水果便携式采摘升降台设计.docx

1、目 录1.绪论 .11.升降机机械机构的设计 .21.1 工艺参数 .21.2 升降机机械结构形式和运动机理 .21.2.1 机械结构形式 .21.2.2 升降机的运动机理 .22 升降台的机械计算和零件设计 .22.1 液压缸位置的确定和液压缸推力的计算 .22.2 升降零件的设计 .22.2.1 上顶板结构 .22.2.2 强度校核 .22.3 支架设计 .22.3.1 支架的结构 .22.3.2 支架的受力分析 .22.4 支架间的连接及计算 .22.5 升降台底座的设计和校核 .23.升降台液压系统的设计 .23.1 液压系统的总体规划 .23.2 执行元件类型、数量和安装位置 .23

2、.2.1 液压缸类型选择 .23.3 确定的液压缸及安装 .23.3.1 驱动液压缸的选择 .23.3.2 主动液压缸 .23.3.3 安装位置 .23.4 速度和载荷计算 .2参考文献 .2致 谢 .2水果便携式采摘升降台1.绪论本文着重介绍水果便携式采摘升降台的设计，该装置不仅方便在果园间的移动及升降，而且可以作为水果采摘头的固定装置，弥补我国在便携式小型升降台和机械化水果采摘方面的空白。论文选题的意义：采摘作业所用劳动力占整个生产过程所用劳动力的33% 50% 1，采摘作业比较复杂，季节性很强，若使用人工采摘，不仅效率低、劳动量大，而且容易造成果实的损伤。使用采摘机械不仅提高采摘效率，而

3、且降低了损伤率，节省了人工成本，提高了果农的经济效益。因此，提高采摘作业机械化程度有重要的意义。随着农业从业者的减少及老龄化趋势不断加大,采摘机械的开发利用具有巨大的经济效益和广阔的市场前景。升降机国内外现状分析（1）国内研究现状及分析 2：改革开放三十年以来,我国城市建设发展突飞猛进，有利的带动了我国升降机产业的发展,升降机做为人们出行的垂直交通工具已经随处可见。1978 年，党的十一届三中全会作出了实行改革开放的重大决策。随着大批升降机企业的创建，我国升降机行业在技术、管理也不断规范。1987 年，国家标准 GB 7588-87升降机制造与安装安全规范发布。该标准对保障升降机的制造与安装质

4、量有十分重要的意义。改革开放后的第二个十年可以说是中国升降机行业稳步发展,不断创新的十年。经过改革开放第一个十年，我国升降机行业在吸收国际升降机新技术的同时，相关的管理体制也在不断的完善。1991 年 3 月升降机标准制订修订协调会在廊坊市中国建研院机械化所召开。会议确定 1991年将制订国家标准升降机产品型号编制办法，自动扶梯分类，自动扶梯技术条件，自动扶梯试验方法、自动扶梯安装验收规程；修订国家标准 GB7588-87升降机制造与安装安全规范，GB10060-88升降机安装与验收规范，另外还将制订 3 项行业标准：船用升降机，液压升降机，升降机导轨检验规则。 随着我国经济的快速发展、城市化

5、建设的不断完善，升降机已不只存在于高档商务写字楼、大酒店、商城普及到高层住宅楼，同时也走进人们生活的多个角落，成为城市建筑中不可缺少的垂直交通工具 3。我国有 13 亿人口，在用升降机的人均拥有量是世界平均数的 1/3，是发达国家的 1/10。巨大的升降机市场吸引了全世界几乎所有升降机企业的关注。2007 年中国政府出台了一系列经济政策，加强宏观调控力度，使升降机市场逐步走向稳健和规范轨道。中国大陆升降机市场在健康发展的同时稳步攀升，升降机产销量达到了 21.6 万台，比上年净增 4.8 万台，增幅为 28%，这是在我国升降机产量持续走高的基础上又一次创造了历史新高，超过了全世界升降机产量的一

6、半。据统计，2007 年我国安装验收升降机 146999 台，同比增长 24%。截止 2007 年底，全国在用升降机达917313 台。中国已经成为全球最大的升降机市场 4。 到 2008 年底，我国在用升降机量已超过100 万台。中国目前不但是全球最大的升降机生产基地和消费市场，也是拥有升降机最多的国家之一。现在我国升降机生产力不断提高，质量也被国际市场所认可，不但能够满足国内市场需求，国际市场的供应能力也在加强。（2）国外研究现状及分析：近 20 年世界工程升降机行业发生了很大变化。RT(越野轮胎升降机)和 AT(全地面升降机)产品的迅速发展，打破了原有产品与市场格局，在经济发展及市场激烈

7、竞争冲击下，导致世界工程升降机市场进一步趋向一体化 5。目前世界工程升降机年销售额已达 75 亿美元左右。主要生产国为美国、日本、德国、法国、意大利等，世界顶级公司有 10 多家，主要集中在北美、日本（亚洲）和欧洲。美国既是工程升降机的主要生产国，又是最大的世界市场之一。但由于日本、德国升降机工业的迅速发展及RT和AT产品的兴起，美国厂商曾在20世纪6070年代世界市场中占有的主导地位正逐步受到削弱，从而形成美国、日本和德国三足鼎立之势。近几年美国经济回升，市场活跃，外国厂商纷纷参与竞争。 美国制造商的实力也有所增强，特雷克斯升降机公司的崛起即是例证。特雷克斯升降机公司前身是美国科林升降机厂。

8、1995年以来，其通过一系列的兼并活动，已发展成为世界顶级公司之一。日本从20世纪70年代起成为工程升降机生产大国，产品质量和数量提高很快，已出 口到欧美市场，年总产量居世界第一 6。 欧洲是潜力很大的市场，欧洲各工业国既是工程升降机的 出口国，也是重要的进口国。德国是最大的欧洲市场，其次为英国、法国、意大利等国。在德国AT产品市场份额中，利勃海尔占53%，格鲁夫占 16%，德马泰克占14%，多田野和特雷克斯各占10%和5%左右。升降机制造业中的联合之风与汽车业很相似，在汽车行业中，通用汽车、福特、雷诺、宝马、梅赛德斯、大众等大公司都走上了联合之路，这两个行业的世界市场已日趋一体化。欲在成熟的

9、世界市场获取市场份额并保持增长，捷径是购买竞争对手，其长期目标是争夺世界市场的支配地位。在升降机行业，某种意义 上，打入世界市场即意味着进入北美、日本（亚洲）和欧洲三大市场。通过对国内外发展情况看，用于建筑、汽车行业业的升降台已经相当成熟。但是用于农业、特别是用于水果采摘的升降台在国内外都是空白。因此设计适合水果采摘的升降台是弥补空白的当务之急。近20年世界工程升降机行业发生了很大变化。RT(越野轮胎升降机)和AT(全地面升降机)产品的迅速发展，打破了原有产品与市场格局，在经济发展及市场激烈竞争冲击下，导致世界工程升降机市场进一步趋向一体化。目前世界工程升降机年销售额已达75亿美元左右。主要生

10、产国为美国、日本、德国、法国、意大利等，世界顶级公司有10多家，主要集中在北美、日本（亚洲）和欧洲。美国既是工程升降机的主要生产国，又是最大的世界市场之一。但由于日本、德国升降机工业的迅速发展及RT和AT产品的兴起，美国厂商曾在20世纪6070年代世界市场中占有的主导地位正逐步受到削弱，从而形成美国、日本和德国三足鼎立之势。近几年美国经济回升，市场活跃，外国厂商纷纷参与竞争。 美国制造商的实力也有所增强，特雷克斯升降机公司的崛起即是例证。特雷克斯升降机公司前身是美国科林升降机厂。1995年以来，其通过一系列的兼并活动，已发展成为世界顶级公司之一。日本从20世纪70年代起成为工程升降机生产大国，

11、产品质量和数量提高很快，已出 口到欧美市场，年总产量居世界第一。 欧洲是潜力很大的市场，欧洲各工业国既是工程升降机的 出口国，也是重要的进口国。德国是最大的欧洲市场，其次为英国、法国、意大利等国。在德国AT产品市场份额中，利勃海尔占53%，格鲁夫占 16%，德马泰克占14%，多田野和特雷克斯各占10%和5%左右 7。升降机制造业中的联合之风与汽车业很相似，在汽车行业中，通用汽车、福特、雷诺、宝马、梅赛德斯、大众等大公司都走上了联合之路，这两个行业的世界市场已日趋一体化。欲在成熟的世界市场获取市场份额并保持增长，捷径是购买竞争对手，其长期目标是争夺世界市场的支配地位。在升降机行业，某种意义 上，

12、打入世界市场即意味着进入北美、日本（亚洲）和欧洲三大市场 8。通过对国内外发展情况看，用于建筑、汽车行业业的升降台已经相当成熟。但是用于农业、特别是用于水果采摘的升降台在国内外都是空白。因此设计适合水果采摘的升降台是弥补空白的当务之急。本设计需要重点研究的、关键的问题的解决:(1)动力的问题：升降台的动力问题一直是困扰国内外的专家的难题，升降平台均以电能或内燃机做动力，也有手、电两用型，以备无电使用，用手压动液压缸升降平台，升降时间长，操作费力，以电源做动力时，在施工现场，升降平台频繁移动，电源线不能无限延长。还有使用车辆内燃机作升降平台的动力，车辆必须相随作业，在一个地点往往停留时间长，使用

13、成本高。因该课题是水果便携式采摘升降台设计，所以突出便携式。决定采用以脚踏为动力，为液压缸提供压力，从而驱动升降台的升降。该装置灵活轻便，不受没有电源及使用内燃机的高成本限制。(2)选择常用升降机构的问题：升降机构的选择对升降台的影响非常大。升降台按其工作原理可分为液压升降台、垂直丝杠升降台、水平丝杠升降台、链条式升降台、螺旋器升降台等。以上升降台，各有优缺，通过按其工况及实际使用情选定出最合适的一种。因为本装置需在果园间不断移动，应具有便携性。考虑到升降行程只需3-5米即可，要求装置本身质量轻、体积小、成本低、对精度要求不高、上升高度需任意可调。决定采用以液压为驱动，以剪式结构为装置支承的特

14、殊机构。该机构能兼顾以上常见机构的优点、克服不利因素。1.升降机机械机构的设计1.1 工艺参数本设计升降机为全液压系统，相关工艺参数为：额定载荷：200kg最低高度：500 mm最大起升高度：1300 mm最大高度：1800mm平台尺寸：1000x500mm1.2 升降机机械结构形式和运动机理 1.2.1 机械结构形式根据升降机的平台尺寸 1000X500mm，参考国内外同类产品的工艺参数可知 9，该升降机宜采用双双叉机构形式：即有两个双叉机构升降台合并而成，有一个液压缸做同步运动，以达到升降机升降的目的。其具体结构形式为：图 1-1 升降机的基本结构形式图 1.1 中 1、2、3、4、5、6

15、、7、8 为支架，主要起支撑作用和运动转化形式的作用，一方面支撑上顶板的载荷，一方面通过其铰接将液压缸的绳缩运动转化为平台的升降运动，上顶板与载荷直接接触，将载荷转化为均布载荷，从而增强局部承载能力。下底架主要起支撑和载荷传递作用，它不仅承担着整个升降机的重量，而且能将作用力传递到地基上。通过这些机构的相互配合，实现升降机的稳定和可靠运行。1.2.2 升降机的运动机理升降机的基本运动机理如下图所示：图 1-2 升降台运动分析 1、2、3、4 支架图中 1、2、3、4 支架在 O 点铰接，支架 1、2、3、4 上下端分别固定在上、下板面上，通过活塞杆的伸缩和铰接点 O 的作用实现货物的举升。根据

16、以上分析，升降机的运动过程可以叙述如下：支架 1、2 为升降机机构中的固定支架，他们与底板的铰接点 做不完整的圆周运动，支架 3、4 为活动支架，他们在液压缸的作用下由23,最初的几乎水平状态逐渐向后来的倾斜位置运动，在通过支架之间的绞合点带动 3、4 也不断向倾斜位置运动，以使升降机升降。 初态时，上下底板处于合闭状态，支架 1、2、3、4 可近似看作为水平状态，随着液压油不断的输入到液压缸中，活塞杆外伸，将支架 2 顶起，支架 2 上升时，由于绞合点 O 的作用使支架 1运动，1、2 的运动通过铰接点带动 3、4 运动通过一系列的相互运动和作用，使上顶板上升，当上升到指定高度时，液压缸停止

17、运动，载荷便达到指定高度。2 升降台的机械计算和零件设计2.1 液压缸位置的确定和液压缸推力的计算为了方便研究各部件间的受力情况仅选取下半部分进行分析图 2-1 受力分析示剪叉机构的液压缸活塞运动速度与台面升降速度的关系式为10 2-12cos2in()ralav vl液压缸推力与台面荷重的关系式为2-22cossin()i()lPWa式中， 111sini,ta,isin22colhal d 液压缸运动速度： 2-3sincos2coAylavv式中， 11sisin,ta.2lhalL液压缸推力： 2-4cos()in()lPW为便于计算及工况要求取 L=500mm W=2000N Hmi

18、n=500mm Hmax=1800mm上顶板及下底座总高度为 100mm 可得两幅剪叉板高度变化范围 400mm 至 1700mm 由此可计算出角度 和 值由 h 取最小值时得 和 最小值 110.2sini32hl11sintata0.2187co=0.52l由 h 取最大值时得 和 最大值110.85sini122l11sintata.6927co=0.52l上式可得1358122769液压缸推力与台面荷重的关系式为 2cossininlpwa2-5由上式及 和 的取值范围可以确定当台面载荷一定时，液压缸推力的最小值及 a 的值：已知 在 范围内是递减的 在 范围内是递增的 135812cossinL=0.5 代入上式