果园水果采摘升降平台的设计
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专家系统与应用程序基于模糊集理论的有效性的评估农业机械摘要:农业机械生产的服务质量是代表农业成功的基本因素之一。从这个意义上说,有一个明确需要定义这些机器质量的具体指标,它有可能决定哪些机器适合不同工作条件。服务的技术系统概念的有效性代表质量的一个综合指标。本文运用模糊集理论定义的有效性和可靠性、可维护性和功能作为影响指标的有效性。在这个意义上的模型评估的有效性拖拉机作为农业的典型代表机器已经形成。本模型是基于集成上述的语言描述。利用模糊集理论和max-min成分影响指标,模型进行了测试。同一类别的三个拖拉机为例,利用的气候和土壤条件在更广泛的贝尔格莱德(塞尔维亚)地区。即使在这个实验中条件是非常重要参数 , 相比于其他操作,实现的效果差异也达到大致相等。1.介绍为达到扩张的全球农产品的要求,实现更大的农业技术的发展。人们普遍认识到当代农业系统中需要适当的机器和设备,仔细和详细规划的需求和控制所有相关的生物、技术、技术和其他进程。最终结果的准确、可靠的预测为每个指定的操作,以及完整的作物生产过程中,。要求加强了引入复杂的实验,数学,农业科学统计,机械和其他方法都是特别重要的。在过去的几十年。除了上述的要求,一个适当的技术体系必须满足生产力的标准,期望的作物生产。在大多数情况下,在塞尔维亚,tractor-machinery农场系统的能力远远超过最优级别(尼克里奇,2005),增加成本作物生产。目前,现有的数学优化方法、支持的高性能计算机有效地解决优化问题(Dette &韦伯达菲et al .,1990;1994;Mileusnic,2007;等等)。一个最优的技术体系的形成为我们生产了更便宜的食品,高度影响拖拉机的可靠性、可维护性和系统的功能。与系统科学发展同样,实际上的开始是IIWorld战争后,在适当的工程和科学文献定义了一系列的概念,来描述技术系统的基本特征的点的服务质量。可靠性的指标是技术系统和行为操作,技术指标和可维护性systembehaviors期间的失败可以表示为大多数可辨认的概念。这两个概念及其实现最先进的发展。有效性的概念被定义在试图描述同时技术操作系统的行为和失败的时期。这概念考虑可靠性和可用性的表演,以及提出了技术系统设计的功能(Papic&Milovanovic2007)。换句话说,一个技术系统的有效性的概率,一个成功的功能系统技术和执行所需的准则函数限制允许的差异对于给定时间和给定的周围条件。虽然在相同的精神,一些作者定义有效性有所不同。在(Ebramhimipour &铃木,2006)被定义为总体有效性的指标包含效率、可靠性和可用性。这两个引用定义包括并行关于可靠性和可用性,虽然可用性包括可靠性和可维护性(Ivezic,Tanasijevic,& Ignjatovic,2008)。因此它可以商定有效性是影响可靠性、可维护性的功能。可靠性系统不断的被定义为特征保持操作abilitywithin允许的差异极限在现在;可维护性的能力是预防和发现故障及损坏,系统更新通过参加技术和操作能力和功能维修,功能实现功能的程度要求,即调整环境,或更准确系统运行的条件。监测的可靠性和可维护性是常见的监控时间的状态显示(图1)可靠性和可维护性的函数可以确定,以及操作的平均时间和平均时间相关。主要问题出现在形成时间的照片数据监控和记录。在现实条件的机器应该连接到信息系统将准确记录每一个失败、持续时间和修复程序。这通常是昂贵或简易监测机器的性能,即关闭的,是不精确的。此外,提供的统计数据处理时间的状态要求所有的机器在平等的条件下工作,这是难以实现。至于技术体系的功能,没有共同的方法测量和量化。这在本文的原因,为了评估的有效性, 将使用专业知识和分析机器判断工作的工作过程。应用专业知识判断主要用于文学,主要是为数据处理和评估的技术系统而言:风险(Li 廖,2007)、安全(王2000;王、杨、&森1995)或可靠性,用专业知识判断自然的语言形式。因此,数学和逻辑概念模型进行处理的经验判断,即计算的语言描述,模糊集合理论使用(Klir &元,1995;枝,1996)。应用模糊今天集代表了最常用的工具之一各领域解决问题的优化(黄顾,&杜,2006)和识别(陈,1996)过程问题。Cai(1996)提出了不同的概述应用程序方面的模糊方法在系统失败工程,这是一个接近效能评估问题。应用模糊逻辑理论和专家系统(辽、一般2011;Liebowitz,1988)也用于解决优化问题的农业机械领域。(Abbaspour-Fard Rohani & Abdolahpour,2011)的基础上神经网络的应用程序,在拖拉机预测失败。(Yu,你们&赵,2010)模糊数学、可靠性理论和多目标优化技术应用设计拖拉机最终传动。机器的可预测性和可靠性,显著依赖于其有效性的技术系统。本文的观点是根据模糊集理论的利用率建立模型的有效性。从而说明模糊集是用于分析可靠性、可维护性和功能表现(部分指标的有效性)以及为他们融入效率。他们的工作是以这种有效模型质量的方式评估技术系统。模型可以作为标准购买决策相关的任何程序,系统的操作或维护,修理的预测和维护成本。质量和功能的建议模型有效性的确定农业所示机械、拖拉机。2。基于模糊集的有效性表现评估理论数学和概念模型的有效性评估实际上是在两个步骤:总结模糊命题的部分的效性指标;模糊提到的分成一个指标合成。模糊命题过程为代表的声明,包括语言变量基于可用的信息技术系统。在这个意义上它必须定义语言的名字变量,代表不同的等级的效果考虑技术系统和定义的模糊集描述提到的变量。作文是一个模型,它提供了影响结构有效性性能的指标。2.1。模糊模型解决问题第一步创建的模糊有效性模型(E)评估本身和定义语言变量以及可靠性(R)、可维护性(M)和功能(F)有关.许多语言变量,它可以发现最大数量的理性,人类可辨认的表达式可以同时识别(王et al .,1995)。然而,识别的考虑甚至较小的特征数量的变量可以有用,因为专家的判断(Ivezicet al .,2008)模糊集的灵活性一般包括过渡现象。根据以上,五个语言变量为代表的有效性表现包括:穷,充足,平均,和优秀。这些语言形式变量给出适当的三角模糊集(Klir 元,1995),图2所示。在图2中,j = 1,。实际上,5代表的计量单位有效性。因此,部分指标的有效性:R、M和F,隶属函数l:在下一步中,执行max-min组成。马克斯-敏成分,也称为悲观,经常用于模糊代数作为一个综合模型(Ivezicet al .,2008;Tanasijevic et al .,2011;王王et al .,1995;2000)。这个想法是为了让整体评估(E)等于部分虚拟代表评估。这评估被确定为之间的最好的一个最坏的打算部分成绩(R、M或F)。它可以得出的结论是,所有的元素(R、M和F)E有同等影响E,max-min组成以并行方式被使用,这将部分的到综合指标。在文学(Ivezicet al .,2008;etal .,1995)max-min成分通过运营商”和“和”或“提供一个优势在其他的某些元素在合成的过程中,也使用。准确地说,如果我们看看三个部分指标,即他们的隶属函数(1),可以使C:= j3 = 53组合的隶属度函数。每一种组合代表一个可能的合成效果评估(E)。这个表达式(6)有必要映射回E模糊集(图2)。最佳(王et al .,1995),用于转换方法E描述(6)形成定义等级的会员模糊集:贫穷、充足,平均,和优秀的好。这个过程被公认为识别。最佳方法是使用距离E(d)之间通过“max-min”成分(6)和每个人E表达式(根据图2)来表示的程度E是确认每个模糊集的有效性(图2)。越接近勒(6)是第i个语言变量,小迪。距离di等于零,如果勒(6)只是第i个相同隶属度函数的表达式。在这种情况下,E不应该评估其他表达式,由于这些表达式的排他性。假设迪民(i = 1,。,5)是最小的距离对Ej,让a1,。,a5代表相对的倒数距离(计算相应的比率距离di(7)和迪民提到的值)。然后,人工智能:1.一个说明性的例子作为一个说明性的例子对农业机械的评价有效性,比较分析三个拖拉机A1 B2、本文给出和C2。在拖拉机7.146 l发动机LO4V TCD 2013安装。谢谢从35%的扭矩储备,拖拉机是能够满足所有需求预期表现最差的农业操作在农业。总拖拉机质量是16000公斤。根据经济合作与发展组织(代码2)报告最大动力输出轴功率测量在2200转243千瓦的燃油消耗率吗198 g /千瓦小时(ECE-R24)。发动机的最大扭矩1482海里在引擎1450 rpm的政权。传动装置是精心“不一样的”传达。事业联动机制是一个类别II / III与提升11800公斤。在拖拉机B2和C2 8.134 l发动机6081 hrw37 JD安装,储备扭矩的40%,这能够满足所有的拖拉机需求预期表现最差的农业在农业操作。拖拉机总重量是14000公斤。根据经合组织(代码2)报告最大的权力来衡量动力输出轴在2002转217千瓦燃料消耗率193克/千瓦小时(ECE-R24)。在发动机最大扭矩1320海里转速为1400 rpm。传播是“AutoPower。联动机制是一个类别II / III 10790丹的提升力。两个模型都是电子控制拖拉机发动机和燃料供给系统,满足排放法规。从提交的技术特点的拖拉机,B和C看到所有三个拖拉机全功能forperforming困难操作不同的农业技术生产。拖拉机B和C有相同的技术特征,和实践是相同的类型和模式,除了拖拉机B进入操作在2007年5月,一辆拖拉机C 6月2007年。一辆拖拉机实验农场,这是技术文档的基本模型,在7月份进入操作2009年。保持农业技术的主要任务提供功能和机器的可靠性。维护所有三个拖拉机是通过机器商店所拥有的用户升级选择。十个工程师(分析师)致力于维护和操作拖拉机的采访。他们评价R,D和F表1中给出。首先,拖拉机是计算的有效性。可以看出可靠性是由十的分析师评为优秀(6/10 = 0.6),平均三(0.3)和一样好(0.1)。以这种方式获得评估R在表单中,在下一步中,这些评估是映射在模糊集(图1)为了获得评估(1)。例如,可靠性在这个例子中确定(11),它是语言0.6变量优秀加入重量。因此,模糊集优秀定义为:Rexc=(1/0,1/0,1/0,4/0.25 5/1.0)(据吗图1)。这样的特定的值模糊集优秀Rexc0.6 =(1 / 0.6(0),2 / 0.6(0),3 / 0.6(0),4 /(0.25 - 0.6),5 /(1.0 - 0.6)。剩下的四个语言变量被以同样的方式对待。最后对于每个j = 1,。5具体隶属度函数(最后一行,表2)被添加到最后拖拉机可靠性模糊形式(1):这些fuzzificated评估(11)和(12)是合成所必需的评估的有效性,使用max-min逻辑。在这种情况下可以使C = 53 = 125组合,走出48的结果。第一个结果是组合2-2-3:E2-2-3(0.025,0.05,0.125),哪里X2-2-3 =(2 + 2 + 3)/ 3 = 2(四舍五入为整数)。最小值的隶属度函数这一结果的是0.025。其他的结果和相应的我的值如表3所示。所有这些结果都可以围绕尺寸X = 2、3、4和5。拖拉机在很大程度上为0.30065(与30%)评估那么好,拖拉机在很大程度上0.27538(27.5%)评估一样好,而拖拉机C在很大程度上为0.25468平均(25.5%)评估。它可以得出的结论是,C是最糟糕的,当拖拉机只是稍微比B,特别是如果我们看到的评估为优秀的28.8%,而B的程度23.8%的程度。分析了拖拉机可以提出的有效性如图3。,它可以更清楚地看到,拖拉机的最大的效果。如果这个评估(EA,EB,EC)defuzzificated是重心点计算- Z(Bowles & Pelaez,1995),我们得到了评估的效果如下:这就意味着在1 - 5(即从贫困的规模优秀)拖拉机是最好的和拖拉机C是最坏的打算。验证的实现结果,统计分析的可用性,像家庭与有效性概念,已经被使用。那在我们的模型显示,拖拉机是最好的,和C的坏的效果。在现实中,如果我们分析的可用性,它是看到2904 moto-hours拖拉机在工作3130年可用moto-hours;如果10000 moto-hours计算,在9244年的工作将花费moto-hours。拖拉机B的10004年moto-hours可用,它花9069moto-hours在工作,和拖拉机C 9981可用moto-hours花了9045年的工作。实验表明,更可靠和有效的拖拉机是少是延迟。在某种程度上,这个初始的优势消灭更糟糕的物流交付备件的时候涉及到拖拉机,拖拉机a . 1100年moto-hours工作可怜的物流在维护希望8个工作日, 一个给定的拖拉机和它极大地影响了可维护性的下降带来的好处,因此相同的效率(内部技术PKB)总剥削的下降。1.结论本文提出一种模型有效性的评估技术系统、精确农业机械、基于模糊集理论。表现作为整体的有效性指标系统的服务质量,即为整个测量技术系统的可用性。可靠性、可维护性和功能表演已经公认的有效性参数或指标。语言可以被任命为形式所有提到的共同特征指标。因此模糊集理论出现自然工具建模的有效性。在本文中,应用模糊集理论,这是必要的定义:语言变量及其描述隶属函数、模糊规则的组成和模型集成和去模糊化。模糊的成分即max-min逻辑已经被用于集成的有效性指标有效性的整体性能,最适合集成的方法模糊集的隶属函数和质心点去模糊化的模糊数的计算数值。Max-min组合模型,它暴露在这篇文章中,没有以这种方式处理相应的文献。另外,在案例研究中,模型的模糊化的问卷调查的结果,它代表的正是所积累的方式工程师的知识和技能。提出的模型可以作为一个简单的工具的快速估计的有效性即为农业服务的质量机械、基于专家判断和估计。在同时,该模型不需要复杂的IT基础设施。分析实现模糊集和适当的模糊有效性可靠性、可维护性和功能表现可以纠正措施的指导购买的方向吗的设备,结构调整,改变的维护政策或管理/运营商变更本文具体分析了三个拖拉机,标志着一个B和C,这表明更高效的拖拉机越频繁宕机。在某种程度上,这种最初的优势就终止了穷交付备件物流。感谢研究工作得到了塞尔维亚共和国教育部和科学界的支持。 12 届毕业设计果园水果采摘升降平台的设计设计说明书学生姓名 学 号 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 农业机械化及其自动化 班 级 12-2 指导教师 日 期 2012.6 塔里木大学教务处制塔里木大学毕业论文(设计)任务书学院机械电气化工程学院班级农机12-2班学生姓名学号课题名称果园水果采摘升降平台的设计起止时间2012年03月01日2012 年 05月 28日(共 14 周)指导教师职称副教授课题内容 课题内容主要是果园水果采摘升降平台的设计,首先对果园水果采摘升降平台总体进行设计,主要对现有升降平台改进,进而用CAD软件进行实体绘制,并对实体图进行分析计算,达到实体工作状态的目的。拟定工作进度(以周为单位)第1-2周 查阅相关文献,撰写开题报告。第3-4周 走访周边团场专家、进行调查,比较分析,决定最优设计方案。第5-6周 根据工作要求,查阅相关手册,对机器总体设计、布局。第7-10周 运用AutoCAD软件,设计零件图,装配图,进行数据处理。第11-12周 对实体图进行仿真。第13-14周 完成设计说明书。主要参考文献1.仆炎主编. 机械传动装置设计手册上册M. 北京:机械工业出版社, 1999。2.濮良贵等.机械设计.北京:高等教育出版社,2006。3.孙恒等.机械原理.北京:高等教育出版社,2006。4.左键民.液压与气压传动.北京:机械工业出版社,2008。5.章宏甲.液压传动.北京:机械工业出版社,2002。6.杨黎明.机械零件设计手册.北京:国防工业出版社,1996。7.徐灏.机械设计手册.北京:机械工业出版社,1995。8.刘新德.袖珍液压气动手册.北京:机械工业出版社,2004。9.叶玉驹等.机械制图手册.北京:机械工业出版社,2008。10.成大先.机械设计手册单行本液压传动.北京:化学工业出版社,2004。11.李壮云.中国机械设计大典5.南昌:江西科学技术出版社,2002。12.王昆等.机械设计课程设计手册.北京:高等教育出版社,2004。13.周元康等.机械设计课程设计.重庆:重庆大学出版社,2001。任务下达人(签字) 年 月 日任务接受人意见任务接受人签名 年 月 日注:1、此任务书由指导教师填写,任务下达人为指导教师。2、此任务书须在学生毕业实践环节开始前一周下达给学生本人。3、此任务书一式三份,一份留学院存档,一份学生本人留存,一份指导教师留存。2012届毕业设计毕业设计(论文)开题报告题目 果园水果采摘升降平台的设计学生姓名 学 号 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 农业机械化及其自动化 班 级 指导教师 日 期 2012.4 果园水果采摘升降平台的设计开题报告一、 选题的依据及意义:果园水果采摘是农业生产链中最耗时耗力的一个环节,其成本高、季节性强、需要大量劳动力高强度的工作。但是由于工业生产的迅速发展分流了大量农业劳动力以及人口老龄化加剧等原因,使得能够从事农业生产的劳动力越来越少,单靠原始的采摘方式越来越不适应大量水果的采摘,加之水果的生长不固定,果树的分散性,使水果采摘存在采摘困难以及部分无法采摘等问题。随着当代机械制造业与液压技术的不断发展,社会生产对生产率的要求也越来越高,因此,在农业机械化的发展中,具有结构紧凑,操作方便,升降平稳等优点的果园水果液压升降机起着极其重要的作用。果园水果采摘液压升降平台是一种新型的液压升降机,主要由机械元件和液压泵等组成。因此我们有必要对它进行深入研究。本次毕业设计的题目来源于水果采摘第一道工序,所设计的产品具有实用价值,已经有成熟产品生产。我们可以参考现有产品做出的改进设计,使产品机构更合理、更实用、更可靠。 毕业设计涉及的内容比较多,它是基础课、技术基础课以及专业课的综合,是在学完机械设计制造及其自动化专业的全部课程,并进行了专业生产实习的基础上进行的,是我们对所学的所有课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们的四年大学生活中占有重要的地位。本次毕业设计使我们能综合运用机械设计课程和其他先修课程的知识,分析和解决机械设计问题,进一步巩固、加深和拓宽所学的知识。通过设计实践,逐步树立正确的设计思想,增强创新意识和竞争意识,熟悉掌握机械设计的一般规律,培养分析问题和及决问题的能力。通过设计计算、绘图以及运用技术标准、规范、设计手册等有关资料,进行全面的机械设计基本技能的训练。二、国内外研究概况及发展趋势:1、国内外研究概况目前,我国水果采摘大部分单凭人工爬树或使用梯子采摘,移动较为困难并存在安全问题,大大降低了采收效率。因水果的成熟期较短,采收效率低直接影响水果的品质及贮藏。然而,在工厂用很多先进的升降平台,如固定式液压装卸平台,折臂式升降平台,移动式升降平台等,对其进行简单改装,使其适应果园环境,有利于实现采收的方便性,安全性及及时性。液压升降平台的核心部件在于液压提升设备,因此国内外对液压提升设备主要进行动力分析和运动分析,确定液压缸的主要性能参数和主要尺寸。如液压缸的推力速度,作用时间,内径,液压升降机行程及活塞杆直径等。体积大且沉重、不便拆装、用途单一、价格高、长时间暴露在外面易老化腐蚀,造成无谓的损害,久后会使连接处漏水。它通常采用35、34号或无缝钢管做成实心杆或空心杆,为了提高耐磨性的防锈蚀,目前国内传统工艺是表面镀硬铬(镀层厚度0.020.05mm)并抛光,其表面粗糙度Ra为1.60.4m。由于镀铬对人、环境污染严重,属国家环保线值项目,且镀层不均匀,液压提升设备的工作液压提升设备其实也就是个最简单的油缸了.通过手动增压秆(液压手动泵)使液压油经过一液压提升设备是液压缸的重要部件,由于镀铬对人、环境污染严重,属国家环保线值项目,且镀层不均匀,孔隙率高,容易起皮,镀铬费用也比较高,不能满足生产上的需要。2、发展趋势随着全球科学技术的迅猛发展,世界液压升降台工业相继发生了一系列重大的技术革命,极大地提高了劳动生产率和产品质量,扩大了生产规模,降低了产品热耗、能耗,有效控制了烟尘、粉尘、有害气体的排放,由此引发了世界液压技术工业快速发展,解决了全球对液压产品的巨大需求。在最近20年,世界液压工业新技术绝大部分是在上世纪几大创新技术的基础上开发或发展的,这些新技术包括降低热耗、提高自动化程度、扩大生产规模、利用废物、环境保护、产品深加工等方面。其中玻璃钢/复合材料的技术有着良好的发展前景,就是要大力开拓玻璃钢/复合材料的应用范围,不断提高先进性能。此外,随着人们生活水平的提高,建筑面积不段增加,像车间、仓库等面积小又急需节省人力资源,提高劳动效率高,减少噪音和污染的场所,脚踏式液压升降平台车应运而生。国内外研究人员正针对这些场所,根据人们的不同需要在不断的完善升降平台车的结构性能,改变体积的大小!研发出能够更加实现重物的平稳升降、节省人力、占用空间小、安全可靠并能迅速地对承载物重量的改变做出反应的液压升降平台车。三、研究内容及实验方案: 1、研究内容: 首先对液压升降技术参数进行分析研究,结合具体实例,对机构中两种液压缸布置方式分析比较,并根据要求对液压传动系统个部分进行设计计算最终确定液压执行元件-液压缸,通过对叉杆的各项受力分析确定台板与叉杆的载荷要求,最终完成液压升降台的设计要求。四、目标、主要特色及工作进度1、目 标:根据老师给定的数据和技术要求,结合自己所学知识,运用计算机CAD软件等绘图手段设计一款经济实用、安全可靠的液压升降台。2、工作进度:(1)第1-2周 查阅相关文献,撰写开题报告。(2)第3-4周 总体方案设计 (3)第58周 根据工作要求,查阅相关手册,对各部分机构设计、计算,画草图。 (4)第9-10周成本核算,从工艺性能,经济性能,实用性能等方面对产品进行综合评价,校核,修正。 (5)第11-12周 撰写毕业设计论文说明书 五、参考文献1 机械设计,濮良贵,纪名刚主编。第八版。北京:高等教育出版社,2006。2 机械原理,孙恒,陈作模主编。第七版。北京:高等教育出版社,2006。3 液压与气压传动,左键民主编。第4版。北京:机械工业出版社,2008。4 机械零件设计手册,杨黎明主编。北京:国防工业出版社,1996。5 机械设计手册,徐灏主编。北京:机械工业出版社,1995.12。6 机械设计课程设计手册,王昆等主编。北京:高等教育出版社,2004。7 机械设计课程设计,周元康、林昌华、张海兵主编。重庆:重庆大学出版社,2001。8 机械制造专业毕业设计指导与范例,何庆主编。北京:化学工业出版社,2008.9 机械专业毕业设计宝典,孙波主编。西安:西安电子科技大学出版社,2008.10 理工类学生专业论文导写,欧阳周,刘道德主编。长沙:中南工业大学出版社,2000 11 液压传动,章宏甲主编。北京:机械工业出版社,2002 塔里木大学毕业设计目 录1绪论11.1课题研究的目的及意义11.2国内外研究概况及发展趋势11.3本课题研究内容12果园水果采摘升降平台的设计的总机设计12.1总体方案的分析比较和确定12.2液压升降平台车的结构及运动原理23升降台尺寸初步分析计算33.1升降台高度的计算33.2相关角度的计算34升降台受力及力矩分析34.1整体受力分析图34.2外铰架受力分析图44.3内铰架受力分析图44.4力和力矩的分析计算54.5液压缸受力分析55液压系统的分析75.1 受载分析75.2 液压系统方案设计76液压缸液压泵具体选型86.1液压缸的选择86.2液压泵设计计算及选型86.3油量的校核87各构件参数设计87.1内、外铰架材料及设计尺寸选择87.2滚道材料及设计尺寸选择87.3升降工作台材料及设计尺寸选择87.4底座材料及设计尺寸选择88应力计算及强度校核88.1 内、外铰架力的分解88.2 外铰架轴力图、剪力图和弯矩图分析98.3内铰架轴力图、剪力图和弯矩图分析108.4 铰架应力强度校核11致 谢13参考文献141绪论1.1课题研究的目的及意义1.1.1果园水果采摘液压升降平台设计的目的 1、理论目的:综合运用机械设计课程、液压技术,材料力学及其他与相关课程的理论知识和生产实际,进行液压升降台设计实践,使理论知识和生产实践紧密结合起来,并得到进一步的巩固和提高。 2、实践目的:在设计实践中学习和掌握通用液压元件,尤其是各类标准元件的选用原则和回路的组合方法,培养设计技能,提高分析和解决生产实际问题的能力,为今后的设计制造工作打好的基础。1.1.2果园水果采摘升降平台车设计的意义 随着当代农业机械化及其自动化的不断发展,农业生产对生产率的要求也越来越高,因此,在农业机械化的发展中,具有结构紧凑,操作方便,升降平稳等优点的果园水果液压升降机起着极其重要的作用。果园水果采摘液压升降平台是一种新型的液压升降机,主要由机械元件和液压泵等组成,我们有必要对它进行深入研究。本次毕业设计的题目来源于水果采摘第一道工序,所设计的产品具有实用价值,针对已有成熟产品的广泛使用,分析其存在的优缺点并对现有产品做出的改进设计,使产品机构更合理、更实用、更可靠。1.2国内外研究概况及发展趋势1.2.1研究现状 目前,我国水果采摘大部分单凭人工爬树或使用梯子采摘,移动较为困难并存在安全问题,大大降低了采收效率。因水果的成熟期较短,采收效率低直接影响水果的品质及贮藏。然而,在工厂用很多先进的升降平台,如固定式液压装卸平台,折臂式升降平台,移动式升降平台等,对其进行简单改装,使其适应果园环境,有利于实现采收的方便性,安全性及及时性。升降平台的核心部件在于液压提升设备。因此,国内外对液压提升设备主要进行动力分析和运动分析,确定液压缸的主要性能参数和主要尺寸。如液压缸的推力速度,作用时间,内径,液压升降机行程及活塞杆直径等。1.2.2发展趋势 随着全球科学技术的迅猛发展,世界液压升降台工业相继发生了一系列重大的技术革命,极大地提高了劳动生产率和产品质量,扩大了生产规模,降低了产品热耗、能耗,有效控制了烟尘、粉尘、有害气体的排放,由此引发了世界液压技术工业快速发展,解决了全球对液压产品的巨大需求。在最近20年,世界液压工业新技术绝大部分是在上世纪几大创新技术的基础上开发或发展的,这些新技术包括降低热耗、提高自动化程度、扩大生产规模、利用废物、环境保护、产品深加工等方面。其中玻璃钢复合材料的技术有着良好的发展前景,就是要大力开拓玻璃钢复合材料的应用范围,不断提高先进性能。此外,随着人们生活水平的提高,建筑面积不段增加,像车间、仓库等面积小又急需节省人力资源,提高劳动效率高,减少噪音和污染的场所,液压升降平台车应运而生。国内外研究人员正针对这些场所,根据人们的不同需要在不断的完善升降平台车的结构性能,改变体积的大小!研发出能够更加实现重物的平稳升降、节省人力、占用空间小、安全可靠并能迅速地对承载物重量的改变做出反应的液压升降平台车。1.3本课题研究内容 首先对液压升降技术参数进行分析研究,结合具体实例,对机构中两种液压缸布置方式分析比较,并根据要求对液压传动系统个部分进行设计计算最终确定液压执行元件-液压缸,通过对叉杆的各项受力分析确定台板与叉杆的载荷要求,最终完成液压升降台的设计要求。2果园水果采摘升降平台的设计的总机设计2.1总体方案的分析比较和确定 经过多方面考虑,对液压升降平台车的设计初拟定两种方案方案一分析:如图2-1所示,液压升降台采用的液压缸两端都可在一定空间内自由活动,这样一来对液压缸易受到径向剪切力和较大弯矩,从而对其压杆稳定性要求很高。从外形结构上来说,尺寸设计计算和力的计算都很复杂,而且要满足升降台升降时的最大最小高度,需要较大的液压缸行程。此外从安全方面考虑,与液压缸上端作用点相连接的肋板部分作用在连接铰架的轴上,则轴对该处铰架截面作用力将很大,则该截面可能成为危险截面。且当液压缸活塞到底部时,升降台还可能将有较大高度,不能满足升降台的设计要求。 图2-1 液压升降平台方案一 方案二分析:如图2-2所示,该方案和方案一不同之处之一在于,液压缸一端通过轴固定在底座上,另一端通过肋板固定在铰架上,这样液压缸的一端绕另一端在某个较小角度内旋转,能保证液压缸具有较好的压杆稳定性,而且液压缸作用在铰架的实心截面处,使铰架受力分配较均匀。另外,在此方案中,液压缸的作用点较低,那么的液压缸的行程只需变化很小,便载物台就可以实现较大幅度的升降,易于满足设计要求,因此它能节省工作人员的体力,提高工作人员的工作效率。通过以上的方案分析,果园水果采摘液压升降平台采用方案二设计。图2-2 液压升降平台方案一2.2液压升降平台车的结构及运动原理 液压升降平台主要由动力源和机架两部分组成,动力源部分主要由液压泵和单作用液压缸组成,机架部分由工作平台,内外剪式铰架板和底座导轨槽,支撑板等构件组成(如图2-3所示)。 图2-3 液压升降平台车结构 1链轮钢架,2滑轮,3液压升缩机构,4内脚架,5载物平台, 6铰接轴7外铰架,8液压缸转轴,9肋板,10导轨,11底座 果园水果采摘液压升降平台的运动原理如下所述: 首先,升降平台的升降是通过液压缸的伸缩运动来实现地的。液压缸一端通过轴和两肋板与外铰架相连。另一端通过轴固定在底座导轨槽的中部位置;其次,内、外铰架与导轨槽连接的方式为:图示铰架右端通过安装了轴承的滚轮与上下导轨槽相连接,图示铰架左端通过铰支连接固定在上下导轨槽左部;液压泵经过油管与液压缸相连,则当手拉液压泵滑轮时,油压将顶起液压缸使柱塞伸出,当卸荷时,重物的重力将使肋板压缩柱塞,使柱塞回缩进去。由前述的连接方式得,与外铰架7右侧,内铰架4右侧相连接的滚轮将左右滚动,从而工作平台将上升或下降,起到升降货物的作用。3 升降台尺寸初步分析计算3.1升降台高度的计算 (1)、设计升降台最大高度为950至1050mm之间,可取=1000mm左右,而升降台最小高度设计为=435mm; (2)、选用滚轮时,因滚轮为标准件,可选取其直径为250mm,则轮子底部至升降台底座支撑板底部的距离,即滚轮机构总体高度可选为t=300mm; (3)、试选上端导轨槽整体高度=50mm,底座导轨槽整体厚度=60mm,则未考虑平台厚度的情况下,上端导轨槽固定铰支中心与底座固定铰支中心的距离为:a升降台处于最大高度时,=-(t+)=1000-(200+)=645mmb升降台处于最小高度时,=-(t+)=435-(200+)=80mm3.2相关角度的计算 若设液压缸作用点中心与平台底部距离为=10mm,则底座固定铰支中心至液压缸作用点中心的垂直距离为:g=-=180-10-=145mm。 由升降平台尺寸为1010520mm,则可设升降台处于最低高度时,底座固定铰支中心与活动铰支中心两点距离为d=850mm。则tan=0.2117 =则2L=869mm,从而sin=0.8575 =以上2L- 铰架长度;- 升降台最低高度时铰架中心线与底座导轨中心线夹角;- 升降台最大高度时铰架中心线与底座导轨中心线夹角; 此时升降台处于最大高度时有,底座固定铰支中心与活动铰支中心两点距离为e=448mm=435mm。这说明当升降台处于最大高度时,所承受重物作用中心仍介于平台固定铰支中心与活动铰支中心之间,使得平台倾覆的可能性极小,满足稳定性要求。4 升降台受力及力矩分析4.1整体受力分析图 升降台在整体受力如图4-1,图4-1 整体受力分析图4.2外铰架受力分析图外铰架L1受力分析如图4-2,图4-2 外铰架受力分析图图中: , ; , ;4.3内铰架受力分析图 内铰架L2受力分析如图4-3,图4-3 内铰架受力分析图 图中; , ; ; 以上了图中所示力的方向皆为事先假设力的方向,其中规定水平方向(x方向)向上为正,向下为负;竖直方向(y方向)向右为正,向左为负。4.4力和力矩的分析计算4.4.1铰架上端铰支受力先忽略平台自重,则由上图因为, 所以 而 (令,且有,为轴承滚轮与平台导轨槽间的摩擦系数) ,则至此能计算出 、 、 、4.4.2整体受力分析计算 对平台,重物及两铰架组成的整体进行受力分析:(4.1) =0 =0 (1) =0 (2)4.4.3内、外铰架单独受力分析 对L1单独进行受力平衡分析: =0 =0 (3) =0 =0 (4) 由()、()得 (5) 由()、()得 (6) . 对L2单独进行受力平衡分析: =0 =0 (7) =0 =0 (8)4.4.4力矩平衡分析 若规定逆时针为正,顺时针为负,则对L1的c点的转矩平衡得: =0 =0 (a)对L2有: (1),d点的转矩平衡得: =0 =0 (b) (2),o点的转矩平衡得: =0 =0 (c) =0 (d)又因为 轴承滚轮与底座导轨槽间的摩擦系数4.5液压缸受力分析 4.5.1液压缸受力公式的导出 由(c),(d)两式得: 则至此能算出由上(5) 、(6)式分别可得: (e) =- (f) 将以上(e)、(f)式代入至(a)式得: F= = (g) 至此可算出力F,由于这些力是按对称铰架的一边来考虑的,所以F为铰架与底座成时液压缸所承受的一半力的大小。则T=2F=其中:T-液压缸受力大小4.5.2液压缸最大受力时数值及角度计算 分析液压缸产生最大力时,铰架与底座所成角度大小 根据上面一系列的式子有,当为不同大小时,对应各铰支点受力大小不同,从而液压缸受力大小相应不同。现根据以上所列式子将部分关键数据输入如下表4-1, 表 4-1 关键数据计算121824303642485459-24.5-24.4-24.4-24.4-24.3-24.3-24.2-24.2-24.12447.72375.22268.92122.01923.61657.11295.8794.4212.312.212.613.113.814.816.117.920.423.21223.61258.41310.11382.01479.41610.51788.72036.22322.864.887.6106.8122.9136.3147.1155.3161.0163.8305.0270.0239.8212.9187.6163.3139.8116.998.428.3529.4029.9530.0729.8429.3228.5527.5726.62435435435435435435435435435(N)206351939418310172841625315170139971270511517此外经过更精确的计算得,液压缸受力曲线图如下图4-4,图4-4 液压缸受力曲线图 由上图得,当升降台处于最低位置,即 =时,液压缸受力最大,此时有有 T = 20635 N,考虑到工作平台,工作平台导轨槽,内、外铰架等的重量,经咨询,可取一系数=1.3,则液压缸所受最大压力为 = T= 20635 1.3 =26825.5 26826N 5 液压系统的分析5.1 受载分析 该液压升降台的工作循环过程是:当工作平台处于最低位置时,手拉液压升降机构,升降台升起,当到达最大高度时,升降台停止上升,液压系统进入保压阶段;在升降台上升的过程中,升降台的倾角不断地发生变化;升降台开始下降,下降到最低点停止运动,至此升降台一个工作循环结束。在升降台的整个工作循环过程中,在最低位置时液压缸推力最大。随着上平台高度的增加,液压缸的推力将逐渐减小。5.2 液压系统方案设计5.2.1设计要求 结合设计要求,液压升降平台车的动力元件为手动式液压泵,执行元件为单作用液压缸,其中手动液压泵自带油箱和卸荷阀,其内部已有一部分液压回路,原理如下:1, 当要使工作平台上升时,换向阀7左位接通,液压泵3,1中油液进入液压缸下端,从而将液压缸活塞顶出,平台上升。2,当要使工作平台下降时,换向阀7右位接通,液压缸6中的油液因重物产生的压力而被压出,经由换向阀和节流阀流回油箱,节流阀8则控制油液的流速,从而使升降台能缓慢卸载。5.2.2 液压系统原理图综上所述,只需用油管将液压泵出油口连接至液压缸的进油口即可组一完整的液压回路,如图5-1所示,图5-1 液压系统原理图1油箱 ,2单向阀 ,3手动液压泵 ,4单向阀 ,5溢流阀 ,6液压缸,7手动换向阀 ,8节流阀 其中1、2、3、4、5、7、8都集中在液压泵中6液压缸液压泵具体选型6.1液压缸的选择 由以上计算得出:液压升降平台车平台处于最低高度,即 =时,液压缸受力最大,此时液压缸所受的力是= 26826 N。选择缸径为的液压缸,其所能提供的最大推力为= 31420 N。其输出压力位700kgf/cm2,储油量为1升,重量为12kg;此外液压泵配有1m高压油管/接头。6.2液压泵设计计算及选型 由于液压缸承受的最大压力为26826 N, 所以脚液压泵至少要提供26826 N的力,根据以上要求选择油压泵F-1000型,其外形尺寸为Lbh=530160200mm。6.3油量的校核 由上得液压缸需满足的行程为180mm,而液压缸直径为50mm,则当升降台达最高位置时液压缸内储油储油=18010 = 0.353 L。 此外,此时油管中也储存有一定的油量,而液压缸所配油管为1m,内径为20mm,则油管储油量为=10 = 0.314 L。则液压缸所需出油量至少应为= + =0.353+0.314 = 0.667L ,小于液压缸而储油量1L,故液压缸储油量足够,满足要求。7 各构件参数设计7.1内、外铰架材料及设计尺寸选择 内外铰架主要用于支撑升降台面,是该液压升降台的重要组成构件,因此其使用材料的性能至关重要,选择型号为Q235的普通碳素钢,初选实心处截面基本尺寸为3060mm,长度已确定约为870mm。7.2滚道材料及设计尺寸选择 根据滚道的工作情况,并且考虑到滚轮的直径,选择热轧普通槽钢,型号为5。7.3升降工作台材料及设计尺寸选择 工作台的,对于翻转工作台骨架,基本尺寸为LB=1010520,翻转平台面则用热轧普通钢板,公称厚度为5mm。7.4底座材料及设计尺寸选择 底座主要用于支撑作用,选用热轧不等边角钢8 应力计算及强度校核8.1 内、外铰架力的分解 首先外铰架L1和内较架L2受的力分解成沿铰架方向(称方向1)的力和垂直于该方向的方向(称方向2)上的力 在上述分解合成力的过程中,由于竖直均很小,故这些力在1、2方向上的分解力可忽略不计。8.2 外铰架轴力图、剪力图和弯矩图分析图8-1 外铰架L1受力分析图8-2 外铰架L1轴力图图8-3 外铰架L1纵向剪力图图8-4 外铰架L1纵向弯矩图 由上述图有: 其中, 则外铰架L1所受最大拉应力为 或 ;其中=外铰架L1所受最大压应力为 上式中、产生于液压缸作用点截面处,产生于o点截面处。分别记为L1:拉、L1:压、L1:拉。8.3内铰架轴力图、剪力图和弯矩图分析 图8-5 内铰架L2受力分析图8-6 内铰架L2轴力图图8-7 内铰架L2纵向剪力图图8-8 内铰架L2纵向弯矩图由上述图有: ;其中 则内铰架L2所受最大拉应力为 ; 其中内铰架L2所受最大压应力为 ; 其中上式中产生于o点处上半部分界面,产生于o点处下半部分界面。分别记为L2:拉、L2:压。8.4 铰架应力强度校核8.4.1铰架截面尺寸的确定 经过精确计算和筛选,已选取内外铰架实心截面为3060mm,经更详细的计算发现,所选截面宽度太长,考虑到材料的节省和强度要求,现可将截面尺寸暂定为=2060mm。此外,在内外铰架相连接处,铰架截面处应加工有一孔,其直径经过计算可选取为=30mm。8.4.2铰架截面应力分析校核 结合8.3中内容,可能产生的最大拉应力为 L1:拉,L1:拉,L2:拉。可能产生的最大压应力为L1:压,L2:压。此外,在铰架与水平线所成角度不同的时候,这些力又相应地发生变化,结合相关数据得,其变化曲线如以下各图所示,图8-11 外铰架L1中产生的可能最大拉应力变化曲线图8-12 外铰架L1中产生的可能最大拉应力变化曲线图8-13 外铰架L1中产生的可能最大压应力变化曲线图8-14 内铰架L2中产生的可能最大拉应力变化曲线图8-15 内铰架L2中产生的可能最大压应力变化曲线 铰架所选材料为Q235普通碳素钢,其屈服极限=216235Mpa,若选取安全因数=2,则铰架许用应力=108117.5Mpa。 以上数据比较有,且,则校核得内外铰架所受应力小于许用应力,因此满足内、外铰架支撑起货物的强度要求而不至于铰架断裂,故所选用铰架满足设计要求。致 谢 经过几个月的努力,最终还是顺利地完成了此次毕业设计。值此毕业设计论文完成之际,当我再次回首这几个月的经历时,真是颇有感慨,当然最多的还是成就感。 通过本次毕业设计,我从中受益匪浅,不仅学会应用大学里所学到的一些基础知识去解决设计中遇到的问题,而且比较全面系统的理解了机械设计的一些设计方法和设计步骤,同时还认识到作为一个设计人员必须具备的一些素质。 在设计过程中也会遇到一些自己解决不了的问题,通过查阅相关资料文献以及在王旭峰老师的悉心的指导和帮助下,问题都迎刃而解。 至此,我衷心地感谢我的指导老师王旭峰老师,在整个设计过程中他都给予了我悉心的指导和一次又一次的帮助。此外还要感谢和我一起做毕业设计的同学们,他们在本次设计中给予了我很大的帮助和支持。在设计的过程中,我也得到了许多同学的宝贵建议和不断的启发,和几位课题相近的同学学习探讨毕业设计时,我学到了不少的设计知识和创作方法,正是因为有了你们的帮助,才让我不仅学到了本次课题所涉及的新知识,更让我感觉到了知识以外的东西。同时我还要感谢我的学校,在我们即将离校的最后一段时间里,能够更多地让我们学会一些实践应用知识,增加我们实践操作和动手能力。再一次对我的母校表示感谢! 最后,向在百忙中抽出时间对本论文进行评审的各位老师表示衷心地感谢!谢谢你们的评审和教诲。四年的大学生活在这个季节即将划上一个圆满的句号,我将带着你们的期盼和对自己的承诺再次起航。 参考文献1.仆炎主编. 机械传动装置设计手册上册M. 北京:机械工业出版社, 1999。2.濮良贵等.机械设计.北京:高等教育出版社,2006。3.孙恒等.机械原理.北京:高等教育出版社,2006。4.左键民.液压与气压传动.北京:机械工业出版社,2008。5.章宏甲.液压传动.北京:机械工业出版社,2002。6.杨黎明.机械零件设计手册.北京:国防工业出版社,1996。7.徐灏.机械设计手册.北京:机械工业出版社,1995。8.刘新德.袖珍液压气动手册.北京:机械工业出版社,2004。9.叶玉驹等.机械制图手册.北京:机械工业出版社,2008。10.成大先.机械设计手册单行本液压传动.北京:化学工业出版社,2004。11.李壮云.中国机械设计大典5.南昌:江西科学技术出版社,2002。12.王昆等.机械设计课程设计手册.北京:高等教育出版社,2004。13.周元康等.机械设计课程设计.重庆:重庆大学出版社,2001。14.何庆主编.机械制造专业毕业设计指导与范例.北京:化学工业出版社,2008。15.孙波.机械专业毕业设计宝典.西安:西安电子科技大学出版社,2008。16.欧阳周.理工类学生专业论文导写.长沙:中南工业大学出版社,2000。 14
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