《一套汽車(chē)升降專(zhuān)用的液壓升降平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》14000字（論文）

第1章緒論網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥詣?dòng)生成、網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測(cè)和網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)的研究與實(shí)現(xiàn)PAGE10第五章關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)和其有限元分析5.1確定叉桿的結(jié)構(gòu)和有限元分析5.1.1叉桿的結(jié)構(gòu)確定和受力分析叉桿是升降平臺(tái)系統(tǒng)中最主要支撐部件和主要的受力機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)的成功取決了整個(gè)設(shè)計(jì)工作的成功。由于45號(hào)鋼的性能最好所以叉桿選材45號(hào)鋼。其中與液壓缸橫軸相接的叉桿的外形圖如圖5-1所示，叉桿全長(zhǎng)2100mm,其兩側(cè)和中心分別有一個(gè)35mm的孔用來(lái)與其他叉桿鉸接，兩側(cè)孔距為2030mm,外端倒圓半徑為35mm，兩側(cè)傾角為25°。在叉桿全長(zhǎng)的三分之一處有個(gè)50mm的孔與橫軸配合，其余叉桿則沒(méi)有此孔。圖5-1叉桿的外形圖首先根據(jù)布局和載荷對(duì)叉桿進(jìn)行受力分析，圖5-2是支撐叉桿的受力分析簡(jiǎn)圖，根據(jù)圖5-2可知桿一是叉桿中與其他零件接觸最多的，有三個(gè)受力接觸面，其受力也最多，下面主要分析桿一的受力情況，桿一滿(mǎn)足情況則所有叉桿均滿(mǎn)足情況。圖5-2各叉桿的受力簡(jiǎn)圖如圖5-3所示，桿一的受力主要在四個(gè)部分，分別是兩頭固定部位、中間鉸接部分和三分之一液壓缸鉸接處。首先將ɑ=5°，θ=10°，W=Q=9800N，P=11.6Q代入公式求得每部分的具體受力大小。圖5-3桿一受力分析圖設(shè)叉桿橫截面積A=b×h，如圖5-4，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)初選h=0.1m，b=25mm并對(duì)其進(jìn)行分析。圖5-4叉桿橫截面積5.1.2叉桿的靜力學(xué)分析有限元分析是一種虛擬的受力分析方式，它可以將元件劃分成多個(gè)微小部分，方便人們直觀(guān)的感受到力的存在和變化是一種有效的設(shè)計(jì)驗(yàn)證方法。下面我將使用SolidWorks在繪制出叉桿三維圖的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行有限元受力分析，首先對(duì)其三個(gè)孔面進(jìn)行固定，把叉桿的三個(gè)受力孔分別一分為二，將叉桿固定后，把5-3中的各力代入，受力如5-5所示：圖5-5叉桿的外部載荷在添加過(guò)載荷以后，首先需要生成網(wǎng)格形式最后應(yīng)力分析結(jié)果如圖5-6所示：圖5-6叉桿的應(yīng)力結(jié)果圖圖中叉桿材料的屈服力為5.3×108N/m2取安全系數(shù)1.1進(jìn)行校核，計(jì)算得允許應(yīng)力為5.3×108/1.1=4.81×108N/m2。叉桿的受力最大處屈服力為5.657×107N/m2遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于材料的允許屈服力，此設(shè)計(jì)合理。5.2底板的選取底板位于整個(gè)裝置最下部，支撐著整個(gè)系統(tǒng)，其上有滑道。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，初步選取底板的長(zhǎng)為2560mm,寬為1700mm，厚度為20mm，為防止設(shè)備跑出底板，底板兩側(cè)加高，兩側(cè)突出高度為80mm。滑道內(nèi)側(cè)底板的長(zhǎng)度2560mm,寬度為1500mm，滑道高度為25mm,寬度25mm。材料選用45號(hào)鋼。結(jié)構(gòu)如圖5-7所示：圖5-7下底板的結(jié)構(gòu)首先對(duì)底板的底面進(jìn)行固定，底板的受力大小等于系統(tǒng)的受力即為F，F(xiàn)作用在底板上，作用面積為2560mm×1500mm=3.84m2所受壓力為119568/3.84=31137.5Pa。把上述力加載完成后，對(duì)底板進(jìn)行靜力學(xué)應(yīng)力分析，結(jié)果如5-8所示：圖5-8底板的應(yīng)力結(jié)果圖由圖可知底板材料45號(hào)鋼的屈服力為5.3×108N/m2安全系數(shù)取1.1進(jìn)行校核，計(jì)算得允許應(yīng)力為5.3×108/1.1=4.81×108N/m2。底板的最大屈服力為2.371×104N/m2遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于材料的允許屈服力，此設(shè)計(jì)合理。5.3臺(tái)板的選取臺(tái)板位于升降平臺(tái)的頂部，是與載重直接接觸受力的部分。車(chē)輛可以平穩(wěn)地停在升降平臺(tái)上，這是臺(tái)板的關(guān)鍵作用。在開(kāi)始任何維護(hù)工作之前需要先讓汽車(chē)駛?cè)肱_(tái)板。需要注意的是，臺(tái)板不僅僅是一塊支撐板，也是升降平臺(tái)的滑道，因?yàn)樵谏蹬_(tái)的叉板上有滑輪。臺(tái)板的下部設(shè)計(jì)了滑道，滑道的作用是讓滑輪在里面來(lái)回滑動(dòng)，以保證升降臺(tái)滑輪的滑動(dòng)和提高后備動(dòng)作速度。根據(jù)上述汽車(chē)尺寸參數(shù)，初步確定臺(tái)板的長(zhǎng)度為兩千六百毫米，寬度為四百五十毫米，兩側(cè)高度為80mm，厚度為20mm,滑道長(zhǎng)度為2560mm,寬度為25mm,厚度為25mm。材料選用性能最好的45號(hào)鋼。圖5-9臺(tái)板的結(jié)構(gòu)如圖5-9所示，因?yàn)榕_(tái)板與負(fù)載直接接觸，負(fù)載的大小為兩噸，根據(jù)上文計(jì)算結(jié)果，臺(tái)板的受力大小為Q，由選擇的長(zhǎng)度和寬度最后算得力的作用面積為2600mm×450mm=1.17m2，則臺(tái)板所受壓力為Q/1.17=9800/1.17=7607Pa。在對(duì)臺(tái)板加載好受力后，對(duì)其進(jìn)行靜力學(xué)分析，結(jié)果如5-10所示：圖5-10臺(tái)板的應(yīng)力結(jié)果由圖可知臺(tái)板材料45號(hào)鋼的屈服力為5.3×108N/m2安全系數(shù)取1.1進(jìn)行校核，計(jì)算得允許應(yīng)力為5.3×108/1.1=4.81×108N/m2。臺(tái)板的最大屈服力為7.738×104N/m2遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于材料的允許屈服力，此設(shè)計(jì)合理。5.4橫軸的選取橫軸是液壓油缸活塞桿端部耳環(huán)與叉桿的連接部分，每個(gè)液壓缸連接一個(gè)，一共有兩個(gè)根據(jù)整體布局結(jié)構(gòu)，需要橫軸長(zhǎng)度為220mm，由于是單耳環(huán)連接，由于單耳環(huán)內(nèi)徑為50mm，橫軸外徑也應(yīng)為50mm，但考慮到兩者的配合不能過(guò)緊，以減少橫軸的磨損。橫軸外徑應(yīng)略小于50mm，最后確定其為49mm。材料選取45號(hào)鋼。當(dāng)叉桿和底板夾角為5°時(shí)，P=113680N，因?yàn)閱味h(huán)的寬度為60mm,P作用于橫軸上的力均勻分布的，因此壓力為P除60mm,壓力為1.89MPa。圖5-11橫軸受力圖如圖5-11，由于液壓缸與橫軸的主要接觸面長(zhǎng)度為60mm,因此只需要分析這段橫軸的力，把壓力為1.89MPa代入，應(yīng)力分析結(jié)果如圖5-12：圖5-12橫軸的應(yīng)力結(jié)果由圖可知橫軸材料45號(hào)鋼的屈服力為5.3×108N/m2安全系數(shù)取1.1進(jìn)行校核，計(jì)算得允許應(yīng)力為5.3×108/1.1=4.81×108N/m2。橫軸的最大屈服力為3.38×106N/m2遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于材料的允許屈服力，此設(shè)計(jì)合理。5.5整體2D圖展示如圖5-13所示，在非標(biāo)件整體設(shè)計(jì)完成后，將這些非標(biāo)件與液壓缸裝配。此裝配體共使用16根叉桿，每個(gè)升降平臺(tái)使用8個(gè)，兩兩交叉，每四個(gè)叉桿為一組，接觸兩板的叉桿端一端鉸接在兩板上，另外一端鉸接滾輪板上滑動(dòng)，叉板各孔經(jīng)開(kāi)口銷(xiāo)連接。液壓缸一端鉸接在底板上，另外一端套在與叉桿相配合的橫軸上。圖5-13整體圖第六章總結(jié)與展望6.1課題總結(jié)通過(guò)對(duì)此次液壓升降平臺(tái)的設(shè)計(jì)，我掌握了液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟和一些注意事項(xiàng)，學(xué)習(xí)了液壓缸選型的基本計(jì)算過(guò)程和計(jì)算方法。最后學(xué)會(huì)了基于Solidworks的靜力學(xué)分析。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先要對(duì)設(shè)計(jì)工況進(jìn)行模擬，提出設(shè)計(jì)要求，將雙鉸接剪叉式升降平臺(tái)的參數(shù)與具體要求相結(jié)合，通過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)算，首先選擇液壓執(zhí)行器型號(hào)，主要參數(shù)為具體要求計(jì)算選擇。然后我們?cè)O(shè)計(jì)了整個(gè)液壓系統(tǒng)的回路，并簡(jiǎn)要介紹了回路中使用的主要部件。最后對(duì)升降平臺(tái)所需的非標(biāo)件進(jìn)行設(shè)計(jì)，并通過(guò)有限元分析進(jìn)行受力分析，確定設(shè)計(jì)的可行性，最終完成整體設(shè)計(jì)。6.2進(jìn)一步開(kāi)發(fā)的展望雙鉸剪式升降平臺(tái)的研發(fā)已取得階段性成果，整個(gè)課題還可以進(jìn)一步研發(fā)，主要包括：(1)如何設(shè)計(jì)一款升降機(jī)，使負(fù)載很大時(shí)，其所需要的叉桿和底板之間的舉升夾角較小，舉升液壓缸需要的力也減小；(2)液壓缸放置時(shí)，如何使其力發(fā)揮到最大，占地面積也更小；(3)解決減小活塞推力的同時(shí)穩(wěn)定提升速度的問(wèn)題。參考文獻(xiàn)馬建,孫守增,芮海田,王磊,馬勇,張偉偉,張維,劉輝,陳紅燕,劉佼,董強(qiáng)柱.中國(guó)筑路機(jī)械學(xué)術(shù)研究綜述·2018[J].中國(guó)公路學(xué)報(bào),2018,31(06):1-164.[2]《中國(guó)公路學(xué)報(bào)》編輯部.中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)術(shù)研究綜述·2017[J].中國(guó)公路學(xué)報(bào),2017,30(06):1-197.[3]廖海峰.LS環(huán)保公司發(fā)展戰(zhàn)略研究[D].廣西大學(xué),2018.[4]齊文虎.液壓缸雙梁鉸接式剪叉升降平臺(tái)布置方式優(yōu)化設(shè)計(jì)[D].蘭州理工大學(xué),2011.[5]丁智平.氣液動(dòng)剪叉式升降平臺(tái)運(yùn)動(dòng)受力分析及其應(yīng)用[J].株洲工學(xué)院學(xué)報(bào),1999,33(06):49-52.[6]林奎.新型客梯車(chē)叉架結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)及分析[D].武漢理工大學(xu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