室內(nèi)粉墻升降平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析報(bào)告

PAGEPAGE1摘要室內(nèi)粉墻升降平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析是一種方便快捷的升降運(yùn)輸設(shè)備，其結(jié)構(gòu)形式和液壓系統(tǒng)的布置方式、控制形式以及轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)直接影響到液壓剪叉式升降平臺(tái)的工作性能和使用壽命。本文采用傳統(tǒng)力學(xué)計(jì)算方法和有限元分析方法，按照實(shí)際空間的需要設(shè)計(jì)出了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修、操作方便的自行式液壓剪叉式自動(dòng)控制升降平臺(tái)。結(jié)合實(shí)際安裝的空間，液壓缸選定合適的布置方式。利用傳統(tǒng)的力學(xué)分析，對(duì)其起升機(jī)構(gòu)建立力學(xué)模型，分析計(jì)算各剪叉桿的內(nèi)力。按照強(qiáng)度理論進(jìn)行計(jì)算設(shè)計(jì)和校核剪叉桿、橫梁、平臺(tái)臺(tái)面，并選擇合適的材料。根據(jù)液壓缸驅(qū)動(dòng)剪叉機(jī)構(gòu)進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析，確定了液壓缸活塞的運(yùn)動(dòng)速度與臺(tái)面升降速度的關(guān)系，分析研究平臺(tái)升降的穩(wěn)定性.并根據(jù)實(shí)際空間和實(shí)際要求，運(yùn)用傳統(tǒng)力學(xué)方法對(duì)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，確保整個(gè)平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定地自動(dòng)行走功能。關(guān)鍵詞:剪叉臂,運(yùn)動(dòng)學(xué),matlab,驅(qū)動(dòng)AbstractSelf-scissors-stylehigh-altitudeplatformisaconvenientandquickmovementsoftransportequipment,itsformandstructureofthehydraulicsystemlayout,formandcontrolagenciesandtodirectlyaffectthedrivesystemofhydraulicscissors-typemovementsandperformanceoftheworkplatformLife.Inthispaper,usingthetraditionalmechanicalcalculationmethodsandfiniteelementanalysis,accordingtotheactualspaceneeds,designedtheself-scissors-controlhydraulicliftingplatformwhichhasthecharacteristicofasimplestructure,maintenance,easytooperate.Accordingtotheactualinstallationspace,thehydrauliccylinderswasselectedasuitablearrangement.Usingoftraditionalmechanicalanalysismethod,setupitsagenciesthemechanicalmodel,thecalculationofscissorsattheinternalforces.Calculatedinaccordancewiththestrengthofthedesignandcheck-scissors,beams,flatsurface,andselectsuitablematerial.

Accordingtohydrauliccylindersdrivenscissorsbodiesofkinematicsanddynamicsanalysistodeterminethemovementofthehydrauliccylinderpistonspeedandthespeedofthestagemovements,analysisofthetake-offandlandingplatformstability.Andinaccordancewiththeactualspaceandpracticalrequirements,usingtraditionalmechanicsmethodstoparameterlydesign.Bythesemethods,itmakessurethattheentireplatformcanmeettherequirementofstabilitilyandautomaticlymoving.

KeyWords:scissors,kinematics,matlab,drive1引言 12剪叉式高空作業(yè)平臺(tái)的基本理論知識(shí) 23設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 33.1自行剪叉式高空作業(yè)平臺(tái)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 33.1.1初步確定升降平臺(tái)起升機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的材料及有關(guān)尺寸 33.1.2固定液壓剪叉式升降平臺(tái)關(guān)鍵參數(shù)的確定 43.1.3剪叉式升降平臺(tái)起升機(jī)構(gòu)的力學(xué)模型 53.1.4起升機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的材料確定 133.1.5銷軸的設(shè)計(jì) 133.2上平臺(tái)和剪叉臂的設(shè)計(jì) 163.2.1上平臺(tái)主梁的選擇與校核 163.2.2平臺(tái)臺(tái)面的設(shè)計(jì)確定 173.2.3剪叉臂的選擇與校核 183.2.4校核支座的抗壓性 223.2.5剪叉臂尾部拉斷條件 223.2.6液壓缸支撐臂的校核 233.3液壓缸驅(qū)動(dòng)剪叉式機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 243.4驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 293.4.1電動(dòng)機(jī)的選擇 293.4.2確定電機(jī)的轉(zhuǎn)速 293.4.4總傳動(dòng)比計(jì)算 303.5V帶的選取 303.5.1確定計(jì)算功率 303.5.2選取普通V帶類型 303.5.3確定帶輪基準(zhǔn)直徑 303.5.4確定V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距 303.5.5驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角 313.5.6計(jì)算普通A型V帶的根數(shù)z 313.5.7計(jì)算預(yù)緊力 313.5.8計(jì)算作用在軸上的壓軸力 323.6鏈輪及傳動(dòng)鏈的設(shè)計(jì) 323.6.1選擇鏈輪齒數(shù) 323.6.2計(jì)算功率 323.6.3確定鏈條鏈節(jié)數(shù) 323.6.4確定鏈條的節(jié)距 323.6.5確定鏈長(zhǎng)L及中心距 333.6.6驗(yàn)算鏈速V 333.6.7驗(yàn)算小鏈輪轂孔 333.6.8作用在軸上的壓軸力 333.6.9低速鏈傳動(dòng)的靜力強(qiáng)度計(jì)算 333.7轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì) 343.8確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) 353.8.1制定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖 353.8.2液壓泵的選擇 373.8.3液壓閥的選擇 374結(jié)果分析與討論 38總結(jié) 39參考文獻(xiàn)： 40致謝 411引言隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的竟?fàn)幋蟪敝?，房地產(chǎn)商門在室內(nèi)粉墻裝修時(shí)所普遍使用的腳手架，不能夠?qū)崿F(xiàn)裝修工人的連動(dòng)性效率低下，對(duì)連動(dòng)性的實(shí)現(xiàn)這其中之一就是人們現(xiàn)在經(jīng)常會(huì)用到的升降平臺(tái)。升降平臺(tái)的種類比較繁多，根據(jù)不同的用途，升降平臺(tái)的結(jié)構(gòu)，動(dòng)力傳遞形式以及規(guī)格會(huì)有不同的選擇和設(shè)計(jì)。液壓傳動(dòng)方式的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、工作較平穩(wěn)、磨損小、布局靈活、易于控制。但液壓件加工精度要求較高，密封泄漏難以控制，工作介質(zhì)適應(yīng)溫度受限。液壓傳動(dòng)是后來(lái)才發(fā)展起來(lái)的，以它為動(dòng)力源來(lái)帶動(dòng)的升降平臺(tái)又可分為以下幾種:鏈輪承重鏈條機(jī)構(gòu)的升降平臺(tái)該機(jī)構(gòu)是由一個(gè)動(dòng)滑輪和若干定滑輪以及承重鏈條組成的，根據(jù)動(dòng)滑輪的特點(diǎn)，利用較短的液壓行程來(lái)獲得大的平臺(tái)升降高度，該平臺(tái)根據(jù)環(huán)境條件可以用在地下車庫(kù)等有較大的提升高度以及寬敞空間的場(chǎng)合。本課題所設(shè)計(jì)的自行剪叉式高空作業(yè)平臺(tái)它是一種輕型的升降平臺(tái)，廣泛用于高空作業(yè)專用設(shè)備，可以移動(dòng)。它的剪叉式機(jī)械結(jié)構(gòu)，使升降臺(tái)起升后有較高的穩(wěn)定性，寬大的作業(yè)平臺(tái)和較高的承載能力，使高空作業(yè)范圍更大，并適合多人同時(shí)作業(yè)。它使高空作業(yè)效率更高，更安全。液壓剪叉式升降平臺(tái)的設(shè)計(jì)，從以下四個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì):一是升降平臺(tái)剪叉起升機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì);二是剪叉式起升機(jī)構(gòu)各構(gòu)件材料的確定;三是對(duì)起升機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析:四是升降平臺(tái)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì);五是是剪叉式起升機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)。升降平臺(tái)的剪叉起升機(jī)構(gòu)是整個(gè)平臺(tái)的骨架，承受和傳遞整個(gè)平臺(tái)所負(fù)擔(dān)的載重量及其自身的重量2剪叉式高空作業(yè)平臺(tái)的基本理論知識(shí)目前，我國(guó)的升降平臺(tái)的種類比較多，按動(dòng)力傳遞形式，主要可以按電動(dòng)機(jī)機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)兩種方式來(lái)劃分，它們都有各自的優(yōu)點(diǎn)和不足之處.電動(dòng)機(jī)機(jī)械傳動(dòng)方式的特點(diǎn)是零件加工相對(duì)要求不高、結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、加工容易、維修方便、適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)、抗沖擊性能好、可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確到位，并有自鎖功能、不污染環(huán)境，不足之處在于它的機(jī)械間的磨損很難克服，振動(dòng)較大n1。其中以電機(jī)為動(dòng)力源來(lái)提升平臺(tái)又可分為以下幾種:鋼絲繩式和齒輪齒條式兩者都是目前應(yīng)用最廣的施工升降機(jī)，是垂直運(yùn)送人員及物料的提升機(jī)械。隨著我國(guó)建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展，各種大型建筑物不斷增多，施工升降機(jī)的應(yīng)用市場(chǎng)也在不斷地?cái)U(kuò)大。特別是90年代以來(lái)，施工升降機(jī)的發(fā)展最為迅猛。施工升降機(jī)不但可以用在這些場(chǎng)合，它還可以應(yīng)用在大型化工廠冷卻塔、發(fā)電廠的煙囪、電視廣播塔、大型橋式起重機(jī)及煤礦等位置。施工升降機(jī)己成為各行業(yè)建設(shè)中一種必不可少的建筑機(jī)械。蝸輪絲杠直頂式升降平臺(tái)作為基礎(chǔ)起重部件，它具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、無(wú)噪音、安裝方便、能自鎖、可靠性高的特點(diǎn)。對(duì)于大面積平臺(tái)，采用多點(diǎn)提升，即每個(gè)頂點(diǎn)都安裝一組蝸輪絲杠。其好處在于:(1)可以減少臺(tái)板主梁斷面尺寸及應(yīng)力，減小其撓度，增加平臺(tái)自身剛度，提高運(yùn)行平穩(wěn)性。(2)可以減少每個(gè)支點(diǎn)的受力，從而減小蝸輪絲杠的提升力，增強(qiáng)壓桿穩(wěn)定性，并能減輕設(shè)備重量。3設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容3.1自行剪叉式高空作業(yè)平臺(tái)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)選用雙剪叉式結(jié)構(gòu)。起升機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖3-1所示:圖3-1起升機(jī)構(gòu)根據(jù)設(shè)計(jì)要求以及用途，所設(shè)計(jì)的升降平臺(tái)要滿足以下的要求:上平臺(tái)寬1000mm，長(zhǎng)1800mm,上平臺(tái)的最低停留高度600mm,最高停留高度5800mm,下工作臺(tái)上臺(tái)面高560mm，剪叉架收縮后高度800mm，剪叉臂初步設(shè)定為80605.0mm矩形鋼管，上平臺(tái)主梁：10#工字鋼，銷軸：45#調(diào)質(zhì)鋼，額定承載量：300Kg。液壓剪叉式升降平臺(tái)的設(shè)計(jì)，從以下四個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì):一是升降平臺(tái)剪叉起升機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì);二是剪叉式起升機(jī)構(gòu)各構(gòu)件材料的確定;三是對(duì)起升機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析:四是升降平臺(tái)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。升降平臺(tái)的剪叉起升機(jī)構(gòu)是整個(gè)平臺(tái)的骨架，承受和傳遞整個(gè)平臺(tái)所負(fù)擔(dān)的載重量及其自身的重量。3.1.1初步確定升降平臺(tái)起升機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的材料及有關(guān)尺寸液壓剪叉式升降平臺(tái)的最高工作高度為H=5800mm,假設(shè)梁與平臺(tái)的總厚度為120mm，如圖(3-2)所示升降平臺(tái)是在剪刀叉變幅工作下得到舉升，當(dāng)內(nèi)外剪叉臂的軸線垂直，剪叉臂軸線與水平線夾角為時(shí)，剪叉臂之間的有效作用力最大，此時(shí)達(dá)到最高點(diǎn)，平臺(tái)的穩(wěn)定性比較好。設(shè)剪叉臂兩端的銷孔之間的距離為，如圖(3-2)所示，根據(jù)幾何關(guān)系可得，（3-1）上平臺(tái)最低停留高度是h=600mm,根據(jù)幾何關(guān)系可以得出剪叉臂軸線與水平線的夾角為：（3-2）代入數(shù)據(jù)，分別計(jì)算式(3-1)、(3-2)，得=1726mm，=剪叉臂的材料初步設(shè)定為80mm60mm5.0mm矩型鋼管，上平臺(tái)主梁用10#工字下端通過(guò)銷與箱體固定。銷軸用調(diào)質(zhì)處理的45"鋼制造。在兩個(gè)內(nèi)剪叉臂之間位置安裝油缸，其油缸與剪刀叉臂的連接是通過(guò)固定臂及銷軸相連接的。3.1.2固定液壓剪叉式升降平臺(tái)關(guān)鍵參數(shù)的確定剪叉式起升機(jī)構(gòu)作為升降平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵組成部分，其力學(xué)特性會(huì)對(duì)平臺(tái)性能產(chǎn)生直接影響。計(jì)算、分析剪叉式起升機(jī)構(gòu)的傳統(tǒng)方法通常為手工試算。固定液壓剪叉式升降平臺(tái)起升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)剪叉式升降平臺(tái)的結(jié)構(gòu)型式多種多樣，主要有平臺(tái)、剪叉式起升機(jī)構(gòu)和底座三個(gè)部分組成.從低起升到高起升，組成剪叉桿的數(shù)目多，油缸的布置形式多，移動(dòng)方式有牽引式、自行式、助力式等。剪叉式起升機(jī)構(gòu)的剪叉臂桿數(shù)目和油缸的布置形式由起升高度而定。相對(duì)起升高度為5800mm的剪叉式升降平臺(tái)，此剪叉機(jī)構(gòu)有4組剪叉臂桿組成。如圖(3-2)所示，剪叉式起升機(jī)構(gòu)和平臺(tái)的受力簡(jiǎn)圖，該機(jī)構(gòu)包括4組剪叉桿和1個(gè)起升油缸。起升機(jī)構(gòu)最高一組剪叉桿的一端與平臺(tái)以固定鉸支座相連接，另一端則與滑輪鉸接，平臺(tái)起升/下降時(shí)，滑輪可以在工字形鋼上實(shí)現(xiàn)剪叉機(jī)構(gòu)變幅。起升機(jī)構(gòu)與底座采用同樣的方式連接。圖（3-2）中與作用點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)平臺(tái)和起升機(jī)構(gòu)上鉸接點(diǎn)以及底座的固定鉸支座位置，與作用點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)平臺(tái)和起升機(jī)構(gòu)上滑靴鉸接點(diǎn)以及底座的滑靴鉸支座位置。根據(jù)圖（3-2）所示，定義剪叉桿兩端銷孔中心連線長(zhǎng)度為，其與水平線夾角為，定義和分別為液壓缸上、下安裝點(diǎn)與剪叉桿中心銷孔距離(平行于剪叉桿)，和分別為液壓缸上、下安裝點(diǎn)高于相應(yīng)剪叉桿平面的距離，初步設(shè)定?。?38mm，：506mm，：43mm，：34mm則液壓缸軸線與水平線夾角與有以下函數(shù)關(guān)系:（3-3）將數(shù)據(jù)代入（3-3）式得=0.265=圖3-2剪叉機(jī)構(gòu)受力簡(jiǎn)圖3.1.3剪叉式升降平臺(tái)起升機(jī)構(gòu)的力學(xué)模型剪叉式升降平臺(tái)的起升機(jī)構(gòu)是有一些直桿件組成，其接點(diǎn)為鉸結(jié)點(diǎn)，各桿件承受彎矩、軸向力或剪力的作用，此結(jié)構(gòu)為鉸接形式。當(dāng)機(jī)構(gòu)在工作時(shí)，為保證能夠承受外載荷和油缸的舉升力的作用，必須首先計(jì)算各桿件的內(nèi)力，選擇合適的的材料，因此下面建立剪叉結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型并進(jìn)行求解。剪叉式升降平臺(tái)起升機(jī)構(gòu)是由高強(qiáng)度矩形管通過(guò)軸銷連接而成的桿架連接機(jī)構(gòu)，各個(gè)連桿通過(guò)銷軸相互作用，在液壓缸推力的作用下，完成升降作業(yè)。根據(jù)圖(3-2)所示的剪叉起升機(jī)構(gòu)及平臺(tái)受力分析，然后再結(jié)合剪叉式起升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和受載狀況，分別對(duì)平臺(tái)和剪叉機(jī)構(gòu)建立力學(xué)模型。圖(3-2)的平臺(tái)受力分析也即為平臺(tái)簡(jiǎn)化模型，假定作用于平臺(tái)中心位置，則當(dāng)平臺(tái)起升，剪叉機(jī)構(gòu)變幅帶動(dòng)滑靴移動(dòng)時(shí)，則、、和有如下關(guān)系:（3-4）圖3-3剪叉桿受力簡(jiǎn)圖剪叉機(jī)構(gòu)外載狀況如圖2所示，為剪叉機(jī)構(gòu)自重載荷，為油缸自重載荷。為了計(jì)算剪叉起升機(jī)構(gòu)內(nèi)每個(gè)支架鉸接點(diǎn)的內(nèi)力和油缸推力，應(yīng)研究該機(jī)構(gòu)各桿內(nèi)力、油缸推力與角之間的關(guān)系，并找出其最惡劣工況。把機(jī)構(gòu)拆分為六個(gè)獨(dú)立的隔離體，分別對(duì)該機(jī)構(gòu)從上到下的各段剪叉桿進(jìn)行受力分析，如圖(3-3)所示剪叉桿力學(xué)模型圖:圖(3-3)使用的符號(hào)說(shuō)明如下:—剪叉機(jī)構(gòu)各鉸接點(diǎn)內(nèi)力，x=1,2…20;其中奇數(shù)為該鉸接點(diǎn)Y方向受力，偶數(shù)為對(duì)應(yīng)鉸接點(diǎn)X方向受力;—作用在剪叉機(jī)構(gòu)上的外力;P—液壓缸的推力。根據(jù)各剪叉桿的力學(xué)分析，在不考慮摩擦的情況下，由牛頓運(yùn)動(dòng)定理，力學(xué)平衡方程式如下：（3-5）式（3-5）中式(3-5)給出了外載、剪叉起升機(jī)構(gòu)幾何參數(shù)與油缸推力及各剪叉桿受力的相互關(guān)系。剪叉起升機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵參數(shù)已經(jīng)在分析中得出了具體的值，傳統(tǒng)方法將數(shù)值代入式(3-5)中，對(duì)式(3-5)進(jìn)行求解，計(jì)算結(jié)果為剪叉起升機(jī)構(gòu)各桿件之間的相互作用力和油缸的推力。根據(jù)油缸最大推力與關(guān)鍵參數(shù)及的相互關(guān)系，可以找到危險(xiǎn)點(diǎn)，計(jì)算出此點(diǎn)時(shí)各桿件的內(nèi)力和油缸的最大推力，并且計(jì)算校核其剛度、強(qiáng)度，進(jìn)一步確定桿件的材質(zhì)和尺寸。MATLAB模型的求解上面的力學(xué)模型所列出的方程是一個(gè)比較煩瑣的的方程式組，用一般的方法解方程是不能夠解決的。MATLAB是一種數(shù)值計(jì)算、符號(hào)運(yùn)算、可視化建模、仿真和圖形處理等多種功能于一體的非常優(yōu)秀的圖形化語(yǔ)言.它的應(yīng)用范圍很廣，在方程求解、多項(xiàng)式的運(yùn)算、數(shù)學(xué)的極值計(jì)算、金融、工業(yè)系統(tǒng)仿真和統(tǒng)計(jì)等諸多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。以下就是運(yùn)用MATLAB的強(qiáng)大的矩陣方程計(jì)算求解功能，來(lái)進(jìn)行對(duì)方程(3-5)進(jìn)行求解。前面己經(jīng)計(jì)算出液壓缸的最大推力應(yīng)該是在液壓缸傾斜角度最小的時(shí)候，即剛起升時(shí)刻，因此我們可以計(jì)算在這個(gè)時(shí)刻的各桿內(nèi)力和液壓缸的最大推力。 下面我們可以根據(jù)已知的條件，可運(yùn)用MATLAB編程計(jì)算，計(jì)算出剪叉機(jī)構(gòu)各桿的內(nèi)力和油缸的最大推力.所編制的MATLAB運(yùn)算程序如下(在MATLAB程序中q代替，以下程序中出現(xiàn)的q與之相同)：MATLAB程序：a19=[00000000000000-0.85881-0.08492100000];a20=[000000000000000011111.222];a21=[0000000000000000000.858810.0849210.14484];A=[a1;a2;a3;a4;a5;a6;a7;a8;a9;a10;a11;a12;a13;a14;a15;a16;a17;a18;a19;a20;a21]F3=1225;F4=1225;F6=2077.6;F5=2077.6;W3=1313.2;lc=0.85881;Wcy=392;B=[F4+W3/8;F4*lc;F3+W3/8;-F3*lc;0;W3/8;0;0;-W3/8;0;0;W3/8;0;0;-W3/8;0;0;W3/8-F5;F5*lc;-W3/8+F6-Wcy;-F6*lc];K=A\B運(yùn)算結(jié)果為:A=Columns1through121.00001.00001.00001.00000000000000-0.85880.084900000000-1.00001.0000001.00001.000000000001.0000000.8588-0.0849000000000001.000001.000001.0000000000-1.000001.000001.00000000000-0.858800-0.85880.08490000001.00000001.00000001.0000001.00000001.0000000-1.00000000.85880.08490000000.8588-0.0849000000000001.00000000000000-1.000000000000000-0.8588-0.08490000000001.000000000000001.0000001.0000000000000.85880.084900000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000Columns13through2100000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000-1.000000000000-0.1941000000000.182501.0000000001.000001.0000000001.000000000000-0.85880.0849001.000001.0000000000-1.00000000000000.8588-0.0849000000001.000001.000000000-1.000001.0000000000-0.8588-0.08490000000001.00001.00001.00001.00001.22200000000.85880.08490.1448K=1.0e+004*-0.0241-0.2067-0.07820.44800.13650.18500.2028-0.1414-0.0499-0.0435-0.19051.40170.04791.3682-0.0768-1.3246-0.26811.3246-0.2220-2.76981.7082經(jīng)過(guò)計(jì)算可得到的數(shù)值分別為(單位:牛頓)：；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；由此可得油缸的最大推力=17082N3.1.4起升機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的材料確定剪叉起升機(jī)構(gòu)是由一些直桿件組成，其結(jié)點(diǎn)為鉸結(jié)點(diǎn)，各桿件承受彎矩、軸向力或剪切力的作用，它們通過(guò)銷軸鉸結(jié)而成剪叉式結(jié)構(gòu)，因此剪叉起升機(jī)構(gòu)各構(gòu)件材料的確定相當(dāng)重要.本文通過(guò)分析桿件、銷軸等所受到的彎矩、軸向力或剪切力，參照鋼鐵材料手冊(cè)選取合適的材料。根據(jù)上一章所計(jì)算的剪叉桿各內(nèi)力和油缸的推力，以及在油缸處于最大推力工況時(shí)進(jìn)行的受力分析，可以計(jì)算出各桿件的實(shí)際應(yīng)力，在強(qiáng)度和剛度范圍內(nèi)分析，可以很安全的選擇材料;在經(jīng)濟(jì)方面也節(jié)省成本，避免浪費(fèi)。3.1.5銷軸的設(shè)計(jì)銷軸的計(jì)算公式銷軸連接是桿架金屬結(jié)構(gòu)的常用連接形式，例如起重機(jī)臂架根部的連接以及拉桿或撐桿的連接等，通常都采用銷軸連接，剪叉起升架之間的連接主要是靠銷軸來(lái)連接的，在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中，銷軸起著連接和傳遞力的作用，因此，銷軸的材料及尺寸的選取至關(guān)重要。在前面我們分析受力時(shí)把銷軸和剪叉臂等同起來(lái)考慮，根據(jù)力的作用是相互的，銷軸受到的力即是前面所求到的力，方向可能不同，但不影響進(jìn)行分析銷軸所受的載荷力。圖3-4銷軸截面應(yīng)力分布銷軸連接兩個(gè)剪叉臂，同時(shí)剪叉臂之間可以繞銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其截面是圓形的，己經(jīng)不能再假設(shè)截面上各點(diǎn)的剪應(yīng)力都是平行于剪力Q。如上圖所示，截面邊緣上各點(diǎn)的剪應(yīng)力與圓周相切。這樣，在水平弦AB上與圓周相切的剪應(yīng)力作用線相交Y軸上的某點(diǎn)P，由于對(duì)稱，AB中點(diǎn)C的剪應(yīng)力必定是垂直的，因而也通過(guò)P點(diǎn).由此可以得出，AB上各點(diǎn)的剪應(yīng)力的作用線都通過(guò)P點(diǎn)。于是對(duì)AB弦的剪應(yīng)力ry來(lái)說(shuō)，可以運(yùn)用公式求得，（3-6）式中b為AB弦的長(zhǎng)度，Q為剪力，為軸慣性矩，是圖中畫陰影線的面積對(duì)z軸的靜矩。在中性軸上，剪應(yīng)力為最大，且各點(diǎn)的就是該點(diǎn)的總剪應(yīng)力。對(duì)中性軸上的點(diǎn)，,（3-7）代入上式，并且，最后得出（3-8）此時(shí)計(jì)算可以得到最大剪應(yīng)力，然后進(jìn)行銷軸的抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算，公式為：（3-9）式中為銷軸許用剪應(yīng)力若銷軸比較長(zhǎng)時(shí)，有必要進(jìn)行抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算，公式為:（3-10）式中M——為銷軸承受的最大彎矩；——為銷軸抗彎截面模數(shù)，；為許用彎曲應(yīng)力。銷軸的校核計(jì)算根據(jù)所設(shè)計(jì)的剪叉式結(jié)構(gòu)，連接主要是靠銷軸來(lái)連接的，在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中，承受了不同的剪力作用。因此，對(duì)銷軸的本身的材料及尺寸的選取至關(guān)重要，在這里我們需要找出承受最大載荷力的銷軸，然后根據(jù)銷軸的計(jì)算公式確定銷軸的材料。根據(jù)上一章的剪叉桿力學(xué)模型的分析，運(yùn)用牛頓定理得到了各銷軸分別在X軸方向和Y軸方向的分力，然后可以計(jì)算出各銷軸所受的合力(單位:牛頓)。(0，0)點(diǎn)代表連接油缸的銷軸點(diǎn)位置，(1,2);(3,4);……;(19，20)分別代表各銷軸的點(diǎn)位置:（0,0):=17082（1，2）：（3，4）：（5，6）：（7，8）：（9，10）：（11，12）：（13，14）：（15，16）：（17，18）：（19，20）：從以上計(jì)算知，(19，20)點(diǎn)處銷軸承受最大的剪切力，其次是油缸的連接軸所承載的剪切力。前面已經(jīng)知道銷軸所承受的最大剪應(yīng)力是最大弦處的剪應(yīng)力最大，最大弦就是銷軸的直徑位置了，因此，我們根據(jù)公式(3.8)，計(jì)算銷軸的最大剪應(yīng)力。與前面假設(shè)采用調(diào)質(zhì)處理45#鋼相比較其安全系數(shù)據(jù)手冊(cè)可設(shè)置為1.5。則：由手冊(cè)選擇進(jìn)行圓整銷軸截面直徑可取20mm，即可滿足實(shí)際的需要。3.2上平臺(tái)和剪叉臂的設(shè)計(jì)3.2.1上平臺(tái)主梁的選擇與校核 上平臺(tái)是直接與重物接觸的，受到重物的壓力作用，當(dāng)重物的重量超過(guò)平臺(tái)的承載時(shí)，平臺(tái)就會(huì)發(fā)生變形，嚴(yán)重的還會(huì)發(fā)生斷裂事故發(fā)生。上平臺(tái)是由兩根主梁支撐著主梁作為平臺(tái)的主要骨架，對(duì)臺(tái)面起著支撐作用，分別設(shè)置在平臺(tái)的兩邊，與剪叉起升機(jī)構(gòu)直接相連接，上面安裝有滑動(dòng)軌道。因此上平臺(tái)的主梁要有足夠的抗彎能力。根據(jù)前面初步設(shè)定，簡(jiǎn)支梁的截面為工字鋼，承受外分布載荷(支撐平臺(tái)的力設(shè)為均布載荷=8.65)和自身分布載荷(槽鋼自重=1.104N/cm)。圖3-5上平臺(tái)主梁受力簡(jiǎn)圖主梁截面為工字鋼，其慣性矩I=245，E=2.06xMPa。設(shè)簡(jiǎn)支梁受300Kg均布載荷和梁自重均載荷共同作用時(shí)，中點(diǎn)C下移量為。由簡(jiǎn)支梁撓度公式可計(jì)算出中間點(diǎn)C的下移量是:（3-11）根據(jù)所計(jì)算出的結(jié)果，中點(diǎn)C的最大偏移量在2.11mm。完全可以滿足對(duì)臺(tái)面的支撐作用。3.2.2平臺(tái)臺(tái)面的設(shè)計(jì)確定平臺(tái)主要是由鋼板組合而成的，根據(jù)鋼板結(jié)構(gòu)的分析，用材料力學(xué)和彈性力學(xué)的方法計(jì)算，由于幾何形狀的簡(jiǎn)化過(guò)于簡(jiǎn)單，會(huì)造成計(jì)算的結(jié)果與實(shí)際相差很遠(yuǎn)，甚至失去了分析的計(jì)算意義。在進(jìn)行平面的機(jī)械結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與剛度時(shí)，為了可靠起見(jiàn)，使用簡(jiǎn)單而且有效的方法就是進(jìn)行結(jié)構(gòu)的有限元分析。有限元法是一種采用電子計(jì)算機(jī)求解復(fù)雜工程結(jié)構(gòu)的非常有效的數(shù)值方法，是將所研究的工程系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為一個(gè)結(jié)構(gòu)近似的有限元系統(tǒng)，該系統(tǒng)由節(jié)點(diǎn)及單元組合而成，以取代原由的工程系統(tǒng)。有限元可以轉(zhuǎn)化為一個(gè)數(shù)學(xué)模式，并根據(jù)數(shù)學(xué)模式，進(jìn)而得到該有限元系統(tǒng)的解答，并通過(guò)節(jié)點(diǎn)、單元表現(xiàn)出來(lái)。完整有限元模型除了節(jié)點(diǎn)、單元外，還包含工程系統(tǒng)本身所具有的邊界條件、約束條件、外力負(fù)載等。有限元分析計(jì)算能較好的模擬零部件的實(shí)際形狀、結(jié)構(gòu)、受力和約束等，因此，計(jì)算結(jié)果更精確、更接近實(shí)際，可作為設(shè)計(jì)，改進(jìn)領(lǐng)部件的依據(jù)。同時(shí)，可利用有限元分析計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行多方案的比較，有利于設(shè)計(jì)方案的油畫和才品的開(kāi)發(fā)。對(duì)于此平臺(tái)，考慮長(zhǎng)期保存性查鋼鐵材料手冊(cè)，選取熱軋鋼板，尺寸為：1800mm1000mm，厚度需要經(jīng)過(guò)ANSYS有限元分析可以確定，通過(guò)選擇殼單元Elastic4node63進(jìn)行計(jì)算，然后確定常數(shù)，鋼板的后度設(shè)為5mm；材料屬性為，彈性摸量和泊松比，其中彈性模量E=2.06Mpa，泊松比。下一步進(jìn)行網(wǎng)格劃分，確定邊界條件施加約束和力，施加外力是，進(jìn)行分析結(jié)果如下圖：圖3-6ANSYS受力分析圖從圖中可以看出，鋼板的最危險(xiǎn)點(diǎn)的變形最大只有5mm,從實(shí)際上基本看不3.2.3剪叉臂的選擇與校核剪叉臂是整個(gè)機(jī)構(gòu)能夠準(zhǔn)確運(yùn)行的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，對(duì)平臺(tái)的升降起著支撐的作用，對(duì)平臺(tái)縱向穩(wěn)定性也有一定的影響。因此對(duì)剪叉臂的設(shè)計(jì)必須滿足具有抗彎、抗拉的功能，選擇合適的材料必須對(duì)其強(qiáng)度、剛度進(jìn)行校核評(píng)價(jià)。根據(jù)設(shè)計(jì)，剪叉式升降平臺(tái)是靠液壓缸的舉升力來(lái)推動(dòng)剪叉臂變幅，達(dá)到升降的目的；而油缸主要是固接在內(nèi)叉臂的一側(cè)，使內(nèi)叉臂所承受的力比較大。因此內(nèi)叉臂不僅受有叉臂之間相互擠壓力，而且還受來(lái)自油缸舉升力的直接作用。在校核其強(qiáng)度時(shí)，我們應(yīng)當(dāng)選擇具有最危險(xiǎn)工況的內(nèi)叉臂桿進(jìn)行計(jì)算。從上面對(duì)剪叉臂進(jìn)行受力分析，我們知道，外剪叉臂桿之間還存在著強(qiáng)大的相互拉伸的作用力。中間的外叉臂桿距離油缸的連接點(diǎn)最近，它的兩端所受到來(lái)自油缸推力的影響也是最大的，對(duì)外叉臂的拉伸作用很明顯，使中間外叉臂處于拉伸最危險(xiǎn)的工況，在進(jìn)行校核研究時(shí)不能夠忽略。從圖（3-1），（3-2）的結(jié)構(gòu)分析和受力模型分析可知，內(nèi)叉臂受到的橫向力較大，對(duì)上下兩個(gè)內(nèi)叉臂的進(jìn)行力學(xué)分析；分別計(jì)算平臺(tái)在最低位置時(shí)，其上段中點(diǎn)的橫向位移和下段中點(diǎn)的橫向位移。如下圖（3-7）和（3-8）所示：圖3-7上內(nèi)叉臂受力分析如圖（3-7）所示，先根據(jù)力學(xué)模型計(jì)算出合力和的方向與內(nèi)叉桿的角度。計(jì)算結(jié)果是：；使內(nèi)叉臂上段中心上移，上移量為；在油缸推力的作用下K點(diǎn)的下移量為，K點(diǎn)總的下移量為：（3-12）由圖（3-7），使用疊加法，將原載荷系統(tǒng)分別分解為：圖3-8分解圖由《材料力學(xué)》張良成主編表4—1得（3-13）（3-14）查《機(jī)械零件手冊(cè)》周開(kāi)勤主編表2—4得碳鋼彈性模量E=200—220，取E=210.（3-15）（3-16）則（3-17）由以上計(jì)算可知80605矩形管作為上叉臂桿是有足夠的剛度可以滿足要求，下面進(jìn)一步校核是否滿足下叉臂桿的剛度。圖3-9：下內(nèi)叉臂受力分析同樣根據(jù)力學(xué)模型計(jì)算得出,。使內(nèi)叉臂上段中點(diǎn)K下移，下移量為,在油缸推力作用下，K點(diǎn)的上移量為，K點(diǎn)的總移量：（3-18）（3-19）從以上進(jìn)一步的計(jì)算可知：mm矩形管作為剪叉臂桿有足夠的剛度但結(jié)合材料節(jié)省方面,mm矩形管過(guò)大,應(yīng)當(dāng)選擇慣性矩小的鋼管現(xiàn)所設(shè)定的矩形鋼管慣性矩為比例系數(shù)為(其中為所允許的最鋼管大彎度)取則可得因此可選用截面慣性矩不小于42.22規(guī)格的矩形鋼管,經(jīng)查表選用規(guī)格為的矩形鋼管為剪叉桿,它的慣性矩為,可計(jì)算出此時(shí)K點(diǎn)處的最大位移量為剪叉臂滿足了抗彎性能，但是在承受最大拉力的外叉臂是否能承受住抗拉的性能，對(duì)于所選的矩形管還不能確定，尚需進(jìn)一步驗(yàn)證確定其材料。如下圖所示為承受拉力最大的外剪叉臂桿的受力分析圖圖3-10：承受拉力最大的外剪叉臂桿的受力分析圖（3-20）（3-21）假設(shè)安全系數(shù)為1.5，則許用拉應(yīng)力，材料45#鋼的抗拉強(qiáng)度為600Mpa，屈服極限為355Mpa，滿足要求(6),由圖2即,剪叉臂力學(xué)模型知,鉸支座承受豎直向下的力,又3.2.4校核支座的抗壓性（3-22）所以可用.校核剪叉臂尾部受到銷軸背離剪叉臂的拉力時(shí),尾部是否有被拉裂的危險(xiǎn).經(jīng)計(jì)算知作用的鉸鏈點(diǎn)受力最大與剪叉臂軸線方向相同的力的大小為圖3-11：作用鉸鏈點(diǎn)受力分析圖在剪叉臂軸線方向銷軸所受合力為：（3-23）3.2.5剪叉臂尾部拉斷條件由于銷軸的剪切強(qiáng)度已校核過(guò),此處不在計(jì)算,只需檢驗(yàn)剪叉臂尾部的最小厚度S=8mm的拉斷條件圖3-12剪叉臂尾部薄弱環(huán)節(jié)受力簡(jiǎn)圖實(shí)際受力如圖中弧線所示,為計(jì)算方便,設(shè)軸的下半部分受力均勻,則此時(shí)產(chǎn)生的左右橫向拉力要比實(shí)際情況下大可估算此時(shí)校核剪叉臂尾部的最小厚度S=8mm的抗拉強(qiáng)度（3-24）取安全系數(shù)1.5（3-25）所以可用3.2.6液壓缸支撐臂的校核圖3-13液壓缸支撐臂受力簡(jiǎn)圖當(dāng)初始位置時(shí)（3-26）滿足剛度要求當(dāng)最高位置時(shí),又所以此時(shí)支撐臂變形量小于0.85mm3.3液壓缸驅(qū)動(dòng)剪叉式機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析液壓缸驅(qū)動(dòng)剪叉式機(jī)構(gòu)具有噪聲小、行程大、舉升力大、落下后自身高度小的特點(diǎn)，工作時(shí)平穩(wěn)可靠。內(nèi)裝式液壓缸剪叉式機(jī)構(gòu)將動(dòng)力變?yōu)闄C(jī)構(gòu)內(nèi)力，解決了將液壓缸直立放置或水平放置所帶來(lái)的各種缺陷，此內(nèi)裝式液壓缸剪叉式結(jié)構(gòu)的整體緊湊，對(duì)降低平臺(tái)的安裝高度起到了重要的作用。本節(jié)對(duì)內(nèi)裝式液壓缸驅(qū)動(dòng)的剪叉式機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，推導(dǎo)出液壓缸活塞運(yùn)動(dòng)速度與剪叉機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度的關(guān)系式，通過(guò)平臺(tái)的速度穩(wěn)定性，理論上可以檢驗(yàn)所設(shè)定的油缸速度正確性。運(yùn)動(dòng)學(xué)分析如下圖所示，為了計(jì)算分析簡(jiǎn)單，把液壓缸的兩個(gè)接點(diǎn)簡(jiǎn)化為與剪叉臂相連接，桿BC與水平方向夾角為，油缸軸線與水平方向的夾角設(shè)為，則此時(shí)對(duì)進(jìn)行求解，可根據(jù)計(jì)算公式:（3-27）圖3-14機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析簡(jiǎn)圖根據(jù)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)軌跡，假設(shè)桿BC繞固定點(diǎn)B旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)的角速度為且AD=BC=CF=DE=GH=EH=HP=GQC點(diǎn)的瞬時(shí)速度為（3-27）C點(diǎn)的上升瞬時(shí)速度為（3-28）假設(shè)C點(diǎn)固定，則CF桿繞C點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度也為，，上升瞬時(shí)速度則為；同理假設(shè)F點(diǎn)固定，則GF繞F點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度也為，，上升瞬時(shí)速度為；同理，；平臺(tái)相對(duì)于B點(diǎn)的瞬時(shí)速度，即P點(diǎn)相對(duì)于B點(diǎn)的瞬時(shí)速度，則：（3-29）根據(jù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析可求得M點(diǎn)的瞬時(shí)速度:（3-30）M點(diǎn)沿著液壓缸的軸線方向的瞬時(shí)速度為：（3-31）N點(diǎn)的瞬時(shí)速度:N點(diǎn)的速度是由同時(shí)繞B,C,F三點(diǎn)旋轉(zhuǎn)合成的速度，根據(jù)圖3-14可以分別求出N繞B,C,F三點(diǎn)的分速度，然后合成就可以得到N點(diǎn)的速度。其旋轉(zhuǎn)角速度均為，因此首先需要求出BN和CN長(zhǎng)度值，分別設(shè)為和，在三角形BFN中，;;NF與BF的夾角為則（3-32）在三角形NGC中，;；GN與GC的夾角為。則（3-33）在三角形BMN中，由正弦定理可得，（3-34）在三角形CMN中，由正弦定理可得，（3-35）N點(diǎn)的瞬時(shí)速度可根據(jù)上式進(jìn)行計(jì)算，（3-36）根據(jù)油缸在M和N點(diǎn)沿油缸軸線的瞬時(shí)速度，由(3.29)--(3.36)整理，可求出活塞沿著油缸軸線的瞬時(shí)速度:（3-37）再整理可得：（3-38）根據(jù)前面的仿真分析設(shè)計(jì)要求，在確定液壓缸的設(shè)計(jì)流量，即己知活塞的運(yùn)動(dòng)速度的情況下，可求出臺(tái)面的升降速度:反之，可以根據(jù)臺(tái)面的升降速度及剪叉機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸可以求出活塞的運(yùn)動(dòng)速度。由上面的關(guān)系式可知，臺(tái)面的升降速度與結(jié)構(gòu)尺寸，,及活塞的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，在給定，,，的情況下，臺(tái)面的升降速度在臺(tái)面升降過(guò)程中的變化而變化。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，要求臺(tái)面升降速度平穩(wěn)。而在液壓系統(tǒng)中希望活塞運(yùn)動(dòng)速度在每一升降過(guò)程中保持不變，從而保證了臺(tái)面的運(yùn)行平穩(wěn)。在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中要使不變化比較困難，成本較高，只能對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸適當(dāng)調(diào)整，使變化范圍盡可能小，以滿足使用要求。平臺(tái)的升降速度計(jì)算分析：根據(jù)前面的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析和運(yùn)動(dòng)仿真，確定了機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵參數(shù)和角度變化關(guān)系，以及上面所分析的速度關(guān)系式(3.37)，可以對(duì)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)瞬時(shí)速度進(jìn)行理論計(jì)算，得到在平臺(tái)上升過(guò)程內(nèi)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度與角度變化的關(guān)系。已知參數(shù)如下:，求得當(dāng)工作平臺(tái)上升時(shí),各個(gè)位置(既剪叉臂與水平面夾角為10,2030354045時(shí))的速度以下是在10度位置時(shí)matlab的計(jì)算程序及其運(yùn)算結(jié)果，以后的位置依次類推即可;d2=sqrt((1.726/2+0.638)^2+(2*1.726*sin(10*pi/180))^2-2*(1.726/2+0.638)*2*1.726*sin(10*pi/180)*cos((90-10)*pi/180))d1=sqrt((1.726/2-0.638)^2+(2*1.726*sin(10*pi/180))^2-2*(1.726/2-0.638)*2*1.726*sin(10*pi/180)*cos((90+10)*pi/180))x=asin((1.726/2-0.506)*sin((180-10-19.58)*pi/180)/d2)/pi*180y=asin((1.726/2+0.506)*sin((10+19.58)*pi/180)/d1)*180/pid2=1.5165d1=0.6759x=6.6732y=89.1825>>v1=0.01*4*cos(10*pi/180)/(d1*cos((90-y)*pi/180)+d2*cos((90-x)*pi/180)+(1.726/2-0.638)*cos((10+19.58-90)*pi/180)-(0.506+1.726/2)*sin((10+19.58)*pi/180))v1=0.1371由以上matlab計(jì)算程序可知臺(tái)面升降速度計(jì)算值如下：表3-1：各位置臺(tái)面升降速度αβ（m/s）1022.6919.580.13711530.84228.34940.09662038.0436.290.07763049.8649.30.06063555.2755.280.05634060.0560.480.05354564.2865.040.0517從表可以看出。在活塞勻速運(yùn)動(dòng)階段的行程范圍內(nèi)，當(dāng)隨著,不斷增加的情況下，平臺(tái)的上升速度有一定的變化，但變化幅度較小，考慮到實(shí)際計(jì)算過(guò)程中簡(jiǎn)化了實(shí)際模型，造成誤差也是難免的，因此經(jīng)過(guò)計(jì)算可知油缸的速度為0.01，符合要求，可以滿足工程設(shè)計(jì)的要求。3.4驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.4.1電動(dòng)機(jī)的選擇按工作要求和條件，選擇三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，封閉結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y型。電動(dòng)機(jī)所許工作功率為：（3-39）而由電動(dòng)機(jī)至車輪的傳動(dòng)總效率為：（3-40）式中，，分別為帶傳動(dòng)、軸承、齒輪傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)的效率，取=0.96，=0.98（滾子軸承），=0.97（齒輪精度為8級(jí)，不包括軸承效率），=0.96，則=0.84=KW其中速度V取0.2，輪胎與地面摩擦系數(shù)取0.7，G為設(shè)備對(duì)地面的壓力根據(jù)上面的計(jì)算可預(yù)計(jì)人與設(shè)備總質(zhì)量為833.5Kg。3.4.2確定電機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子的工作速度：（3-41）由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表1推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取V帶傳動(dòng)比=2~4，=8~60，=2~6，則總的傳動(dòng)比范圍為=32~1440。故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為=401~18034.56符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有：750，1000，1500…根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得電動(dòng)機(jī)，綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸，重量，和帶傳動(dòng)、減速器傳動(dòng)比選用Y90L——2型電動(dòng)機(jī)機(jī)座號(hào)Y801同步轉(zhuǎn)速/(r/min)1500功率/0.55KW電機(jī)尺寸見(jiàn)電子圖3.4.4總傳動(dòng)比計(jì)算（3.42）分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比，。減速器傳動(dòng)比選用優(yōu)先標(biāo)準(zhǔn)值12.5，帶傳動(dòng)為使V帶傳動(dòng)外廓尺寸不致過(guò)大，取3，則鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比為=3.06613.5V帶的選取3.5.1確定計(jì)算功率由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第七版）查表8—6查得工作情況系數(shù)=1.1，故0.66kw（3-43）對(duì)于啟動(dòng)、正反轉(zhuǎn)頻繁、工作條件惡劣的場(chǎng)合，應(yīng)乘1.2。3.5.2選取普通V帶類型根據(jù)轉(zhuǎn)速=1440，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版圖8—8選用A型帶3.5.3確定帶輪基準(zhǔn)直徑由表8—3和表8—7取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑=50mm從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑由表8—7，取=160mm。驗(yàn)證帶的轉(zhuǎn)速：=3.768m/s（3-44）對(duì)于普通V帶=25~30m/s，所以帶的速度合適。3.5.4確定V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距根據(jù)初步設(shè)定中心距=300mm==922.33mm（3-45）由表8—2選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度：選帶長(zhǎng)=900mm，則=1.03(長(zhǎng)度系數(shù))計(jì)算實(shí)際中心距==289mm（3-46）3.5.5驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角（3-47）主動(dòng)輪上包角合適3.5.6計(jì)算普通A型V帶的根數(shù)z（3-48）由=1440，=75mm，2.9查表8—5a和8—5b得=0.68=0.17查《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版表8—8得=0.92查表8—2得=0.89則取4根3.5.7計(jì)算預(yù)緊力 （3-49）查《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版表8—4=0.1Kg/m故(3-50)3.5.8計(jì)算作用在軸上的壓軸力（3-51）帶輪結(jié)構(gòu):小帶輪采用實(shí)心式，大帶輪采用腹板式。3.6鏈輪及傳動(dòng)鏈的設(shè)計(jì)3.6.1選擇鏈輪齒數(shù)根據(jù)輸入的帶的轉(zhuǎn)速5.655m/s，經(jīng)減速器減速可假定鏈速為0.1~0.3m/s。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版表9—8選取小鏈輪齒數(shù)為17，又由于帶輪傳動(dòng)比取3.2,所以鏈輪傳動(dòng)比可取的小些,取3,則從動(dòng)輪齒數(shù)為由于鏈節(jié)數(shù)常是偶數(shù)，為考慮磨損均勻，鏈輪齒數(shù)一般應(yīng)取與連接數(shù)互為質(zhì)數(shù)的奇數(shù)，并優(yōu)先選用以下數(shù)列：17，19，21，23，25，38，57，76，95，114.從動(dòng)輪選取573.6.2計(jì)算功率由表9—9工作情況系數(shù)為=1.5，輸入功率：（3-52）其中為帶傳動(dòng)、軸承、齒輪傳動(dòng)的效率，則=而=0.723KW3.6.3確定鏈條鏈節(jié)數(shù)初定中心距，則鏈節(jié)數(shù)為（3-53）3.6.4確定鏈條的節(jié)距小鏈輪轉(zhuǎn)速為41.99r/min,由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖9—13按小鏈輪轉(zhuǎn)速估計(jì)，鏈工作在功率曲線頂點(diǎn)左側(cè)時(shí)，可能出現(xiàn)鏈板疲勞破環(huán)，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版表9—10查的小鏈輪齒數(shù)系數(shù);選取單排鏈，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版表9—11差得多排鏈系數(shù)，由于轉(zhuǎn)速V1.5m/s，又潤(rùn)滑不良，故得所需傳遞功率為：（3-54）由小鏈輪轉(zhuǎn)速為41.99r/min及功率0.469KW，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版圖9—13選鏈號(hào)為10A，單排鏈。同時(shí)也證實(shí)原估計(jì)鏈工作在額定功率曲線頂點(diǎn)左側(cè)是正確的。再由表9—1查得鏈節(jié)距P=15.875mm。3.6.5確定鏈長(zhǎng)L及中心距（3-55）（3-56）中心距減小量：實(shí)際中心距：圓整取616mm3.6.6驗(yàn)算鏈速V（3-57）與原假設(shè)相符3.6.7驗(yàn)算小鏈輪轂孔由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版表9—4查得子鏈輪轂孔許用最大直徑=74mm，大于減速器輸出軸直徑故合適。3.6.8作用在軸上的壓軸力（3-58）有效圓周力由<<機(jī)械設(shè)計(jì)通用手冊(cè)>>中國(guó)勞動(dòng)出版社取壓軸力系數(shù)=1.3則：3.6.9低速鏈傳動(dòng)的靜力強(qiáng)度計(jì)算（3-9）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版表9—1查的=55.6KN則：故滿足靜力強(qiáng)度要求。3.7轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)變量：轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的梯形底角、轉(zhuǎn)向臂長(zhǎng)直接影響汽車內(nèi)、外側(cè)車輪實(shí)際轉(zhuǎn)角，因此設(shè)計(jì)變量選擇為梯形底角和轉(zhuǎn)向梯形臂長(zhǎng)度。梯形底角，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，轉(zhuǎn)向梯形底角應(yīng)滿足計(jì)算得~。取底角。轉(zhuǎn)向梯形臂長(zhǎng)度，轉(zhuǎn)向梯形臂過(guò)短會(huì)加大轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的受力，轉(zhuǎn)向臂過(guò)長(zhǎng)可能會(huì)影響其它零件的布置，根據(jù)實(shí)車情況轉(zhuǎn)向梯形臂長(zhǎng)度限制在100mm。其它尺寸轉(zhuǎn)向橫拉桿L3=150mm，連桿L4=200mm。下圖為作圖法求解梯形機(jī)構(gòu)：圖3-18作圖法設(shè)計(jì)梯形機(jī)構(gòu)由以上作圖知各個(gè)連桿長(zhǎng)度,小車轉(zhuǎn)角度數(shù)為度,總轉(zhuǎn)角為。需要液壓缸提供的行程為175.2mm，主偏移量為105mm。外側(cè)車輪轉(zhuǎn)角=，內(nèi)側(cè)車輪轉(zhuǎn)角=。由作圖可知此機(jī)構(gòu)對(duì)于小車來(lái)說(shuō)存在一定的轉(zhuǎn)向誤差，即內(nèi)側(cè)輪轉(zhuǎn)向時(shí)可能有一定量的滑動(dòng)。3.8確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)3.8.1基本方案的制定在液壓系統(tǒng)中，液壓執(zhí)行元件確定之后，其運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度的控制是擬訂液壓回路的核心問(wèn)題。在本次設(shè)計(jì)的升降平臺(tái)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中，執(zhí)行元件是一支單作用的液壓油缸和一支雙作用液壓油缸，運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度的控制需要通過(guò)液壓元件來(lái)調(diào)節(jié)液壓油的流量和系統(tǒng)的壓力來(lái)調(diào)節(jié)的;另外根據(jù)實(shí)際的要求還需要在適當(dāng)?shù)奈恢弥苿?dòng)，以滿足各項(xiàng)功能的執(zhí)行。因此在繪制液壓系統(tǒng)圖之前，需要分別確定各個(gè)的基本回路。（1）調(diào)速方案制定：速度控制通過(guò)改變液壓執(zhí)行元件輸入或輸出的流量或者利用密封空間的容積變化來(lái)實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)的調(diào)速方式有節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速以及二者結(jié)合起的容積節(jié)流調(diào)速。根據(jù)系統(tǒng)的流量循環(huán)和功率循環(huán)可知，本系統(tǒng)的流量變化很小，油缸的最高功率可由公式和系統(tǒng)的最高壓力和流量分別計(jì)算得到0.175kW和0.002KW，這里采用定量泵供油，用流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來(lái)調(diào)節(jié)速度。在系統(tǒng)中用到溢流閥來(lái)限定流量，來(lái)調(diào)整系統(tǒng)的流速和控制定量泵的發(fā)油量。(2)壓力控制方案制定液壓執(zhí)行元件工作時(shí)，要求系統(tǒng)保持一定的工作壓力和在一定壓力范圍內(nèi)工作。本系統(tǒng)所采用的壓力控制方案，由定量泵供油，用溢流閥調(diào)節(jié)所需要的壓力，并保持恒定。系統(tǒng)所采用的溢流閥是直動(dòng)式溢流閥（威格士系列），起升系統(tǒng)采用C-175型，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用CGV-6/8。在液壓回路中，為了防止液壓缸憑借載荷和機(jī)體的自重回油過(guò)快，造成撞擊現(xiàn)象，在回油回路中安裝了背壓閥用來(lái)控制回油時(shí)的回路的壓力，可增加平臺(tái)下降的平穩(wěn)性和防止空氣從回油路中混入系統(tǒng)。（3）系統(tǒng)制動(dòng)方案制定可移動(dòng)升降平臺(tái)在工作過(guò)程中，為保證平臺(tái)能夠平穩(wěn)地?？吭诟呖漳硞€(gè)位置并且在行走過(guò)程中能夠準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)方向的移動(dòng)，因此平臺(tái)的制動(dòng)系統(tǒng)非常重要。結(jié)構(gòu)采用液壓控制平臺(tái)升降和車輪轉(zhuǎn)向，制動(dòng)控制當(dāng)然要從液壓系統(tǒng)的控制角度來(lái)考慮。在液壓系統(tǒng)中，系統(tǒng)是靠在一定的壓力環(huán)境下，高壓油不斷的輸入執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作的。根據(jù)這一點(diǎn)可以切斷高壓油的供給，保持原來(lái)的高壓環(huán)境，進(jìn)而就可以控制執(zhí)行元件。本系統(tǒng)根據(jù)自身的特點(diǎn)采用液控單向閥和電磁換向閥來(lái)控制液壓油的流向。其中液控單向閥又分為內(nèi)泄式和外泄式兩種型號(hào)。內(nèi)泄式液控單向閥沒(méi)有專門的泄油口，進(jìn)油口的壓力可能會(huì)影響液控單向閥控制活塞的工作，嚴(yán)重時(shí)使液控單向閥無(wú)法推開(kāi)而失效，這種液控單向閥適合反向流動(dòng)時(shí)下游接油箱的工況。外泄式液控單向閥與內(nèi)泄式液控單向閥相比，增加了專門的外泄口(接油箱)，反向流動(dòng)時(shí)，進(jìn)油口的油壓作用在控制活塞上的阻力大為減小，使控制活塞在任何時(shí)候都能夠正常工作.根據(jù)液控單向閥在本系統(tǒng)中的位置和作用，選用外泄式更有利。（4）液壓系統(tǒng)圖的制定如下圖所示為液壓同步升降平臺(tái)的液壓回路原理圖，在這個(gè)液壓系統(tǒng)中液壓升降分系統(tǒng)和液壓轉(zhuǎn)向分系