滾輪式腳踏式液壓升降平臺車設(shè)計
滾輪式腳踏式液壓升降平臺車設(shè)計,輪式,腳踏,液壓,升降,平臺,設(shè)計
畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
I、畢業(yè)設(shè)計(論文)題目：
滾輪式腳踏式液壓升降平臺車設(shè)計
II、畢 業(yè)設(shè)計(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設(shè)計技術(shù)要求：
已知：額定載重量 500kg 自重≤130kg
1050mm ≥升降臺最大高度 ≥950mm 升降臺最小高度435mm左右
平臺尺寸1010×520mm 通過腳踏式液壓泵提起貨物，要求后輪固定，設(shè)置過載安
全閥，確保操作者安全。剎車安全可靠?？稍谏虄?nèi)任意位置停止升降。
要求：
1、繪制總裝圖紙及零件圖。
2、運動分析
3、總體強度受力分析計算。
4、要求成本核算
III、畢 業(yè)設(shè)計(論文)工作內(nèi)容及完成時間：
1、開題報告 2周
2、總體設(shè)計 2周
3、常規(guī)設(shè)計 9周
4、成本核算 1周
5、編寫畢業(yè)設(shè)計說明書 2周
6、外文資料翻譯 1周
Ⅳ 、主 要參考資料：
1、沈紉秋主編《工程材料與制造工藝教程》北京：航空工業(yè)出版社 1991.5
2、機械設(shè)計手冊 新版 第4卷 液壓、氣動與液力傳動與控制 北京：機械工業(yè)出版社
3、左鍵民.液壓與氣壓傳動.北京：機械工業(yè)出版社，2008
4、濮良貴等.機械設(shè)計.北京：高等教育出版社，2006
5、徐灝.機械設(shè)計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1995
6、李壯云.中國機械設(shè)計大典5.南昌:江西科學(xué)技術(shù)出版社，2002
7、T. Morita,Modeling and control of power shovel, SICE 22 1 1986 69–75.
液壓挖掘機的半自動控制系統(tǒng)
Hirokazu Araya ,Masayuki Kagoshima
日本機械工程研究實驗室Kobe Steel, Ltd., Nishi-ku, Kobe Hyogo 651 2271,
2000年7月27日
摘要
開發(fā)出了一種應(yīng)用于液壓挖掘機的半自動控制系統(tǒng)。采用該系統(tǒng)，即使是不熟練的操作者也能容易和精確地操控液壓挖掘機。構(gòu)造出了具有控制器的液壓挖掘機的精確數(shù)學(xué)控制模型，同時通過模擬實驗研發(fā)出了其控制算法，并將其應(yīng)用在液壓挖掘機上，由此可以估算出它的工作效率。依照此法，可通過正反饋及前饋控制、非線性補償、狀態(tài)反饋和增益調(diào)度等各種手段獲得較高的控制精度和穩(wěn)定性能。自然雜志2001 版權(quán)所有
關(guān)鍵詞：施工機械；液壓挖掘機；前饋；狀態(tài)反饋；操作
1．引言
液壓挖掘機，被稱為大型鉸接式機器人，是一種施工機械。采用這種機器進(jìn)行挖掘和裝載操作，要求司機要具備高水平的操作技能，即便是熟練的司機也會產(chǎn)生相當(dāng)大的疲勞。另一方面，隨著操作者年齡增大，熟練司機的數(shù)量因而也將會減少。開發(fā)出一種讓任何人都能容易操控的液壓挖掘機就非常必要了[1-5]。
液壓挖掘機之所以要求較高的操作技能，其理由如下。
1.液壓挖掘機的操作，至少有兩個操作手柄必須同時操作并且要協(xié)調(diào)好。
2.操作手柄的動作方向與其所控的臂桿組件的運動方向不同。
例如，液壓挖掘機的反鏟水平動作，必須同時操控三個操作手柄（動臂，斗柄，鏟斗）使鏟斗的頂部沿著水平面（圖1）運動。在這種情況下，操作手柄的操作表明了執(zhí)行元件的動作方向，但是這種方向與工作方向不同。
如果司機只要操控一個操作桿，而其它自由桿臂自動的隨動動作，操作就變得非常簡單。這就是所謂的半自動控制系統(tǒng)。
開發(fā)這種半自動控制系統(tǒng)，必須解決以下兩個技術(shù)難題。
1. 自動控制系統(tǒng)必須采用普通的控制閥。
2. 液壓挖掘機必須補償其動態(tài)特性以提高其控制精度。
現(xiàn)已經(jīng)研發(fā)一種控制算法系統(tǒng)來解決這些技術(shù)問題，通過在實際的液壓挖掘機上試驗證實了該控制算法的作用。而且我們已采用這種控制算法，設(shè)計出了液壓挖掘機的半自動控制系統(tǒng)。具體闡述如下。
2．液壓挖掘機的模型
為了研究液壓挖掘機的控制算法,必須分析液壓挖掘機的數(shù)學(xué)模型。液壓挖掘機的動臂、斗柄、鏟斗都是由液壓力驅(qū)動，其模型如圖2所示。模型的具體描述如下。
2.1 動態(tài)模型[6]
假定每一臂桿組件都是剛體，由拉格朗日運動方程可得以下表達(dá)式： 其中
g是重力加速度；θi鉸接點角度；τi是提供的扭矩；li組件的長度；lgi轉(zhuǎn)軸中心到重心之距；mi組件的質(zhì)量；Ii是重心處的轉(zhuǎn)動慣量(下標(biāo)i=1-3;依次表示動臂，斗柄，鏟斗)。
2.2 挖掘機模型
每一臂桿組件都是由液壓缸驅(qū)動，液壓缸的流量是滑閥控制的，如圖3所示?？勺魅缦录僭O(shè)：
1.液壓閥的開度與閥芯的位移成比例。
2.系統(tǒng)無液壓油泄漏。
3.液壓油流經(jīng)液壓管道時無壓力損失。
4.液壓缸的頂部與桿的兩側(cè)同樣都是有效區(qū)域。
在這個問題上，對于每一臂桿組件，從液壓缸的壓力流量特性可得出以下方程：
當(dāng)
時；
其中，Ai是液壓缸的有效橫截面積;hi是液壓缸的長度;Xi是滑芯的位置；Psi是供給壓力;P1i是液壓缸的頂邊壓力；P2i是液壓缸的桿邊壓力；Vi是在液壓缸和管道的油量；Bi是滑閥的寬度；γ是油的密度；K是油分子的黏度；c是流量系數(shù)。
2.3 連桿關(guān)系
在圖1所示模型中，液壓缸長度改變率與桿臂的旋轉(zhuǎn)角速度的關(guān)系如下：
(1)動臂
(2)斗柄
(3)鏟斗
當(dāng) 時，
2.4 扭矩關(guān)系
從2.3節(jié)的連桿關(guān)系可知，考慮
到液壓缸的摩擦力，提供的扭矩τi如下
?
其中，Cci是粘滯摩擦系數(shù);Fi是液壓缸的動摩擦力。
2.5 滑閥的反應(yīng)特性
滑閥動作對液壓挖掘機的控制特性產(chǎn)生會很大的影響。因而，假定滑閥相對參考輸入有以下的一階延遲。
其中， 是滑芯位移的參考輸入； 是時間常數(shù)。
3 角度控制系統(tǒng)
如圖4所示，θ角基本上由隨動參考輸入角θγ通過位置反饋來控制。為了獲得更精確的控制，非線性補償和狀態(tài)反饋均加入位置反饋中。以下詳細(xì)討論其控制算法。
3.1 非線性補償
在普通的自動控制系統(tǒng)中，常使用如伺服閥這一類新的控制裝置。在半自動控制系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)自控與手控的協(xié)調(diào)，必須使用手動的主控閥。這一類閥中，閥芯的位移與閥的開度是非線性的關(guān)系。因此，自動控制操作中，利用這種關(guān)系，閥芯位移可由所要求的閥的開度反推出來。同時，非線性是可以補償?shù)模▓D5）。
3.2 狀態(tài)反饋
建立在第2節(jié)所討論的模型的基礎(chǔ)上，若動臂角度控制動態(tài)特性以一定的標(biāo)準(zhǔn)位置逼近而線性化（滑芯位移X 10，液壓缸壓力差P 110，動臂夾角 θ10），則該閉環(huán)傳遞函數(shù)為
其中，Kp是位置反饋增益系數(shù)；
由于系統(tǒng)有較小的系數(shù)a1,所以反應(yīng)是不穩(wěn)定的。例如，大型液壓挖掘機SK-16中。X10是0，給出的系數(shù)a0=2.7 10 ,a1=6.0 10 ,a2=1.2 10 .加上加速度反饋放大系數(shù)Ka，因而閉環(huán)（圖4 的上環(huán)）的傳遞函數(shù)就是
加入這個因素,系數(shù)S 就變大，系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。可見，利用加速度反饋來提高反應(yīng)特性效果明顯。
但是，一般很難精確的測出加速度。為了避免這個問題，改用液壓缸力反饋取代加速度反饋（圖4的下環(huán)）。于是，液壓缸力由測出的缸內(nèi)的壓力計算而濾掉其低頻部分[7，8]。這就是所謂的壓力反饋。
4 伺服控制系統(tǒng)
當(dāng)一聯(lián)軸器是手動操控，而其它的聯(lián)軸器是因此而被隨動作控制時，這必須使用伺服控制系統(tǒng)。例如，如圖6所示，在反鏟水平動作控制中，動臂的控制是通過保持斗柄底部Z（由θ1與θ2計算所得）與Zr 的高度。為了獲得更精確的控制引入以下控制系統(tǒng)。
4.1 前饋控制
由圖1計算Z，可以得到
將方程（8）兩邊對時間求導(dǎo)，得到以下關(guān)系式，
右邊第一個式子看作是表達(dá)式（反饋部分）將 替換成 1，右邊第二個式子是表達(dá)式（前饋部分）計算當(dāng)θ2手動地改變時，θ1的改變量。
實際上，用不同的△θ2值可確定 1。通過調(diào)整改變前饋增益Kff，可實現(xiàn)最佳的前饋率。
采用測量斗柄操作手柄的位置（如角度）取代測斗柄的角速度，因為驅(qū)動斗柄的角速度與操作手柄的位置近似成比例。
4.2 根據(jù)位置自適應(yīng)增益調(diào)度
類似液壓挖掘機的鉸接式機器人，其動態(tài)特性對位置非常敏感。因此，要在所有位置以恒定的增益穩(wěn)定的控制機器是困難的。為了解決這個難題，根據(jù)位置的自適應(yīng)增益調(diào)度并入反饋環(huán)中（圖6）。如圖7所示，自適應(yīng)放大系數(shù)（KZ或Kθ）作為函數(shù)的兩個變量， 2和Z 、 2表示斗柄的伸長量，Z是表示鏟斗的高度。
5 模擬實驗結(jié)論
反鏟水平動作控制的模擬實驗是將本文第4節(jié)所描述的控制算法用在本文第2節(jié)所討論的液壓挖掘機的模型上。（在SK-16大型液壓挖掘機進(jìn)行模擬實驗。）圖8表示其中一組結(jié)果?？刂葡到y(tǒng)啟動5秒以后，逐步加載擾動。圖9表示使用前饋控制能減少控制錯誤的產(chǎn)生.
6 半自動控制系統(tǒng)
建立在模擬實驗的基礎(chǔ)上，半自動控制系統(tǒng)已制造出來，應(yīng)用在SK-16型挖掘機上試驗。通過現(xiàn)場試驗可驗證其操作性。這一節(jié)將討論該控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能。
6.1 結(jié)構(gòu)
圖10的例子中，控制系統(tǒng)由控制器、傳感器、人機接
口和液壓系統(tǒng)組成。
控制器是采用16位的微處理器，能接收來自動臂、斗柄、鏟斗傳感器的角度輸入信號，控制每一操作手柄的位置，選擇相應(yīng)的控制模式和計算其實際改變量，將來自放大器的信號以電信號形式輸出結(jié)果。液壓控制系統(tǒng)控制產(chǎn)生的液壓力與電磁比例閥的電信號成比例，主控閥的滑芯的位置控制流入液壓缸液壓油的流量。
為獲得高速度、高精度控制，在控制器上采用數(shù)字處理芯片，傳感器上使用高分辨率的磁編碼器。除此之外，在每一液壓缸上安裝壓力傳感器以便獲得壓力反饋信號。
以上處理后的數(shù)據(jù)都存在存儲器上，可以從通信端口中讀出。
6.2 控制功能
控制系統(tǒng)有三種控制模式，能根據(jù)操作桿
和選擇開關(guān)自動切換。其具體功能如下。
（1）反鏟水平動作模式：用水平反鏟切換開關(guān)，在手控斗柄推動操作中，系統(tǒng)自動的控制斗柄以及保持斗柄底部的水平運動。在這種情況下，當(dāng)斗柄操作桿開始操控時，其參考位置是從地面到斗柄底部的高度。對動臂操作桿的手控操作能暫時中斷自動控制，因為手控操作的優(yōu)先級高于自動控制。
（2）鏟斗水平舉升模式：用鏟斗水平舉升切換開關(guān)，在手控動臂舉升操作中，系統(tǒng)自動控制鏟斗。保持鏟斗角度等于其剛開始舉升時角度以阻止原材料從鏟斗中泄漏。
（3）手控操作模式：當(dāng)既沒有選擇反鏟水平動作模式，也沒有選擇鏟斗水平舉升模式時，動臂，斗柄，鏟斗都只能通過手動操作。
系統(tǒng)主要采用C語言編程來實現(xiàn)這些功能，以構(gòu)建穩(wěn)定模組提高系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。
7 現(xiàn)場試驗結(jié)果與分析
通過對系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場試驗，證實該系統(tǒng)能準(zhǔn)確工作。核實本文第3、4節(jié)所闡述的控制算法的作用，如下所述。
7.1 單個組件的自動控制測試
對于動臂、斗柄、鏟斗每一組件，以±5o的梯度從最初始值開始改變其參考角度值，測量其反應(yīng)，從而確定第3節(jié)所描述的控制算法的作用。
7.1.1 非線性補償?shù)淖饔?
圖11 表明動臂下降時的測試結(jié)果。因為電液系統(tǒng)存在不靈敏區(qū)，當(dāng)只有簡單的位置反饋而無補償時（圖11中的關(guān)）穩(wěn)態(tài)錯誤仍然存在。加入非線性補償后（圖11中的開）能減少這種錯誤的產(chǎn)生。
7.1.2 狀態(tài)反饋控制的作用
對于斗柄和鏟斗，只需位置反饋就可獲得穩(wěn)定響應(yīng)，但是增加加速度或壓力反饋能提高響應(yīng)速度。以動臂為例，僅只有位置反饋時，響應(yīng)趨向不穩(wěn)定。加入加速度或壓力反饋后，響應(yīng)的穩(wěn)定性得到改進(jìn)。例如，圖12表示動臂下降時，采用壓力反饋補償時的測試結(jié)果。
7.2 反鏟水平控制測試
在不同的控制和操作位置下進(jìn)行控制測驗，觀察其控制特性，同時確定最優(yōu)控制參數(shù)（如圖6所示的控制放大系數(shù)）。
7.2.1 前饋控制作用
在只有位置反饋的情況下，增大放大系數(shù)Kp，減少△Z錯誤，引起系統(tǒng)不穩(wěn)定，導(dǎo)致系統(tǒng)延時，例如圖13所示的“關(guān)”，也就是Kp不能減小。采用第4.1節(jié)所描述的斗柄臂桿前饋控制能減少錯誤而不致于增大Kp。如圖示的“開”。
7.2.2 位置的補償作用
當(dāng)反鏟處在上升位置或者反鏟動作完成時，反鏟水平動作趨于不穩(wěn)定。不穩(wěn)定振蕩可根據(jù)其位置改變放大系數(shù)Kp來消除，如第4.2節(jié)所討論的。圖14 表示其作用，表明反鏟在離地大約2米時水平動作結(jié)果。與不裝補償裝置的情況相比較，圖中的關(guān)表示不裝時，開的情況具有補償提供穩(wěn)定響應(yīng)。
7.2.3 控制間隔的作用
關(guān)于控制操作的控制間隔的作用，研究結(jié)果如下：
1.當(dāng)控制間隔設(shè)置在超過100ms時，不穩(wěn)定振蕩因運動的慣性隨位置而加劇。
2.當(dāng)控制間隔低于50ms時，其控制操作不能作如此大提高。
因此，考慮到計算精度，控制系統(tǒng)選定控制間隔為50ms。
7.2.4 受載作用
利用控制系統(tǒng)，使液壓挖掘機執(zhí)行實際挖掘動作，以研究其受載時的影響。在控制精度方面沒
有發(fā)現(xiàn)與不加載荷時有很大的不同。
8 結(jié)論
本文表明狀態(tài)反饋與前饋控制組合，使精確控制液壓挖掘機成為可能。同時也證實了非線性補償能使普通控制閥應(yīng)用在自動控制系統(tǒng)中。因而應(yīng)用這些控制技術(shù)，允許即使是不熟練的司機也能容易和精確地操控液壓挖掘機。
將這些控制技術(shù)應(yīng)用在其它結(jié)構(gòu)的機器上，如履帶式起重機，能使普通結(jié)構(gòu)的機器改進(jìn)成為可讓任何人容易操控的機器。
參考文獻(xiàn)
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[8] H.B. Kuntze et al., On the model-based control of a hydraulic large range robot, IFAC Robot Control 1991 207–212.
畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
題目 滾輪式腳踏式液壓升降平臺車設(shè)計
專 業(yè) 名 稱 機械設(shè)計制造及其自動化
一、選題的依據(jù)及意義：
隨著當(dāng)代機械制造業(yè)與液壓技術(shù)的不斷發(fā)展，社會生產(chǎn)對生產(chǎn)率的要求也越來越高，因此，在人類社會工農(nóng)業(yè)發(fā)展中，具有結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，升降平穩(wěn)等優(yōu)點的液壓升降機起著極其重要的作用。滾輪式腳踏式液壓升降機是一種新型的液壓升降機，主要由機械元件和液壓泵等組成。滾輪式腳踏式液壓升降機適合于車間、倉庫、車站、碼頭等場所，且由于只需要簡單動力，不會產(chǎn)生火花和電磁場，故特別適合搬運易燃、易爆物品，這種升降機對提高搬運效率、減輕勞動強度等都具有重要意義。此外，滾輪式腳踏式液壓升降臺根據(jù)使用要求，可配置其它附加裝置，并可任意多項或組合，能達(dá)到更好的使用效果。因此我們有必要對它進(jìn)行深入研究。本次畢業(yè)設(shè)計的題目來源于生產(chǎn)第一線，所設(shè)計的產(chǎn)品具有實用價值，已經(jīng)有成熟產(chǎn)品生產(chǎn)。我們可以參考現(xiàn)有產(chǎn)品做出的改進(jìn)設(shè)計，使產(chǎn)品機構(gòu)更合理、更實用、更可靠。
畢業(yè)設(shè)計涉及的內(nèi)容比較多，它是基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及專業(yè)課的綜合，是在學(xué)完機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的全部課程，并進(jìn)行了專業(yè)生產(chǎn)實習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，是我們對所學(xué)的所有課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練，因此，它在我們的四年大學(xué)生活中占有重要的地位。
本次畢業(yè)設(shè)計使我們能綜合運用機械設(shè)計課程和其他先修課程的知識，分析和解決機械設(shè)計問題，進(jìn)一步鞏固、加深和拓寬所學(xué)的知識。通過設(shè)計實踐，逐步樹立正確的設(shè)計思想，增強創(chuàng)新意識和競爭意識，熟悉掌握機械設(shè)計的一般規(guī)律，培養(yǎng)分析問題和及決問題的能力。通過設(shè)計計算、繪圖以及運用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、設(shè)計手冊等有關(guān)資料，進(jìn)行全面的機械設(shè)計基本技能的 訓(xùn)練。
二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻(xiàn)綜述）：
1，國內(nèi)外研究概況
液壓升降機的核心部件在于液壓提升設(shè)備,因此國內(nèi)外對液壓提升設(shè)備主要進(jìn)行動力分析和運動分析，確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸。如液壓缸的推力速度，作用時間，內(nèi)徑，液壓升降機行程及活塞桿直徑等。體積大且沉重、不便拆裝、用途單一、價格高、長時間暴露在外面易老化腐蝕，造成無謂的損害，久后會使連接處漏水。它通常采用35、34號或無縫鋼管做成實心桿或空心桿，為了提高耐磨性的防銹蝕，目前國內(nèi)傳統(tǒng)工藝是表面鍍硬鉻（鍍層厚度0.02~0.05mm）并拋光，其表面粗糙度Ra為1.6~0.4μm。由于鍍鉻對人、環(huán)境污染嚴(yán)重，屬國家環(huán)保線值項目，且鍍層不均勻，液壓提升設(shè)備的工作液壓提升設(shè)備其實也就是個最簡單的油缸了.通過手動增壓稈(液壓手動泵)使液壓油經(jīng)過一液壓提升設(shè)備是液壓缸的重要部件，由于鍍鉻對人、環(huán)境污染嚴(yán)重，屬國家環(huán)保線值項目，且鍍層不均勻，孔隙率高，容易起皮，鍍鉻費用也比較高，不能滿足生產(chǎn)上的需要液壓缸（液壓元件）的設(shè)計計算步驟：
1.根據(jù)液壓設(shè)備主機運動要求，按表23.6-39選擇液壓缸的類型。根據(jù)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)要求，按表23.6-40選擇液壓缸的安裝方式。
2.根據(jù)液壓設(shè)備主機的動力分析和運動分析，確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸。如液壓缸的推力速度，作用時間，內(nèi)徑，液壓升降機行程及活塞桿直徑等。為避免液壓缸體積大且沉重、不便拆裝、用途單一、價格高、長時間暴露在外面易老化腐蝕，造成無謂的損害，久后會使連接處漏水等缺點。它通常采用35、34號或無縫鋼管做成實心桿或空心桿，為了提高耐磨性的防銹蝕，目前國內(nèi)傳統(tǒng)工藝是表面鍍硬鉻（鍍層厚度0.02～0.05mm）并拋光，其表面粗糙度Ra為1.6～0.4μm。由于鍍鉻對人、環(huán)境污染嚴(yán)重，屬國家環(huán)保線值項目，且鍍層不均勻，液壓提升設(shè)備的工作液壓提升設(shè)備其實也就是個最簡單的油缸了.通過手動增壓稈(液壓手動泵)使液壓油經(jīng)過一液壓提升設(shè)備是液壓缸的重要部件?，F(xiàn)代多功能升降機是經(jīng)過不斷的創(chuàng)新和百次實驗研制成功的，能克服有現(xiàn)有的技術(shù)缺陷，不易老化腐蝕，延長使用壽命。可單獨使用，也可配合多種支架使用，對于于小型建筑、樓房裝修、安裝空調(diào)、農(nóng)村平房吊運糧食、打井、地窯存貯、斜面拉運等應(yīng)用前景廣泛。當(dāng)然，小型升降機也可以做成各種型號，以滿足市場的需求。
2，發(fā)展趨勢
隨著全球科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，世界液壓升降臺工業(yè)相繼發(fā)生了一系列重大的技術(shù)革命，極大地提高了勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，擴大了生產(chǎn)規(guī)模，降低了產(chǎn)品熱耗、能耗，有效控制了煙塵、粉塵、有害氣體的排放，由此引發(fā)了世界液壓技術(shù)工業(yè)快速發(fā)展，解決了全球?qū)σ簤寒a(chǎn)品的巨大需求。在最近20年，世界液壓工業(yè)新技術(shù)絕大部分是在上世紀(jì)幾大創(chuàng)新技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)或發(fā)展的，這些新技術(shù)包括降低熱耗、提高自動化程度、擴大生產(chǎn)規(guī)模、利用廢物、環(huán)境保護(hù)、產(chǎn)品深加工等方面。其中玻璃鋼/復(fù)合材料的技術(shù)有著良好的發(fā)展前景，就是要大力開拓玻璃鋼/復(fù)合材料的應(yīng)用范圍，不斷提高先進(jìn)性能。此外，隨著人們生活水平的提高，建筑面積不段增加，像車間、倉庫等面積小又急需節(jié)省人力資源，提高勞動效率高，減少噪音和污染的場所，腳踏式液壓升降平臺車應(yīng)運而生。國內(nèi)外研究人員正針對這些場所，根據(jù)人們的不同需要在不斷的完善升降平臺車的結(jié)構(gòu)性能，改變體積的大?。⊙邪l(fā)出能夠更加實現(xiàn)重物的平穩(wěn)升降、節(jié)省人力、占用空間小、安全可靠并能迅速地對承載物重量的改變做出反應(yīng)的腳踏式液壓升降平臺車。
三、研究內(nèi)容及實驗方案：
1、研究內(nèi)容:
首先對液壓升降技術(shù)參數(shù)進(jìn)行分析研究，結(jié)合具體實例，對機構(gòu)中兩種液壓缸布置方式分析比較，并根據(jù)要求對液壓傳動系統(tǒng)個部分進(jìn)行設(shè)計計算最終確定液壓執(zhí)行元件-液壓缸，通過對叉桿的各項受力分析確定臺板與叉桿的載荷要求，最終完成滾輪式腳踏式液壓升降臺的設(shè)計要求。
2、實驗方案:
擬定設(shè)計一款以腳動及液壓驅(qū)動為升降系統(tǒng)的滾輪式腳踏式液壓升降臺。
四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度
1、目 標(biāo)：根據(jù)老師給定的數(shù)據(jù)和技術(shù)要求，結(jié)合自己所學(xué)知識，運用計算機CAD軟件等繪圖手段設(shè)計一款經(jīng)濟(jì)實用、安全可靠且無污染的滾輪式腳踏式液壓升降臺。
2、主要特色：設(shè)計的摩托車專用升降平臺比現(xiàn)有的產(chǎn)品更合理、更經(jīng)濟(jì)實用、更安全可靠，更綠色環(huán)保。
3、工作進(jìn)度：(1) 收集資料及開題報告
3月1日-3月14日（2周）
(2) 總體方案設(shè)計
3月15日-3月29日（2周）
(3) 傳動系統(tǒng)的運動和動力計算
3月30日-4月13日（2周）
(4) 液壓升降平臺裝配圖設(shè)計及零部件圖設(shè)計
4月14日-5月5日 （3周）
(5) 成本核算
5月6日-5月13日（1周）
(6) 撰寫畢業(yè)設(shè)計論文說明書
5月14日-5月28日（2周）
（7）外文資料翻譯
5月29日-6月5日（1周）
（8）準(zhǔn)備畢業(yè)答辯
6月6日-6月10日
五、參考文獻(xiàn)
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[2] 機械原理，孫恒，陳作模主編。第七版。北京：高等教育出版社，2006。
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1 緒論
1.1課題研究的目的及意義
1.1.1滾輪式腳踏式液壓升降平臺車設(shè)計的目的
1、 理論目的：綜合運用機械設(shè)計課程、液壓技術(shù)，材料力學(xué)及其他與相關(guān)課程的理論知識和生產(chǎn)實際，進(jìn)行液壓升降臺設(shè)計實踐，使理論知識和生產(chǎn)實踐緊密結(jié)合起來，從而使已有知識學(xué)有所用，并得到進(jìn)一步的鞏固和提高。
2、實踐目的：在設(shè)計實踐中學(xué)習(xí)和掌握通用液壓元件，尤其是各類標(biāo)準(zhǔn)元件的選用原則和回路的組合方法，培養(yǎng)設(shè)計技能，提高分析和解決生產(chǎn)實際問題的能力，為今后的設(shè)計制造工作打好的基礎(chǔ)。
3、通過液壓升降平臺車設(shè)計，學(xué)生應(yīng)在計算、繪圖、運用程序軟件和熟悉設(shè)計資料（包括設(shè)計手冊、產(chǎn)品樣本、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范）以及進(jìn)行評估方面得到實際訓(xùn)練，增強自主創(chuàng)新設(shè)計能力。
1.1.2滾輪式腳踏式液壓升降平臺車設(shè)計的意義
隨著當(dāng)代機械制造業(yè)與液壓技術(shù)的不斷發(fā)展，社會生產(chǎn)對生產(chǎn)率的要求也越來越高，因此，在人類社會工農(nóng)業(yè)發(fā)展中，具有結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，升降平穩(wěn)等優(yōu)點的液壓升降機起著極其重要的作用。滾輪式腳踏式液壓升降機是一種新型的液壓升降機，主要由機械元件和液壓系統(tǒng)等組成。滾輪式腳踏式液壓升降機適合于車間、倉庫、車站、碼頭等場所，且由于只需要簡單動力，不會產(chǎn)生火花和電磁場，故特別適合搬運易燃、易爆物品，這種升降機對提高搬運效率、減輕勞動強度等都具有重要意義。此外，滾輪式腳踏式液壓升降臺根據(jù)使用要求，可配置其它附加裝置，并可任意多項或組合，能達(dá)到更好的使用效果。因此我們有必要對它進(jìn)行深入研究。本次畢業(yè)設(shè)計的題目來源于生產(chǎn)第一線，所設(shè)計的產(chǎn)品具有實用價值，已經(jīng)有成熟產(chǎn)品生產(chǎn)。我們可以參考現(xiàn)有產(chǎn)品做出的改進(jìn)設(shè)計，使產(chǎn)品機構(gòu)更合理、更實用、更可靠。
1.2國內(nèi)外液壓技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
1.2.1研究現(xiàn)狀
液壓升降機的核心部件在于液壓提升設(shè)備,因此國內(nèi)外對液壓提升設(shè)備主要進(jìn)行動力分析和運動分析，確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸。如液壓缸的推力速度，作用時間，內(nèi)徑，液壓升降機行程及活塞桿直徑等。為避免液壓缸體積大且沉重、不便拆裝、用途單一、價格高、長時間暴露在外面易老化腐蝕，造成無謂的損害，久后會使連接處漏水等缺點。它通常采用35、34號或無縫鋼管做成實心桿或空心桿，為了提高耐磨性的防銹蝕，目前國內(nèi)傳統(tǒng)工藝是表面鍍硬鉻（鍍層厚度0.02～0.05mm）并拋光，其表面粗糙度Ra為1.6～0.4μm。由于鍍鉻對人、環(huán)境污染嚴(yán)重，屬國家環(huán)保線值項目，且鍍層不均勻，液壓提升設(shè)備的工作液壓提升設(shè)備其實也就是個最簡單的油缸了.通過手動增壓稈(液壓手動泵)使液壓油經(jīng)過一液壓提升設(shè)備是液壓缸的重要部件。
1.2.2發(fā)展趨勢
隨著全球科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，世界液壓升降臺工業(yè)相繼發(fā)生了一系列重大的技術(shù)革命，極大地提高了勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，擴大了生產(chǎn)規(guī)模，降低了產(chǎn)品熱耗、能耗，有效控制了煙塵、粉塵、有害氣體的排放，由此引發(fā)了世界液壓技術(shù)工業(yè)快速發(fā)展，解決了全球?qū)σ簤寒a(chǎn)品的巨大需求。在最近20年，世界液壓工業(yè)新技術(shù)絕大部分是在上世紀(jì)幾大創(chuàng)新技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)或發(fā)展的，這些新技術(shù)包括降低熱耗、提高自動化程度、擴大生產(chǎn)規(guī)模、利用廢物、環(huán)境保護(hù)、產(chǎn)品深加工等方面。其中玻璃鋼/復(fù)合材料的技術(shù)有著良好的發(fā)展前景，就是要大力開拓玻璃鋼/復(fù)合材料的應(yīng)用范圍，不斷提高先進(jìn)性能。此外，隨著人們生活水平的提高，建筑面積不段增加，像車間、倉庫等面積小又急需節(jié)省人力資源，提高勞動效率高，減少噪音和污染的場所，腳踏式液壓升降平臺車應(yīng)運而生。國內(nèi)外研究人員正針對這些場所，根據(jù)人們的不同需要在不斷的完善升降平臺車的結(jié)構(gòu)性能，改變體積的大小！研發(fā)出能夠更加實現(xiàn)重物的平穩(wěn)升降、節(jié)省人力、占用空間小、安全可靠并能迅速地對承載物重量的改變做出反應(yīng)的腳踏式液壓升降平臺車。
1.3本課題研究內(nèi)容
本設(shè)計課題主要研究內(nèi)容包括滾輪式腳踏式液壓升降平臺車的總體方案論證選擇、液壓系統(tǒng)回路的設(shè)計、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)件的計算選型、零部件設(shè)計、材料選擇首先對液壓升降技術(shù)參數(shù)進(jìn)行分析研究，結(jié)合具體實例，對機構(gòu)中兩種液壓缸布置方式分析比較，并根據(jù)要求對液壓傳動系統(tǒng)個部分進(jìn)行設(shè)計計算最終確定液壓執(zhí)行元件-液壓缸，通過對鉸架的各項受力分析確定臺板與鉸架的載荷要求，設(shè)計出一種高效節(jié)能無污染，且運用廣泛的滾輪式腳踏式液壓升降平臺車。
2 滾輪式腳踏式液壓升降平臺車的總機設(shè)計
2.1總體方案的分析比較和確定
根據(jù)設(shè)計任務(wù)技術(shù)要求，滾輪式腳踏式液壓升降平臺車的設(shè)計需達(dá)到以下要求：
額定載重量500kg，升降臺最大升高高度在950毫米到1050毫米之間，通過腳踩腳踏式液壓泵提起貨物，要求后輪固定，設(shè)置過載安全閥，確保操作者安全，剎車安全可靠?？稍谏虄?nèi)任意位置停止升降。
經(jīng)過多方面考慮，對滾輪式腳踏式液壓升降平臺車的設(shè)計初擬定兩種方案，
圖2-1（方案一圖）
圖2-2（方案二圖）
方案一分析：如圖2-1所示，液壓升降臺采用的液壓缸兩端都可在一定空間內(nèi)自由活動，這樣一來對液壓缸易受到徑向剪切力和較大彎矩，從而對其壓桿穩(wěn)定性要求很高。從外形結(jié)構(gòu)上來說，尺寸設(shè)計計算和力的計算都很復(fù)雜 ，而且要滿足升降臺升降時的最大最小高度，需要較大的液壓缸行程。此外從安全方面考慮，與液壓缸上端作用點相連接的肋板部分作用在連接鉸架的軸上，則軸對該處鉸架截面作用力將很大，則該截面可能成為危險截面。且當(dāng)液壓缸活塞到底部時，升降臺還可能將有較大高度 ，不能滿足升降臺最低高度的設(shè)計要求。
方案二分析：如圖2-2所示，該方案和方案一不同之處之一在于，液壓缸一端通過軸固定在底座上，另一端通過肋板固定在鉸架上，這樣液壓缸的一端繞另一端在某個較小角度內(nèi)旋轉(zhuǎn)，能保證液壓缸具有較好的壓桿穩(wěn)定性，而且液壓缸作用在鉸架的實心截面處，使鉸架受力分配較均勻。另外，在此方案中，液壓缸的作用點較低，那么的液壓缸的行程只需變化很小，便載物臺就可以實現(xiàn)較大幅度的升降，易于滿足設(shè)計要求，因此它能節(jié)省工作人員的體力，提高工作人員的工作效率。
通過以上的方案分析，本滾輪式腳踏式液壓升降平臺車采用方案二設(shè)計。
2.2液壓升降平臺車的結(jié)構(gòu)及運動原理
滾輪式腳踏式液壓升降平臺車主要由動力源和機架兩部分組成，動力源部分主要由腳踏式液壓泵和單作用液壓缸組成，機架部分由工作平臺，內(nèi)外剪式鉸架板和底座導(dǎo)軌槽，支撐板等構(gòu)件組成(如圖2-3所示)。
滾輪式腳踏式液壓升降平臺車的運動原理如下所述：
首先，升降平臺的升降是通過液壓缸的伸縮運動來實現(xiàn)地的。液壓缸一端通過軸和兩肋板與外鉸架相連。另一端通過軸固定在底座導(dǎo)軌槽的中部位置；其次，內(nèi)、外鉸架與導(dǎo)軌槽連接的方式為：圖示鉸架右端通過安裝了軸承的滾輪與上下導(dǎo)軌槽相連接，圖示鉸架左端通過鉸支連接固定在上下導(dǎo)軌槽左部；腳踏式液壓泵經(jīng)過油管與液壓缸相連，則當(dāng)腳踩液壓泵腳踏板時，油壓將頂起液壓缸使柱塞伸出，當(dāng)卸荷時，重物的重力將使肋板壓縮柱塞，使柱塞回縮進(jìn)去。由前述的連接方式得，與外鉸架5右側(cè)，內(nèi)鉸架3右側(cè)相連接的滾輪將左右滾動，從而工作平臺將上升或下降，起到升降貨物的作用。此外，萬向腳輪10上安裝有剎車，方便在搬運貨物的時候升降臺不會移動。
圖2-3 液壓升降平臺車結(jié)構(gòu)
1—單向腳輪，2—液壓缸，3—內(nèi)鉸架，4—平臺導(dǎo)軌槽，5—外鉸架，6—工作平臺
7—手推扶桿，8—液壓泵，9—底座支撐板，10—萬向腳輪，11—底座導(dǎo)軌槽
3 升降臺尺寸初步分析計算
3.1升降臺高度的計算
（1） 、設(shè)計升降臺最大高度為950至1050mm之間，可取=1000mm左右，而升降臺最小高度設(shè)計為=435mm；
（2）、選用滾輪時，因滾輪為標(biāo)準(zhǔn)件，可選取其直徑為150mm，則輪子底部至升降臺底座支撐板底部的距離，即滾輪機構(gòu)總體高度可選為t=200mm；
（3)、試選上端導(dǎo)軌槽整體高度=50mm,底座導(dǎo)軌槽整體厚度=60mm,則未考慮平臺厚度的情況下，上端導(dǎo)軌槽固定鉸支中心與底座固定鉸支中心的距離為：
a升降臺處于最大高度時，=-（t++）=1000-(200++)=745mm
b升降臺處于最小高度時，=-（t++）=435-(200++)=180mm
3.2相關(guān)角度的計算
若設(shè)液壓缸作用點中心與平臺底部距離為=10mm,則底座固定鉸支中心至液壓缸作用點中心的垂直距離為：g=--=180-10-=145mm。
由升降平臺尺寸為1010520mm,則可設(shè)升降臺處于最低高度時，底座固定鉸支中心與活動鉸支中心兩點距離為d=850mm。
則tan===0.2117 =
則2L==869mm
從而sin===0.8575 =
以上2L-- 鉸架長度；
-- 升降臺最低高度時鉸架中心線與底座導(dǎo)軌中心線夾角；
-- 升降臺最大高度時鉸架中心線與底座導(dǎo)軌中心線夾角；
此時升降臺處于最大高度時有，底座固定鉸支中心與活動鉸支中心兩點距離為e===448mm=435mm。這說明當(dāng)升降臺處于最大高度時，所承受重物作用中心仍介于平臺固定鉸支中心與活動鉸支中心之間，使得平臺傾覆的可能性極小，滿足穩(wěn)定性要求。
3.3液壓缸作用結(jié)構(gòu)圖分析
如下兩圖3-1、3-2中:
圖3-1 升降臺結(jié)構(gòu)分析
圖3-2 液壓缸作用簡化圖
若令=m ，=p ，則=n由確定；
設(shè)計當(dāng)升降臺達(dá)最大高度時，液壓缸作用點中心與底座固定鉸支中心連線ce處于垂直位置，即與水平成，則
當(dāng)==時，sin（+）=g=145mm；
當(dāng)==時，+= =
由上得p====213mm
現(xiàn)將液壓泵的支撐點作用于底座中心d點，則
M===425mm
現(xiàn)計算液壓缸中心線（線ed）到c點的距離n的大小
對于ced，由面積關(guān)系可有：
，從而得：
將p=213mm，m=425mm，=代入上式得：
4 升降臺受力及力矩分析
4.1整體受力分析圖
升降臺在整體受力如圖4-1，
圖4-1 整體受力分析圖
4.2外鉸架受力分析圖
外鉸架L1受力分析如圖4-2，
圖4-2 外鉸架受力分析圖
圖中： , ;
, ;
4.3內(nèi)鉸架受力分析圖
內(nèi)鉸架L2受力分析如圖4-3，
圖4-3 內(nèi)鉸架受力分析圖
圖中; , ;
;
以上了圖中所示力的方向皆為事先假設(shè)力的方向，其中規(guī)定水平方向（x方向）向上為正，向下為負(fù)；豎直方向（y方向）向右為正，向左為負(fù)。
4.4力和力矩的分析計算
4.4.1鉸架上端鉸支受力
先忽略平臺自重，則由上圖
因為，
所以
而
（令，且有，為軸承滾輪與平臺導(dǎo)軌槽間的摩擦系數(shù)） ，則至此能計算出 、 、 、
4.4.2整體受力分析計算
對平臺，重物及兩鉸架組成的整體進(jìn)行受力分析：（4.1）
=0 =0 ......①
=0 ......②
4.4.3內(nèi)、外鉸架單獨受力分析
對L1單獨進(jìn)行受力平衡分析：
=0 =0 ......③
=0 =0 ......④
由③、④得 ......⑤
由②、④得 ......⑥
對L2單獨進(jìn)行受力平衡分析：
=0 =0 ......⑦
=0 =0 ......⑧
4.4.4力矩平衡分析
若規(guī)定逆時針為正，順時針為負(fù)，則對L1的c點的轉(zhuǎn)矩平衡得：
=0 =0 （a） 對L2有：
（1），d點的轉(zhuǎn)矩平衡得：
=0 =0 ......（b）
（2），o點的轉(zhuǎn)矩平衡得：
=0 =0
=0 ......（c）
又因為 ......（d）
—軸承滾輪與底座導(dǎo)軌槽間的摩擦系數(shù)
4.5液壓缸受力分析
4.5.1液壓缸受力公式的導(dǎo)出
由（c），（d）兩式得：
則至此能算出
由上⑤ 、⑥式分別可得：
......（e）
=- ......（f） 將以上（e）、（f）式代入至（a）式得：
F=
= .....（g）
至此可算出力F，由于這些力是按對稱鉸架的一邊來考慮的，所以F為鉸架與底座成時液壓缸所承受的一半力的大小。
則T=2F=
其中：T-液壓缸受力大小
4.5.2液壓缸最大受力時數(shù)值及角度計算
分析液壓缸產(chǎn)生最大力時，鉸架與底座所成角度大小
根據(jù)上面一系列的式子有，當(dāng)為不同大小時，對應(yīng)各鉸支點受力大小不同，從而液壓缸受力大小相應(yīng)不同?，F(xiàn)根據(jù)以上所列式子將部分關(guān)鍵數(shù)據(jù)輸入如下表4-1,
表4-1
-24.5
-24.4
-24.4
-24.4
-24.3
-24.3
-24.2
-24.2
-24.1
2447.7
2375.2
2268.9
2122.0
1923.6
1657.1
1295.8
794.4
212.3
12.2
12.6
13.1
13.8
14.8
16.1
17.9
20.4
23.2
1223.6
1258.4
1310.1
1382.0
1479.4
1610.5
1788.7
2036.2
2322.8
64.8
87.6
106.8
122.9
136.3
147.1
155.3
161.0
163.8
305.0
270.0
239.8
212.9
187.6
163.3
139.8
116.9
98.4
28.35
29.40
29.95
30.07
29.84
29.32
28.55
27.57
26.62
435
435
435
435
435
435
435
435
435
(N)
20635
19394
18310
17284
16253
15170
13997
12705
11517
此外經(jīng)過更精確的計算得，液壓缸受力曲線圖如下圖4-4，
圖4-4 液壓缸受力曲線圖
由上圖得，當(dāng)升降臺處于最低位置，即 =時，液壓缸受力最大，此時有有 T = 20635 N，考慮到工作平臺，工作平臺導(dǎo)軌槽，內(nèi)、外鉸架等的重量，經(jīng)咨詢，可取一系數(shù)=1.3，則液壓缸所受最大壓力為
= T= 20635 1.3 =26825.5 26826N
5 液壓系統(tǒng)的分析
5.1 受載分析
該腳踏式液壓升降臺的工作循環(huán)過程是：當(dāng)工作平臺處于最低位置時，腳踩腳踏板，升降臺升起，當(dāng)?shù)竭_(dá)最大高度時，升降臺停止上升，液壓系統(tǒng)進(jìn)入保壓階段；在升降臺上升的過程中，升降臺的傾角不斷地發(fā)生變化；升降臺開始下降，下降到最低點停止運動，至此升降臺一個工作循環(huán)結(jié)束。在升降臺的整個工作循環(huán)過程中，在最低位置時液壓缸推力最大。隨著上平臺高度的增加，液壓缸的推力將逐漸減小。
5.2 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計
5.2.1設(shè)計要求
結(jié)合設(shè)計要求，滾輪式腳踏式液壓升降平臺車的動力元件為腳踏式液壓泵，執(zhí)行元件為單作用液壓缸，其中腳踏式液壓泵自帶油箱和卸荷閥，其內(nèi)部已有一部分液壓回路，原理如下：
1，當(dāng)要使工作平臺上升時，換向閥7左位接通，腳踩液壓泵3，1中油液進(jìn)入液壓缸下端，從而將液壓缸活塞頂出，平臺上升。
2，當(dāng)要使工作平臺下降時，換向閥7右位接通，液壓缸6中的油液因重物產(chǎn)生的壓力而被壓出，經(jīng)由換向閥和節(jié)流閥流回油箱，節(jié)流閥8則控制油液的流速，從而使升降臺能緩慢卸載。
5.2.2 液壓系統(tǒng)原理圖
綜上所述，只需用油管將液壓泵出油口連接至液壓缸的進(jìn)油口即可組一完整的液壓回路，其液壓系統(tǒng)原理圖如圖5-1所示，
圖5-1
1-油箱 ，2—單向閥 ，3—手動液壓泵 ，4—單向閥 ，5—溢流閥 ，6—液壓缸，7—手動換向閥 ，8—節(jié)流閥
其中1、2、3、4、5、7、8都集中在液壓泵中
6 液壓缸、液壓泵的選型
6.1液壓缸基本尺寸計算
從圖3-4中根據(jù)幾何關(guān)系可得液壓缸的瞬時尺寸（即鉸接點DC之間的距離）為
液壓缸兩鉸接點之間的最大距離和最小距離分別為
根據(jù)實際設(shè)計情況，并結(jié)合圖3-2及相關(guān)數(shù)據(jù)，有
Smin=
=
Smax=
=
即液壓缸的最大安裝尺寸為 Smax=475mm
最小安裝尺寸為 Smin=306mm
設(shè)液壓缸的有效行程為△s，為了使液壓缸兩鉸接點之間的距離為最小值時，柱塞不抵到液壓缸缸底，并考慮液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸K1和K2(圖3)，一般應(yīng)取Smin≥Kl+K2+△S
同樣，為了使液壓缸兩鉸接點之間的距離為最大值時，柱塞不會脫離液壓缸中的導(dǎo)向套，一般應(yīng)取Smax≤Kl+K2+2△S
式中的K1和K2根據(jù)液壓缸的具體結(jié)構(gòu)決定，
圖6-1 液壓缸相關(guān)尺寸圖
6.2液壓缸具體選型
由以上計算得出：滾輪式腳踏式液壓升降平臺車平臺處于最低高度，即 =時，液壓缸受力最大，，此時液壓缸所受的力是= 26826 N。選擇缸徑為的液壓缸，其所能提供的最大推力為= 31420 N，由于已計算出液壓缸的最大安裝尺寸為 Smax=475mm，最小安裝尺寸為 Smin=306mm，則其行程為S=Smax-Smin=169mm，則可選擇液壓缸的行程S=180mm。
6.3液壓泵設(shè)計計算及選型
由于液壓缸承受的最大壓力為26826 N, 所以腳踏式液壓泵至少要提供26826 N的力，根據(jù)以上要求初步選擇腳踏油壓泵F-1000型，其外形尺寸為L×b×h=530×160×200mm。
其輸出壓力位＝700kgf/cm2，儲油量為1升，重量為12kg;此外液壓泵配有1m高壓油管/接頭。
以下對該種型號的液壓泵進(jìn)行校核：
根據(jù)前述內(nèi)容，已選用缸徑為的液壓缸，且液壓缸承受最大壓力為= 26826 N，則液壓缸內(nèi)部活塞所受最大壓強為
= = = = 13.662 Mpa
而1kgf/cm2 = 98 Kpa ，則
= 13.662 Mpa = = 139.41 kgf/cm2
很明顯有?。尽〖匆簤罕盟墚a(chǎn)生的壓強大于液壓缸能承受的最大壓強，故F-1000型號的腳踏油壓泵滿足設(shè)計要求。此外液壓泵具有如下的性能要求：
1，操作該液壓泵是一種解放雙手且省力的腳踏工作；
2，外置控制閥易于控制卸載時，能使升降臺安全緩慢下降；
3，適用于沒有電源和壓縮空氣的現(xiàn)場作業(yè)。
6.4油量的校核
由上得液壓缸需滿足的行程為180mm，而液壓缸直徑為50mm，則當(dāng)升降臺達(dá)最高位置時液壓缸內(nèi)儲油儲油=180×10￣ 2 × = 0.353 L。
此外，此時油管中也儲存有一定的油量，而液壓缸所配油管為1m，內(nèi)徑為20mm，則油管儲油量為=10 = 0.314 L。
則液壓缸所需出油量至少應(yīng)為= + =0.353+0.314 = 0.667L ，小于液壓缸而儲油量1L，故液壓缸儲油量足夠，滿足要求。
7 腳輪 滾輪的選用
7.1選用要求
根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求，本滾輪式腳踏式液壓升降平臺車的額定載重為500kg，此外已規(guī)定升降平臺車本身的重量應(yīng)130kg，又由于腳踩腳踏式液壓泵的力很小，幾乎可忽略不計，故地面所受重力最大可估計為630kg，即每滾輪最少負(fù)重157.5kg，又因為本升降臺在工廠、超市等場所使用，因此對噪音有一定的要求，為此本升降臺的腳輪選擇材料為超級橡膠的腳輪，其中兩個為萬向輪，兩個為定向輪。
7.2腳輪實際選型
如下圖7-1所示，本升降臺選擇型號為SM-B重型輪組，，其輪徑為D=150mm，輪寬為W=50mm，安裝高度為=193mm，每個輪的載重為250kg，自重為2.06kg；
底板尺寸為114×102mm，安裝孔距為84×71mm，孔徑=11mm。另外，萬向腳輪上附帶有剎車，可使升降臺能夠在與水平面成一定角度的斜坡上工作而不至于滑動。
圖7-1
7.3 滾輪的選用
滾輪的結(jié)構(gòu)如圖7-2所示
圖7-2
8 各構(gòu)件參數(shù)設(shè)計
8.1內(nèi)、外鉸架材料及設(shè)計尺寸選擇
內(nèi)外鉸架主要用于支撐升降臺面，是該液壓升降臺的重要組成構(gòu)件，因此其使用材料的性能至關(guān)重要，選擇型號為Q235的普通碳素鋼，初選實心處截面基本尺寸為30×60mm，長度已確定約為870mm。
8.2滾道材料及設(shè)計尺寸選擇
根據(jù)滾道的工作情況，并且考慮到滾輪的直徑，選擇熱軋普通槽鋼，型號為5，基本尺寸為h =50mm、b =37mm、d =4.5mm、t =7.0mm、r =7.0mm、r1 =3.5mm，如下圖8-1所示。
圖8-1
圖中：h — 高度 b — 腿寬 d — 腰厚
t — 平均腿厚 r — 內(nèi)圓弧半徑 r1— 腿端圓弧半徑
8.3升降工作臺材料及設(shè)計尺寸選擇
工作臺的，對于翻轉(zhuǎn)工作臺骨架，基本尺寸為L×B=1010×520，翻轉(zhuǎn)平臺面則用熱軋普通鋼板，公稱厚度為5mm。
8.4底座材料及設(shè)計尺寸選擇
底座主要用于支撐作用，選用熱軋不等邊角鋼，型號為12.5/8，其基本尺寸為B =125mm、b =80mm、d =7mm、r =11mm，如下圖8-2所示。
圖8-2
圖中：B— 長邊寬度 b — 短邊寬度 d — 邊厚
r1 — 邊端內(nèi)弧半徑 r — 內(nèi)圓弧半徑
9 應(yīng)力計算及強度校核
9.1 內(nèi)、外鉸架力的分解
首先外鉸架L1和內(nèi)較架L2受的力分解成沿鉸架方向（稱方向1）的力和垂直于該方向的方向（稱方向2）上的力
在上述分解合成力的過程中，由于豎直均很小，故這些力在1、2方向上的分解力可忽略不計。
9.2外鉸架軸力圖、剪力圖和彎矩圖分析
圖9-1 外鉸架L1受力分析
圖9-2 外鉸架L1軸力圖
圖9-3 外鉸架L1縱向剪力圖
圖9-4 外鉸架L1縱向彎矩圖
由上述圖有：
其中，
則外鉸架L1所受最大拉應(yīng)力為
或
；其中=
外鉸架L1所受最大壓應(yīng)力為
上式中、產(chǎn)生于液壓缸作用點截面處，產(chǎn)生于o點截面處。分別記為L1：拉、L1：壓、L1：拉。
9.3內(nèi)鉸架軸力圖、剪力圖和彎矩圖分析
圖9-5 內(nèi)鉸架L2受力分析
圖9-6 內(nèi)鉸架L2軸力圖
圖9-7 內(nèi)鉸架L2縱向剪力圖
圖9-8 內(nèi)鉸架L2縱向彎矩圖
由上述圖有：
；其中
則內(nèi)鉸架L2所受最大拉應(yīng)力為
； 其中
內(nèi)鉸架L2所受最大壓應(yīng)力為
； 其中
上式中產(chǎn)生于o點處上半部分界面，產(chǎn)生于o點處下半部分界面。分別記為L2：拉、L2：壓。
9.4 鉸架應(yīng)力強度校核
9.4.1鉸架截面尺寸的確定
經(jīng)過精確計算和篩選，已選取內(nèi)外鉸架實心截面為3060mm，經(jīng)更詳細(xì)的計算發(fā)現(xiàn)，所選截面寬度太長，考慮到材料的節(jié)省和強度要求，現(xiàn)可將截面尺寸暫定為=2060mm。其實心截面如下圖9-9 所示，
圖9-9
此外，在內(nèi)外鉸架相連接處，鉸架截面處應(yīng)加工有一孔，其直徑經(jīng)過計算可選取為=30mm，該處截面如下圖9-10 所示，
圖9-10
9.4.2鉸架截面應(yīng)力分析校核
結(jié)合9.3中內(nèi)容，可能產(chǎn)生的最大拉應(yīng)力為 ①L1：拉，②L1：拉
③L2：拉?？赡墚a(chǎn)生的最大壓應(yīng)力為①L1：壓，②L2：壓。此外，在鉸架與水平線所成角度不同的時候，這些力又相應(yīng)地發(fā)生變化，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)得，其變化曲線如以下各圖所示，
圖9-11 外鉸架L1中產(chǎn)生的可能最大拉應(yīng)力變化曲線
圖9-12 外鉸架L1中產(chǎn)生的可能最大拉應(yīng)力變化曲線
圖9-13 外鉸架L1中產(chǎn)生的可能最大壓應(yīng)力變化曲線
圖9-14 內(nèi)鉸架L2中產(chǎn)生的可能最大拉應(yīng)力變化曲線
圖9-15 內(nèi)鉸架L2中產(chǎn)生的可能最大壓應(yīng)力變化曲線
經(jīng)過更精確的計算綜上得出：鉸架截面處受最大應(yīng)力都出現(xiàn)在外鉸架，最大拉應(yīng)力約為=90Mpa，此時；受最大壓應(yīng)力為=96.6Mpa，此時，兩最大應(yīng)力都出現(xiàn)在液壓缸作用點截面處。
鉸架所選材料為Q235普通碳素鋼，其屈服極限=216235Mpa，若選取安全因數(shù)=2，則鉸架許用應(yīng)力==108117.5Mpa。
以上數(shù)據(jù)比較有<,且<,則校核得內(nèi)外鉸架所受應(yīng)力小于許用應(yīng)力，因此滿足內(nèi)、外鉸架支撐起貨物的強度要求而不至于鉸架斷裂，故所選用鉸架滿足設(shè)計要求。
9.5肋板連接軸強度校核
9.5.1肋板連接軸受力和彎矩圖
圖9-16 肋板連接軸縱向剪力圖
圖9-17 肋板連接軸縱向彎矩圖
上述圖中：—液壓缸所受最大壓力
—肋板連接軸所受最大彎矩
9.5.2肋板連接軸強度校核
根據(jù)上圖9-16、圖9-17，又由于
= 26826 N, = 386mm= 0.386m， = 55mm = 55m，則
肋板連接軸所受最大彎矩=
= = = 2588.709 Nm
肋板連接軸抗彎截面系數(shù)W = = =16.334
則該連接軸截面所受最大拉、壓應(yīng)力為=
= = 158.49Mpa
由于肋板連接軸所選材料為45號普通碳素鋼，為塑性材料。其屈服極限約為=353Mpa，若選取安全因數(shù)=2，則鉸架許用應(yīng)力==176.5Mpa。
比較得<，則校核得內(nèi)外鉸架所受應(yīng)力小于許用應(yīng)力，因此在承受液壓缸產(chǎn)生的最大頂力時，肋板連接軸不會因為彎矩過大而斷裂，故所選用肋板連接軸滿足設(shè)計要求。
10 升降平臺車重量核算
10.1升降臺總重計算核對
在畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書中要求本手動液壓堆高車的總重量不大于130kg，因此要對對高車的重量進(jìn)行核算，參考[4]和裝配圖，經(jīng)計算，現(xiàn)將升降平臺車各部件的重量列入表10-1中，
序號
名 稱
數(shù) 量
重 量
單 件
總 計
1
萬向腳輪
2
1
2
2
定向腳輪
2
1
2
3
腳踏式液壓泵
1
12
12
4
油 管
1
0.5
0.5
5
開口銷
10
0.02
0.2
6
液壓缸
1
4
4
7
螺 母
20
0.01
0.2
8
彈簧墊片
40
0.005
0.2
9
螺 栓
20
0.05
1
10
滾輪外套
4
0.05
0.2
11
軸 承
4
0.1
0.4
12
手扶推桿
1
1.8
1.8
13
工作平臺
1
11
11
14
內(nèi)鉸架
2
5
10
15
外鉸架
2
5
10
16
底 座
2
9
18
17
導(dǎo)軌槽
4
7.5
30
18
肋 板
2
2.5
2.5
19
肋板連接軸
1
3
3
20
鉸架中心連接軸
1
3.5
3.5
21
內(nèi)鉸架穩(wěn)定軸
1
3.5
3.5
22
腳踏泵定位底板
2
2.5
5
表10-1
經(jīng)計算得本液壓升降平臺車的總重=121kg〈130kg，因此升降臺自重方面滿足設(shè)計要求。
11 升降臺成本核算
11.1成本核算概念
把一定時期內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營過程中所發(fā)生的費用，按其性質(zhì)和發(fā)生地點，分類歸集、匯總、核算，計算出該時期內(nèi)生產(chǎn)經(jīng)營費用發(fā)生總額和分別計算出每種產(chǎn)品的實際成本和單位成本的管理活動。其基本任務(wù)是正確、及時地核算產(chǎn)品實際總成本和單位成本，提供正確的成本數(shù)據(jù)，為企業(yè)經(jīng)營決策提供科學(xué)依據(jù)，并借以考核成本計劃執(zhí)行情況，綜合反映企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營管理水平。
11.2產(chǎn)品生產(chǎn)成本項目
為了具體地反映計入產(chǎn)品生產(chǎn)成本的生產(chǎn)費用的各種用途，還應(yīng)進(jìn)一步劃分若干個項目，即產(chǎn)品生產(chǎn)成本項目，簡稱產(chǎn)品成本項目、成本項目。也指從生產(chǎn)費用的具體用途出發(fā)，將直接生產(chǎn)費用和間接生產(chǎn)費用劃分為若干項目即成本項目，如直接材料，直接人工，制造費用等。并根據(jù)生產(chǎn)特點和管理要求，企業(yè)一般設(shè)立以下3個成本項目：
（1） 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)過程中所耗費的直接用于產(chǎn)品生產(chǎn)并購成產(chǎn)品實體店原料、主要材料、外購半成品成品以及有助于產(chǎn)品形成的輔助材料等。
（2） 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。
（3） 制造費用
制造費用是指企業(yè)為生產(chǎn)產(chǎn)品和提供勞務(wù)而發(fā)生的各項間接費用，包括生產(chǎn)車間管理人員的工資等職工薪酬、折舊費、機物料消耗、勞動保護(hù)費等費用。
11.3生產(chǎn)成本的核算
11.3.1直接材料成本的核算
本液壓升降臺要用到的材料有45號鋼、Q235鋼板、角鋼、槽鋼、矩形鋼、管圓形鋼管以及一些標(biāo)準(zhǔn)件，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)件的價格如下：
45號鋼：3650元/噸；Q235：3180元/噸；槽鋼：3450元/噸；角鋼：3480元/噸；矩形鋼管：3890元/噸；軸承：3元/個 ；螺母：1元/個；螺栓：1元/個；彈簧墊片：0.5元/個；六角頭螺栓：1元/個；腳輪:30元/只；腳踏式液壓泵：700元/臺；油管：20元/米；液壓缸：200元/臺；
因考慮到材料因加工而造成的損耗，各種自制件的材料的價格都乘上一個系數(shù)，經(jīng)咨詢相關(guān)專業(yè)人士得此系數(shù)為1.11.4左右，本文取1.2，根據(jù)表12-7中各種材料的重量和標(biāo)準(zhǔn)件的個數(shù)以及裝配圖中標(biāo)注的材料得：
標(biāo)準(zhǔn)件所需費用為30×4+700+20+200+3×4+1×20+0.5×40+1×20=1120
直接材料成本=1.2×（3.65×22.2+3.45×30+3.18×35+3.48×18）+1120=1550.
11.3.2直接人工成本的核算
經(jīng)咨詢得機械行業(yè)工人的工資在大約在2000—2500元左右，本文中取2400元，該廠有100位工人，堆高車月產(chǎn)量為1000臺，則此處每臺液壓升降車需直接人工成本費約240元；經(jīng)咨詢相關(guān)行業(yè)人士知工人的福利（五險一金等)250-300元左右，本文取260元。則又應(yīng)向每臺堆高車攤派26元.所以直接人工成本費為266元/臺。
11.3.3制造成本的核算
經(jīng)咨詢的機械行業(yè)管理人的工資在大約在2500—3000元左右，本文中取2800元，堆高車月產(chǎn)量為1000臺，設(shè)該廠有10位管理人員，所以每臺攤派28元；攤派折舊費按每臺100元攤派；機物料費按每臺10攤派；水電費按每臺10元攤派。所以直接人工成本為148元/臺。
11.4總計生產(chǎn)成本
由以上可知生產(chǎn)成本＝直接材料成本+直接人工成本+制造成本＝1550+266+148＝1964元。
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