【正文】 個 Ⅱ級桿組。 該機構(gòu)沒有局部自由度和虛約束，桿組拆分如圖 4所示 13 / 37 各點坐標分析 油缸舉升角度的函數(shù)需要根據(jù)各點坐標確定，一下是各點的坐標： （ 1）用（ ????， ????）（ ????， ????）來表示 B、 G 點的坐標 （ 2）油缸 GA長度，以及 B、 G的位置已知則可以用（ ????， ????）（ ????， ????）（ ????， ????）來表示 A、 E、 C的坐標。 ???? =????+GA??????（ ?? +??） ????=????+GA??????（ ??+??） ????=???? ????=???? +BD???????? ????=????+ BD???????? ????=???? 小結(jié) ： 此過程 所推導的公式主要用于 節(jié)中的 個鉸點力計算。因為在在此式中存在未知數(shù)，需要進行下一步的分析和計算才能得出。 各鉸點力計算 為了方便計算，作如下簡化，認為支撐梁的重力作用點在對稱 中心 O上，油缸本身重量忽略，慣性力的影響忽略，偏載忽略。 14 / 37 由式 (12)可以 得到油缸的推力 ，對各個構(gòu)件進行分析，并列出力和力矩平衡方程，各方程聯(lián)立求解就和以得到個鉸點的受力情況。規(guī)定向上和向右為正方向，則根據(jù)求得結(jié)果的情況，若求得結(jié)果為正則與假定方向相同，若為負值，則與假定方向相反。如圖 5 所示： ?????? = ?????? = ??4 ?????? = ?????? = ??4 對 EC 桿進行受力分析： X 方向平衡方程為： ??????+F??????（ ??+??） +??????=0 Y 方向平衡方程為： ??????+F??????（ ?? +??） ????????????=0 對 O 點去矩： ∑??（ ??） =0 ?????? ?OC?????????+?????? ?OE?????????F???????（ ?? +??） ?????????????? F???????（ ?? +??） ?????????????? + ?????? ????? ????????? = 0 聯(lián)立求得： ??????=??????F??????（ ?? +??） ??????=??????+F??????（ ??+??） ?????? 由條件的 P=2940N，則 ??????=735N，由 ??????=??????F??????（ ?? +??） =2087N （ 負號代表 方向與假定正方向相反） 15 / 37 ??????=??????+F??????（ ?? +??） ??????= 小結(jié) ：在此節(jié)中的出了 O 點鉸點所受的力，豎直方向承受力 ?????? = ??，水平方向承受力 ?????? = 2087??。 升降機支架和上頂板結(jié)構(gòu)的確定 從剪叉式升降機構(gòu)整體結(jié)構(gòu)初步觀察， A、 G、 O、 E 處的銷軸受到的剪切力較大，從上面的計算來看， A、 G 銷軸承受的最大剪切力為 Q=F=，整個載運平臺設(shè) 4 個剪叉式支撐梁，左右各兩個對稱安裝，支撐梁的材料定為 40*20的 Q235 槽鋼，型號 16A， 根據(jù)結(jié)構(gòu)分析可得出，剪叉式支撐梁的支撐點將載運平臺等分為三段，每段約長 415mm，則對載運平臺的校核可以轉(zhuǎn)化為跨度為415mm 的簡支梁剛度校核，簡支梁截面兩側(cè)承受以集中載荷 P（ = ） 和一分布載荷 q，如圖下所示 兩根側(cè)立槽鋼，慣性矩 I = ， E = ?6105MPa。 先簡單的認為 的載荷全部單獨作用在簡支梁上，則 C 點的下移量為Yc1，：當作用力為單獨分布載荷 q 時， C 點下移量為 Yc2：當兩種載荷同時作用是，可得 C 點總下移量是 Yc= Yc1 +Yc2[3]。 ????1= ????348???? ≈ ????1= 5????4384???? ≈ 16 / 37 ????= ????1 +????2== 根據(jù) 節(jié)結(jié)果，依然去載運平臺在最低位置時進行計算，外支架受橫向力加大，外支撐架的上段重點的橫向位移如下圖 7 所示 。 由于 D 出存在反作用力 NC，則外支撐梁會產(chǎn)生下移，其值為 YK1；同樣，在油缸產(chǎn)生推力的時候， K 點會產(chǎn)生上移，其值為 YK2；根據(jù)兩個力的作用， K 點產(chǎn)生的總下移量為 YK=YK1YK2。 ????1=??????3128????=????3????????512???? = ????2=??????????(??:??)48???? (34??2 ?4??2)= ????=????1????2=== 由 上式結(jié)果可以看出 ， 40 ?20的 Q235槽鋼，型號 16A作為支撐梁是有足夠剛度承擔最大 載荷 的。 起升機構(gòu)及承載機構(gòu)各處軸的設(shè)計 手推液壓升降車最大載荷為 300kg， 則單個貨叉的承重量為 150kg。 則其鉸接出說承受的載荷為 ： G = 150? = 1470N. 其作用力對材料作用的 性質(zhì) 為：剪切應力。交接軸的材料：選 正火回火處理的 45 號鋼 ， 查《機械設(shè)計》表 15— 1，得 硬度為： 170～ 217HBS,剪切疲勞極限為： [τ] = 140MPa 17 / 37 查《起重機械》表 4— 11，得： 最小安全儲備系數(shù)為： n1=： n2= 根據(jù)公式的安全系數(shù)： n=n1 ? n2= 根據(jù)公式 [??]≥ 4????????2可以推出 公式 d≥ √4??????[??] 代入數(shù)據(jù)可得： d≥ √4140 = 為了方便， 取 d=10mm 支撐架的 承載能力分析和 強度校核 結(jié)構(gòu)物和機械機構(gòu)中的各個構(gòu)件 通常會受到各種外力的作用，也就是載荷，受到的載荷分為靜載荷和動載荷， 靜載荷的大小和方向不會隨著時間的變化而變化，比如：小推車 的載運平臺相對于機架靜止時，重物對小車各個構(gòu)件所施加的載荷就是靜載荷； 動載荷的大小和施加時間會隨著時間變化而變化，例如，當小推車剪叉式升降臺在升降過程中，重物對小推車個構(gòu)件所施加的載荷就是動載荷，在選擇材料過程中主要考慮的是鋼材，雖然鋼材在載荷作用力之下有一定的抵抗破壞力能力，但是這種能力是有限的，當載荷超過構(gòu)件所能承受的范圍之外時，構(gòu)建就會遭到破壞，整個機構(gòu)就會被破壞，這樣容易導致搬運貨物損傷或者人身安全事故， 所以對支撐架的承載能力分析是一個非常重要的過程，需要對設(shè)計的支撐架進行強度校核 ，這一過程保證了結(jié)構(gòu)的安全性，同時也要保證構(gòu)件在正常使用情況下具有良好的工作性能， 構(gòu)件不 會再載荷作用下產(chǎn)生過大變形，這是保證了材料選擇的適用性。構(gòu)件在正常適用和維護的情況下，能持久適用而不發(fā)生應長期使用而導致的變形和 嚴重侵蝕而影響小推車的使用壽命，這也是考慮的因素之一 — 耐久性 。 上面所講的的安全性、適用性、和耐久性總稱為機構(gòu)的可靠性。 同時也不能忽略選用材料的經(jīng)濟性 ， 通常情況下可靠性和經(jīng)濟性會產(chǎn)生相互矛盾，所以，在結(jié)構(gòu)經(jīng)濟型和可靠性之間力求達到一個最佳平衡是機械設(shè)計要解決的根本問題，力求以最經(jīng)濟的途徑與適當?shù)目煽慷葷M足各種預定的功能要求 [4]， 在尺寸設(shè)計上，應當在保證支撐架和各個構(gòu)件在保證充分滿足功能要求和強度需求的基礎(chǔ)上節(jié)省材料， 所以要以小推車額定載荷 作為條件進行，對下推車剪叉式支撐梁進行受力分析 ，結(jié)合《機械工程材料》 [5]中所選的 材料，然后根據(jù)材料性能和材料力學 18 / 37 [6]分析 計算出能承受額定載荷的臨界值，然后根據(jù)這個值來確定構(gòu)件尺寸以保證結(jié)構(gòu)安全性， 這樣就可以得到既安全又經(jīng)濟的方案，而且小推車升降機構(gòu)還考慮到升降高度 受 到支撐架 橫截面積的影響，要是支撐架的橫截面積越小，則下降高度越低，對裝卸過程更有利 。 綜上所述，只要 根據(jù)支撐梁所受的剪切力和彎矩 對 支撐梁從材料力學方面進行強度分析和校核就能選擇合理的尺寸 。 內(nèi)支撐梁 EC 強度校核 剪叉式支撐梁 的材料 選用 為 40 ?20的 Q235槽鋼，型號 16A， 查閱《 機械手冊 》 可以得到： I = 1984cm4 ,W = 3 由上式可得 ??????=??????F??????（ ?? +??） =2087N 負號代表 方向與假定正方向相反。 ??????=??????+F??????（ ?? +??） ??????= 其中 ??????=F7 , ??????=F8 , ??????=F1, ??????=F4’ , ??????=F6’ 根據(jù)圖中分析得到： 19 / 37 ?t a n000139。401839。47???????????????????xyyxBDyyxxTTTTFFMFFGTFFTFF 將數(shù)據(jù)代入上式中可得： 08719t a n2087??????????xyyxyTTTTNNNFNTNNF 由上式解得 NFNFNTNTyx 3 2 3 2 2 3 3 2 3 2 2 387???????? 圖 9 支撐梁 EC 簡力圖 將平行于支撐梁 EC 和垂直于 EC 的正交方向作為坐標系，并且將力沿著這兩個放向分解，得到圖 9 中的簡力圖，由圖可知，對 EC 產(chǎn)生強度影響的只由垂直 20 / 37 于 EC 的力。 NTTNTTNFFNGGNFFNFFNFFyyyxxyyECE C yyyy o o s i i n o o s o o s i i n o o s,8c o o s39。11778839。44????????????????????????????????????????????????????????? 在 CO 段內(nèi)，分析剪力和彎矩得到的方程分別是： ? ?mmNmmxxTFTxMNTFTxFxyyyySxyyyyS?????????????3 0 8 7 7 5 0~0)11500()(2685)(11 在 OE 段內(nèi)，所得結(jié)果為： NFxF yS 4 1)( 39。4 ???? EC 的彎矩圖和剪力圖如下所示： 圖 10 EC 的彎矩圖和剪力圖 由 步的圖中分析可以得出結(jié)論：當載運平臺處于最低位置的時候 剪叉式支撐梁會產(chǎn)生最大彎矩 ，通過上述的計算得到： 21 / 37 ???????? =3087750N mm= m ，則?=????????W = = [?]=235MPa 則剪叉梁 EC 滿足強度要求 。 內(nèi)支撐梁 BD 強度校核 剪叉式支撐梁的材料選用為 40*20 的 Q235 槽鋼，型號 16A，查閱《機械手冊》可以得到： I=1984cm4 ,W= 3 由上式 ⑤ ⑥ 可得 ??????=??????F??????（ ?? +??） =2087N 負號代表 方向與假定正方向相反。 ??????=??????+F??????（ ?? +??） ??????= 各力的大小為： NFF BY 7352 ?? 03?F NFF DY 73539。5 ?? NF 208739。7 ?? NG AC ? NTx 2087?? NT y ?? NF 39。8 ?? 將平行于支撐梁 EC 和垂直于 EC 的正交方向作為坐標系，并且將力沿著這兩個放向分解，得到圖 12 中的簡力圖，由圖可知，對 EC 產(chǎn)生強度影響的只由垂直于 EC 的力。 圖 11 支撐梁 EC 受力分析圖 22 / 37 F 2 yF 7y 39。 + F 8y 39。+ yT xy +T yyF 5 y 39。 圖 12 支撐梁 EC 簡力圖 NTTNTTNFFNGGNFFNFFNFFyyyxxyyACA C yyyy o o s i i n o s735c o s o o s i i n o o s o s735c o s539。539。739。739。839。822????????????????????????????????????????????????????????? mmNmmxxFxMNFxFySyS?????????845250~0)11500()(735)(39。539。5 在 AO 段內(nèi)，分析剪力和彎矩得到的方程分別是 ：? ?? ? ? ?mmNmmxxTTxFxMNTTFxFyyxyySyyxyyS?????????????? 6 9 1 1 4 9~ 2 1 1 3 7)11500(1150)()(39。539。5在 OB 段內(nèi)，所得結(jié)果為： 23 / 37 NFxF yS 735)( 2 ?? BD 的彎矩圖和剪力圖如下所示 : 735NB OA D 4691149 B OA D圖 13 AD 的彎矩圖和剪力圖 由 步的圖中分析可以得出結(jié)論：當載運平臺處于最低位置的時候剪叉式支撐梁會產(chǎn)生最大彎矩，通過上述的計算得到： ????????= N mm= KN m，則 ?=????????W = =[?]=235MPa 則剪叉梁 BD 滿足強度要求。 24 / 37 四、 手動液壓系統(tǒng)的設(shè)計 手動液壓 泵 系統(tǒng)是整個剪叉式升降系統(tǒng)的原動機部分，動力來源為手動力，而液壓缸是升降機構(gòu)的 執(zhí)行系統(tǒng) ，以液體為工作介質(zhì)， 通過手動力驅(qū)動裝置將人體生物能轉(zhuǎn)化為液壓泵的液體壓力能， 液體通過管道，液壓控制原件 等裝置借助執(zhí)行裝置，這里執(zhí)行裝置是液壓缸活塞桿， 將液體的壓力能轉(zhuǎn)化為機械能，驅(qū)動剪叉式支撐梁受力點使 升降機構(gòu)按照之前設(shè)計的軌跡運動 [7]，來實現(xiàn)驅(qū)動負載克服重力做功。這一節(jié)的主要任務(wù)就是設(shè)計出 手動 液壓泵 機構(gòu)以及根據(jù)負載所需的動力計算出具體的參數(shù)尺寸，而且設(shè)計出合理的液壓缸尺寸，既要保證能驅(qū)動額定載荷的重物，還要保證 占用空間小，