【正文】 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)畢業(yè)論文 液壓升降機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘 要 液壓升降平臺是一種廣泛應(yīng)用于工廠商店機(jī)關(guān)碼頭建筑裝修行業(yè)的一種高空作業(yè)工具本設(shè)計(jì)采用無線遙控以提高設(shè)備操控的自化和靈活性其次本液壓升降平臺的四個支腿臂的內(nèi)外伸縮臂設(shè)計(jì)采用液壓缸驅(qū)動節(jié)省了人力提高了平臺的工作效率再者本設(shè)計(jì)較一般液壓升降平臺改進(jìn)之處是其升降高度采用傳感器監(jiān)控提高了其升降的精度最后設(shè)計(jì)過程采用有限元分析的方法對零部件進(jìn)行強(qiáng)度校核優(yōu)化了零部件的結(jié)構(gòu) 本設(shè)計(jì)采用逆向工程的方法對現(xiàn)有的各種液壓 升平臺比較分析重點(diǎn)是在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上加以有限元分析改進(jìn)一般液壓升降平臺的線控方式為無線電遙控方式無線電遙控采用單路八通道遙控方式在原有液壓升降平臺的基礎(chǔ)上改進(jìn)人工拖動液壓升降平臺的支撐腿為液壓缸驅(qū)動 關(guān)鍵詞液壓升降平臺無線電遙控有限元分析傳感器 Abstract A hydraulic lifting platform is a tool for highaltitude operations that is widely used in factories shops and offices terminals building decoration industry The design of a wireless remote control is to enhance the selfcontrol equipment and flexibility Finally designing process use finite element analysis to check the strength of parts and ponents and to optimize the structure of the parts Secondly the four outrigger arm of the hydraulic lifting platform use the design of the internal and external telescopic boom driven by hydraulic cylinders saving human resources improving the efficiency of the platform Furthermore the improvement of the design of the hydraulic lifting platform is that sensors monitor is used to accurate the height of platform and improve the accuracy of their movements This design uses the method of reverse engineering and paring with the various existing hydraulic platform or focusing on the traditional design of the structure on the basis finite element analysis the general improvement of the hydraulic lifting platform for radiocontrolled wire way A radiocontrolled remote control oneway fourlane way in the original hydraulic lifting platform on the basis of improving the artificial drag hydraulic lifting platform for the support legs hydraulic cylinder drive The design has achieved the desired effecthas a bright market prospects Keywords hydraulic lifting platform radio control finite element analysis sensors monitor 目錄 摘 要 I Abstract II 1 緒 論 1 11 液壓升降平臺在機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用及相關(guān)技術(shù)概況 1 傳感技術(shù) 2 遙控技術(shù) 2 有限元分析技術(shù) 3 液壓傳動技術(shù) 4 液壓升降平臺在機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用 5 12 本課題研究的目的及意義 6 2 液壓系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 7 3 液壓系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算及選型設(shè)計(jì) 12 31 電動機(jī)的選擇 12 32 液壓泵的設(shè)計(jì) 13 齒輪泵的參數(shù)計(jì)算 13 齒輪泵的選型設(shè)計(jì) 14 齒輪 泵使用說明和常見故障 15 33 液壓缸的設(shè)計(jì) 16 34 液壓元件的選擇 19 液控單向閥的選用 19 手動換向閥的選用 20 平衡閥的選用 22 電磁換向閥的選用 23 溢流閥的選用 25 濾油器的選用 27 選用 30 油箱的選用 33 4 液壓升降平臺遙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 35 5 遙控液壓升降平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 38 51 遙控液壓升降平臺內(nèi)外絞板的設(shè)計(jì) 38 52 遙控液壓升降平臺底盤的設(shè)計(jì) 43 6 液壓升降平臺的 C 語言編程受力分析 47 7 遙控液壓升降平臺的有限元分析 52 參考文獻(xiàn) 57 致 謝 58 附 錄 59 1 緒 論 液壓升降平臺是一種廣泛用于工廠商店機(jī)關(guān)及建筑裝修行業(yè)物流產(chǎn)業(yè)及機(jī)械加工產(chǎn)業(yè)的作業(yè)工具液壓升降平臺作為一種起重設(shè)備從 50 年代初創(chuàng)建至今已經(jīng)形成了一定的生產(chǎn)規(guī)模具備了一定的技術(shù)水平也基本形成了比較完整的設(shè)計(jì)生產(chǎn)銷售體系能基本滿足國民經(jīng)濟(jì)對該設(shè)備的需求目前國家繼續(xù)實(shí)施的財政政策拉動著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的高速發(fā)展而起重設(shè)備作為國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)設(shè)備廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各行各業(yè)如冶金煤炭化工電力交通和制造等產(chǎn)業(yè)隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和自動化程度的提高起重機(jī)在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中應(yīng)用越來越廣作用也愈來愈大對起重機(jī)的要求也越來越高液壓升降平臺正朝著大型化高速度人性化環(huán)保性通用產(chǎn)品小型化零部件的模塊化和多樣化及安全監(jiān)察制度化與規(guī)范性方向發(fā)展 11 液壓升降平臺在機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用及相關(guān)技術(shù)概況 液壓升降平臺的發(fā)展與液壓技術(shù)的發(fā)展是密切相關(guān)的隨著液壓技術(shù)的發(fā)液壓升降平臺也在不停的向前發(fā)展液壓升降平臺做為起重機(jī)械在我國由于起步較晚有幾個令人擔(dān)憂的因素 1 整體技術(shù)含量偏低突出表現(xiàn)在鋼結(jié)構(gòu)件制作材料和電氣控制系統(tǒng)水平較 低 2 規(guī)?；l(fā)展不夠突出表現(xiàn)在低水平重復(fù)建設(shè)嚴(yán)重造成資源浪費(fèi)專業(yè)化發(fā)展嚴(yán)重滯后 3 惡性競爭嚴(yán)重合理利潤難保并造成安全措施投入極少事故率居高不下不過由于今幾年中過液壓技術(shù)電控技術(shù)傳感技術(shù)等技術(shù)的迅速發(fā)展以上情況得到了很大的改善液壓升降平臺由于制造成本不高應(yīng)用廣泛在我國也獲得了很大的發(fā)展前景和發(fā)展?jié)摿? 傳感技術(shù) 感技術(shù)同計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)一起被稱為信息技術(shù)的三大支柱從仿生學(xué)觀點(diǎn)如果把計(jì)算機(jī)看成處理和識別信息的大腦把通信系統(tǒng)看成傳遞信息的神經(jīng)系統(tǒng)的話那么傳感器就是感覺器官 傳感技術(shù)是關(guān)于從自然信源 獲取信息并對之進(jìn)行處理變換和識別的一門多學(xué)科交叉的現(xiàn)代科學(xué)與工程技術(shù)它涉及傳感器又稱換能器信息處理和識別的規(guī)劃設(shè)計(jì)開發(fā)制／建造測試應(yīng)用及評價改進(jìn)等活動獲取信息靠各類傳感器它們有各種物理量化學(xué)量或生物量的傳感器按照信息論的凸性定理傳感器的功能與品質(zhì)決定了傳感系統(tǒng)獲取自然信息的信息量和信息質(zhì)量是高品質(zhì)傳感技術(shù)系統(tǒng)的構(gòu)造第一個關(guān)鍵信息處理包括信號的預(yù)處理后置處理特征提取與選擇等識別的主要任務(wù)是對經(jīng)過處理信息進(jìn)行辨識與分類它利用被識別或診斷對象與特征信息間的關(guān)聯(lián)關(guān)系模型對輸入的特征信息集進(jìn)行辨識比較分類和判斷因此傳 感技術(shù)是遵循信息論和系統(tǒng)論的它包含了眾多的高新技術(shù)被眾多的產(chǎn)業(yè)廣泛采用它也是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)條件應(yīng)該受到足夠地重視對遠(yuǎn)距離的控制對象發(fā)送指令以實(shí)施控制的技術(shù)也稱指令遙控遙控技術(shù)是在自動控制技術(shù)和通信技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的完成遙控任務(wù)的整套設(shè)備稱遙控系統(tǒng)遙控系統(tǒng)既可傳送離散的控制信息也可傳送連續(xù)的控制信息 一般用無線電信道傳輸控制信息如遙控距離較近或被控對象在低空飛行也可用光通信線路或有線電通信方法傳輸控制信息它們一般由指令程序機(jī)構(gòu)或傳輸設(shè)備和監(jiān)測設(shè)備組成控制指令產(chǎn)生根據(jù)預(yù)定狀態(tài)數(shù)據(jù)和被控對象的實(shí)時數(shù) 據(jù)由操縱人員人工發(fā)出或由程序機(jī)構(gòu)或計(jì)算機(jī)自動產(chǎn)生各種控制指令傳輸設(shè)備實(shí)質(zhì)上是多路通信設(shè)備能把指令信號送往遠(yuǎn)距離的被控對象監(jiān)測設(shè)備用以監(jiān)測被控對象的狀態(tài)和參數(shù)變化使控制站及時了解控制效果有限元分析 FEAFinite Element Analysis 的基本概念是用較簡單的問題代替復(fù)雜問題后再求解它將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互連子域組成對每一單元假定一個合適的 較簡單的近似解然后推導(dǎo)求解這個域總的滿足條件 如結(jié)構(gòu)的平衡條件從而得到問題的解這個解不是準(zhǔn)確解而是近似解因?yàn)閷?shí)際問題被較簡單的問題所代替由于大多 數(shù)實(shí)際問題難以得到準(zhǔn)確解而有限元不僅計(jì)算精度高而且能適應(yīng)各種復(fù)雜形狀因而成為行之有效的工程分析手段 有限元是那些集合在一起能夠表示實(shí)際連續(xù)域的離散單元有限元的概念早在幾個世紀(jì)前就已產(chǎn)生并得到了應(yīng)用例如用多邊形有限個直線單元逼近圓來求得圓的周長但作為一種方法而被提出則是最近的事有限元法最初被稱為矩陣近似方法應(yīng)用于航空器的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算并由于其方便性實(shí)用性和有效性而引起從事力學(xué)研究的科學(xué)家的濃厚興趣經(jīng)過短短數(shù)十年的努力隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和普及有限元方法迅速從結(jié)構(gòu)工程強(qiáng)度分析計(jì)算擴(kuò)展到幾乎所有的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域成為一種豐富多彩應(yīng)用廣泛并且實(shí)用高效的數(shù)值分析方法液壓傳動是主要利用液體壓力能的液體傳動液壓傳動和稱為流體傳動是根據(jù) 17 世紀(jì)帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理而發(fā)展起來的一門新興技術(shù)是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應(yīng)用的一門技術(shù)如今流體傳動技術(shù)水平的高低已成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志液壓傳動的基本原理是在密閉的容器內(nèi)利用有壓力的油液作為工作介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換和傳遞動力的其中的液體稱為工作介質(zhì)一般為礦物油它的作用和機(jī)械傳動中的皮帶鏈條和齒輪等傳動元件相類似液壓系統(tǒng)主要由動力元件油泵執(zhí)行元件油缸或液壓馬達(dá)控制元件各種閥輔 助元件和工作介質(zhì)等五部分組成 1 動力元件油泵 它的作用是把液體利用原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓力能是液壓傳動中的動力部分 2 執(zhí)行元件油缸液壓馬達(dá) 它是將液體的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能其中油缸做直線運(yùn)動馬達(dá)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動 3 控制元件包括壓力閥流量閥和方向閥等它們的作用是根據(jù)需要無級調(diào)節(jié)液動機(jī)的速度并對液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力流量和流向進(jìn)行調(diào)節(jié)控制 4 輔助元件除上述三部分以外的其它元件包括壓力表濾油器蓄能裝置冷卻器管件及油箱等它們同樣十分重要 5 工作介質(zhì)工作介質(zhì)是指各類液壓傳動中的液壓油或乳化液它經(jīng)過油泵 和液動機(jī)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換構(gòu)簡單布局靈活易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操縱和自動控制 速度扭矩功率均可作無級調(diào)節(jié)能迅速換向和變速速比不如機(jī)械傳動準(zhǔn)確傳動效率低 能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的過載保護(hù)與保壓使用壽命長元件易實(shí)現(xiàn)系列化標(biāo)準(zhǔn)化通用化制造精度安裝調(diào)整和維護(hù)要求較高 pa 4 選擇執(zhí)行元件 本設(shè)計(jì)要求要求實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動應(yīng)選用活塞液壓缸或柱塞液壓缸如 果是雙向工作進(jìn)給應(yīng)選用雙活塞桿液壓缸如果只要求一個方向工作反向退回應(yīng)選用單活塞桿液壓缸如果負(fù)載力不與活塞桿重合或缸徑較大行程較長應(yīng)選用柱塞缸反向退回采用其他方式此處采用雙作用單活塞液壓缸 5 確定液壓泵 的類型 液壓系統(tǒng)的壓力 21Mpa 選用齒輪泵或雙作用葉片泵壓力 21MPa 時選用柱塞泵根據(jù)系統(tǒng)壓力選擇齒輪泵 若系統(tǒng)采用節(jié)流調(diào)速選用定量泵若系統(tǒng)要求高效節(jié)能應(yīng)選用變量泵系統(tǒng)擬采用節(jié)流閥調(diào)速所以選擇定量泵 6 確定調(diào)壓方式 溢流閥接在液壓泵出口在進(jìn)油和回油節(jié)流調(diào)速中為定壓閥保持系統(tǒng)工作壓力恒定其他場合為安全閥限制系統(tǒng)的最高壓力當(dāng)系統(tǒng)的工作循環(huán)的不同階段的工作壓力相差較大時為節(jié)省能量消耗應(yīng)采用多級調(diào)壓 為了使液壓系統(tǒng)在不工作時液壓泵在很小的輸出功率下工作應(yīng)采用泄油回路 7 選擇換向回路 液壓設(shè)備的自動化程 度較高應(yīng)采用電動換向此時各執(zhí)行元件的順序互鎖聯(lián)動等要求可由電氣控制系統(tǒng)來完成遙控液壓升降平臺采用無線電遙控將無線電接受裝置與繼電器連接起來再有繼電器控制電磁換向閥的動作電磁換向閥采用三位四通的電磁換向閥 8 平衡回路的選擇 對于液壓升降平臺這種垂直性負(fù)載應(yīng)采用平衡回路如有垂直變負(fù)載應(yīng)采用限速鎖以保證重物平穩(wěn)下落 平衡回路的主要功能在于執(zhí)行元件的油路上保持一定的背壓以平衡重力負(fù)載使之不會因自重而自行下落如圖 21 圖 21 平衡回路 ①．采用單向順序閥的平衡回路 圖 a 是采用單向順序閥的平很回路調(diào)整順序閥使開啟壓力 與液壓缸下腔作用面積的乘積稍大于垂直不見的重力活塞下行時由于回油路上存在一定的背壓支撐中立負(fù)載活塞將平穩(wěn)下落換向閥處于中位活塞停止運(yùn)動不再繼續(xù)下行此處的順序閥又稱為平衡閥在這種平衡回路中