脚踏平台搬运车设计.docx

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脚踏平台搬运车设计

脚踏平台搬运车设计

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本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

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所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

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8）致谢

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2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

3）其它

摘要

本课题是为工厂车间等场所搬运货物而设计的脚踏平台搬运车，是工业生产的必然产物。

滚轮式脚踏式液压升降平台车由优质钢材、液压泵、液压缸、油管、脚轮等有机组合而成，它可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和自动化水平。

本文所介绍的液压升降台最大载重量是800ｋｇ，该升降台由两部分组成：

机构本体和液压系统。

升降台升降的操作控制是由一套液压系统和液压缸来完成的，而组合而成的液压系统全部放在液压油泵中。

液压泵和液压缸都采用标准件，其中液压缸为单作用液压缸，液压泵为脚踏式，本文首先通过支撑铰架的受力分析详细阐述了要提升起货物，液压缸所需承受的最大压力。

接着以之作为根据说明液压泵、液压缸等标准件的选用及型号，并介绍液压泵内部相关液压系统原理以及对液压泵储油量进行核算。

此外在强度校核方面，主要通过材料力学知识对铰架以及液压缸作用两端的轴进行强度校核，最后对本升降台进行重量和成本核算。

本毕业设计借鉴了大量的资料，采用了许多国家标准，充分的吸收了各行业有关专家的宝贵经验。

关键词：

机械传动，液压传动。

Abstract

Roller-typehydraulicliftingplatformpedalcardesign

Thisissueisroller-typehydraulicliftingplatformpedalcardesignforplacessuchasfactoryandmachineshopforcargohandling,itisainevitableproductinindustrialproduction.Thismachineisposedbyhigh-qualitysteel,hydrauliccylinder，hydraulicpump，pipeline,castersandsoon.Itcanreplacetheheavymanuallabor，significantlyreducelaborintensityandimproveworkingconditionsandraisetheleveloflaborproductivityandautomation.

Thebiggestloadofthissnorkeldescribedinthisarticleis800kgandtheplatformconsistsoftwoparts:

bodyandthehydraulicsystemlift.Theoperationandcontrolofthesnorkelarecompletedbyasetofhydraulicsystemsandhydrauliccylinders，alsothecombinationofallofthehydraulicsystemarestoredinthehydraulicpump.Bothhydraulicpumpsandhydrauliccylindersarestandard,theformerisasinglehydrauliccylinderandthelaterisPedaltype。

firstly，Thisarticleexpoundtherequiredmaximumpressurethehydrauliccylinderbearthatneedtoupthegoodsthroughthesupportofthehingeforceanalysis.accordingtothis，thestandardandmodelchoiceofthehydraulicpump,hydrauliccylindearedetermined，Anditdescribesrelevanthydraulicsystemprinciplesandaccountoilvolumeofthehydraulicpump.Inaddition,thispapercheckthestrengthofthehingeframeandtheaxesatbothendsoftheHydrauliccylinderbymainlyusingthemechanicsofmaterialsknowledge，Finally,checktheweightandcostofthisliftingplatform.ThisGraduationProjecthavereferfromalargeamountofinformationandnationalstandards,itfullyabsorbedthevaluableexperienceofexpertsinallwalksoflife.

Keyword:

mechanicaltransmission,hydrostatictransmission

1绪论3

1.1背景3

1.2设计任务：

4

1.2.1题目名称：

脚踏平台搬运车设计4

1.2.2主要参数及要求：

4

2.原机械结构分析4

2.1脚踏平台搬运车传动机械系统工作原理4

2.2脚踏平台搬运车部件的结构及尺寸计算4

2.2.1叉臂中间销轴尺寸计算4

2.2.2叉臂稳定性计算叉臂尺寸6

2.2.3千斤顶总成部分受力分析6

3.液压系统分析和初定方案7

3.1系统分析7

3.2压系统原理图的拟定8

4.压系统的计算与选型9

4.1作压力的确定9

4.2千斤顶总成的设计计算9

4.2.1大液压缸设计及计算9

4.2.1.1活塞杆启动或制动时的惯性力9

4.2.1.2运动部件的摩擦力10

4.2.1.3液压缸理论推力计算10

4.2.1.4液压缸的计算公式10

4.2.1.5缸筒壁厚计算10

4.2.1.6缸体外径的计算11

4.2.1.8活塞杆直径及长度以及活塞杠行程计算11

4.2.1.9活塞选用13

4.2.1.10导向套尺寸计算13

4.2.1.11螺纹连接部分14

4.2.2小液压缸计算14

4.2.2.1小液压缸受力计算14

4.2.2.2小液压缸直径计算15

4.2.2.3活塞缸行程计算15

4.2.2.4导向套长度15

4.2.2.5缸筒与端部焊接计算15

4.2.2.6活塞选用16

4.2.2.7活塞杆尺寸计算16

4.2.2.8缸筒壁厚计算16

4.2.2.9缸体外径的计算16

5.阀块的设计及阀的选择17

5.1单向阀的选择17

5.2节流阀选择18

5.3顺序阀的选择18

5.4卸荷阀选择18

6液压辅助元件设计及选用18

过滤器是液压系统中的重要元件，它可以清除液压油中的污染物，保持油液清洁度，确保系统元件工作的可靠性。

18

7.油箱的容量的计算20

7.1油箱的设计20

7.2油箱容量的确定20

8.管道的选择21

结束语21

参考文献21

1绪论

1.1背景

脚踏平台搬运车.脚踏平台搬运车采用脚踏液压泵驱动平台上升采用脚踏液压泵驱动平台上升，载重量从300公斤至1000公斤升高有500毫米至1700毫米各规格产品。

适用于各行业货物升高移动。

它使繁重的搬运工作变得轻松，快捷。

脚踏平台搬运车的特点:

1.通过脚踏式液压泵工作，方便地使平台起升至所需高度。

2.坚固的小脚轮带有刹车制动装置，使装卸作业时更为安全。

3.升降平稳，操作轻便。

运转灵活，使用安全。

纯人工操作，不采生火花和电磁场。

其大致组成及工作原理如下：

由杠杆脚踏板、小活塞缸、单向阀组成手动液压泵使小活塞向上移动，小活塞下端油腔容积增大，形成局部真空，这时单向阀打开，通过吸油管及滤油器从油箱中吸油，用力压下脚踏板，小活塞下移，小活塞下腔压力升高，单向阀关闭，单向阀打开，下腔的油液经节流阀7进入大液缸下端，使液缸的活塞向上运动，提升重物1，且通过节流阀控制上升速度。

脚踏板复位时，单向阀自动关闭，换向阀处于截止状态使油液不能倒流，从而保证了重物不会自行下落。

液缸的活塞向下运动（既重物下降），液压油平换向阀回到油箱，且由节流阀控制下降速度。

为使液压系统不会应超载是管路爆裂采用顺序阀构成安全回路。

为使下降速度不受重物而变化,由节流阀调节流量，控制升降速度。

工作中会出现车子升高度不够，台面先升后降，台面不下降等问题。

本次设计注重于脚踏平台搬运车的组成及重要部件的参数计算。

全部图纸采用AutoCAD绘制。

1.2设计任务：

1.2.1题目名称：

脚踏平台搬运车设计

1.2.2主要参数及要求：

1．液压系统工作压力：

16MPa；

2．车体长、宽、高根据需要设计，起升重量0.8吨，最大举升高度0.5米，要求重物抬升过程中始终保持水平状态；

3．液压升、降操作，速度为300mm/s，所有液压缸同步运行，能在任意位置锁定。

4．采用单层剪叉升降结构。

2.原机械结构分析

2.1脚踏平台搬运车传动机械系统工作原理

脚踏平台搬运车传动原理如下：

由踏杆驱动液压缸推动剪式升降机构运动从而使台面上升。

2.2脚踏平台搬运车部件的结构及尺寸计算

2.2.1叉臂中间销轴尺寸计算

由于台面尺寸已知，所以销轴长度确定为50cm。

下面就具体计算销轴直径。

将销轴受力简化为只承受弯矩的轴。

示意图如下：

ACB

先求支反力取整个轴为研究对象q=7840N/m

∑MB=O,0.5FA-0.5*q（0.5）^2=0

解得

FA=1960N,FB=1960N

把轴从中间截开取左段为研究对象

∑Fy=0,FA-F-Fs=0

∑Mc=0,-FA*0.5+q*0.25*0.125+M=0

解得

Fs=0,M=245N.m

根据机械设计表15-1选用45号钢作为销轴材料。

按弯曲强度条件计算

根据机械设计选用安全系数为S=1.5,σs=295Mp

[σ]=σs/S

Σmax=<[σ]

Mmax/Wz=<[σ]

32Mmax/πD^3=<[σ]

D>=23mm

取D=26mm

按弯曲剪应力计算尺寸

最大剪应力即FA=1960N

根据机械设计表15-1选用剪切疲劳强度τ=140Mpa,安全系数为S=1.5

根据材料力学截面梁的弯曲剪应力公式

τmax=4Fs/3πR^2

[τ]=τ/S

[τ]>=τmax

>=4Fs/3πR^2

R>=3mm

则销轴长为50cm,直径为26mm。

2.2.2叉臂稳定性计算叉臂尺寸

根据叉臂的工作特性，选为小柔度杆

已知升高度为500mm和台面尺寸为1000*500*55mm设最大升角为53°即可得出叉臂长为625mm。

由工程力学表12-2查得，a=461Mpa,b=2.568Mpa,则

λs=（a-σs）/b=（461-350）/2.568=43.2

将叉臂简化为两端铰支，取长度因数μ=1

柔度λ=μι/Ι

=μι

=2*

μι/h

由小柔度杆的应力条件λ<=λs

取λ=40，则h=54mm

已知小柔度杆λ<=λs，σcr=σs

Fcr/A=σcr

A=Fcr/σcr

bh=1960N/350Mpa

b=10mm

则叉臂尺寸为625*54*10mm。

2.2.3千斤顶总成部分受力分析

下面是受力示意图

将重物受力沿x和y轴分解得到

千斤顶部分受力为

F=800*9.8*0.6N=4704N

FN=800*9.8*0.8=6272N

3.液压系统分析和初定方案

3.1系统分析

在学习《液压传动》时老师给我们介绍了千斤顶的原理，基本上所有的起重设备的原理都是千斤顶类似，在查找了《液压传动》的PPT和维勒科公司所给资料后进行细致的分析。

分析过程如下：

1液压升、降操作，速度为300mm/s，所有液压缸同步运行，能在任意位置锁定。

2要求重物抬升过程中始终保持水平状态；

首先我画出了千斤顶的原理图，根据要求1，回路中必须加一个节流阀来控制升降速度，能在任意位置锁定，千斤顶里所用的是截止阀并不能快速改变重物的下降和停止状态，所以将截止阀改为卸荷法即二位二通换向阀，为了使工作过程安全加了个顺序阀。

整个液压系统原理图的雏形就出来了，然后就是修改和讨论。

3.2压系统原理图的拟定

4.压系统的计算与选型

4.1作压力的确定

压力的选择要根据载荷的大小和设备而定，同时需要考虑执行元件的装配空间，经济条件及元件供应情况的限制。

在载荷一定的情况下，工作压力低，势必要加大执行元件的尺寸，反之，压力选得太高，对缸、阀等元件的材质，密封，制造、精度等要求也高。

压力的选定要根据设计任务的要求并考虑压力损失。

初步确定系统工作压力为P，任务书中要求系统工作压力为16Mpa。

4.2千斤顶总成的设计计算

4.2.1大液压缸设计及计算

4.2.1.1活塞杆启动或制动时的惯性力

，而

——速度变化量m/s

——起动或制动时间，s。

一般机械=0.1~0.5s，对轻度载荷低速运动部件取小值，对重载荷高速部件取大值。

液压缸的起动或制动时间去0.3S.

——加速度

初步选定速度变化量：

由于液压缸的活塞杆从开始运动到稳定的过程中，历时为0.3s.

Fa=800kg*0.3m/s/0.3s=800N

4.2.1.2运动部件的摩擦力

f=ηm*FN=6272*0.95=6053.4N

4.2.1.3液压缸理论推力计算

根据活塞杆受力计算式如下：

F=Fa+f±FdN

Fa为外载荷阻力已求出为N，f为运动部件的摩擦力Fd为活塞在启动和制动时的惯性力。

F=4704+6053.4+800=11.5574KN

4.2.1.4液压缸的计算公式

由机械设计手册20表20-6-8得出液压缸内径计算公式为:

无活塞杆侧为：

D=

π*10-3m

D=3.57*10^-2

查表机械设计手册20-6-2取缸内径为32mm。

材料为45号钢π

4.2.1.5缸筒壁厚计算

对于中高压系统液压缸壁厚一般按厚壁计算

σ>=D/2（

-1）

σ>=3.78mm

壁厚取4mm。

Py为实验压力P<=16MPa时P=1.5P；P>=16MPa时，P=1.25P；[σ]=σb/nn一般取5

4.2.1.6缸体外径的计算

D1=D+2σ

D1=40mm

4.2.1.7缸底厚度计算

4.2.1.7.1油口直径的计算

查机械设计手册表20-6-25取d0=10mm.

h=0.433D

h=6.766mm,取h=7mm

4.2.1.8活塞杆直径及长度以及活塞杠行程计算

4.2.1.8.1销钉强度校核

销轴在工作过程中受到挤压力和剪切力

选用45号钢在网上搜索到的资料

剪应力与拉应力的关系

[τ]=0.6-0.8[σ][τ]=0.6*（σs/n）

挤压应力与许用应力的关系

[σbs]=1.5-2.5[σ][σbs]=1.5*（σs/n）

受到剪切力Fs为

Fs=Fa+F=5504N

[τ]>=τmax

d>=4Fs/Pπ

d>=7.7mm

取d=10mm

受到的挤压力Fbs为

Fbs=Fa+F=5504N

[σbs]>=Fbs/dD

D>=Fbs/d[σbs]

D>=18.6mm

取活塞杠直径为20mm

活塞杠强度校核

如下图所示活塞杠的面积大致可以看作是椭圆面的面积

S=πab

σ=4F/π（D-d）D

σ=35MPa

[σ]>=σ

活塞杠直径取20mm满足强度要求。

活塞杠弯曲稳定性校核

查机械设计手册20-6-16

F1<=Fk/nk

Fk=πE1I*10^6/K^2LB^2N

式中E1=E/（1+a）（1+b）=1.80*10^5MPa

圆截面：

I=0.049d^4m4,k=2

F1<=（πE1I*10^6/K^2LB^2）/3.5N

LB<=πE1I*10^6/（K^2*3.5）

LB<=293.3mmLB=2S+l1+l2为l2活塞杠螺纹长S为行程长。

查机械设计手册表23.6-38取l=28mm

已知l1路略大于l2初步取S=132mm

查机械设计手册表23-5-35

选活塞缸行程为125mm，则活塞杠确定为165mm

查工程力学p223页

令λp=λ=4μι/d

ι1=215mmι2=108mm

已知45号钢λp=86,λs=43.28d当λp=86时，Fcr=87.964KN>11.557KN-P

活塞杆L=165mm满足稳定性要求。

4.2.1.9活塞选用

活塞材料选用高强度铸铁，活塞与活塞杠之间选用焊接型连接，选用O型密封整体密封。

活塞宽度一般为外径的0.6-1.0倍，这里取0.9.即活塞宽度为34mm。

4.2.1.10导向套尺寸计算

查机械设计手册表20-6-19

H>=S/20+D/2

H=25mm。

4.2.1.11螺纹连接部分

查机械制图P327

取螺纹外径为33.249mm，内径30.291mm，中径31.77mm。

螺纹外径验算

螺纹处拉应力

σ=4KF/（（D^2-d1^2）π）*10^-6N/mmK取1.25

σ=97.8MPa

螺纹处剪切应力

τ=K1KFd0/（（D^3-d1^3）*0.2）*10^-6N/mm

τ=57.93MPa

合成应力

σ=

<=σp

σ=140.15MPa

σp=210/1.2=168MPa

满足安全要求

4.2.2小液压缸计算

由维勒科公司所给资料，脚踏平台搬运车使用时是升到一定高度再装载货物。

所以在升高过程中只是克服了自重，我们只需考虑车子的自重。

已知液压缸所承受的重力来自三个零件，台面1000*550*5.5mm,叉臂625*54*10mm，销轴50*26mm,50*22，50*20。

4.2.2.1小液压缸受力计算

已知45号钢的密度为7.85g/cm3

所受重力

G=（1000*500*5*7.85/1000+625*54*10*7.85/1000+π50*（26^2+22^2*2+20^2*2）/（4*1000）*7.85）*9.8/1000N

=1024N

F=1024N*0.6+1024*0.8*0.95=1392.64N

4.2.2.2小液压缸直径计算

D=

π*10-3m

D=10.52mm

查表机械设计手册20-6-2取缸内径为12mm,材料选用45号缸。

4.2.2.3活塞缸行程计算

由维勒科公司所给资料小车在20s内升起，脚踏次数<=70。

我取次数为40，可以知道大液压缸的容积=小液压缸容积*次数

V=v*30

πD^2*S=πd^2*s*30

s=22.2mm

查机械设计手册表20-6-2，取小液压缸行程为25mm。

4.2.2.4导向套长度

查机械设计手册表20-6-19

H>=S/20+D/2

H=8mm。

4.2.2.5缸筒与端部焊接计算

σ=4F/π（D1^2-d1^2）η*10^-6<=σb/n

42MPa<=100/1.25

符合安全要求

4.2.2.6活塞选用

由于活塞杆和缸体之间间距不大，选用整体密封方式进行密封。

宽度一般为外径的0.6-1.0倍，这里取0.9.即宽度为15。

4.2.2.7活塞杆尺寸计算

L=S+H+l1+l2S为活塞缸行程，H为导向套长度，l1为端盖长,l2为杠外端长。

L=25+8+10+7+15=65mm

活塞杠直径计算

将活塞杠简化为一端固定，一端铰支u=0.7

柔度λ=μι/Ι

=μι