35/38畢業設計（論文）題目快遞載運推送裝置設計學生姓名學號專業機械設計制造及其自動化班級班指導教師評閱教師完成日期 2016 年 5 月 20日學位論文原創性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經發表或撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。（宋體小4號）作者簽名：年月日學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解學校有關保障、使用學位論文的規定，同意學校保留并向有關學位論文管理部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權省級優秀學士學位論文評選機構將本學位論文的全部或部分內容編入有關數據庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。本學位論文屬于1、保密□，在_________年解密后適用本授權書。2、不保密。（請在以上相應方框內打“√”）作者簽名：年月日導師簽名：年月日目錄摘要 1一、前言 21.1課題的目的和意義 21.2剪叉式手動液壓升降小推車適用范圍 21.3剪叉式手動液壓升降小推車的發展狀況 3二、剪叉式手動液壓小推車設計步驟 6三、剪叉式升降機構的模型建立和力學分析 73.1油缸布置方式 73.1.1剪叉式支撐梁參數設定 73.1.2剪叉式升降平臺載荷分析 93.1.3剪叉式升降機構隨高度變化的載荷 123.2剪叉式支撐梁的力學分析 133.2.1各點坐標分析 133.2.2各鉸點力計算 133.3升降機支架和上頂板結構的確定 153.4起升機構及承載機構各處軸的設計 163.5支撐架的承載能力分析和強度校核 173.5.1內支撐梁EC強度校核 183.5.2內支撐梁BD強度校核 21四、手動液壓系統的設計 244.1液壓系統的組成 244.2手動液壓泵的選用 264.3.液壓缸的選用與參數計算 274.3.1液壓缸的選擇 274.3.2液壓缸的計算 284.4小結 31致謝 33參考文獻 34快遞載運推送裝置設計學生：指導老師：機械與動力學院摘要：剪叉式手動液壓升降小推車可以完成快遞貨物的載運和裝卸的過程，是一個無污染手動力的便攜機械裝置，該裝置具有結構緊湊、運輸方便、操作簡單、轉向靈活、定向靈敏、升降平穩、升降范圍寬等特點。本文主要內容是通過對剪叉式手動液壓升降小推車整體尺寸、平臺升降機構、手動液壓泵和液壓缸進行設計和強度計算，然后以最佳的方式布置升降機構和動力機構,得出各部分零件的精確尺寸，然后利用ProE畫出各零件圖和相應的總裝配圖。關鍵字：剪叉式；手動液壓升降小推車；機構設計；強度計算；總裝配圖Abstract：Thescissors

assembly

hydraulic

cylinderliftableloadercanloadandcarrythegoods,thesaiddeviceisamanualandpollution-freeportabledevice,Thisdevicehave

advantages

inthat:compact-sized,easy

transportation,simple

operation,flexible

steering,directionalsensitive,stable

lifting,wideliftingrange.The

main

point

of

thepaper

is

tocombinelifting

equipmentwithpowermechanism

inoptimal

ways,obtainexactdimensionsofallthepartsanduseProEtodraweachpartdrawingandthecorrespondinggeneralassemblydrawingsthroughcalculatethecorrespondingtheforcebearingsituationanddesigntheoverall

sizeofdevice,theliftingmechanismofplatform,themanualhydraulicpumpandthehydraulic

cylinder.Keywords:forkedtype;manualhydraulicliftingtrolley;mechanism

design;strength

calculation;general

assembly

一、前言1.1課題的目的和意義隨著運輸業的發展，服務質量的逐漸提升，運輸、保管、包裝等已經達到了相當程度的完善，而裝卸搬運這一重要環節卻大多停留在人工上，現在很多的物流企業都不能很好地利用重力進行裝卸搬運，嚴重消耗了勞動力和其他能量，裝卸搬運是使勞動對象產生垂直或水平位移，隨著生產力的發展和科學技術的進步，裝卸搬運機械化程度有了很大的提高，少數工廠和倉庫向著裝卸搬運自動化邁進。本課題的目的在于設計出一個助力裝置，該裝置作用于在裝卸搬運時應盡可能消除貨物重力的不利影響，同時，盡可能利用重力進行裝卸搬運以減輕勞動力和其他能量的消耗。而且要結構緊湊簡單，占用空間小，而且操作簡單，方便攜帶，能耗低，這樣就有助于普及，使用范圍更為廣泛。在設計中，為實現手動液壓搬運車的功能，我們應盡量滿足產品的在運動過程中平穩的要求，應選擇加速度小，沒有沖擊性的機構。其次，選擇合理的外形和尺寸，盡量節省材料。同時，使產品操作簡單，省力。剪叉式液壓升降機構是一種結構比較簡單，但舉升力大、升降平穩、噪音低、操作方便、維修簡便。并可以停留在升降范圍內的任意位置上的一種升降平臺。它目前廣泛地應用在各行各業，是一種貨物裝卸流通領域中較為理想合理的新穎機具。如果剪叉式手動液壓升降小推車能夠設計出來并且應用于市場的話，將可以很好地融入快遞搬運環節中去，這樣便可以提高工作效率，減少人力，減少搬運成本和勞力損耗，使搬運過程更人性化，還能減少物流中的人力資源以達到降低物流成本,并且在作業中有效地消除了重力給裝卸搬運帶來的不利影響，同時還能減少“野蠻裝卸”的現象，不會出現將貨物從幾米高的車上直接往下扔的以及“一腳蹬”的情況，在物料裝卸搬運作業中，可以保證物料的完好無損，保障作業人員人身安全，堅持文明搬運。具有良好的發展前景。1.2剪叉式手動液壓升降小推車適用范圍剪叉式手動液壓搬運車是一種小體積液壓裝置，身小、自重輕、能在狹窄通道中作并能滿載進入電梯。手動液壓搬運車主要應用于需要水平搬運而地方擁擠的場合因其車體緊湊、移動靈活、自重輕和環保性能好而廣泛應用于工廠、車間、車站、碼頭、倉庫等需要水平搬運的場合。對于那些有防火，防爆要求的場地（如印刷車間，油庫，碼頭，倉庫等）更為適用。根據其升降結構，則適用于搬運、裝卸等物流行業，若配合托盤裝箱，集裝箱等及可實現單元化運輸，有效減少了零部件的碰撞，劃傷和堆放面積，減少搬運工作量，提高搬運效率。1.3剪叉式手動液壓升降小推車的發展狀況該裝置的核心部分是剪叉式升降機構和手動液壓動力系統，古往今來，升降設備被看成一種重要起升重物的機械設備之一，由于現代都是用液壓缸作為升降設備的主要驅動裝置，因此絕大多數升降設備都會被稱為液壓升降設備或液化升降平臺。人們認為剪叉式機構的結構簡單，工程性太強，理論研究沒有深度等原故，對其展開深入研究的研究人員不多，所收集到的研究文獻也偏少，東南大學的劉樹青、王興松等人設計了一種剪式結構并對該機構進行了模態分析與仿真，其文獻為劉樹青，王興松，朱正龍發表的《一種剪式可展結構設計與動力學分析，機械設計，2011，28(10)：55-60》；昆明理工大學的孫東明等人對所研制對稱驅動的重載剪叉式機構進行了受力和承載能力分析，由孫東明，董為民，李珊發表的《對稱驅動的重載剪叉式升降平臺的設計．機械設計與制造，2006，(6)：23-24》；蘭州理工大學鄭玉巧等人對剪叉式液壓升降臺的液壓缸的位置進行了參數優化設計，由鄭玉巧，張堆學，毛建軍等發表的《剪叉式升降臺液壓缸位置參數優化設計》。手動液壓小推車的的發展現況呈上升趨勢，在市場上的銷售商家逐漸增多，但小推車的用途卻局限于工廠的生產車間和倉庫等室內場所，現在市面上所見到的小推車由幾種不同形式的升降機構，如下圖所示：型號zw51552型號zw51552單剪額定載重（kg）300～1000臺面最高高度1000mm臺面最低高度280～410mm小車自重（kg）65～113整車尺寸1070～1350mm優點：體積小，運動靈活方便缺點：起升高度范圍小）圖（1）型號TF40額定載重（型號TF40額定載重（kg）400臺面起升高度1100～1500mm臺面最低高度90mm整車自重（kg）90～110優點：起升高度范圍大，輕便缺點：占用空間大，不方便攜帶圖（2）名稱戶外搬運車名稱戶外搬運車額定載重（kg）1500貨叉最高高度740mm貨叉最低高度240mm整車自重（kg）192整車尺寸（mm）1378*1605*1270優點：越野能力強，適合戶外搬運缺點：體積大，起升高度范圍小，笨重圖（3）型號QSDA型號QSDA額定載重（kg）300～1500貨叉起升高度800mm貨叉最低高度85mm整車自重（kg）105～125整車總長1515mm優點：貨叉可下降到最低高度，方便卸載缺點：前輪太小，只適合平整地面運輸圖（4）型號ZW51582型號ZW51582雙剪額定載重（kg）350～1000臺面最高高度1300～1700mm臺面最低高度390～500mm小車自重（kg）175～334圖（5）

二、剪叉式手動液壓小推車設計步驟載荷300kg快遞貨物一般密度小，重量輕，所以額定載荷一般只需300kg臺面尺寸（長*寬）1245*700mm2根據快遞員卸貨情況和雜亂的場合，需要小推車活動靈活，所以要窄一點，為了一次性運輸更多的貨物，臺面稍微長一點，另一方面是根據剪叉式支撐架的長度設計垂直行程950mm在從物流貨車當卸載貨物時需要將平臺升高，需要幾乎與物流貨車平齊，所以這個垂直行程是根據貨車的貨箱高度確定的最低高度135mm最低高度越低越有利于從小推車上卸載貨物，但是考慮到小車前輪高度，所以最低只能是前輪直徑高一定啊。內支架長度1150mm支架長度根據起升高度而定，寬度根據平臺寬度確定外支架長度1150mm前輪和后輪直徑125mm采用市場上銷售的聚氨酯橡膠車輪，耐磨、耐油、硬度適中、行駛無噪聲，而且直徑較大有助于室外凸凹不平地面的行駛和運輸，具備一定越野功能

三、剪叉式升降機構的模型建立和力學分析3.1油缸布置方式3.1.1剪叉式支撐梁參數設定由液壓缸驅動的剪叉式升降平臺主要構件有：升降平臺、支撐梁、液壓缸、滾輪和通軸。剪叉式升降機液壓缸布置方式是將液壓缸的活塞桿及缸底分別鉸接在內外剪叉式支撐梁上，當活塞桿伸出時，兩個剪叉式支撐梁的夾角增大，使剪叉梁上端靠攏并使平臺上升，從而可以達到推動載運平臺上升的目的。首先剪叉升降平臺的液壓缸的缸徑需要通過平臺載荷計算來確定，在調試過程中通過手動增大液壓系統的油壓來增大液壓缸的活塞推動力，直到能夠頂起上文中所規定的載荷。圖1剪叉式升降平臺結構簡圖如圖1所示此裝配方式適用于液壓缸布置空間狹小的剪叉式機構，且可以在很大程度上降低剪叉式機構的初始高度，有利于裝卸貨物，接下來的任務就是根據兩個支撐架的尺寸以及上文提供的額定載荷確定液壓缸的精確位置和液壓缸的推力，從而確定液壓缸的缸徑和手動液壓泵的相應參數，以及對支撐架進行力學分析確定支撐架的具體尺寸和材料。（1）剪叉式升降平臺載荷為W=2940N（2）兩個剪叉式支撐梁中間位置用鉸鏈聯接，在分析過程中為已知條件，為了方便計算，用l來表示剪叉式支撐梁長度的一半。（3）液壓缸在剪叉式支撐梁的布置位置將液壓缸活塞桿與剪叉支撐梁EC的鉸鏈聯接位置A與兩個剪叉式支撐梁鉸接中心位置O的距離設為a，將液壓缸底鉸鏈與剪叉式支撐梁BD鉸鏈聯接位置G與兩個剪叉式支撐梁鉸鏈聯接中心位置O的距離設為k（4）剪叉式支撐梁與水平方向的夾角設剪叉式支撐梁與水平方向的夾角為α。α=sin-1h2l圖2剪叉式機構參數（6）液壓活塞缸與水平方向夾角設液壓活塞缸與水平方向夾角為θ。過A點和G點分別作垂直和水平放向的輔助線，可以得出：tanθ=（θ=tan-1（（7）活塞桿鉸鏈聯接點A與剪叉式支撐梁滾輪D連線AD與剪叉式支撐梁BD的夾角設活塞桿鉸鏈聯接點A與剪叉式支撐梁滾輪D連線AD與剪叉式支撐梁BD的夾角定義為γ。過A點和剪叉式支撐梁BD作垂直輔助線，可以得出：sinγ=aγ=sin-1（8）A點的實際運動方向與A點活塞桿速度方向的夾角設A點的實際運動方向與A點活塞桿速度方向的夾角為η，由圖2分析可得：η=π2-（θ（9）剪叉式支撐梁滾輪D與活塞桿鉸鏈聯接點A連線AD的長度設剪叉式支撐梁滾輪D與活塞桿鉸鏈聯接點A連線AD的長度為d，在三角形ODA中，由余弦定理可得：d=2alcos2α+a小結：在此節中所推倒的公式中將用于3.1.3節中的計算，因為在在公式中角度α為未知數，只由通過3.1.3節的分析才能確定這個角度3.1.2剪叉式升降平臺載荷分析圖3剪叉式支撐梁機構動力學分析如圖3分析可得，先假設整個剪叉式機構處于平衡狀態，而且假設鉸鏈和滾輪的約束處于理想條件。臺面載荷W為已知條件，液壓缸活塞桿的推力P和液壓缸尾部對剪叉式支撐梁的壓力F為整個系統的主動力，另外，推力P與F互為作用力與反作用力。根據虛位移定理：作用于質點系的所有主動力在任何虛位移中所作虛功的和等于零。[1]如下：（Fxiδ由上圖所示，以A點為原點建立直角坐標系，則有：Px?由圖中分析可知：Px=Pcosθ,Py=PFx=Pcosθ,Fy=PXp=l-acosα,Yp=(l+a)sinYW=2lsinα·······=4\*GB3④XF=l-kcosα,YF=(l-k)sinα偏微分運算后可得?Xp???XF?將上式代入式中整理后可得P=2Wlcosα(a-k)=2Wlcosαasin在這個剪叉式支撐梁中液壓缸的布置方式的課題上蘭州理工大學的齊文虎對液壓缸驅動的剪叉式升降平臺液壓推力缸布置方式和位置從多個方面和角度進行了設計和優化[2]，我參考了其優化方案，他分別從升降平臺起升速度的平穩性、載運平臺的起升高度和范圍的角度進行了優化分析，根據其優化結果選擇了最佳的油缸布置方式，確定了a和k的值，這樣便能確定油缸所需的最大推力，從而可以確定液壓缸的尺寸和手動液壓泵的相關參數，從優化結果分析后，選擇a=10mm，k=35mm，則設液壓缸尾部與剪叉式支撐梁的夾角為φ，由圖中關系可得∠φ=sin根據(11)式就是活塞推力與平臺載荷的關系式，在平臺載荷W不變的情況下液壓活塞桿推力P與α、θ角度有關，其主要關系就是隨著h的變化而隨之變化，另外，液壓缸與支撐梁裝配的位置a、k由計算公式(11)可以得出，而且代入W=2.94KN，l=1150mm，a=110mm，k=396mm即可得到：F=1150P0cos其中：PP1——P2——F——作用于A、G兩銷軸的油缸推力小結：由3.1.3節中的分析可知當α=8.5°，θ=19°φ=7.5°，且P0=2940N，將這些數據代入F=1150×2940×cos8.5°110sin則液壓缸所需最大推力為27100N3.1.3剪叉式升降機構隨高度變化的載荷當載荷一定的情況下，載運平臺在不同高度下所需液壓缸的推力也不同，但是在正常情況下很難測的，而且條件不允許，但是為了選擇合理的參數便能選擇最佳的液壓缸布置方式，如果選擇軟件來模擬本次試驗便能得出想要的數據，根據查閱的資料，蘭州大學的齊文虎通過動力學分析得出了剪叉式升降機構隨高度增加與所需液壓缸推力的相應的系，然后求出函數關系式，應用MATLAB軟件，根據編寫的程序，模擬出了在整個升程范圍內不同高度時所需液壓缸的不同推力，并且描繪了曲線[2]，由圖中可以得出，無論液壓缸布置情況如何，這幾條曲線都有一個共同的規律，隨著載運平臺的高度不斷升高，所需的液壓缸驅動力就不斷變小，這樣就可以根據曲線來確定所需推力最大時的α和φ的值，就可以根據公式(13)求出F的最大值，隨后就可以確定液壓缸尺寸和手動液壓泵的相關參數，如下圖圖a觀察圖a中曲線可知，當載運平臺處于最低位置時所需液壓缸推動力最大，所以，根據這個結論可以計算出最低位置時的α和α=8.5°，θ=19將角度代入公式(12)，可以得出F=27.1KN 3.2剪叉式支撐梁的力學分析這個機構在升降運行中，液壓油缸為主動件。先對剪叉式支撐梁進行具體的機構分析，整個升降機構很簡單，是一個Ⅱ級桿組。該機構沒有局部自由度和虛約束，桿組拆分如圖4所示3.2.1各點坐標分析油缸舉升角度的函數需要根據各點坐標確定，一下是各點的坐標：（1）用（XB，YB）（XG（2）油缸GA長度，以及B、G的位置已知則可以用（XA，YA）（XEXA=XG+GAcos（α+φ）XE=XBYE=XC=XB+BDcosα小結：此過程所推導的公式主要用于3.2.2節中的個鉸點力計算。因為在在此式中存在未知數，需要進行下一步的分析和計算才能得出。3.2.2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。由式(12)可以得到油缸的推力，對各個構件進行分析，并列出力和力矩平衡方程，各方程聯立求解就和以得到個鉸點的受力情況。規定向上和向右為正方向，則根據求得結果的情況，若求得結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：FBy=FCy=對EC桿進行受力分析：X方向平衡方程為：-FEx+Fcos（α+φY方向平衡方程為：FCy+Fsin（α+φ）-對O點去矩：M（FCy?OC?cosα+FEx-F?聯立求得：FOx=FEx-FFOy=FCy+Fsin由條件的P=2940N，則FEy=735NFOx=FEx-F（負號代表方向與假定正方向相反）FOy=FCy+Fsin（小結：在此節中的出了O點鉸點所受的力，豎直方向承受力FOy=810.3N，水平方向承受力3.3升降機支架和上頂板結構的確定從剪叉式升降機構整體結構初步觀察，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=27.1KN，整個載運平臺設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，根據結構分析可得出，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化為跨度為415mm的簡支梁剛度校核，簡支梁截面兩側承受以集中載荷P（=2.94KN）兩根側立槽鋼，慣性矩I=316.7cm4先簡單的認為2.94KN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=Yc1Yc1=PYc1=5qYc=Yc1+Y根據3.1.3節結果，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，則外支撐梁會產生下移，其值為YK1；同樣，在油缸產生推力的時候，K點會產生上移，其值為YK2；根據兩個力的作用，K點產生的總下移量為YK=YK1=NCL3YK2=Fasin(α+θ)48EIYK=YK1-Y由上式結果可以看出，40*20的Q235槽鋼，型號16A3.4起升機構及承載機構各處軸的設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=其作用力對材料作用的性質為：剪切應力。交接軸的材料：選正火回火處理的45號鋼，查《機械設計》表15—1，得硬度為：170～217查《起重機械》表4—11，得：最小安全儲備系數為：n1=1.45.材料安全系數為：n根據公式的安全系數：n=n1根據公式[τ]≥4nGπd2代入數據可得：d≥4×1.6×14703.14×140為了方便，取d=10mm3.5支撐架的承載能力分析和強度校核結構物和機械機構中的各個構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，當載荷超過構件所能承受的范圍之外時，構建就會遭到破壞，整個機構就會被破壞，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，需要對設計的支撐架進行強度校核，這一過程保證了結構的安全性，同時也要保證構件在正常使用情況下具有良好的工作性能，構件不會再載荷作用下產生過大變形，這是保證了材料選擇的適用性。構件在正常適用和維護的情況下，能持久適用而不發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的可靠性。同時也不能忽略選用材料的經濟性，通常情況下可靠性和經濟性會產生相互矛盾，所以，在結構經濟型和可靠性之間力求達到一個最佳平衡是機械設計要解決的根本問題，力求以最經濟的途徑與適當的可靠度滿足各種預定的功能要求[4]，在尺寸設計上，應當在保證支撐架和各個構件在保證充分滿足功能要求和強度需求的基礎上節省材料，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，結合《機械工程材料》[5]中所選的材料，然后根據材料性能和材料力學[6]分析計算出能承受額定載荷的臨界值，然后根據這個值來確定構件尺寸以保證結構安全性，這樣就可以得到既安全又經濟的方案，而且小推車升降機構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。3.5.1內支撐梁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》由上式可得FOx=FEx-Fcos（α+φFOy=FCy+Fsin（α+φ其中FOx=F7,FOy=F8,FCy=F1,FEy=F4根據圖中分析得到：將數據代入上式中可得：由上式解得圖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產生強度影響的只由垂直于EC的力。在CO段內，分析剪力和彎矩得到的方程分別是：在EC的彎矩圖和剪力圖如下所示：圖10EC的彎矩圖和剪力圖由3.1.3步的圖中分析可以得出結論：當載運平臺處于最低位置的時候剪叉式支撐梁會產生最大彎矩，通過上述的計算得到：Mmax=3087750N·mm=3.087750KN·m，則?=MmaxW=3.087750214.844=14.372MP則剪叉梁EC滿足強度要求。3.5.2內支撐梁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=214.844cm3由上式=5\*GB3⑤=6\*GB3⑥可得FOx=FEx-Fcos（FOy=FCy+Fsin（各力的大小為：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受力分析圖圖12支撐梁EC簡力圖在AO段內，分析剪力和彎矩得到的方程分別是：在OB段內，所得結果為：BD圖13AD的彎矩圖和剪力圖由3.1.3步的圖中分析可以得出結論：當載運平臺處于最低位置的時候剪叉式支撐梁會產生最大彎矩，通過上述的計算得到：Mmax=N·mm=KN·m，則?=MmaxW=214.844=21.89MPa<[?則剪叉梁BD滿足強度要求。四、手動液壓系統的設計手動液壓泵系統是整個剪叉式升降系統的原動機部分，動力來源為手動力，而液壓缸是升降機構的執行系統，以液體為工作介質，通過手動力驅動裝置將人體生物能轉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行裝置，這里執行裝置是液壓缸活塞桿，將液體的壓力能轉化為機械能，驅動剪叉式支撐梁受力點使升降機構按照之前設計的軌跡運動[7]，來實現驅動負載克服重力做功。這一節的主要任務就是設計出手動液壓泵機構以及根據負載所需的動力計算出具體的參數尺寸，而且設計出合理的液壓缸尺寸，既要保證能驅動額定載荷的重物，還要保證占用空間小，因為液壓缸的安裝在剪叉式支撐梁的側面，載運平臺在下降到最低位置時會影響平臺的最低高度，所以液壓缸的直徑要設置合理才能不影響卸載貨物。同時還要滿足強度要求，因為在升降機構中液壓缸也承受著載荷，所以對液壓缸的材料和厚度也有要求，在這個過程中要借助《液壓傳動基礎》等資料來參考，方能進行合理的設計和計算。4.1液壓系統的組成一部完整的完整、能夠正常工作的液壓系統，根據本次設計包括以下五個部分：=1\*GB2⑴能源裝置（動力原件）：手動液壓泵中動力元件是手壓桿，通過人輸入動力，給液壓系統提供壓應力油，將手動生物能轉化為液壓能。=2\*GB2⑵執行裝置（執行元件）：在這個簡單的液壓系統中，執行元件是液壓缸以及活塞桿，主要作用是將液壓油傳遞的液壓能轉化為機械能，驅動剪叉機構的支撐梁運動從而使載運平臺向上運動。=3\*GB2⑶控制裝置（控制元件）：手動液壓泵結構簡單，這里的控制元件只有單向閥和卸荷閥，單向閥只允許經過閥門的液壓油沿著一個放向流動，圖中為由下向上流動；卸荷閥的作用是卸載液壓油中的壓力，是液壓油中的壓力能逐漸變小，主要用于升降平臺的下降過程，在這一過程中，載運平臺上有重物，則會對平臺施加載荷，相應的剪叉結構會承受到載荷，此時會對液壓缸中的液壓油產生壓力，則液壓油中儲存來自重物的壓力能，只要通過手動打開卸荷閥，液壓油就會在壓力的作用下回到油箱中，載運平臺降低，方便卸貨，在此過程中不需要消耗任何能量，這就是適用手動液壓系統作為原動機的最大受益之處。（4）輔助裝置（輔助元件）：在手動液壓系統中包括油箱、濾油器、油管及接頭、密封圈等裝置，油箱負責儲存液壓油，在系統運轉過程中液壓缸中的液壓油量會發生變化，油箱可負責中轉過程，油管的作用是液壓油的通道以便傳遞液壓能。（5）工作介質，它是指傳遞能量的工作介質，有各種礦物油、乳化液和合成型液壓油等幾大類。在液壓油的選擇有液壓油的類型和黏度，液壓油的黏度選擇主要取決于液壓泵的類型、工作壓力、工作溫度等因素，首選的是專用液壓油。以上五個裝置都是需要在以下計算和分析中確定的，根據額定載荷和其他工作條件計算出具體參數，然后通過ProE畫出個零件圖和裝配圖。圖14手動液壓系統中的控制元件符號圖b圖c為此機構的手動液壓系統的原理圖，其中1為油箱，2和5為單項閥，3小活塞，4為操作手柄，6為液壓缸，7為卸荷閥液壓系統的循環回路：當操作手柄4向上提起，帶動活塞3向上運動，單項閥2會被打開油液會通過單向閥進入小活塞缸中，下壓操作手柄，單向閥2關閉，單向閥5被打開，油液通過液壓管進入液壓缸6中，此時機械能轉化為油液的壓力能，油液隨著管道向液壓缸流動，此時油液壓力能轉化為機械能，推動液壓缸活塞向上運動，活塞桿會推動剪叉式支撐梁向上運動，載運平臺向上運動，方便從貨車上把貨物裝在小車上，當需要從小車上卸載貨物時，打開卸荷閥7，油液在壓力作用回到油箱，液壓缸活塞桿向下運動，液壓缸活塞收縮，支撐梁向下運動，載運平臺向下運動，完成油液循環過程。4.2手動液壓泵的選用手動油泵、腳踏油泵體積小，重量輕，結構緊湊，操作簡單，超高壓，小排量，配有低壓泵以提高工作效率。可直接對壓力容器進行壓力試驗，配備油缸及機具可以進行起重、頂升、彎曲、校直、拉伸、沖孔、鉚接、拆裝等作業。型號工作壓力(MP最大排量(mL/次)最大手搖力(N)油箱容量(L)出口螺紋公制外形尺寸(mm)重量(Kg)高壓低壓高壓低壓SYB-1631.52.312.55000.7M16X1.5600x100x1509SDB-1/0.7631.52.314.55000.7M16X1.5600x100x1508SDB-1/3631.52.314.55003M16X1.5620x160x15010SDB-2/0.7631.52.314.55000.7M14X1.5620x150x1509.5SDB-2/3631.52.314.55003M14X1.5620x190x15011.5SSB-163255001M14X1.5150x120x1809表1技術參數根據液壓缸容量和手動液壓泵的外形尺寸，選擇SYB-1型的手動液壓泵，而且該液壓泵屬于小型，操作方便，適合用于手推車上，通過在網站上查詢可知，由多出廠家銷售型號手動液壓泵，而且價格優惠平均240～600元一臺，而且網上直銷，隨時可以訂購圖c4.3執行機構——液壓缸的選用與參數計算4.3.1液壓缸的類型、數量、安裝位置液壓缸是升降機構的執行元件，在選擇的時候要考慮一下幾個因素：（1）液壓缸的工作環境，工作環境條件不同液壓缸的結構和參數設計也不同，但在本次設計中，小推車是在正常工作環境下，負載相對較小而且比較穩定，工作環境比較清潔，所以不用考慮不利因素帶來的影響。（2）液壓缸大小和外部負載情況液壓缸的安裝方式是耳軸式，而且小推車的要求是方便攜帶，所以液壓缸的形狀和大小要設計合理才能保證小推車的體型輕便，而且要在能承載額定載荷的情況下減小液壓缸的尺寸。（3）液壓缸的運動形式和安裝約束條件根據剪叉式升降機構的中液壓缸的工作形式來確定液壓缸的最大和最小行程，從而確定液壓缸的長度和活塞桿的長度，既要保證液壓缸推動升降平臺達到最高位置，又要保證液壓缸能夠收縮使載運平臺下降到對位置以便方便卸載，保證平臺上下活動靈活，所以設計合理的長度尤為重要。（4）液壓缸的受力情況要充分考慮液壓缸的承載能力，若液壓缸收到側向力或者偏心力的時候容易發生損壞，因為液壓缸受到側向剪力的時候容易發生彎曲，所以在安裝的時候應當盡量避免這種情況，最好使液壓桿只受拉力和壓力，另外考慮到小推車的使用壽命，選擇液壓缸的時候液壓考慮這個因素，液壓缸的耐用性是小車耐用的基礎。為了安全考慮。按照液壓缸按結構形式分類為:活塞式液壓缸、柱塞式液壓缸、擺動式液壓缸。活塞式液壓缸：將液壓能轉變為機械能的、做直線往復運動（或擺動運動）的液壓執行元件。它結構簡單、工作可靠。用它來實現往復運動時，可免去減速裝置，并且沒有傳動間隙，運動平穩，因此在各種機械的液壓系統中得到廣泛應用。柱塞式液壓缸：結構比較簡單，成本低，制造方便，柱塞常做成空心的，單柱塞缸只能有一個方向的運動，所以多成對使用。一般用在行程比較長的場合，比如：龍門刨床、液壓機、導軌磨、大型拉床等。擺動式液壓缸：輸出扭矩并實現往復運動的執行元件，也稱擺動式液壓馬達。有單葉片和雙葉片兩種形式。定子塊固定在缸體上，而葉片和轉子連接在一起。根據進油方向，葉片將帶動轉子作往復擺動。液壓缸數量：為了保證左右平衡，所以液壓缸的安裝數量為左右各一個安裝位置：在步驟3.1中通過計算和分析得出了具體的方案，通過鉸鏈與支撐梁鉸接，其中內支架的鉸接點距剪叉中心為k=396mm，外支架的鉸接點距剪叉中心a=110mm。小結：根據各種液壓缸的性能和特點，這里選擇活塞式液壓缸，才能滿足升降機構的需要，為剪叉機構提供推力，并且承受剪叉式支撐梁的壓力。4.3.2液壓缸的計算（1）液壓缸作用力和內徑的確定已知條件為液壓缸所需的最大推動力F=27.1KN，然后根據這個條件和參考資料上的公式來計算液壓缸的內徑D和活塞桿直徑d，在計算過程中將密封阻力的因素計算到液壓缸的機械效率中去，則液壓缸的機械效率為0.92，液壓缸被壓P0=1MPa，液壓缸行程S=220mm，液壓缸額定壓力P=13根據資料活塞桿直徑d和工作壓力的關系為：得d=0.7DD=根據條件求得D=48.2mm，則相應的可以求得d=33.7mm圖15液壓缸計算簡圖根據國家標準GB/T2338-93，取標準直徑D=50mm，d=35mm(2)活塞桿直徑的確定和校核F——液壓缸的負載力——材料許用應力（45鋼）——活塞桿材料的抗拉強度640mpa——安全系數則d≥4Fπ[σ]=4×27100滿足要求（3）工作速比φ=ν1（4）缸筒壁厚的計算根據以下計算式圖16缸筒壁厚公式根據缸徑查手冊預取δ=3此時δD滿足使用薄壁缸筒計算式的要求，下面利用上式來計算：最高允許壓力一般是額定壓力的1.5倍，根據給定參數P=13MP，所以：Pmax許用應力在選取材料的時候給出：σ根據式23.3—3得到壁厚：δ為了保證安全，去壁厚為5mm。確定了壁厚則可以確定液壓缸外徑D1（5）缸體長度的確定根據剪叉式升降機構確定液壓缸的最小總長度為287mm，液壓缸的最大長度為455mm，則液壓缸最大行程L=168mm，分別為液壓缸缸體內部的長度應等于活塞的行程與活塞寬度的和。缸體外部尺寸還要考慮到兩端端蓋的厚度，一般液壓缸缸體的長度不應大于缸體內徑D的20-30倍。缸體長度≤（即：缸體內部長度為168+35+6.25=209.25mm取210mm，根據缸體內部長度確定缸體長度為219.5mm（6）最小導向長度確定當活塞桿全部外伸是，從活塞支撐面中點到缸蓋滑動支撐面中點距離為H，稱為最小導向長度。如果導向長度過小，將使液壓缸的初始撓度增大，影響液壓缸的穩定性，因此在設計時必須保證有一定的最小導向長度。對一般的液壓缸，最小導向長度H應滿足：H≥L20式中：L——液壓缸的最大行程（mm）D——液壓缸內徑（mm）（7）活塞厚度的確定活塞厚度一般去內徑D的0.6—1.0倍即活塞厚度范圍為30—50mm取厚度為35mm（8）缸蓋厚度的確定一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度按強度要求可用下列公式進行近似計算：T≥0.433DP式中：D——缸蓋止口內徑（mm）T——缸蓋有效厚度（mm）T≥4.18mm,取4.5mm（9）活塞桿長度活塞桿長度為287-20-35=232mm4.4小結通過本節的分析和計算得出了剪叉式手動液壓小推車手動力機構部分——手動液壓泵的詳細參數，通過給出的額定載荷和上一節算出的所需手動液壓泵最大推力，選擇合理的手動液壓泵，然后根據查閱相關資料，根據公式和參考文獻算得了液壓缸的詳細尺寸，其中有液壓缸的內徑，活塞桿直徑，活塞的尺寸，液壓缸外徑，液壓缸厚度和長度，這樣就可以用proE畫出液壓缸零件圖，而且還對液壓缸內徑進行了材料選擇和強度校核。致謝我由衷的感謝在這畢業設計中給予我幫助的所有人，其中對我幫助最大操勞最多的就是我的指導老師——楊蔚華老師，無論什么時候去請教問題的時候她總是會停下手中的工作給我耐心的解答。還要感謝身邊同學的幫助，在設計過程中遇到難以決斷的選擇時我都會找同學去討論，而且每次都能得到滿意的答案，還要感謝學校給我這次獨立完成一次自由課題設計的機會，我可以充分發揮我的想象，利用所學的知識來我的構思形象的展現出來，我可以感受把想象變為現實的快樂，享受著設計過程中自由發揮的樂趣，雖然如此，但是在完成設計的過程中依然會碰到一些困難，不過方法總比困難多，只要多花時間去專研總會有解決辦法，比如在最初設計的時候無從下手，因為課題來源于生產實際，所以我選擇在生活實際中進行調查，來獲得設計條件和原始數據，萬事開頭難，這就是我的解決辦法，在這里也要感謝在百忙之中給我提供相關數據的快遞員。光陰似箭，本次畢業設計的完成就代表著大學時光的完結，這次畢業設計也是對我們大學四年學習的一個評估，檢測我們是不是真正掌握了大學所規定的課程內容，能不能用所學的知識來解決實踐的問題，有沒有能力踏入到社會中，通過本次的畢業設計讓我深深的反省了一下自己，在設計的過程中明顯會感覺心有余而力不足，以前學過的部分知識沒有真正的掌握，以至于要臨時去翻書學習，只要發現不足就及時去學習便為時不晚，所謂活到老學到老，人本來就是一個不斷學習的過程。參考文獻[1]哈爾濱工業大學理論力學教研室.理論力學.高等教育出版社，2002[2]蘭州理工大學.機械制造及其自動化.《液壓雙梁鉸接式剪叉升降平臺布置方式優化設計》.齊文虎.2011[3]廣州鐵道車輛.《剪叉式液壓升降平臺的設計》.唐朝明.1995[4]華中科技大學出版社，《金屬結構》，燕怒、孫宜華，2012[5]大連理工大學出版社，《機械工程材料》，于永泗、齊民，2012[6]高等教育出版社，《材料力學》，孫訓芳、方曉淑，2009[7]華中科技大學出版社，《液壓傳動基礎》，趙新澤、譚宗柒，2012[8]宋耀軍、劉棒,液壓缸驅動的剪刀撐機構運動及動力學分析，起重運輸機械，2004[9]歸正,X型剪叉升降平臺機構的分析.建筑機械，1997[10]（JS1068──67）機械設計手冊下冊第二版1987[11]楊家軍.機械系統創新設計［M］.華中理工大學出版社，2000[12]張春林.機械創新設計［M］.機械工業出版社，1999[13]機械設計手冊編委會.機械設計手冊新版2，3卷［M］,機械工業出版社，2004[14]卜炎.機械傳動裝置設計手冊（上冊［M］），機械工業出版社。1999[15]吳宗澤.機械設計師手冊［M］．北京:機械工業出版社,2004.9.[16]鄒慧君，張青，郭為忠.廣義概念設計的普遍性、內涵及理論基礎的探索【J】.機械設計與研究，2004,20（3）：10-14[17]RobertL.Mott著;

錢瑞明縮編.Machineelementsinmechanicaldesign［M］.電子工業出版社[18]Yuan,Feng.StudiesfortheProductInnovativeDesignSystemBasedonTRIZ.CIMS,Beijing基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現的供暖系統最佳啟停自校正（STR）調節器單片機控制的二級倒立擺系統的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協議棧的實現基于單片機的蓄電池自動監測系統基于32位嵌入式單片機系統的圖像采集與處理技術的研究基于單片機的作物營養診斷專家系統的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統研究與開發基于單片機的泵管內壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統開發基于單片機的液壓動力系統狀態監測儀開發模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數控系統的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環走絲方式研究基于單片機的機電產品控制系統開發基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內核設計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統的設計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統單片機系統軟件構件開發的技術研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設計和應用基于單片機的光纖光柵解調儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統的研制基于單片機的數字磁通門傳感器基于單片機的旋轉變壓器-數字轉換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調系統的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統設計Pico專用單片機核的可測性設計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現基于單片機的電液伺服控制系統用于單片機系統的MMC卡文件系統研制基于單片機的時控和計數系統性能優化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學生單片機應用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數據采集系統基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設備的數控改造基于單片機的溫度智能控制系統的設計與實現基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協議轉換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監測技術研究基于單片機的膛壁溫度報警系統設計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設計基于單片機船舶電力推進電機監測系統基于單片機網絡的振動信號的采集系統基于單片機的大容量數據存儲技術的應用研究基于單片機的疊圖機研究與教學方法實踐基于單片機嵌入式Web服務器技術的研究及實現基于AT89S52單片機的通用數據采集系統基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統基于單片機的控制系統在PLC虛擬教學實驗中的應用研究基于單片機系統的網絡通信研究與應用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統設計與研究基于單片機的模糊控制器在工