1449-摩托車專用升降平臺(tái)設(shè)計(jì)
1449-摩托車專用升降平臺(tái)設(shè)計(jì),摩托車,專用,升降,平臺(tái),設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）英文資料翻譯題目 壓電液壓驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)和測(cè)試專 業(yè) 名 稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 068105331學(xué) 生 姓 名 徐 越指 導(dǎo) 教 師 袁 寧填 表 日 期 2009 年 3 月 25 日由 SPIE 智能結(jié)構(gòu)和材料研討會(huì)提交，智能結(jié)構(gòu)技術(shù)的工業(yè)與商業(yè)應(yīng)用，圣地亞哥， 2003 年 3 月，第 5054-11 號(hào)文件壓電液壓驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)和測(cè)試杰森?蘭德勒，埃里克?安德森加州山景里窩那街 2565 號(hào)，加空局工程公司馬克東?瑞格布拉格加州山景里窩那街 2565 號(hào)，菱形顧問組摘要本文介紹的設(shè)計(jì)方法是建設(shè)一個(gè)使用智能材料提供液壓流體動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)器。在被描述的驅(qū)動(dòng)器類，液壓油從硬盤頻率壓電或其他智能材料中分離輸出缸的運(yùn)行頻率。這種解耦允許在高頻壓電驅(qū)動(dòng)，以提取物質(zhì)的最高大量能源，以及液壓缸在低頻驅(qū)動(dòng)提供長(zhǎng)沖程。然而，由于遵循流體的可壓縮性和結(jié)構(gòu)性，基本阻抗匹配和流體之間的壓電很難能量轉(zhuǎn)換成加壓壓電液壓油流。在材料，機(jī)械設(shè)計(jì)，以及流體機(jī)械接口領(lǐng)域的基本設(shè)計(jì)權(quán)衡和重大技術(shù)問題存在爭(zhēng)論。提出原型設(shè)備和元件測(cè)量。介紹測(cè)試方法，測(cè)試量化泵壓力和流量，得出動(dòng)力量和速度。一系列的試驗(yàn)表明由智能材料提供強(qiáng)力長(zhǎng)沖程驅(qū)動(dòng)的裝置的可能性。關(guān)鍵詞：壓電，智能材料， 壓電液壓 ，驅(qū)動(dòng)，電源的電線，水泵導(dǎo)言智能材料，如壓電， 磁限和電限長(zhǎng)期應(yīng)用在精確控制方面。由于其形變能力有限，這些材料通常沒有用于要求大量直線運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器。近幾十年出現(xiàn)了依靠各種技術(shù)增加來自智能材料核心的驅(qū)動(dòng)力的設(shè)計(jì)。其中常見的是機(jī)械放大或轉(zhuǎn)型，如那些正在使用的杠桿和支點(diǎn)，并分步重復(fù)類型，例如，蠕動(dòng)。最近，研究人員已經(jīng)認(rèn)識(shí)到整合智能材料和液體，使泵的一個(gè)基本組成部分加以利用線性驅(qū)動(dòng)的可能性。這種新方法有望實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)沖程高功率驅(qū)動(dòng)。與包括常規(guī)伺服液壓和各種電磁類型在內(nèi)的其他類型的驅(qū)動(dòng)相比，壓電液壓驅(qū)動(dòng)有優(yōu)點(diǎn)，也有缺點(diǎn)。相比傳統(tǒng)液壓，主要優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在電線方面，即消除液壓配電線路。與電磁方法相比，包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，壓電液壓驅(qū)動(dòng)提供強(qiáng)力液壓和潛在的更迅速的響應(yīng)時(shí)間。相比于傳統(tǒng)液壓，新型驅(qū)動(dòng)器在熱分布和漏油方面有不利之處。與電磁驅(qū)動(dòng)器相比，盡管使用少量液壓油，新型驅(qū)動(dòng)器仍然需要電氣和液壓一體化。壓電液壓驅(qū)動(dòng)的這些特點(diǎn)中有許多和電限驅(qū)動(dòng)器（ EHAs ）的是相同的 ，如用在聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)。壓電液壓驅(qū)動(dòng)比其他EHAs 在壓電材料本身的能量密度方面有一個(gè)潛在的優(yōu)勢(shì)。提取這種能量是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，本文試圖描述許多當(dāng)前發(fā)展努力的挑戰(zhàn)中的一些。整體設(shè)計(jì)目標(biāo)是要通過不同階段由壓電棧元件轉(zhuǎn)換電力輸入由一個(gè)驅(qū)動(dòng)器輸出缸將機(jī)械動(dòng)力傳到外部負(fù)載。設(shè)計(jì)始于壓電智能材料，延伸到壓電流體界面，通過閥門，并最終到輸出缸。盡管電子驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)器在其他地方討論，但它也是一個(gè)考慮。像許多系統(tǒng)，整體設(shè)計(jì)是一項(xiàng)綜合性和反復(fù)的工作，單個(gè)的組件能夠被設(shè)計(jì)，但需要重新設(shè)計(jì)與其他子系統(tǒng)相配合。子系統(tǒng)和系統(tǒng)級(jí)在這一進(jìn)程中測(cè)試元件。測(cè)試以個(gè)別要素之間的互動(dòng)和合作為特點(diǎn)。設(shè)備的總機(jī)械輸出（力量，速度，或電量）的衡量和最大化是最終目標(biāo)。本文闡述了在固液混合驅(qū)動(dòng)，可說明的操作和突出的局限性方面的基本概念。提出執(zhí)行器的設(shè)計(jì)理念的下一步，和闡述各個(gè)關(guān)鍵子系統(tǒng)。審議壓電性能重要的優(yōu)先性的應(yīng)用。決定加壓室的設(shè)計(jì)和描述原型器件。分析部分或全部器件特性的各種測(cè)試方法，強(qiáng)調(diào)每種方法的價(jià)值。本文通過測(cè)試結(jié)果和解釋對(duì)多代壓電液壓設(shè)備得出結(jié)論。固液混合驅(qū)動(dòng)更廣泛地說，壓電液壓或智能材料液壓驅(qū)動(dòng)可稱為“固液混合”驅(qū)動(dòng)。能源傳送到智能材料生產(chǎn)加壓流體。然后機(jī)械閥調(diào)整振蕩流體壓力促使加壓流體流動(dòng)。由于有液壓蓄能器和另一個(gè)閥門，固體介質(zhì)可以不在所要求的負(fù)荷時(shí)的頻率下運(yùn)行。一般來說，固體驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行的頻率遠(yuǎn)高于所要求的負(fù)荷時(shí)的頻率，也許達(dá)到 100 倍。雖然理論上是吸引人的，但實(shí)際的限制會(huì)限制固液混合驅(qū)動(dòng)方式的效率。特別是，流體粘度和壓縮結(jié)合活性物質(zhì)的機(jī)制中所固有的損失，以限制驅(qū)動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)器的總輸出功率有效帶寬。同時(shí)，如果最大功率驅(qū)動(dòng)器是可用來驅(qū)動(dòng)機(jī)械負(fù)荷，必須非常小心地設(shè)計(jì)使流體的輸送和輸出符合驅(qū)動(dòng)器的特點(diǎn)。如圖 1 所示是目前發(fā)展?fàn)顩r下通用的設(shè)備。圖中，設(shè)備組成有幾個(gè)要素組成：剛度為 k 的固態(tài)要素推動(dòng)面積為 A1 的活塞對(duì)工作流體加壓，流體通道通過四個(gè)閥門將加壓室與液壓輸出缸和累加器相連接。圖 1 ：固液混合驅(qū)動(dòng)器概念圖 2 顯示了混合驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)作順序。閥門開口定時(shí)使加壓流體到一個(gè)輸出缸的分室。固態(tài)驅(qū)動(dòng)器在沖程時(shí)，任一的輸出活塞缸的端口是直接通向累加器腔的，使得輸出活塞在每個(gè)腔內(nèi)分離出不同的容積。一旦加壓沖程已經(jīng)到達(dá)了極限，閥門開口就會(huì)調(diào)整，以使加壓腔從低壓輸出缸和累加器腔吸取流體。流體的這種流離從輸出活塞的一側(cè)反向移動(dòng)到活塞的另一側(cè)以達(dá)到平均流動(dòng)。 前進(jìn) 反向增壓或入口 降壓或出口圖 2 ：混合驅(qū)動(dòng)器操作順序設(shè)備的自由運(yùn)行輸出速度是誘導(dǎo)應(yīng)變器和運(yùn)作的循環(huán)頻率分離的流體容積變化的結(jié)果，以輸出活塞的區(qū)域區(qū)分。腔的大小和流體性質(zhì)可以調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)在任何特定驅(qū)動(dòng)因素下大范圍的力量-速度輸出特性。然而，張力動(dòng)作器的操作能力的基本考慮將顯示，在理論上每周期運(yùn)行頻率 f = 1/T 時(shí)的最大的機(jī)械動(dòng)力是其中 Fb 是驅(qū)動(dòng)器阻力值，δMAX 是驅(qū)動(dòng)器的最大自由誘發(fā)沖程（ Ps 是“零速”壓力，即沒有流體可移動(dòng)時(shí)驅(qū)動(dòng)器的壓力，且 Δ VMAX = A1 δ MAX） 。在固態(tài)驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載線力量-位移之下對(duì)應(yīng)的工作量的最大值區(qū)域可以表示為長(zhǎng)方形，壓力-容積也一樣，如圖 3 所示。流體可壓縮性的考慮要求，固態(tài)驅(qū)動(dòng)器的加壓腔有一種有限流體的動(dòng)剛度。加壓腔剛度示是 A1 / β V ,其中 β 是流體可壓縮性。腔的流體剛度顯示了對(duì)驅(qū)動(dòng)器的載荷，如圖 3 所示 ，從而降低了最高可達(dá)到的壓力和動(dòng)力輸出，它們分別為 圖 3 ：混合驅(qū)動(dòng)器的工作顯示損失的解釋流體從加壓腔流動(dòng)到輸出缸引起必要的壓降進(jìn)一步降低了集成設(shè)備可用的輸出：很難在實(shí)際中得到等式 1 中計(jì)算的輸出功率。實(shí)際上，等式 2 給出了特定驅(qū)動(dòng)器的最大輸出功率。特別是，閥壓降，流體可壓縮性，和加壓空間的有效高度( V1/A1)必須盡量減少，并建立各種因素下的高度下限。由于流體通道的工作需要，粘性流通過這些通道的相關(guān)損失（包括 Δ PV）和流體的溫度、氣泡等可變性質(zhì)，這些目標(biāo)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有直接達(dá)到。這可能是行使模型的基于上述討論和在參考 8 中所描述的其他假設(shè)生產(chǎn)仿真的結(jié)果如圖 4 。該圖顯示的循環(huán)周期的壓力以及由此產(chǎn)生活塞的高低壓兩側(cè)的壓電。它還顯示驅(qū)動(dòng)器的輸出軸的位置，因?yàn)樗欢螘r(shí)間內(nèi)增加的總體反應(yīng)是低于壓電響應(yīng)超過一個(gè)數(shù)量級(jí)。圖 4 ：在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的壓力的壓電和輸出位置以及輸出位移 通過建模表明固液混合驅(qū)動(dòng)器的最大驅(qū)動(dòng)力的基本限制不僅包括固態(tài)驅(qū)動(dòng)因素固有的物理限制（例如剛度，沖程，穩(wěn)定的運(yùn)行頻率） ，而且還限制了工作流（例如壓縮，蒸汽壓力） 。隨著固態(tài)驅(qū)動(dòng)因素的工作頻率的增加，液體空穴的可能性是輸出功率增加的主要限制因素。參考 8 提供一個(gè)簡(jiǎn)單的表達(dá)式可以實(shí)現(xiàn)在最大輸出功率下估計(jì)運(yùn)行頻率：其中 P 是該裝置充氣壓力。使用器件的典型參數(shù)值， P 是 5 兆帕（ 725 磅）， fMAX 大約是 740 赫茲。這種裝置的有限空蝕最大輸出功率也取決于工作流體的內(nèi)在可壓縮性，以及作用于驅(qū)動(dòng)器的外部載荷。顯然，有必要精心設(shè)計(jì)閥門來糾正工作流體的高頻率加壓。閥門必須運(yùn)行在高頻率，尤其是，他們必須有足夠的速度和開放領(lǐng)域在增壓室的入口通道形成低壓降。一系列的閥門和流體加壓的幾種方法已在將被介紹的設(shè)備中做過測(cè)試。驅(qū)動(dòng)器概念智能材料液壓傳動(dòng)的主要部分的基本概念如圖 1 所示。這一概念連同設(shè)計(jì)的實(shí)物照片在框形圖 5 中顯示出來。該器件從外部接口獲得電力和指令并傳回遙感數(shù)據(jù)（例如加載或位移）狀態(tài)或安全信息。微控制器或低端數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)進(jìn)行必要的計(jì)算，以配合指令，傳送遙感信息，規(guī)范驅(qū)動(dòng)和閥門定時(shí)。高功率放大器驅(qū)動(dòng)主要的智能材料驅(qū)動(dòng)器，低功率放大器驅(qū)動(dòng)里的任何活躍閥門。主要的加壓驅(qū)動(dòng)器壓縮加壓室中的流體，并且閥門迅速傳送流體進(jìn)出腔體、蓄電池和輸出設(shè)備。輸出驅(qū)動(dòng)器活塞驅(qū)動(dòng)頻率范圍為內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)頻率的1/100 到 1/50。驅(qū)動(dòng)器輸出驅(qū)動(dòng)負(fù)載，和傳輸全球遙感數(shù)據(jù)，如旗幟角度，是提供給嵌入式控制器。圖 5 ：智能材料液壓混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器的基本架構(gòu)執(zhí)行器基本上是一個(gè)泵，有時(shí)被稱為增壓和閥門（PVA） ，加上一個(gè)輸出設(shè)備。這兩個(gè)子系統(tǒng)之間的耦合是重要的，沒有考慮輸出驅(qū)動(dòng)器和負(fù)載的泵的設(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致效率低下。最一般的設(shè)計(jì)中，無論是首要驅(qū)動(dòng)器的頻率和振幅都可以通過該系統(tǒng)調(diào)節(jié)不同的流量和壓力。從總體效率的角度來看這是最好調(diào)節(jié)此驅(qū)動(dòng)器的方法，而不是故意限制通過閥的流量，增大大的壓降，和作為熱源釋放能量。機(jī)械腔體所起的作用是安裝其他的組成部分，存留和傳送流體。腔體必須為流體密封留有余量，腔體必須盡量減少，特別是在附近的主要流體壓縮室。腔體也有起到傳熱的次要作用，且必須包含可應(yīng)用依賴安裝的手段。整體形狀不像軸是可以接受的，與 PVA 和液壓輸出裝置構(gòu)成兩個(gè)大組。顯然，內(nèi)部流體路徑的長(zhǎng)度應(yīng)限于對(duì)高帶寬操作，通道的寬度或直徑也應(yīng)盡量減少。傳送通道里少量的流體是可取的，就像沒有限制和壓降的自由流體。對(duì)工作流來說，高體積彈性模量和低粘度是首選。在實(shí)際中，有效的流體體積彈性模量受到存在的氣量的影響。最后，如上述情況，設(shè)備應(yīng)盡量在壓力差或預(yù)置的情況下操作。整個(gè)驅(qū)動(dòng)器的關(guān)鍵要素很大程度上是閥門。通過閥門的壓降限制帶寬和整體輸出功率，與其中進(jìn)口閥是最關(guān)鍵的。在研制中，一些主動(dòng)和被動(dòng)的閥已被測(cè)試。高速被動(dòng)閥性能較差，但機(jī)構(gòu)很簡(jiǎn)單。被動(dòng)閥結(jié)構(gòu)有許多選擇。積極閥門必須在最低限度下提供方向控制，扭轉(zhuǎn)輸出設(shè)備的流體流向，以改變輸出方向。主動(dòng)閥開啟和關(guān)閉的時(shí)機(jī)對(duì)高效率運(yùn)作是至關(guān)重要的，一定程度上，每個(gè)周期無慣性扭轉(zhuǎn)時(shí)閥的形狀是首選。壓電材料和制動(dòng)器在過去 20 年設(shè)備的發(fā)展和演變中，壓電驅(qū)動(dòng)器的使用已被公認(rèn)為是不同于許多“智能結(jié)構(gòu)”的應(yīng)用。高能量密度和高能量傳遞是基本的需求，而不是精確定位或振動(dòng)控制?；旌向?qū)動(dòng)器需要智能材料應(yīng)用在主要壓力和某些架構(gòu)，作為一種手段來推動(dòng)積極閥。由于多種原因，選擇壓電材料優(yōu)于其他的選擇。相比于有尺寸和壓電帶寬要求的形狀記憶材料，因此，在高頻下提供壓力的能力是應(yīng)首先考慮的。相比于磁限 ，壓電在材料里產(chǎn)生較低的能量密度，而當(dāng)包括輔助領(lǐng)域線圈時(shí)產(chǎn)生更大的密度。相比于電限，壓電材料和驅(qū)動(dòng)器有更多的選擇?？捎眯源蟮枚?。但是，對(duì)分析、建模和設(shè)計(jì)的一無所知將排除任一智能材料。在壓電材料中，重要的數(shù)量是功率密度，即單位體積或單位質(zhì)量產(chǎn)生的機(jī)械功率輸出量。機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的機(jī)電耦合系數(shù)應(yīng)該是高的。因?yàn)橹匾牟粌H僅是設(shè)備的一次性運(yùn)作，還因?yàn)轵?qū)動(dòng)方式需要許多周期，其他因素也很重要。介電損耗有非常重要的三個(gè)原因。首先，它表明從電能輸入到機(jī)械輸出轉(zhuǎn)換的能源浪費(fèi)。第二，在持續(xù)高驅(qū)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱量可能會(huì)導(dǎo)致材料退化。最后，熱量必須被驅(qū)動(dòng)器體消散一部分。高居里溫度也是可取的，以便在高溫環(huán)境中作業(yè)驅(qū)動(dòng)器自加熱使溫度進(jìn)一步提高。與控制其他高功率應(yīng)用的這些特性相反，如這里提到的之一，共同側(cè)重于壓電系數(shù) d33 和 d31 。壓電材料將用于設(shè)備的堆棧器配置。這堆棧應(yīng)該是機(jī)械僵硬，即夾層薄薄的一點(diǎn)或端蓋。然而，堆棧形狀可以優(yōu)化產(chǎn)生非常匹配流體介質(zhì)的剛度。它應(yīng)該是機(jī)械的不平，且無內(nèi)部制造壓力。它必須能夠承受較高的熱，及運(yùn)作超過十億周期的電力和機(jī)械應(yīng)力環(huán)境。此應(yīng)用至少需要一些其他方面的周期。設(shè)想在 2000 赫茲運(yùn)作 140 小時(shí)的驅(qū)動(dòng)器試驗(yàn)超過 10 億周期。加壓室設(shè)計(jì)與壓電液壓驅(qū)動(dòng)器一樣，壓電泵的目標(biāo)是把電力轉(zhuǎn)換為流體動(dòng)力。能量轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)有兩個(gè)主要步驟。首先，壓電材料在一個(gè)小腔中加壓液壓油。然后，閥門調(diào)整振蕩壓力使加壓流體流動(dòng)。然而，從壓電里轉(zhuǎn)換每個(gè)周期的大部分能能量需要壓電和流體之間的阻抗匹配（圖 6） 。圖中可用能量的總量在具體的例子中大約是 0.5 焦耳/周期。這種驅(qū)動(dòng)器如果運(yùn)作在 2000 赫茲將產(chǎn)生 1000 瓦。圖 6 ：特定負(fù)載剛度對(duì)壓電每個(gè)周期的能量雖然可用的功率很大，但壓電的高剛度和流體的可壓縮性的阻抗匹配實(shí)際上難以實(shí)現(xiàn)。作為一個(gè)例子，液壓油缸的計(jì)算剛度表明了難以提供一個(gè)負(fù)載從壓電中每個(gè)周期轉(zhuǎn)換最多能量（圖 7） 。結(jié)果表明，即使是小流體腔，有限剛度也減少了每個(gè)周期從壓電中獲得能量。圖 7 ：液壓油缸的典型剛度此外，金屬腔里流體剛度、缸體剛度還降低了裝置的性能。研究缸體剛度設(shè)計(jì)的影響，壓電泵被制造以決定最高獲取的壓降（圖 8） 。在此設(shè)計(jì)，智能材料把流體由設(shè)備的一側(cè)輸送到遠(yuǎn)端。壓電泵將流體輸送到完全封閉的腔室，并在阻壓力的遠(yuǎn)端腔室產(chǎn)生壓升（圖 9） 。腔室和流體腔的有效剛度以阻壓力的值表示（圖 10） 。 圖 8 ：液壓油增壓測(cè)試的設(shè)計(jì)圖 9 ：測(cè)試液壓油增壓的實(shí)驗(yàn)裝置 圖 10 ：有壓電材料的流體增壓測(cè)試結(jié)果一般來說，純粹的液壓油的體積彈性模量就是獨(dú)立壓力。然而，大多數(shù)液壓油有一定的溶氣量，從而導(dǎo)致液體混合物的有效體積模量在低壓變化。為了盡量減少溶氣量的影響，高壓力降低了液體中的空氣的體積分?jǐn)?shù)。通常在阻壓力測(cè)試之前，外部液壓泵從進(jìn)口加壓產(chǎn)生的壓力通常在 250 到 1000 磅之間。然而，通常任何最低限度在 700 磅以上能改善設(shè)備的性能。設(shè)備等級(jí)測(cè)試和結(jié)果一些原型驅(qū)動(dòng)裝置已被開發(fā)和測(cè)試。每代設(shè)備都增加重要數(shù)據(jù)，如一體化程度、帶寬或功率輸出。從單個(gè)壓電棧到完整的機(jī)械功率輸出的測(cè)量，設(shè)備以不同層次的一體化來區(qū)分。在單元的流體動(dòng)力生產(chǎn)核心，即泵，和輸出機(jī)械動(dòng)力的完整驅(qū)動(dòng)器之間的一個(gè)主要區(qū)分已確定。通常情況下，壓電泵的第一次測(cè)試是測(cè)量裝置的阻壓力（圖 11 ） 。在這種情況下，所有外部閥門關(guān)閉，壓電是在低頻啟動(dòng)。小流量泵增加出口的壓力，直到達(dá)到阻壓力。阻壓力試驗(yàn)衡量總體設(shè)備剛度，這對(duì)量化看到的壓電負(fù)載阻抗是非常重要的。然后，充分開放從出口到進(jìn)口的閥門確定設(shè)備的無負(fù)載流量。在這種情況下，多個(gè)壓電的驅(qū)動(dòng)頻率下的流量被記錄。該點(diǎn)的頻率增加不會(huì)增加提供了一個(gè)該器件最大工作頻率的估計(jì)的流量。然后，部分關(guān)閉閥門節(jié)流可以測(cè)量多個(gè)驅(qū)動(dòng)頻率下的壓力與流量。這是壓電液壓泵純電阻負(fù)荷下的功率的一種測(cè)量方法。圖 11 ：用來定性力量與速度的實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)下一個(gè)測(cè)試是一個(gè)彈簧加載器采用液壓驅(qū)動(dòng)的壓電泵（圖 12 ） 。由于液壓執(zhí)行器壓縮彈簧，在棒中沖程的速度被記錄。這一次測(cè)試將會(huì)給出設(shè)備的全部力量-速度關(guān)系（圖 13 ） ，隨著彈簧壓縮，負(fù)荷增加而速度減小。這個(gè)測(cè)試然后記錄多個(gè)工作頻率下在力量與速度的性能出現(xiàn)最大功率時(shí)的頻率。圖 12 ：用來確定裝置力量速度性能的彈簧負(fù)載圖中，該驅(qū)動(dòng)器被驅(qū)動(dòng)是從一個(gè)極端（高速，低力）到另一個(gè)極端（低速，高力） 。值得注意的是，力量和速度關(guān)系的結(jié)果是功率，并且最大功率輸出是在最大速度的大約 50 ％達(dá)到。具體數(shù)據(jù)顯示為內(nèi)部驅(qū)動(dòng)頻率的 400 赫茲。特殊裝置已經(jīng)被驅(qū)動(dòng)到 600 赫茲，而另一些已經(jīng)到 1 千赫以上。圖 13 ：壓電液壓驅(qū)動(dòng)器的彈簧負(fù)載測(cè)試結(jié)果42 W 的輸出功率是令人鼓舞的，該設(shè)備的輸出功率與每個(gè)原型一起繼續(xù)增加。然而，被測(cè)的功率大約是把唯一的基本流體損失理想化預(yù)測(cè)所得的 40-50％。更新的模型獲取更多的流體損失和更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)。該設(shè)備的未來版本將嘗試速度和力量的雙輸出，將比總輸出功率翻兩番。結(jié)論本文提出了一個(gè)驅(qū)動(dòng)的概念，即利用智能材料，如壓電，結(jié)合液壓傳動(dòng)制造緊湊型混合動(dòng)力裝置。智能材料常常被用于低力量定位或振動(dòng)控制，但它們內(nèi)在的優(yōu)勢(shì)之一是它們固有的高能量或功率密度。這可以利用多種方式開發(fā)，本文描述的就是其中之一。基本建?？紤]對(duì)這一類型壓電液壓驅(qū)動(dòng)器作了介紹。解釋了基本的操作，并綜述了粘度、壓縮和內(nèi)部閥開口不足的限制。特別適合于實(shí)際的設(shè)備已提交。對(duì)關(guān)鍵分系統(tǒng)和部件進(jìn)行了討論，并且突出了在每個(gè)子系統(tǒng)和互動(dòng)的子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中重要因素的考慮。解決了有關(guān)壓電材料和驅(qū)動(dòng)器的問題。對(duì)實(shí)現(xiàn)高內(nèi)部壓力的設(shè)計(jì)考慮進(jìn)行了討論。在這種類型的設(shè)備中激烈壓電驅(qū)動(dòng)器和短柱流體之間的匹配阻抗是至關(guān)重要的。本文指出了幾種類型的試驗(yàn)，和闡述了設(shè)備的全面安裝測(cè)試。提出了一個(gè)設(shè)備典型的結(jié)果，和目前正處于發(fā)展的其他高速設(shè)備。鳴謝本文介紹了驅(qū)動(dòng)器在國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局緊湊型混合驅(qū)動(dòng)項(xiàng)目資助下的發(fā)展，該項(xiàng)目與空軍研究實(shí)驗(yàn)室簽訂了合同。作者感謝主辦者以及格雷戈?包爾斯、布萊恩?赫巴特和理查?華納的貢獻(xiàn)。參考文獻(xiàn)1. 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Regelbrugge, M., Lindler, J. and Anderson, E., “Design Model for Piezohydraulic Actuators,” AIAA Adaptive Structures Conference, 2003, AIAA Paper 2006-1640.學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人聲明，所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含法律意義上已屬于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他學(xué)位申請(qǐng)的論文或成果。對(duì)本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期：學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)南昌航空大學(xué)可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。作者簽名： 日期：導(dǎo)師簽名： 日期：南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文摩托車專用升降平臺(tái)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：徐樾 班級(jí)：0681053指導(dǎo)老師：袁寧摘要: 升降臺(tái)的種類很多，按照升降結(jié)構(gòu)的不同，可分為剪叉式升降臺(tái)、升縮式升降臺(tái)、套筒式升降臺(tái)、升縮臂式升降臺(tái)及折臂式升降臺(tái)等。液 壓升降臺(tái)采用液壓驅(qū)動(dòng)，整機(jī)由主機(jī)、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。本文所介紹的摩托車專用升降臺(tái)最大載重量是 500kg，它有兩部分組成：剪叉機(jī)構(gòu)和液壓系統(tǒng)。剪叉機(jī)構(gòu)的操作控制是由腳踏式液壓泵和液壓缸來完成的。這樣的液壓升降臺(tái)的設(shè)計(jì)通常根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)要求，粗略估算剪叉尺寸，然后求出液壓缸推力，從而進(jìn)行液壓缸選型。由于液 壓缸的尺寸及擺放的位置不同，設(shè)計(jì)當(dāng)中可能會(huì)產(chǎn)生干涉。解決的辦法是通過對(duì)機(jī)構(gòu)中三種液壓缸布置方式的分析和比較，確立一種方案，并根據(jù)需要，設(shè)計(jì)最優(yōu)的剪叉機(jī)構(gòu)，及對(duì)連接零件、滑動(dòng)裝置的選型等。在滿足機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)受力較大的機(jī)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的校核，檢驗(yàn)是否滿足設(shè)計(jì)要求。作為控制系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)很重要， 這包括回路保 壓設(shè)計(jì)，液 壓泵的選取及其他元件的選型等。最終完成摩托 車專用升降臺(tái)的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)借鑒了相關(guān)的資料，采用了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，充分的吸收了前人的寶貴的經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞：升降臺(tái)，液壓系統(tǒng)，剪叉機(jī)構(gòu)，腳踏式液壓泵 ，液壓缸指導(dǎo)老師簽名：南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文THE DESIGN OF THE LIFT TABLE RESERVED FOR MOTOR BICYCLEStudent name:Xu Yue Class:0681053Supervisor:Yuan NingAbstract : There are many types of lift table, according to the structure of the different movements ,which can be divided into scissors-lifts or shrink-lifts ,sleeve-lifts or shrink arm lifts and arm –folding lifts and so on . The hydraulic pressure actuation is used in hydraulic pressure lift table, and the whole machine was made of the main body, the hydraulic system and the control system. Maximal load capacity of hydraulic press described by this paper is 500 kg , it has two parts: this scissors fork and hydraulic pressure system. This operation of the scissors fork is under the control of foot-operated hydraulic pump and hydraulic cylinder.Such hydraulic lifts are usually designed in accordance with the requirements of the design parameters, then the hydraulic cylinder thrust force is extracted by the sketchy estimate size.Thus the typle of the hydraulic cylinder can be sure. As the size of hydraulic cylinders and the positions for securing are different, it possibly have the interference in the design. The solution is to establish a programe through the analysis and comparison in the hydraulic cylinder layout.According to the need, we can design the optimal scissors fork, and select the connector of parts, sliding devices and so on. In the foundation of the design,the intensity and the rigidity examination to the large stress organization should bemade to examine whether that satisfy the design requirements. As the control system, hydraulic system's design is very important, including the design of the return route for guarantee presses, hydraulic pump's selection and other part's shaping and so on. In the entire process, the floor fluctuation and the turn over complete by hydraulic cylinder's expansion.Finally,the design of the lift table reserved for motor bicycle is completed.The design draws lessons from the pertinent data, has adopt the pertinent standard,and admit sufficiently the prehominid precious experience.Keywords: lift table, hydraulic system, scissors fork mechanism, foot-operated hydraulic pump, hydraulic cylinderSignature of Supervisor:南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文11 緒論1.1 升降臺(tái)的發(fā)展現(xiàn)狀升降臺(tái)是一種當(dāng)前應(yīng)用廣泛，發(fā)展良好的將人或貨物升降到某一高度的設(shè)備。我國(guó)目前正處于建設(shè)的發(fā)展階段，升降臺(tái)的研制，開發(fā)雖然在一定的程度上得到發(fā)展成熟，但是有些地方還需要完善和改進(jìn)，還需要進(jìn)一步的研究。升降臺(tái)種類豐富，類型繁多，總的來講，按照升降結(jié)構(gòu)的不同，可分為剪叉式升降臺(tái)、升縮式升降臺(tái)、套筒式升降臺(tái)、升縮臂式升降臺(tái)及折臂式升降臺(tái)等。按移動(dòng)的方法不同分：固定式升降臺(tái)、拖拉式升降臺(tái)、車載式升降臺(tái)、可駕駛式升降臺(tái)等。根據(jù)液壓升降臺(tái)的工作原理可分為：剪式舉升臺(tái)（非叉式） 、移動(dòng)式液壓舉升臺(tái)、剪叉式固定液壓升降臺(tái)以及直桶式液壓升降臺(tái)等。剪叉式升降臺(tái)又可以分為電動(dòng)剪叉式和液壓剪叉式。根據(jù)其傳動(dòng)系統(tǒng)的不同又可分為：液壓傳動(dòng)、鏈條傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)、齒輪齒條驅(qū)動(dòng)、大螺旋驅(qū)動(dòng)等。車載式升降臺(tái)是為了提高升降臺(tái)的機(jī)動(dòng)性，將升降臺(tái)固定在電瓶搬運(yùn)車或貨車上，它接取汽車引擎動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)車載式升降臺(tái)的升降功能，以適應(yīng)廠區(qū)內(nèi)外的高空作業(yè)。車載式升降臺(tái)適用范圍廣泛應(yīng)用賓館，大廈，機(jī)場(chǎng)，車站，車間，倉(cāng)庫(kù)等場(chǎng)所的高空作業(yè)等，也可作為臨時(shí)性的高空照明，廣告宣傳等。液壓傳動(dòng)是機(jī)械設(shè)備中發(fā)展最快的技術(shù)之一，特別是近年來隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，與微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，液壓與氣壓傳動(dòng)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。現(xiàn)今，采用液壓傳動(dòng)的程度也成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。如發(fā)達(dá)國(guó)家的生產(chǎn)的 95%的工程機(jī)械、90%的數(shù)控加工中心、95%以上的自動(dòng)線都采用了液壓傳動(dòng)。目前使用比較成熟，效果較好的液壓缸斜置驅(qū)動(dòng)的剪叉式升降臺(tái)，具有機(jī)構(gòu)緊湊、運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲小、頻響快、傳遞功率大、易于操作等優(yōu)點(diǎn)。但在實(shí)際使用中也存在一些不足， 比如負(fù)載不能太大、起重動(dòng)力矩與負(fù)載的比偏大，起始高度較高，有時(shí)液壓升降平臺(tái)還會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間的負(fù)載而引起漏油，有些升降臺(tái)體積較大，占用空間等。1.2 升降臺(tái)的發(fā)展前景升降臺(tái)是現(xiàn)代機(jī)械行業(yè)不可缺少的基本設(shè)備，為了滿足不同的升降高度，升降臺(tái)分為單級(jí)，雙級(jí)以及多級(jí)；為了滿足不同的功能要求，臺(tái)面有滾道式，旋轉(zhuǎn)式和翻轉(zhuǎn)式等。隨著科技的發(fā)展，為了更好的控制升降臺(tái)的升降速度，引入計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)代替開關(guān)液壓閥的形式控制液壓系統(tǒng)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)的智能處理能力，根據(jù)需要同時(shí)控制升降臺(tái)的位置和速度，既能保證速度均勻穩(wěn)定，又能更準(zhǔn)確的定位。液壓南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文2升降臺(tái)正朝著人體化，智能化、集成型和環(huán)保節(jié)能的方向發(fā)展，逐漸運(yùn)用在各個(gè)領(lǐng)域。1.3 摩托車升降臺(tái)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)隨著摩托車使用量的迅速增加，社會(huì)對(duì)摩托車維修工具和設(shè)備的工作效率也越來越高。由此原因，設(shè)計(jì)一種維修設(shè)備，它可根據(jù)摩托車維修部位的不同而隨時(shí)調(diào)整摩托車的高度位置，方便維修，減輕維修人員的勞動(dòng)負(fù)荷從而提高工作效率，就成為必然需要。具有結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，安裝和拆卸操作方便，故障率低，常見故障易處理，維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)的摩托車升降平臺(tái)，就可以滿足摩托車維修對(duì)提高工作效率的要求。總體來說，摩托車升降臺(tái)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)就是安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、方便。1.4 摩托車升降臺(tái)的安全要求由于摩托車升降臺(tái)容易產(chǎn)生的危險(xiǎn)如下：a)機(jī)械危險(xiǎn)；b)電氣危險(xiǎn)；c)在設(shè)計(jì)時(shí)由于忽略了人類工效學(xué)產(chǎn)生的危險(xiǎn)；d)由于能源失效、機(jī)械零件損壞或其他功能故障產(chǎn)生的危險(xiǎn)；e)由于安全措施錯(cuò)誤或不正確的定位產(chǎn)生的危險(xiǎn)。因此，在設(shè)計(jì)和制造摩托車升降臺(tái)及其他方面應(yīng)滿足一定的安全要求。1.4.1設(shè)計(jì)的安全要求設(shè)計(jì)時(shí)，金屬結(jié)構(gòu)的布置應(yīng)便于檢查、維修，且金屬結(jié)構(gòu)應(yīng)達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的安全系數(shù)。在確定安全系數(shù)時(shí)，設(shè)計(jì)應(yīng)力必須是當(dāng)升降臺(tái)置放在水平面上，工作臺(tái)均勻承受最大載重量，按使用說明書使用時(shí)構(gòu)件中產(chǎn)生的最大應(yīng)力。安全系數(shù) n 按式(1.1)計(jì)算： ............................（1.1）21)(fn???式中： ——塑性材料的屈服極限脆性材料的強(qiáng)度極限（Pa） ；?——結(jié)構(gòu)自重引起的應(yīng)力（ Pa） ；1——承受最大載重量時(shí)結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)增加的應(yīng)力（Pa） ；2——應(yīng)力集中系數(shù)；1f——?jiǎng)虞d荷系數(shù)。 2南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文3注： 和 的值可以在樣機(jī)上通過試驗(yàn)分析得出。如果不采用試驗(yàn)結(jié)構(gòu) 和 的值1f2 1f2分別不得小于1.10和1.25。 a)升降臺(tái)承載構(gòu)件(不包括脆性材料)按式(1.1)求得的安全系數(shù) n不得小于2；b)脆性材料(如鑄鐵等)制成的升降臺(tái)承載構(gòu)件其材料按式(1.1)求得的安全系數(shù) n不得小于5；1.4.2其他安全要求1.摩托車升降臺(tái)的穩(wěn)定性升降臺(tái)的穩(wěn)定系數(shù)為：...................................(1.2)21MK?式中： ——總抗傾覆力矩；1——總傾覆力矩， 。2 4.12?升降臺(tái)的工作臺(tái)若伸出,必須使工作臺(tái)伸至極限位置,在伸出部分均布 130%該部承受的最大載重量,在最大起升高度處應(yīng)穩(wěn)定。在承受偏載荷時(shí)，升降臺(tái)置于水平面上，支腿伸出且使底盤保持水平，將最大載重量以集中載荷放置在距工作臺(tái)周邊為工作臺(tái)的長(zhǎng)或?qū)挼?/3處的任一位置，在最大起升高度處應(yīng)穩(wěn)定。升降臺(tái)在升降過程中自然偏擺量不得大于 0.5%的最大起升高度。升降臺(tái)要設(shè)有防止支腿回縮裝置，在工作臺(tái)承受最大載重量停留 15min 時(shí)，支腿的回縮量不得大于 3mm。2.工作臺(tái)升降安全保護(hù)裝置a)在動(dòng)力、油路等出現(xiàn)故障時(shí)，要有能防止工作臺(tái)失控下降的安全裝置（允許有控下降）；b)若工作臺(tái)能水平延伸超過升降臺(tái)底架且在工作臺(tái)下方有障礙物，則在油路等出現(xiàn)故障時(shí)，要有防止工作臺(tái)下降的裝置；c)工作臺(tái)上升至最大起升高度時(shí)（升降機(jī)構(gòu)中采用一活塞式油缸的升降臺(tái)除外）,上升極限位置限制器必須自動(dòng)切斷工作臺(tái)上升動(dòng)力源。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文4南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文52 摩托車升降臺(tái)的總體設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)及要求基本參數(shù)：額定載荷為 500kg，自重 200kg，升降臺(tái)的最大高度為 700-?850mm，升降臺(tái)最小高度為 300mm 左右，平臺(tái)尺寸為 2200mm 700mm。?要求升降臺(tái)通過腳踏式液壓泵提起貨物，且后輪固定，設(shè)置過載安全閥，確保操作者安全，剎車可靠，可在升程內(nèi)任意位置停止升降。2.2 摩托車升降臺(tái)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題摩托車升降臺(tái)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)的問題：a)摩托車的質(zhì)心最好接近升降臺(tái)的支撐中心；b)當(dāng)有適當(dāng)偏載時(shí)，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仍能運(yùn)行順暢；c)升降臺(tái)的安裝平面平行于固定點(diǎn)在軌跡圓上上下極限位置所確定的弦；d)運(yùn)動(dòng)干涉檢查（可用 ug 運(yùn)動(dòng)分析模塊） ；e)驗(yàn)證機(jī)構(gòu)內(nèi)部是否利于液壓系統(tǒng)的安裝。2.3 摩托車升降臺(tái)的兩種機(jī)構(gòu)形式圖 2-1 機(jī)構(gòu)一圖 2-2 機(jī)構(gòu)二南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文6摩托車升降臺(tái)的兩種機(jī)構(gòu)形式如圖 2-1 和圖 2-2 所示，它們只是兩側(cè)相同機(jī)構(gòu)的一側(cè)。由以上兩圖可看出，機(jī)構(gòu)一（圖 2-1）是全部為固定鉸支座的兩平行桿同步運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，機(jī)構(gòu)二（圖 2-2）是兩固定鉸支座和兩個(gè)滑動(dòng)鉸支座的剪叉式結(jié)構(gòu)。這兩種機(jī)構(gòu)都可以實(shí)現(xiàn)上板臺(tái)面升降的運(yùn)動(dòng)，但相比較之下，機(jī)構(gòu)一有三點(diǎn)不足：a) 機(jī)構(gòu)一在升降過程中上板不僅有豎直方向的位移變化，而且還有水平方向的位移變化，而機(jī)構(gòu)二的上板在升降過程中只有豎直方向的位移變化。這樣，在總體尺寸一樣的情況下，機(jī)構(gòu)二升降時(shí)所需的空間較小。b) 機(jī)構(gòu)一在升降的過程中，摩托車的質(zhì)心相對(duì)升降臺(tái)的支撐中心的變化很大，這樣就要求更大的動(dòng)力，即要求推力更大的液壓缸。結(jié)果會(huì)增加安裝尺寸和生產(chǎn)成本。c) 機(jī)構(gòu)一的穩(wěn)定性沒有機(jī)構(gòu)二的對(duì)角雙三角的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好。綜上所述，機(jī)構(gòu)二較機(jī)構(gòu)一更合理。所以，在結(jié)構(gòu)上選擇機(jī)構(gòu)二。2.4 摩托車升降臺(tái)機(jī)構(gòu)中三種液壓缸布置方式的分析比較2.4.1 問題的提出液壓缸的布置方式主要包括液壓缸對(duì)機(jī)構(gòu)的作用力（動(dòng)力）點(diǎn)位置及液壓缸的起始安裝角度等。在機(jī)構(gòu)確定的情況下，動(dòng)力的作用點(diǎn)是關(guān)系所需動(dòng)力大小的關(guān)鍵。而摩托車升降臺(tái)的動(dòng)力由液壓缸提供，因此，作用點(diǎn)的位置直接關(guān)系液壓缸的選擇。此外，液壓缸的安裝起始角度也對(duì)所需動(dòng)力大小有較大影響。總之，液壓缸的布置方式是設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是設(shè)計(jì)成功與否的關(guān)鍵之一。那么液壓缸究竟選擇怎樣的布置方式？2.4.2 三種方案的分析和比較以下是液壓缸的三種布置方式，如圖 2-3，圖 2-4，圖 2-5 所示，基于剪叉式機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，它們都是采用剪叉式機(jī)構(gòu)，可以看做三種方案：方案一（圖 2-3）：液壓缸的一端在底座的固定鉸支座上，另一端支撐在支架1 上靠近滾動(dòng)鉸支座的位置。當(dāng)兩支架幾乎處于水平位置時(shí)，液壓缸與底座的夾角很小，這時(shí)要把臺(tái)面升起就需要液壓缸提供很大的推力，甚至不能把臺(tái)面升起。?此外，液壓缸的布置需要在底座長(zhǎng)度比支架還更長(zhǎng)的基礎(chǔ)上額外地加長(zhǎng)底座，這樣就需要跟多的底座材料。方案二（圖 2-4）：液壓缸的一端在底座的固定鉸支座上，另一端支撐在支架1 與支架 2 的鉸支軸上。當(dāng)兩支架幾乎處于水平位置時(shí)，液壓缸與底座的夾角 也2?南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文7很小，這時(shí)要把臺(tái)面升起也需要液壓缸提供很大的推力。雖然液壓缸推動(dòng)支架的力臂會(huì)隨著臺(tái)面的升起而迅速增大，從而使所需的液壓缸的推力迅速減小。然而，同時(shí)也使液壓缸的行程增加迅速增加，最終就需要大行程的液壓缸，而液壓缸的布置需要更大的長(zhǎng)度空間，可能在液壓缸完全收縮時(shí)支架仍不能完全收回，造成臺(tái)面的高度過高。方案三（圖 2-5）：液壓缸的一端在底座的固定鉸支座上，另一端支撐在與支架 2 成一定角度且同固定鉸支座的桿上。這樣，當(dāng)兩支架處于水平位置時(shí)，液壓缸與底座仍有一定夾角 ，且 > > ，這時(shí)要把臺(tái)面升起所需要液壓缸提供的推3?321?力就會(huì)比前兩種布置的推力小很多。雖然液壓缸推動(dòng)支架的力臂隨著臺(tái)面的升起而增大幅度沒有方案二的快，即使所需的液壓缸的推力減小更平緩。然而，同時(shí)液壓缸的行程增加也比較平緩，最終所需要的液壓缸行程也不會(huì)很大，布置液壓缸的空間也是足夠的。因此，在稍微增加了液壓缸推力的同時(shí)獲得了更多的優(yōu)點(diǎn)。圖 2-3 方案一南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文8圖 2-4 方案二圖 2-5 方案三綜上所述，方案三是摩托車專用升降臺(tái)設(shè)計(jì)的最佳方案（如圖 2-5 所示） 。2.5 總體方案確定及總體設(shè)計(jì)由 2.4.2 可知，摩托車專用升降臺(tái)的最佳總體方案為：機(jī)構(gòu)二形式和液壓缸布置三的方式相結(jié)合?？傮w結(jié)構(gòu)示意圖如圖 2-6 所示圖 2-6 總體機(jī)構(gòu)示意圖1-搭板 2-固定腳輪 3-底架梁 4-液壓缸 5-油管 6-液壓泵 7-轉(zhuǎn)向剎車腳輪 8-腳踏桿 9-外剪叉臂 10-內(nèi)剪叉臂 11-推車扶手柄 12-摩托車前輪固定架 13-上臺(tái)板梁 14-臺(tái)面南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文9南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文103 摩托車專用升降臺(tái)的受力分析計(jì)算3.1 實(shí)例分析3.1.1 摩托車專用升降臺(tái)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化升降臺(tái)的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)如圖 3-1 所示圖 3-1 液壓升降臺(tái)的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)升降臺(tái) b、d 點(diǎn)為固定鉸支座，a、c 兩點(diǎn)分別可沿升降臺(tái)底架軌道及工作臺(tái)下方軌道水平移動(dòng)，a 、c 兩點(diǎn)采用同樣的支撐結(jié)構(gòu)時(shí)，其摩擦阻力系數(shù)皆為 。faed，ceb 桿件長(zhǎng)度皆為 ，且設(shè)為無重桿件，e 鉸接點(diǎn)位于上述兩桿件的中點(diǎn)。fgL為液壓缸推力的作用線，其一端與底架鉸接于 f 點(diǎn)，另一端與 aed 桿鉸接于 g 點(diǎn)。aed，ceb 與水平面得夾角為 ，fg 線與水平面得夾角為 ，且∠gde = 。升降臺(tái)面???與所載工件重量合為 ，其作用線距 b 點(diǎn)為 ，顯然，現(xiàn)在升降臺(tái)升降過程中 值GPP不變。3.1.2 升降臺(tái)受力分析1.以整體作為研究對(duì)象，如圖 3-2 所示南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文11圖 3-2 整體受力分析圖 將 分解到 a、b 兩端，則有2/G..........................................(3.1)?cosLPFy??.......................................(3.2)2by??......................................(3.3)?cosLGPffFayx?........................................(3.4)2faxb..............................................(3.5)fFcyx??式中： —a 點(diǎn)所受水平方向上的力；—a 點(diǎn)所受豎直方向上的力；y—b 點(diǎn)所受水平方向上的力；x—b 點(diǎn)所受豎直方向上的力；yF—c 點(diǎn)所受水平方向上的力；x—c 點(diǎn)所受豎直方向上的力。y2.分別以 aed 及 ceb 桿為研究對(duì)象，如圖 3-2 和圖 3-3 所示圖 3-2 aed 桿受力分析圖 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文12圖 3-3 ceb 桿受力分析圖 列平衡方程式，有當(dāng) d 點(diǎn)力矩平衡，即 時(shí)，則0??Md............(3.6)0cossincos2sin2)i(2)(in11 ?????? ????? ???????LFLF LFlTlTayaxey ex當(dāng) b 點(diǎn)力矩平衡，即 時(shí)，則0?b..........................(3.7)cossincs2in2???????LFLy cxeyex又 aed 及 ceb 桿的水平與豎直方向受力平衡，即有 和 ，0??XY當(dāng) 時(shí)，有0??X..................................(3.8)0cos2????axedx FTF?...........................................(3.9)?excbx當(dāng) 時(shí)，有?0Y................................(3.10)0os2????ayedy FTF?..........................................(3.11)?byecy整理解得：...........................(3.12))sin()cosin(21 ??????flGLfT南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文13【靜態(tài)時(shí)： 】)sin(co1??????lGLT......................................(3.13))coi(2?fLPFcy..........................(3.14))cossin(2??????fLGfcyx.............................(3.15))i(o2??fLPfFex.............(3.16))cosin(cs2csinsin2??????fLffGey.......................................(3.17)?oTFexadx?......................................(3.18)sin2eyady?式中： —液壓缸的推力；T—d 點(diǎn)所受水平方向上的力；xF—d 點(diǎn)所受豎直方向上的力；y—e 點(diǎn)所受水平方向上的力；x—e 點(diǎn)所受豎直方向上的力。y3.確定 角與 角的函數(shù)關(guān)系??角與 角的幾何關(guān)系見圖 3-1)cos(inta12????l即 .......................................(3.19))(irt12??l4.受力分析結(jié)論（1）各鉸點(diǎn)處的受力（包括油缸推力）與載荷 成正比；G（2） 、 、 、 、 、 值隨 值的增大而增大，在 值確定時(shí)，這axFybxcFydx?l些力又與 值成正比 ;而 、 值隨 值的增大而減小，在 值確定時(shí)，它們隨P值得減小而增大；南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文14（3）在計(jì)算油缸推力 時(shí)，動(dòng)態(tài)值比靜態(tài)值增大了 ；T )sin()cosin(21 ?????flGPf（4）油缸的推力 與 值成反比；1l（5）力 、 隨 值的增大而增大。dxFyT3.2 實(shí)例計(jì)算3.2.1 剪叉臂長(zhǎng)度及液壓缸安裝位置的確定1.剪叉臂的長(zhǎng)度確定升降臺(tái)的運(yùn)動(dòng)原理如圖 3-4 所示圖 3-4 升降臺(tái)的運(yùn)動(dòng)原理圖為了使工作臺(tái)面下降至最低位置時(shí)滾輪不至于脫離滑道，剪叉臂的長(zhǎng)度 應(yīng)該L比底座的長(zhǎng)度 b 小一些，一般可取.............................(3.20)bL)9.0~8(?由設(shè)計(jì)參數(shù)可知： ， ， 。初選底座長(zhǎng)度ma2h5?NG50?，系數(shù)為 0.8，則根據(jù)式(3.20)可得剪叉臂的長(zhǎng)度 。mb150? mL120?2.液壓缸安裝位置的確定由圖 3-4 可知 ...............................(3.21)?sinLh?則 maxaxsihmini所以， 567.018sinm??即 ?5.34ax?而 0min初選 ， ， , , ， 。?2??l1ml5402?NG50mP6?01.?f南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文15而液壓升降臺(tái)的有效垂直升降高度 為h?.....................(3.22))sin(imiaxminax ?????Lh根據(jù) ，液壓缸上下交接點(diǎn) g、f 的距離 S（即液壓缸的瞬時(shí)長(zhǎng)度）為dgf............................(3.23))co(211???llS可知，行程 S 是關(guān)于 的變量函數(shù)，代入數(shù)值則有如圖 3-5 所示曲線?圖 3-5 S- 關(guān)系曲線?液壓缸兩交接點(diǎn)之間的最大距離和最小距離分別為)cos(2max11max ?????llSinin設(shè)液壓缸的有效行程為 ，為了使液壓缸兩鉸接點(diǎn)之間的距離為最小值時(shí)，柱S?塞不抵到液壓缸缸底，并考慮液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸 和 （如圖 3-6 所示） ，一般應(yīng)取1K2...............................(3.24)K??21min同樣，為了使液壓缸兩鉸接點(diǎn)之間的距離為最大值時(shí)，柱塞不會(huì)脫離液壓缸中的導(dǎo)向套，一般應(yīng)取..............................(3.25)SS??21max式（3.24）和式（3.25）中的 和 根據(jù)液壓缸的具體結(jié)構(gòu)決定。K南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文16圖 3-6 液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸液壓缸鉸接點(diǎn) g 距離工作臺(tái)面的上下導(dǎo)軌的距離分別為 和 ，如圖 3-4 所示yx則有 .....................................(3.26)hyx??.................................(3.27))sin(1??l由式(3.21)、(3.26)和(3.27)得 ..............(3.28))sin(i1????lL由式(3.28)可看出， 是關(guān)于 的變量函數(shù)，代入數(shù)值則有如圖 3-7 所示曲線y圖 3-7 - 關(guān)系曲線y?3.2.2 液壓缸推力的計(jì)算及選型將數(shù)值帶入式(3.12)中，得出 隨 值變化的曲線 ,如圖 3-8 所示T南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文17圖 3-8 隨 值變化的曲線T?可看出當(dāng) 時(shí)，液壓缸的推力最大。但由圖 3-7 可知，此時(shí) 為負(fù)值，故0?? y不可取。同時(shí)我們可看出當(dāng) 時(shí)， 。0?6?0?y那么，就取 ，此時(shí)，由式(3.12)得?6min N3158max?而 ，則?5.34ax?NT18203i若取安全系數(shù)為 1.5，則 .475.max?參照參考文獻(xiàn)[5],選用缸徑為 的桿端外螺紋桿頭耳環(huán)式液壓缸，其最小安6?裝連接尺寸 ZM+為 295mm+S，最大行程 800mm。當(dāng) 時(shí)，由式(3.23)得?6min??S295301min??又由式(3.23)，當(dāng) 時(shí)，即工作臺(tái)升至最高點(diǎn)，液壓缸的安裝尺寸達(dá)ax??到最大，計(jì)算得 ，故液壓缸的行程和安裝尺寸都符合要求。S817.40ax?綜上所述，選擇缸徑為 的桿端外螺紋桿頭耳環(huán)式液壓缸。63?因此從最低到最高位置上升時(shí)，液壓缸在此過程中所需要補(bǔ)充的油量為 LmldV1.017.43221 ?????3.2.3 其它力的計(jì)算應(yīng)用 Excel 表格計(jì)算，并能得出力 、 、 、 與 的關(guān)系曲線如圖 3-9axFbcxeF?所示南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文18圖 3-9 力 、 、 、 與 的關(guān)系曲線axFbcxeF?力 、 、 、 、 、 與 的關(guān)系曲線如圖 3-10 所示ayFbcydye圖 3-10 力 、 、 、 、 、 與 的關(guān)系曲線ayFbcydxFye?南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文19南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文204 各參數(shù)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1 升降臺(tái)主要零部件材料的選擇4.1.1 底架材料的選擇底架主要用于支撐作用，也作為滾道使用，參照參考文獻(xiàn)[1]，底架梁選用熱扎普通槽鋼，型號(hào)為 6.3，基本尺寸為 ；底架兩頭橫梁選用熱軋不等邊角4063??bh鋼，型號(hào)為 12.5/8，基本尺寸為 。底架結(jié)構(gòu)如圖 4-1 所示。78125dB圖 4-1 底架三維實(shí)體圖4.1.2 液壓缸缸體尾部橫梁的材料選擇液壓缸缸體尾部橫梁由于受到的力比較大，要求要有較高的剛度，參照參考文獻(xiàn)[1]，選擇熱軋方鋼，型號(hào)為 60。4.1.3 搭板材料的選擇因?yàn)榇畎迨怯晒羌芎弯摪搴附佣傻?，?duì)于搭板的骨架，參照參考文獻(xiàn)[1]，選取熱扎普通槽鋼，基本尺寸為 ；搭板面則用扁豆形花紋鋼板，0.3???tBH基本厚度為 3mm。 4.1.4 工作臺(tái)材料的選擇工作臺(tái)包括兩根支撐梁，角鋼橫梁及臺(tái)面。支撐梁主要用于支撐作用，也作為滾道使用，參照參考文獻(xiàn)[1] ，選用熱扎普通槽鋼，型號(hào)為 6.3，基本尺寸為；參照參考文獻(xiàn)[1] ，角鋼橫梁選用熱軋不等邊角鋼，型號(hào)為 12.5/8，4063??bh基本尺寸為 。支撐梁的結(jié)構(gòu)如圖 4-2 所示780125??dB南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文21圖 4-2 底架梁三維實(shí)體圖4.2 內(nèi)外剪叉臂與底架連接的銷軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)銷軸時(shí)，除了滿足連接功能外，還應(yīng)該考慮到潤(rùn)滑等，銷軸的結(jié)構(gòu)如圖 4-3圖 4-3 銷軸的結(jié)構(gòu)圖4.3 軸套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)軸套時(shí)，也考慮到潤(rùn)滑及加工工藝等，其結(jié)構(gòu)如圖 4-4圖 4-4 軸套結(jié)構(gòu)圖4.4 滾輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮到滾輪軸垂直導(dǎo)軌面的徑向負(fù)載較大，而軸的軸向受力會(huì)較小，則采用兩個(gè)深溝球軸承的寬滾輪，滾輪、導(dǎo)軌和剪叉臂在一起的結(jié)構(gòu)如圖 4-5 所示南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文22圖 4-5 滾輪結(jié)構(gòu)圖4.5 腳輪的選型根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本摩托車專用升降臺(tái)的額定載重為 500kg，包括升降臺(tái)本身的重量，總共 4 個(gè)腳輪，每輪最少負(fù)重 175kg。本升降臺(tái)的腳輪輪面的材料選擇為聚氨酯，其中萬(wàn)向轉(zhuǎn)向輪和固定輪各兩個(gè),萬(wàn)向輪剎車方式為單輪剎擎 [1]，萬(wàn)向輪選擇型號(hào)為 42-40170-31450，固定輪選擇的型號(hào)為 42-40010-31450，輪子直徑為100mm，輪寬為 50mm，安裝高度為 143mm，每個(gè)輪的載重為 250kg，萬(wàn)向輪的旋轉(zhuǎn)半徑為 90mm，底板尺寸為 110mm×90mm，安裝孔距為 84mm×71mm，孔徑 d=11mm。腳輪結(jié)構(gòu)及主要尺寸如圖 4-6 所示。圖 4-6 腳輪結(jié)構(gòu)尺寸示意圖[1]單輪剎擎：安裝在輪子軸套或輪胎表面，用手或腳操縱的剎擎裝置。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文235 液壓系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)5.1 升降臺(tái)的負(fù)載分析摩托車專用升降臺(tái)的工作過程是：當(dāng)升降臺(tái)在最低位置時(shí)，加上載荷，升降臺(tái)升起，當(dāng)?shù)竭_(dá)最大高度時(shí)，升降臺(tái)停止上升，液壓系統(tǒng)進(jìn)入保壓階段；當(dāng)升降臺(tái)需要下降時(shí)，取消保壓，靠負(fù)載的作用使液壓缸回程，升降臺(tái)下降到最低點(diǎn)停止運(yùn)動(dòng)。在升降臺(tái)的整個(gè)工作過程中，在最低位置時(shí)液壓缸推力最大。隨著上平臺(tái)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(jì)根據(jù)任務(wù)要求，摩托車專用升降臺(tái)的動(dòng)力單元采用腳踏式液壓泵，執(zhí)行單元采用單作用液壓缸，其中腳踏式液壓泵自帶卸荷閥，并且其內(nèi)貯存有足夠的液壓油，其本身相當(dāng)于一個(gè)油箱。部分液壓回路已在液壓泵和液壓缸內(nèi)部機(jī)構(gòu)中，只需用油管將它們的出油口連接即可組成一個(gè)完整的液壓回路。液壓系統(tǒng)原理圖如圖 5-1 所示，圖中虛線框內(nèi)的 1、2、3、4、5、6 為選定的腳踏式液壓泵所自帶的。1 其實(shí)為腳踏式液壓泵內(nèi)部自帶一定油量的容器；2 表示真正的泵的結(jié)構(gòu)；3 為過載安全溢流閥，當(dāng)載荷過大時(shí)，液壓油無法到達(dá)液壓缸無桿腔內(nèi)，液壓缸就不工作；4 起到保壓的作用，當(dāng)泵停工作時(shí)，使升降臺(tái)面仍能保持高度不變；5 為控制卸載的手動(dòng)換向閥，它在腳踏式液壓泵上；6 為調(diào)速閥，與 5 一起工作，起到調(diào)節(jié)卸載速度的作用。圖 5—1 工作原理圖1—油箱 2—液壓泵 3—溢流閥 4—單向閥 5—手動(dòng)換向閥6—節(jié)流閥 7—液壓缸南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文246 液壓系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算與元件選擇6.1 液壓泵的選擇6.1.1 液壓泵壓力的計(jì)算設(shè) 為液壓系統(tǒng)元件所承受的最大的工作壓力， 為整個(gè)系統(tǒng)油路的泄露及管pP p?道壓力損失，因?yàn)橛吐份^簡(jiǎn)單，取 ，依升降臺(tái)的工作情況，最高壓力MPap5.0??發(fā)生在最低處，即啟動(dòng)時(shí)。液壓缸的推力為 ，則液壓系統(tǒng)的壓力 P 為NT3185mxAFp 2.634158.2???所以 。Pap .0.1.0???6.1.2 液壓泵的選擇因?yàn)橐簤焊谉o桿腔承受的壓力與腳踏液壓泵內(nèi)部壓力幾乎相等，即壓力均為10.632 ，通過單位換算 ，故 。MPaMacmkgf1.0/12?2/63.10cmkgfp?根據(jù)以上要求選擇 型腳踏液壓泵，其基本尺寸為FTHYP7?L×b×h=250×140×250mm，其輸出壓力為 ，儲(chǔ)油量為 升，)(/72sickgf 4.0重量為 ,低壓吐油量 12.26cc/次，高壓吐油量 2.26cc/次。kg5.86.2 液壓缸作用時(shí)間的計(jì)算在 3.2.2 中已經(jīng)選定缸徑 的液壓缸， ， ，63?mS301in?mS17.40ax?， ，下面計(jì)算液壓缸的作用時(shí)間。設(shè)每次液踩踏液壓泵所需mS17.06??.??時(shí)間為 2s，參照參考文獻(xiàn)[5]，則有液壓缸的作用時(shí)間為...................................(6.1)QSAVt?式中：V—液壓缸的體積（ ） ；3m—液壓缸的流量（ ） ；QsA—液壓缸作用面積（ ） ；2S—液壓缸的行程（ m） 。不帶活塞桿的一側(cè)， ，所以2)/63(??A當(dāng)?shù)蛪簳r(shí)，有 ，代入式（6.1）得ssc/10..1236??t 5403.64769min ?????當(dāng)高壓時(shí)，當(dāng) ，代入式（6.1）得smscQ/1.2/36???南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文25st 293103.4762max ?????6.3 油管的選擇液壓和氣壓傳動(dòng)及潤(rùn)滑系統(tǒng)的管道中常用的管子有鋼管、銅管、膠管、尼龍管和塑料管等。根據(jù)本液壓系統(tǒng)的要求及從實(shí)際工作情況考慮，選擇膠管作為該系統(tǒng)的管道。管子內(nèi)徑 d（單位：mm）的計(jì)算，參照參考文獻(xiàn)[5]，按流速選取，有.................................(6.2)mvQ130?式中： —液體流量， （ ） ；Qs/—流速( )，推薦流速：對(duì)于壓油管 （壓力高、管道v/ smv/6~3?短或油粘度小的情況取大值，反之取小值，局部或特殊情況可取 ） ，sv/10?這里取 。sm/5.0?應(yīng)當(dāng)代入低壓時(shí)的液體流量，數(shù)據(jù)代入式（6.2）得： md45.013616????參照參考文獻(xiàn)[5]，壓油管選擇外徑 的膠管。?油管里所需的油量為 LmldV0126.14322?????所需油量為 LV4.03...21 ???故液壓泵的油量選擇是合適的。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文267 強(qiáng)度校核整個(gè)升降臺(tái)，受力較大的零部件有內(nèi)剪叉臂，液壓缸的支撐橫梁，銷軸等，所以進(jìn)行校核時(shí)，只需對(duì)這些受力較大的零件校核即可。7.1 剪叉臂的強(qiáng)度校核由圖 3-9 和圖 3-10 可知，內(nèi)剪叉臂 aed 受力要遠(yuǎn)大大于外剪叉臂 bec，所以這里只校核外臂。外剪叉臂受力如圖 7-1 所示。又由圖 4-8 可知， 的角度越小，則?推力 的值越大。若 取最大值時(shí)滿足強(qiáng)度要求，則該剪叉臂即滿足強(qiáng)度要求。當(dāng)TT升降臺(tái)在最低位置時(shí)， 的值最小，即 值最大。參照?qǐng)D 7-1，剪叉臂所受的力都與?T剪叉臂有一定的夾角，為方便受力分析，將所有的力都按沿剪叉臂方向和垂直剪叉臂方向分解，有下列式子：...................................................................(7.1)?cossin1xcyF??...................................................................(7.2) i2c?...................................................................(7.3)ssi1exey...................................................................(7.4)?inco2F??............................................................................(7.5))s(1??Tg.............................................................................(7.6)in2F...................................................................(7.7)?sico1dydx??.................................................................(7.8)i2F?圖 7-1 內(nèi)剪叉臂 aed 受力圖各力分解后的受力圖如圖 7-2(a)所示，彎矩圖見圖 7-2(c)南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文27圖 7-2 內(nèi)剪叉臂 aed 的軸向及徑向分解受力圖剪叉臂的 g 處由于是有一個(gè)肋板作用，可看作力 作用在剪叉臂上為均布載2/T荷 。由圖 7-2（c）中可知，最大彎矩發(fā)生在 k 點(diǎn)處，但需校核 e、k 兩點(diǎn)處的強(qiáng)度，q且圖中有 ， ， 。又已知剪叉臂的橫截面寬和高分別mlq20?l1062gqFl??為 ， ， ，如圖 7-3 所示，圖 7-3（a）是 e 點(diǎn)處的截面bhd2圖，圖 7-3（b）是 k 點(diǎn)處的截面圖。e 點(diǎn)處的抗彎截面系數(shù)為南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文28363922332121 107.1060/1// mbdhbhdIWze ???????????k 點(diǎn)處的抗彎截面系數(shù)為 363922 10260mbhk ????圖 7-3 剪叉臂 e、k 兩點(diǎn)處的截面圖因?yàn)楫?dāng) 時(shí)，此時(shí) e、 k 兩點(diǎn)的彎矩最大，且由式（7.8）得 ，?6?? NFd291?，則NFg97.832 mmNlFlMqgqdk ????????? 843.06.097.68330.291)/()(22maxLe ??7856.045.1/ MPaaWkk .72836maxax???Mee 4.10.56axax ???選擇材料為 ，參照參考文獻(xiàn)[1]， ，所以是安全的。23QPab25?7.2 液壓缸底架固定橫梁的強(qiáng)度校核液壓缸底架固定橫梁（如圖 7-4 所示）選擇的是 60 號(hào)方鋼，其受力情況如圖 7-5 所示；已知 60 號(hào)鋼的邊長(zhǎng)為 60mm，液壓缸推力 作用點(diǎn)到坐標(biāo)系 O 的距離為T65mm， ， 分別為推力 在 X，Y 軸上的分力，且 ， 。xTyT?cosx??sinTy?當(dāng)液壓缸在最小角度，即工作臺(tái)在最低位置時(shí)，液壓缸推力最大，雖然此時(shí)最小，即 , ，分力 最大，所以由式(3.19) 可得 ，則?N3158max??6?x ?85.17。x 7.04cosa?南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文29當(dāng)液壓缸在最大角度，即工作臺(tái)在最高位置時(shí)，雖然液壓缸推力最大，此時(shí)最?大，即 , ，分力 最大，所以由式(3.19)可得 ，則NT62.180min??5.34??yT?5.39??。y 9sax?圖 7-4 液壓缸與底架連接的橫梁圖 7-5 液壓缸與底架連接的橫梁截面圖把它們平移到 O 點(diǎn)后，有（1） 對(duì)于 X 軸方向，其受力如圖 7-6 所示南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文30圖 7-6 橫梁 X 軸方向的受力圖因?yàn)榱旱目箯澖孛嫦禂?shù) ，3639310610mhW?????所以 MPaMx 5103684.9?????（2）對(duì)于 Y 軸方向，液壓缸固定橫梁受力如圖 7-7圖 7-7 橫梁 Y 軸方向的受力圖又梁的抗彎截面系數(shù) ，3610mW???則 MPaMy 24.71036.2????南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文31（3）當(dāng) 作用點(diǎn)平移到 O 點(diǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)扭矩，該扭矩的大小為xT又 ，其中 ，zsIhF82ma?? 4941233 060621mbhIz ??????此時(shí)，該扭矩對(duì)橫梁截面產(chǎn)生的剪切力為Nxs57.3064 MPamNIhFzsxy 58.3710368.492622ma ??????參照參考文獻(xiàn)[7]，又由第四強(qiáng)度理論 )(3])()()[(21 22222 zxyxxzzyyxe ????? ???帶入并化簡(jiǎn)： MPae 72.9)058.37(])90()24.73().95[(21 22?????又選材料為 ，參照參考文獻(xiàn) [7]，QMPas??取安全系數(shù)為 2，則 ，所以是安全的。es???5.1/][7.3 軸的強(qiáng)度校核由圖分析可知，剪叉臂受力最大的地方為 g 點(diǎn)和 d 點(diǎn)，所以只需校核該兩處的銷軸即可。7.3.1 內(nèi)剪叉臂固定端銷軸的強(qiáng)度校核因?yàn)殇N軸較短，所以只受切應(yīng)力。依圖 7-2 可知，剪叉臂固定端（即 d 點(diǎn)）銷軸所受的力為 。當(dāng)升降臺(tái)面處于最低位置，即 時(shí)，銷軸受到的剪力最大，1dF?6??根據(jù)式(7.7)得 。N4.8?又銷軸的直徑為 ，導(dǎo)油孔直徑為 ，則其橫截面積為25?4?262622 103.7810)(4)( mdDA ?????????又銷軸受力情況見圖 7-8，從圖中可知銷軸受剪力為雙剪切，又參照參考文獻(xiàn)[7]， MPaFd .459.3012861max???銷軸的材料為 35 鋼，經(jīng)表面熱處理，參照參考文獻(xiàn)[7]，35 鋼的許用應(yīng)力。取安全系數(shù)為 2，則有 ，所以滿足MP][? ][36.4968.2??????MPa要求。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文327.3.2 液壓缸缸體尾部銷軸的強(qiáng)度校核液壓缸尾部銷軸的受的力即為液壓缸的推力 ，如圖 7-8 所示，因?yàn)殇N軸較短，T所以只受切應(yīng)力。又銷軸的直徑為 ，導(dǎo)油孔的直徑為 ，則銷軸的橫截面積為25?4?2662 103.478104)(4)( mdDA ????????圖 7-8 尾部銷軸的受力圖參照 3.2.2 節(jié)，有MPaAT02.313.478256max ?????選擇銷軸材料為 35，又 35 鋼的許用應(yīng)力 ，取安全系數(shù)為 2，則有1][??，所以設(shè)計(jì)的銷軸滿足要求。][0..32max ???PaM7.3.3 液壓缸活塞桿頭部支撐軸的強(qiáng)度校核依圖 7-2 可知，液壓缸頭部支撐軸（即 g 點(diǎn)）所受的力為 。當(dāng)升降臺(tái)面處于T最低位置，即 時(shí)，液壓缸受到的推力最大，即 。又銷軸的直徑為?6?? N3158?，導(dǎo)油孔直徑為 ，則其抗彎截面系數(shù)為50?m4?363933 1027.2105dW?????又銷軸受力情況見圖 7-9，參照參考文獻(xiàn)[7]，校核軸的彎曲強(qiáng)度為圖 7-9 頭部支承軸的受力圖 MPaWlTMAC2067.12430582??????南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文33軸的材料為 鋼，經(jīng)表面熱處理，參照參考文獻(xiàn)[7]， 鋼的許用應(yīng)力235Q235Q。所以滿足要求。MPa25][??南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文348 核算8.1 重量核算本設(shè)計(jì)有重量限制要求，即摩托車升降臺(tái)總重 ，故在此應(yīng)做重量核算，kg20?參考參考文獻(xiàn)[1]及裝配圖，大型件及非標(biāo)準(zhǔn)件的核算過程及結(jié)果如表 8-1 所示。表 8-1序號(hào) 名稱 單件重量 數(shù)量 總重（kg）1 扁豆形花紋鋼板 20.3kg/m2 1 35.7282 工作臺(tái)槽鋼 3.256kg/m 2 14.32643 工作臺(tái)角鋼 11.06kg/m 1 7.74624 底架槽鋼 3.256kg/m 2 9.7685 底架角鋼 11.06kg/m 2 15.49246 剪叉臂 9.42kg/m 4 45.2167 支撐肋板 1kg/個(gè) 2 28 搭板 8.26 kg/個(gè) 1 8.269 扁鋼 1.96 kg/m 1 0.9810 液壓泵 8.5kg/個(gè) 1 8.511 液壓缸 17kg/個(gè) 1 1712 油管 1.5kg/m 1 1.513 腳輪 0.75kg/個(gè) 4 314 滾輪 0.35kg/個(gè) 4 1.415 前輪固定架 0.6kg/個(gè) 1 0.616 推車扶手柄 1kg/個(gè) 1 117 液壓缸支撐底架梁 32kg/m 1 16總計(jì) 189.4546其他緊固件（包括螺栓、螺釘、螺帽、墊圈等） ，銷軸等做大概的核算，總重大概為 7.5kg。則總重量 G=189.4546kg+7.5kg≈197kg ，故總重量符合設(shè)計(jì)任kg20?務(wù)要求。8.2 成本核算8.2.1 成本的概念根據(jù)我國(guó)企業(yè)會(huì)計(jì)準(zhǔn)則的規(guī)定，成本的經(jīng)濟(jì)實(shí)質(zhì)是：生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過程中所耗費(fèi)的生產(chǎn)資料轉(zhuǎn)移的價(jià)值和勞動(dòng)者創(chuàng)造的價(jià)值的貨幣表現(xiàn)。也就是企業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過程南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文35中所耗費(fèi)的資金總和。例如，為生產(chǎn)產(chǎn)品需要耗費(fèi)材料、磨損固定資產(chǎn)、用現(xiàn)金向職工支付工資等職工薪酬。材料、固定資產(chǎn)和現(xiàn)金都是企業(yè)的固定資產(chǎn)。這些資產(chǎn)的耗費(fèi)，在企業(yè)內(nèi)部表現(xiàn)為一種資產(chǎn)轉(zhuǎn)變成另一種資產(chǎn)，是資產(chǎn)內(nèi)部的相互轉(zhuǎn)變，不會(huì)導(dǎo)致企業(yè)所有者權(quán)益的減少，不是經(jīng)濟(jì)利益流出企業(yè)，因此不是企業(yè)的費(fèi)用。8.2.2 產(chǎn)品生產(chǎn)成本項(xiàng)目根據(jù)生產(chǎn)特點(diǎn)和管理要求，企業(yè)一般設(shè)立以下 3 個(gè)成本項(xiàng)目：a)直接材料直接材料是指企業(yè)在生產(chǎn)產(chǎn)品和提供勞務(wù)過程中所耗費(fèi)的直接用于產(chǎn)品生產(chǎn)并購(gòu)成產(chǎn)品實(shí)體店原料、主要材料、外購(gòu)半成品成品以及有助于產(chǎn)品形成的輔助材料等。b)直接人工直接人工是指企業(yè)在生產(chǎn)產(chǎn)品和提供勞務(wù)過程中，直接參加產(chǎn)品生產(chǎn)的工人工資以及其他各種形式的職工薪酬。c)制造費(fèi)用制造費(fèi)用是指企業(yè)為生產(chǎn)產(chǎn)品和提供勞務(wù)而發(fā)生的各項(xiàng)間接費(fèi)用，包括生產(chǎn)車間管理人員的工資等職工薪酬、折舊費(fèi)、機(jī)物料消耗、勞動(dòng)保護(hù)費(fèi)等費(fèi)用。8.2.3 生產(chǎn)成本的核算由 8.2.2 可知，生產(chǎn)成本的核算可先做以下三項(xiàng)核算，最后求總即可。a）直接材料成本的核算本摩托車專用升降臺(tái)要用到的材料有 45 號(hào)鋼、Q235 鋼板、角鋼、6.3 號(hào)槽鋼、50 號(hào)方鋼、鍛鋼以及一些標(biāo)準(zhǔn)件等，在裝配過程中還要用到焊條，經(jīng)咨詢得各種材料及標(biāo)準(zhǔn)件的價(jià)格如下：45 號(hào)鋼：3650 元/噸；Q235：3180 元/噸；槽鋼：3450 元/噸；角鋼：3480 元/噸；方剛：3490 元/噸；鋼板：4129 元/噸；扁鋼：3110 元/噸；軸承：3 元/個(gè) ；螺母，螺栓和彈簧墊片：1 元/套；緊定螺釘：0.2 元/個(gè)；銷軸：4 元/個(gè)；腳輪:30元/只；腳踏式液壓泵：750 元/臺(tái)；油管：20 元/米；液壓缸：200 元/臺(tái)； 鋼30?管：3000 元/噸；滾輪：15 元/個(gè)。考慮到材料因加工而造成的損耗，各種自制件的材料的價(jià)格都乘上一個(gè)系數(shù)，經(jīng)咨詢知此系數(shù)為 1.2—1.4，本文取 1.3，根據(jù)表 8-1 中各種材料的重量和標(biāo)準(zhǔn)件的個(gè)數(shù)以及裝配圖中標(biāo)注的材料得：直接材料成本南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文36=1.3×(3110×0.004+3450×0.025+3480×0.024+4129×0.042+3180×0.046+3490×0.016+1×28+4×4+0.2×4)+30×4+750×1+20×0.5+200×1+15×4=1.3×602.548+1140≈1923.3（元)b）直接人工成本的核算經(jīng)咨詢得知升降臺(tái)制造行業(yè)工人的工資在大約在 1000—2000 元左右，本文中取 1500 元，該廠有 100 位工人，升降臺(tái)月產(chǎn)量為 1000 臺(tái)，則應(yīng)向每臺(tái)升降臺(tái)攤派150 元；經(jīng)咨詢知工人的福利（五險(xiǎn)一金等)250-300 元左右，本文取 270 元，則應(yīng)向每臺(tái)升降臺(tái)攤派 27 元.所以直接人工成本費(fèi)為 177 元/臺(tái)。c）制造成本的核算經(jīng)咨詢得知該行業(yè)管理人的工資在大約在 2000—3000 元左右，本文中取 2500元，升降臺(tái)月產(chǎn)量為 1000 臺(tái)，設(shè)該廠有 10 位管理人員，所以每臺(tái)攤派 25 元；攤派折舊費(fèi)按每臺(tái) 100 元；攤派機(jī)物料費(fèi)按每臺(tái) 10 元；攤派勞動(dòng)保護(hù)費(fèi)按每臺(tái) 5 元；攤派水電費(fèi)按每臺(tái) 10 元。所以直接人工成本為 150 元/臺(tái)。有以上三項(xiàng)核算可知：生產(chǎn)成本＝直接材料成本+直接人工成本+制造成本即得出生產(chǎn)成本=1923.3+177+150＝2250.3（元）南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文37南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文389 結(jié)論在設(shè)計(jì)摩托車專用升降臺(tái)時(shí)，其相關(guān)參數(shù)的確定比較復(fù)雜。如設(shè)計(jì)剪叉桿和油缸時(shí)，要以其工作過程中最大承載力計(jì)算，其中，當(dāng)每個(gè)剪叉桿各部分受最大力時(shí)，升降臺(tái)面并不是處在同一高度位置上。所以，在設(shè)計(jì)之初，通過動(dòng)態(tài)受力分析來確定每一部分的最大受力。但要得到比較合理的的參數(shù)值及各主要部件的尺寸，往往需要經(jīng)過多次反復(fù)的修改計(jì)算，但只要按照論文中的分析計(jì)算步驟和計(jì)算公式，并掌握各參數(shù)的取值原則，總會(huì)得到滿意的結(jié)果。手工計(jì)算會(huì)比較繁瑣，如果采用計(jì)算機(jī)編程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，則很快就可以確定各參數(shù)值。此次摩托車專用升降臺(tái)的畢業(yè)設(shè)計(jì)沒有要求運(yùn)用編程優(yōu)化設(shè)計(jì)，但我通過Excel 表格處理數(shù)據(jù)，得出不同取值下的各參數(shù)值，然后進(jìn)行比較優(yōu)選。盡管這樣得出的結(jié)果沒有編程優(yōu)化的合理，但比手工計(jì)算方便、輕松和合理多了，而且這種方法容易掌握。最終，本次設(shè)計(jì)的各項(xiàng)主要技術(shù)參數(shù)及要求均得到了設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我能綜合運(yùn)用機(jī)械原理、液壓與氣壓傳動(dòng)、材料力學(xué)及其它所學(xué)專業(yè)課程的知識(shí)，分析和解決機(jī)械設(shè)計(jì)問題，進(jìn)一步鞏固、加深和拓寬所學(xué)的知識(shí)。通過設(shè)計(jì)實(shí)踐，逐步樹立正確的設(shè)計(jì)思想，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)和競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，熟悉掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，培養(yǎng)分析問題和及解決問題的能力。通過設(shè)計(jì)計(jì)算、繪圖以及運(yùn)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、設(shè)計(jì)手冊(cè)等相關(guān)資料，進(jìn)行全面的機(jī)械設(shè)計(jì)基本技能的訓(xùn)練。因此，它在我們的四年大學(xué)生活中占有重要而又獨(dú)特的的地位。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文39南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文40參考文獻(xiàn)[1]. 曾正明.機(jī)械工程材料手冊(cè)（金屬材料） ，第六版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004。[2]. 濮良貴等.機(jī)械設(shè)計(jì)，第八版.北京：高等教育出版社，2006。[3]. 左鍵民.液壓與氣壓傳動(dòng)，第 4 版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008 [4]. 葉玉駒等.機(jī)械制圖手冊(cè)，第四版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008[5]. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)新版，第 4 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Journal of Science & Engineering,1998南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文41致 謝在袁老師的悉心指導(dǎo)下完成的，導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)木媲缶墓ぷ髯黠L(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己，寬以待人的崇高風(fēng)范，不僅使我樹立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)，掌握了基本知識(shí)，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。在畢業(yè)設(shè)計(jì)即將完成之際，我要非常感謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師袁老師。首先，他有著豐富的工作及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)我們的指導(dǎo)很注重從實(shí)踐的角度出發(fā)，比如要求我們通過網(wǎng)絡(luò)及親身調(diào)查市場(chǎng)，考察相關(guān)產(chǎn)品的有關(guān)參數(shù)，價(jià)格等等。我想這對(duì)即將走上工作崗位的我們盡快了解社會(huì)生產(chǎn)有著很重要的幫助。再次，在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，他對(duì)我們嚴(yán)格要求，雖然每次見老師都有批評(píng)的聲音，但正式這一次又一次的批評(píng)把的許多錯(cuò)誤指正了，把我的疑難問題迎刃解決了，同時(shí)它也是一種督促。其次，他要求我們要能文理結(jié)合，綜合運(yùn)用，這也體現(xiàn)在畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中，比如設(shè)計(jì)任務(wù)書要求我們做成本核算，但由于成本核算較復(fù)雜，我們一時(shí)還學(xué)不太懂，他就只要求我們做個(gè)簡(jiǎn)單的成本核算。在此我還要感謝和我一起做畢業(yè)設(shè)計(jì)的幾個(gè)同班同學(xué)，我們之間的互相幫助和借鑒學(xué)習(xí)，在幫助我們順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)上起到了重要的作用。在即將畢業(yè)時(shí)，我們有進(jìn)一步加深了我們之間的友情，讓我們更加珍惜畢業(yè)前的這段時(shí)光。最后，感想母校四年來的培養(yǎng)，給予我這么好的學(xué)習(xí)和生活得環(huán)境。讓我學(xué)到了很多知識(shí)，使我能成為對(duì)社會(huì)更有用的人。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文42附錄 A基本術(shù)語(yǔ)及定義 A1基本術(shù)語(yǔ)A1.1 可靠性機(jī)械、零部件或裝置在規(guī)定條件下和規(guī)定期限內(nèi)執(zhí)行所要求的功能而不出現(xiàn)故障的能力。A1.2 可維修性根據(jù)實(shí)際情況，采用特定的方法對(duì)機(jī)械執(zhí)行所需的各種維修活動(dòng)，使其實(shí)現(xiàn)或恢復(fù)預(yù)定使用條件下功能狀態(tài)的能力。A1.3 安全性按使用說明書規(guī)定的預(yù)定使用條件下，執(zhí)行其功能和在運(yùn)輸、安裝、調(diào)整、拆卸和處理時(shí)不產(chǎn)生損傷和危害健康的能力。A1.4 危險(xiǎn)有能傷害或危害健康的起源。A1.5
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