大 由 得結(jié)論a的值越大液壓缸所受推力越小 結(jié)合各部件尺寸綜合考慮取a=由上述及結(jié)合圖形得取最小值時取得最小值得： 考慮到人在上平臺移動是有可能走到一邊的剪叉支架上所以取 因此 （支架受力分析時選用此值）一般情況下所以2.2 升降零件的設(shè)計2.2.1 上頂板結(jié)構(gòu)上頂板和載荷直接接觸，其結(jié)構(gòu)采用由若干根相互交叉垂直的鋼管通過焊接形式焊接而成，然后在槽鋼的四個側(cè)面和上頂面上鋪裝1000x500x1mm的汽車板，其結(jié)構(gòu)形式大致如下所示： 圖2-2上頂板 沿平臺的長度方向布置2根鋼管，沿寬度方向布置1根鋼管，組成上圖所示的上頂板結(jié)構(gòu)。在最外緣延長度方向加工出安裝上下支架的滑槽。以便上下支架的安裝?；鄣木唧w尺寸根據(jù)上下支架的具體尺寸和結(jié)構(gòu)而定。 2.2.2 強(qiáng)度校核升降臺上頂板的載荷是作用在一平臺上的，可以認(rèn)為是一均布載荷，由于該平板上鋪裝鋼板2.3支架設(shè)計2.3.1支架的結(jié)構(gòu)支架由8根形狀基本相同的截面為矩形的鋼柱組成，在支架的頂端和末端分別加工出圓孔，以便支架的安裝。支架在升降機(jī)結(jié)構(gòu)中的主要功能為載荷支撐和運(yùn)動轉(zhuǎn)化，將液壓缸的伸縮運(yùn)動，通過與其鉸合的支點(diǎn)轉(zhuǎn)化為平臺的升降運(yùn)動，支架的結(jié)構(gòu)除應(yīng)滿足安裝要求外，還應(yīng)保證有足夠的剛度和強(qiáng)度，一時期在升降運(yùn)動中能夠平穩(wěn)安全運(yùn)行。分析支架的運(yùn)動形式和受力情況，發(fā)現(xiàn)支架在運(yùn)動過程中受力情況比較復(fù)雜，它與另一支架鉸合點(diǎn)給予底座的固定點(diǎn)的受里均為大小和方向為未知的矢量，故該問題為超靜定理論問題，本著定性分析和提高效率的原則，再次宜簡化處理，簡化的原則時去次留主，即將主要的力和重要的力在計算中保留，而將對梁的變形沒有很大影響的力忽略不計，再不改變其原有性質(zhì)的情況下可以這樣處理。對支架所受的力進(jìn)行分析，可以看出與液壓缸頂桿聯(lián)結(jié)點(diǎn)的力為之所受到的最主要的力，它不僅受液壓缸的推力，而且還將受到上頂班所傳遞的作用力，因此，與液壓缸頂桿相連接的支架所收到的上頂板的力為它所受到的最主要的力，在此，將其他的力忽略，只計算上頂板承受的由載荷和自重所傳遞的載荷力。 2.3.2支架的受力分析整個機(jī)架受力情況還未確定出，因此機(jī)架用的材料尺寸和重量。先假設(shè)整個機(jī)架的重量為m 。 解出機(jī)架受力情況后反代入再求得m值。 計算圖如下所示：圖2-3整體受力分析 由整體列關(guān)系式 ， 2-6HD支架受力分析 ， 2-7， 2-8， 2-9EI支架受力分析 ， 2-10， 2-11， 2-12EC支架受力分析， 2-13 ， 2-14， 2-15 FD支架受力分析， 2-16 ， 2-17， 2-18 在以上式子中Fy和Fy1是已知的 ，其余為未知。以上有13個未知數(shù)和13個等式，可解出所有未知數(shù)。 因為液壓缸推力 所以構(gòu)成機(jī)架的桿件中與液壓缸直接接觸的桿為受力最大支架（支架EC），把支架EC單獨(dú)分析：圖2-4 大支架受力分析由上述方程組中可解的=1000N ；=-1000N 途中P=11500N是已知。用直角坐標(biāo)系解得；（方向向下）同理可計算出與之絞合的另一副支架圖2-5 下剪叉板受力分析；圖2-6 大支架受力分析由與的關(guān)系式解得時此時M取得最大值當(dāng)，時：畫出該支架的剪力與彎力圖：圖2-7 彎矩圖該支架材料選用碳素結(jié)構(gòu)鋼 截面形狀為結(jié)構(gòu)用冷彎矩形空心型鋼 的 2-19式中： 支架上所受到的彎矩 M 除連接液壓缸支架以外支架所受彎矩 安全系數(shù) 取中等沖擊1.5 2-20 2-21查下表在滿足強(qiáng)度要求的前提下為減輕質(zhì)量和節(jié)省材料，與液壓缸連接的支架邊長與寬分別為壁厚即可滿足使用要求。理論重量其余支架邊長與寬分別為壁厚即可滿足使用要求。理論重量圖2-8結(jié)構(gòu)用冷彎矩形空心型鋼 GB6728-86表2-1結(jié)構(gòu)用冷彎矩形空心型鋼尺寸系列11邊長mm尺寸允許偏差mm壁厚mm理論重量kg/m截面面積cm2慣性矩cm4回轉(zhuǎn)半徑cm截面模數(shù)cm3扭轉(zhuǎn)常數(shù)AB普通精度較高精度IXIYrxryWXWYIt,cm4Wt,cm350251.000.501.21.3381.7055.5021.8751.7961.0482.2001.5004.5342.7801.51.6502.1026.6532.2531.7791.0352.6611.0825.5193.406302.52.8173.58911.2965.0501.7741.1864.5183.36611.6666.4703.03.3034.20812.8275.6961.7451.1635.1303.79713.4017.5094.04.1985.34715.2396.6821.6381.1176.0954.45516.2449.320601.200.602.53.2094.08917.9335.9982.0941.2115.9773.99815.0547.8453.03.7744.80820.4966.7942.0641.1886.8324.52917.3359.1294.04.8266.14724.6918.0452.0041.1438.2305.36321.14111.400402.53.6024.58922.06911.7342.1921.5997.3565.86725.04510.7203.04.2455.40825.37413.4362.1661.5768.4586.71829.12112.5494.05.4546.94730.97416.2692.1111.53010.3248.13436.29815.880 2.4支架間的連接及計算支架間采用銷軸連接，材料為45號鋼工作面的抗壓強(qiáng)度： 銷與拉桿有相對轉(zhuǎn)動則以許用擠壓壓強(qiáng)代替許用擠壓應(yīng)力計算 2-22銷軸的抗剪強(qiáng)度： 2-23銷軸的抗彎強(qiáng)度： 2-24式中：d 銷軸直徑，mma 連桿頭尺寸，mmb 另一兩岸頭尺寸，mm算出2-22，2-23，2-24式中最大直徑：銷軸的最大直徑為 與液壓缸支架連接的銷軸取公稱直徑10mm、長度、材料為45鋼、熱處理硬度、表面氧化處理的B型銷軸：銷軸 與之配合的開口銷公稱規(guī)格為3.2mm、公稱長度、材料為Q235、不經(jīng)表面處理的開口銷：銷 2.5升降臺底座的設(shè)計和校核升降機(jī)底座在整個機(jī)構(gòu)中支撐著平臺的全部重量，并將其傳遞到地基上，他的設(shè)計重點(diǎn)是滿足強(qiáng)度要求即可，保證在升降機(jī)升降過程中不會被壓潰即可，不會發(fā)生過大變形，其具體參數(shù)見裝配圖。升降臺上頂板的設(shè)計：結(jié)構(gòu)如圖 圖2-9 上頂板1 正方形空心鋼2.長方形空心鋼 3.安裝扶手架 4,5.槽鋼在右側(cè)對稱安裝槽鋼為帶小輪支架移動的移動提供導(dǎo)軌， 槽鋼尺寸長方形空心鋼采用空心方鋼，正方形空心鋼選用尺寸，為方便采摘及移動時有抓扶的地方在上頂板安裝扶手架，并在扶手上方安裝節(jié)流閥，便于控制下降速度，根據(jù)人體工程資料扶手架尺寸為。在整個上頂板上層鋪一層鋼板。3.升降臺液壓系統(tǒng)的設(shè)計3.1液壓系統(tǒng)的總體規(guī)劃液壓系統(tǒng)的設(shè)計在本升降臺的設(shè)計中主要是液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計，它與主機(jī)的設(shè)計是緊密相關(guān)的，往往要同時進(jìn)行，所設(shè)計的液壓系統(tǒng)應(yīng)符合主機(jī)的拖動、循環(huán)要求。還應(yīng)滿足組成結(jié)構(gòu)簡單，工作安全可靠，操縱維護(hù)方便，經(jīng)濟(jì)性好等條件。本升降臺對液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求可以總結(jié)如下：升降臺的升降運(yùn)動采用液壓傳動，升降機(jī)的升降運(yùn)動由液壓缸的伸縮運(yùn)動經(jīng)轉(zhuǎn)化而成為平臺的起降，其工作負(fù)載變化范圍為0200Kg，負(fù)載平穩(wěn)，工作過程中無沖擊載荷作用，運(yùn)行速度較低，液壓執(zhí)行元件有兩組液壓缸實現(xiàn)同步運(yùn)動，要求其工作平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)合理，安全性優(yōu)良，使用于多種不同場合，工作精度要求低. 圖3-1液壓圖1. 驅(qū)動液壓缸 2.底輪 3.單向閥 4.踏板 5.節(jié)流閥 6.扶手架 7. 主動液壓缸 8.油管 9.油箱3.2執(zhí)行元件類型、數(shù)量和安裝位置3.2.1液壓缸類型選擇執(zhí)行元件類型為活塞缸，再根據(jù)其運(yùn)動要求進(jìn)一步選擇液壓缸類型為單作用單活塞桿無緩沖式液壓缸，其符號為：圖3-2液壓缸符號 數(shù)量：該升降平臺為雙雙叉結(jié)構(gòu)，故其采用的液壓缸數(shù)量為2個完全相同的液壓缸，其運(yùn)動完全是同步的，但其精度要求不是很高。3.2.2液壓缸的參數(shù)確定液壓缸包括兩個驅(qū)動液壓缸和一個主動液壓缸：主動液壓缸形式采用杠桿加力，如圖：圖3-3 加力杠桿1.支架 2.主動液壓缸 3.踏板通過杠桿原理將人體提供的500N壓力增加到1500N根據(jù)受力分析及運(yùn)動分析可得出：壓力 行程驅(qū)動液壓缸壓力 行程 主動液壓缸與驅(qū)動液壓缸直徑比表3-1 兩液壓缸內(nèi)徑的選用：液壓缸內(nèi)徑（缸徑）尺寸系列8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 100 125 160 200 250 320 360 400 500 取主動液壓缸內(nèi)徑40mm、驅(qū)動液壓缸80mm驅(qū)動液壓缸壓強(qiáng)驅(qū)動液壓缸最大壓強(qiáng)根據(jù)驅(qū)動液壓缸直徑和壓強(qiáng)確定主動液壓缸直徑： 因為所以 符合主動液壓缸與驅(qū)動液壓缸直徑比液壓缸壁厚的確定：根據(jù)液壓氣動系統(tǒng)及元件的公稱壓力系列( 2346-1988)選擇 主動液壓缸壓力 驅(qū)動液壓缸壓力 驅(qū)動液壓缸行程 主動液壓缸行程 主動液壓缸有效面積 驅(qū)動液壓缸有效面積 液壓缸壁厚由結(jié)構(gòu)和工藝要求等確定，一般按照薄壁筒計算，壁厚由下式確定： 式中： D 液壓缸內(nèi)徑 缸體壁厚 液壓缸最高工作壓力 一般取=（1.2-1.3） 缸體材料的許用應(yīng)力 鋼材取 代入數(shù)據(jù)： 考慮到液壓缸的加工要求，將其壁厚適當(dāng)加厚，取壁厚。3.3確定的液壓缸及安裝3.3.1驅(qū)動液壓缸的選擇驅(qū)動液壓缸選擇輕型拉桿式液壓缸，該液壓缸有系列產(chǎn)品，系列號：撫順液壓機(jī)械廠；安裝形式：前端耳軸式；密封材料：丁晴橡膠；油缸內(nèi)經(jīng)：80mm；活塞桿形式：輕型；額定工作壓力：低壓；緩沖形式：無緩沖；油口位置：向上，標(biāo)準(zhǔn)型；3.3.2主動液壓缸主動液壓缸選擇輕型拉桿式液壓缸，該液壓缸有系列產(chǎn)品，系列號：撫順液壓機(jī)械廠；安裝形式：前端耳軸式；密封材料：丁晴橡膠；油缸內(nèi)經(jīng)：40mm；活塞桿形式：輕型；額定工作壓力：低壓；緩沖形式：無緩沖；油口位置：向上，標(biāo)準(zhǔn)型12；3.3.3安裝位置驅(qū)動液壓缸的安裝方式活塞桿為雙耳環(huán)型，缸體采用前端耳軸式，主動液壓缸活塞桿采用單耳軸式，其位置為上頂板。 3.4速度和載荷計算 如果人以每秒鐘兩次的頻率踩主動液壓缸 ，產(chǎn)生的液壓油體積液壓油輸送給每個驅(qū)動液壓缸的體積驅(qū)動液壓缸運(yùn)動速度為而驅(qū)動液壓缸的行程是3.64dm所以升降臺升降全程需要時間驗算人是否能提供足夠的功率：在15s內(nèi)人所做功需將2000N重量提升1.3m人做功為人所做的功滿足升降臺所需。 參考文獻(xiàn)1黃宏甲,黃誼,王積偉.液壓與氣壓傳動M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001:98142.2成大先.機(jī)械設(shè)計手冊M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002.24 115.3楊可楨,程光蘊(yùn),李仲圣.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)M.北京:高等教育出版社,2008:617.4許福玲,陳堯明.液壓與氣壓傳動M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007:7137.5哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.理論力學(xué)M.北京:高等教育出版社,2008:155213.6 李成華,楊世鳳,袁洪印.機(jī)電一體化技術(shù)M.北京:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社,2008:9-161.7 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