毕业设计论文参考格式.doc

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1、摘 要在机械产品的设计和制造过程中，零部件的装配是极为重要的一步。传统的机械设计是在制造出物理样机之后再进行反复的试装配，这使得装配成了限制新产品研发速度的瓶径。本文基于Pro/ENGINEER软件，研究了装配的相关技术，主要工作如下：（1）对装配仿真的原理做了深入细致的分析，包括装配模型的建立、装配序列规划、装配路径规划、装配过程中的干涉检查、零件库的建立与应用。（2）提出了在骨架模型中规划装配序列和装配的路径，然后在Pro/Program的relation下设定干涉条件和仿真程度，对装配模型进行干涉检查，实现装配过程仿真的方法。介绍了装配建模、路径规划和干涉检查的思路。（3）将零件族信息建

2、模原理和基于族表的零件信息描述方法用于零件库的建立，实现了装配过程中的零部件替换。（4）结合目前的研究课题“立体停车库升降用液压缸的设计与装配仿真的实现”，利用自顶向下的设计方法，首先利用布局模块完成了液压缸的概念设计，建立了液压缸装配体的层次模型，完成了液压缸各个零件实体的详细设计。规划了装配序列和装配路径，在 Pro/E 的原有功能模块下通过程序开发实现了装配仿真和干涉检查的过程。关键词：升降机构；装配仿真；装配模型；Pro_ENGINEER运动仿真ABSTRACTDuring the course of design and manufacture of mechanic product

3、, Assembly is a very important process. Assembly in the traditional machine design is iterative after the physical models are made. It make the assembly process the bottle neck of the develop rate of new products. Based on the software of Pro/ENGINEER, the thesis studies the technology about assembl

4、y, the main works as follows:(1) The theories and technologies of assembly simulate are analyzed in this thesis. Include basic theory of assembly model set up, layout of assembly sequence, layout of aseembly path, collision detecting, part library etc.(2) Lodged the method of marking out assembly se

5、quence in assembly skeleton, to implement the simulation of assembly, then set the condition of collision and the degree of simulation, to detect the collision of the assembly model. Introduced the idea of assembly model setting up, path layout and collision detection.(3)Use the theory of part famil

6、y and family table based information to set up and manage part library, achieve the part replace during the assembly.(4)Integrate with the subject of The Design of The Hydraulic cylinder Used for Tridimensional Carport, use the method of TOP-DOWN design ,finish the conceptual design of the cylinder

7、first, then set up the hierarchical model of the cylinder, finish the particular design of every part. Based on the module of Pro/E, use program to implement assembly simulation and collision detection. Use layout module to achieve TOP-DOWN design first, then set up assembly model, layout assembly s

8、equence and assembly path. Use program to implement the assembly simulation and collision detection of the hydraulic cylinder.Key words: Lifting mechanism; Assembly Simulation; Assembly Model; Pro_ENGINEER Motion Simulation目 录第一章 绪 论11.1课题来源11.2研究目的和意义11.3国内外研究状况和发展趋势1第二章 各式升降机构结构及特点32.1剪式升降机构32.1.1

9、剪式升降机构结构及性能42.2涡轮丝杆式升降机构52.2.1涡轮丝杆式升降机构结构及性能62.3齿条升降机构62.3.1齿条升降机构结构及性能92.3.2齿条升降平台的特点9第三章 剪叉式升降台的应用及其受力分析103.1剪叉式升降平台的三种结构形式103.2 双铰接剪叉式升降平台机构的位置参数计算113.3 双铰接剪叉式升降平台机构的动力参数计算133.4 剪叉式升降平台机构设计时应注意的问题143.5 针对性比较小实例：143.6升降平台机构中两种液压缸布置方式的比较163.6.1问题的提出：173.6.2两种布置方式的分析和比较：183.6.3实例计算19第四章 台板与叉杆的设计计算24

10、4.1确定叉杆的结构材料及尺寸244.1.1对支撑叉杆进行受力分析244.1.2计算其最大弯矩及轴向力：254.2横轴的选取28第五章 液压式剪叉升降机构的仿真305.1制作机构仿真315.1.1添加伺服电机325.1.2进行机构分析33总 结37参考文献38第一章 绪 论1.1课题来源在升降机的设计和制造过程中，零件的装配和运动分析是极其重要的一步。传统的升降机装配和运动分析是在制造出成品后进行反复的装配和实验，这样既浪费资源同时耽误研发的进度。现研究基于Pro/ENGINEER对升降机的造型、装配与运动进行仿真分析即可节省资源缩短研发时间。1.2研究目的和意义随着经济的发展，产品的供求双方

11、都发生了很大的变化。就消费者而言，其消费需求日益主体化、个性化、多元化，而且不同程度地体现出短时性；而对于制造商来说，随着区域性、国际性市场壁垒的淡化，他们面对着的是全球市场的竞争。这就要求制造企业需要以最短的产品开发时间、最优的产品质量、最低的成本和价位、最优的服务、快速的市场适应性来赢得市场，即依靠产品强化企业的竞争力。要实现这一目标，就要求人们将制造技术与飞速发展着的系统科学、计算机科学、虚拟现实、人工智能等有机融合，形成全新概念的具有信息化、自动化、智能化、敏捷化等特点的虚拟设计制造技术。设计是升降机开发过程中至关重要的一环。设计阶段决定了升降机如何加工、如何装配，甚至决定了升降机将来

12、在市场竞争中的地位。设计成本虽然只占产品开发总成本的 5%，却决定了产品总成本的 70-80%。装配是升降机生命周期的重要环节，是升降机功能实现的主要过程。传统的设计制造必须等零件全部加工完成之后才可进行装配，不能体现并行设计的思想。一般要反复修改，进行多次试装配，致使升降机的开发周期延长，研发成本增加，因而升降机的设计极有可能成为限制新产品研发速度的瓶颈。装配仿真作为虚拟设计制造的关键技术之一，具有广阔的应用前景。它是用可视化手段来模拟装配体的实际装配过程，即利用计算机图形学和仿真技术，在计算机上建立机械系统模型，并进行三维可视化处理，模拟产品的实际装配过程。这样，在不需要做出物理样机的情况

13、下，就可以解决大部分的产品装配问题，从而能够大大缩短新产品的研发周期，提高设计质量，降低设计成本。1.3国内外研究状况和发展趋势Pro/Engineer是一套由设计至生产的机械自动化软件，是新一代产品造型系统，是一个参数化、基于特征的实体造型系统，并且具有单一数据库功能。1 参数化设计和特征功能Pro/Engineer是采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。2 单一数据库Pro/Engineer是建立在统一基层上的数据

14、库上，不象一些传统的 CAD/CAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。例如，一旦工程详图有改变，NC（数控）工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。这一优点使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。Pro/Engineer是软件包，并非模块，它是该系统的基本部分，其中功能包括参数化

15、功能定义、实体零件及组装造型，三维上色实体或线框造型棚完整工程图产生及不同视图（三维造型还可移动，放大或缩小和旋转）。Pro/Engineer是一个功能定义系统，即造型是通过各种不同设计专用功能来实现，其中包括：筋（Ribs）、槽（ Slots）、倒角（Chamfers）和抽空（Shells）等，采用这种手段来建立形体，对于工程师来说是更自然，更直观，无需采用复杂的几何设计方式。这系统的参数比功能是采用符号式的赋予形体尺寸，不象其他系统是直接指定一些固定数值于形体，这样工程师可任意建立形体上的尺寸和功能之间的关系，任何一个参数改变，其也相关的特征也会自动修正。这种功能使得修改更为方便和可令设计

16、优化更趋完美。第二章 各式升降机构结构及特点2.1剪式升降机构2.1.1剪式升降机构结构及性能气液动剪叉式升降平台具有制造容易、价格低廉、坚实耐用、便于维修保养等特点。在民航、交通运输、冶金、汽车制造等行业逐渐得到广泛应用。直立固定剪叉式结构，液压缸的行程等于平台的升降行程，整体结构尺寸庞大，且球铰链加工负载，在实际种应用较少。水平固定剪叉式机构，通过分析计算可知，平台的升降行程大于液压缸的行程，在应用过程中可以实现快速控制升降的目的，但不足之处是活塞杆受到横向力的作用，影响密封件的使用寿命。而且活塞杆所承受的载荷力要比实际平台上的载荷力要大的多。所以实际也很少采用。双铰接剪叉式结构避免了上述

17、缺点。结构比较合理，平台的升降行程可以达到液压缸行程的二倍以上。因此，在工程实际中逐渐得到广泛的应用。本设计就重点对双铰接剪叉式结构形式加以分析、论述。2.2涡轮丝杆式升降机构2.2.1涡轮丝杆式升降机构结构及性能涡轮丝杆式升降机构通过蜗轮副减速传递扭矩，并由丝杠转化为直线运动。该机构能实现任意位置撤销动力自锁，“安全可靠”和“小动力大推力”是它的主要特征。2.3齿条升降机构2.3.1齿条升降机构结构及性能齿轮齿条和滚轮齿条组成的齿轮箱和链接齿轮轴相组合的结构，是向上/向下操作时维持上部和下部平台同步的机构。齿轮箱内部机构齿轮相互衔接运转，几乎不产生噪音。向上/向下运动时受到50%以内的偏压也

18、可做通畅的向上/向下操作。与直线导轨，滑动轴承，直线轴承不同，它的导轨以单元形式组成，固容易维修，部件的规格化也使部件更换迅速。2.3.2齿条升降平台的特点部件小巧、耐久性强而且不出现故障，只要定期注入润滑油就不需要保养。可以根据设计者的意图多样设计，减少设计时间。向上/向下时运转轻快声音小。齿轮齿条结构支撑完美同步，环境恶劣也可保持同步。适用于生产线组装工程或物流等一般产业机器装备设计时根据不同的组合方法用于其它用途。第三章 剪叉式升降台的应用及其受力分析3.1剪叉式升降平台的三种结构形式本讨论的目的通过分析气液动类的剪叉式升降平台机构特点，论述了设计时应注意的问题及其应用范围。气液动剪叉式

19、升降平台具有制造容易、价格低廉、坚实耐用、便于维修保养等特点。在民航、交通运输、冶金、汽车制造等行业逐渐得到广泛应用。本设计中主要侧重于小型家用液压式的升降平台。在设计气液动剪叉式升降平台的过程中，一般我们会考虑如下三种设计方案，如简图2-1所示： 图3-1 结构简图图中表示气液动剪叉式升降平台的三种结构形式。长度相等的两根支撑杆AB和MN铰接于二杆的中点E，两杆的M、A端分别铰接于平板和机架上，两杆的B、N端分别与两滚轮铰接，并可在上平板和机架上的导向槽内滚动。图中的三种结构形式的不同之处在于驱动件液压缸的安装位置不同。图a中的驱动液压缸的下不固定在机架上，上部的活塞杆以球头与上平板球窝接触

20、。液压缸通过活塞杆使上平板铅直升降。图b中的卧式液压缸活塞杆与支撑杆MN铰接于N处。液压缸驱动活塞杆控制平台铅直升降。图c中的液压缸缸体尾部与机架铰接于G处，活塞杆头部与支撑杆AB铰接于F处。液压缸驱动活塞杆可控制平台铅直升降。按照液压缸的安装形式，称图a的形式为直立固定剪叉式结构，图b的形式为水平固定剪叉式，图c的形式为双铰接剪叉式结构。直立固定剪叉式结构，液压缸的行程等于平台的升降行程，整体结构尺寸庞大，且球铰链加工负载，在实际种应用较少。水平固定剪叉式机构，通过分析计算可知，平台的升降行程大于液压缸的行程，在应用过程中可以实现快速控制升降的目的，但不足之处是活塞杆受到横向力的作用，影响密

21、封件的使用寿命。而且活塞杆所承受的载荷力要比实际平台上的载荷力要大的多。所以实际也很少采用。双铰接剪叉式结构避免了上述缺点。结构比较合理，平台的升降行程可以达到液压缸行程的二倍以上。因此，在工程实际中逐渐得到广泛的应用。本设计就重点对双铰接剪叉式结构形式加以分析、论述。3.2 双铰接剪叉式升降平台机构的位置参数计算由图3-2可知图3-2位置参数示意图（1）（2）上式中：H任意位置时升降平台的高度；C任意位置时铰接点F到液压铰接点G的距离；L支撑杆的长度； 支撑杆固定铰支点A到铰接点F的距离；T机架长度（A到G点的距离）； 活塞杆与水平线的夹角。以下相同。将（2）式代入（1）式，并整理得 （3）

22、设 代入（3）式得（4）在（4）式中， 升降平台的初始高度； 液压缸初始长度。双铰接剪叉式升降平台机构的运动参数计算： 图3-3 运动参数示意图图中， 是F点的绝对速度； 是B点绝对速度； 是AB支撑杆的速度； 是液压缸活塞平均相对速度； 是升降平台升降速度。由图3可知： （5）在（5）式中， 液压缸活塞平均相对运动速度； 升降平台升降速度； 支撑杆与水平线的夹角。以下相同。3.3 双铰接剪叉式升降平台机构的动力参数计算图3-4动力参数示意图图中，P是由液压缸作用于活塞杆上的推力，Q是升降平台所承受的重力载荷。通过分析机构受力情况并进行计算（过程省略）得出：升降平台上升时（6）升降平台下降时

23、（6）、（7）式中，P液压缸作用于活塞杆的推力；Q升降平台所承受的重力载荷；f滚动摩擦系数；b载荷Q的作用线到上平板左铰支点M的水平距离。由于滚动轮与导向槽之间为滚动摩擦，摩擦系数很小（f=0.01）,为简化计算，或忽略不计，由（6）、（7）式简化为： （8）3.4 剪叉式升降平台机构设计时应注意的问题由式（5）和（8）可知：当、增大时， 值随之减小；当、减小时，P/Q值随之增大。在确定整体结构值随之减小；当、减小时，P/Q值随之增大，在液压缸行程不变的情况下，升降平台升降行程会减小；反之，则会使液压缸行程受力增大。因此设计时应综合考虑升降行程与液压缸受力两个因素。在满足升降行程及整体结构尺寸

24、的前提下，选取较高的、初始值。而且在整个机构中AB支撑杆是主要受力杆件，承受有最大的弯矩，所以应重点对其进行强度校核。液压缸可采用单作用缸也可以采用双作用缸，不过要看具体情况。一般我们都采用单作用柱塞缸，因为采用这样的缸比较经济，而且总体泄漏量少，密封件寿命长。采用单作用柱塞缸时考虑到在空载荷时，上平板的自重应能克服液压缸活塞与缸体间的密封阻力。否则，会导致升降平台降不下来。3.5 针对性比较小实例：如某自动生产线上， 需设计一种升降平台，要求升降平台最大升降行程应大于620mm，升降平台面最低高度应小于300mm，最大承重载荷0050kg根据实际使用要求，我们选取了单作用柱塞缸式液压缸。液压

25、缸初始长度 =595mm；最大行程 =320mm。升降太机构尺寸：升降台面最低高度 =281mm;机架长度T=1 200;支撑杆长度L=1 230.5mm.按照上述尺寸，结合以上公式分别对双铰接剪叉式和水平固定剪叉式两种结构形式进行了计算。计算结果见表1、表2和统计图（其中滚动摩擦忽略不计）。水平固定剪叉式结构公式如下： 其中，S液压缸的实际行程，T机架长度（A点到G点的距离）。从计算结果可以看出：在整体结构尺寸相同、液压缸行程相同的前提下，作用在液压缸活塞杆上的最大推力 ,水平固定剪叉式结构大于双铰接剪叉式结构；升降台最大行程 ，双铰接剪叉式结构大于水平固定剪叉式结构。由于采用了双铰接剪叉式

26、结构液压升降平台，在设备安装时避免了挖地坑，不仅节省了费用，还给以后了设备维护和检修带来方便。综上所述，气液动双铰接剪叉式结构液压升降平台整体尺寸较小，结构简单、紧凑，节省投资；可获得缸体二倍以上的升降形成；非常适合于空间尺寸小、升降行程大的场合，是一种值得推荐使用的升降机构。图3-5 两种结构计算结果对比3.6升降平台机构中两种液压缸布置方式的比较刚刚我们已经简单的分析并讨论了双铰接剪叉式液压升降平台机构与其他两种机构的区别以及在实际应用中所存在的利和弊，但是在考虑各方面条件如单作用柱塞式液压缸、双铰连接、双支撑杆、相同的升降平台等都不改变的基础之上，能否将设计进行进一步的优化呢？为证明这一

27、点，我们可以从该机构的布置方式考虑，将结构略改动一下。从直观的角度分析考虑，如下图：图3-6液压缸工作示意图我们可以从图上看出，液压缸的尾部是连接在右侧支撑杆活动的区域的，液压缸的头部是连接在杆1的右端（偏向杆1的活动铰连接）。因此，我们针对实际升降台剪叉机构中液压缸常用的布置方式存在的问题，提出了另一种相对布置方式，将液压缸布置在与之相对称的左侧，即与剪叉机构的固定支点在同一侧，来进一步分析讨论。利用瞬时速度中心法和虚位移原理，推导出这两种布置方式液压缸活塞运动速度与台面升降速度的关系式及活塞推力与台面荷重的关系式，并对两种布置方式进行了分析比较，指出了它们各自的优缺点以及适用场合。根据升降

28、台剪叉机构的工程实例做了几何、运动和动力参数的对比计算和液压缸结构参数的合理选择。3.6.1问题的提出：液压缸驱动的剪叉机构再各种升降台中广泛应用，因安装的空间不同，其折合后的高度也必然就不同，所以液压缸在剪叉机构内的布置要受到折合后高度的约束。根据文献甘肃大学学报的有关液压缸驱动剪叉机构的运动学及动力学分析一章，得知在这种布置方式的情况下，如图：图3-7 液压缸布置在左侧液压缸活塞运动速度与台面升降速度的关系式为 （1） 活塞推力与台面荷重的关系式为 （2） 式中， 以上两式的推导基于工程中常用的液压缸布置方式，即液压缸下支点与剪叉机构的固定支点在同一侧，如上图。这种布置方式的优点是液压缸的

29、有效行程比较短，这在台面升程范围比较大的场合较为适用。存在的问题是在剪叉机构折合后的高度h较小的情况下（即 角较小），所需液压缸的推力将大大增加。在液压缸最高工作压力限定的情况下，这将使得所用的液压缸的直径增大，以致在折合后的剪叉机构中难以布置；或采用两个直径较小的液压缸取代一个大直径的液压缸，不过这将增加一对液压缸的支座，同时带来机械加工、液压缸安装以及液压系统的复杂性，加大了整个装置的成本。3.6.2两种布置方式的分析和比较：为了解决以上提出的问题，可考虑将液压缸反向布置（即采用第一种设计方案），计算一下该方案的有关参数再将两者作以比较。如图：图3-8液压缸布置在右侧这里仍用瞬时速度中心法

30、来求解活塞运动速度。杆上点、点的瞬时转动中心为F点，D点、A点的速度为： 台面升降速度： 点的运动速度： 活塞运动速度： （）式中， 依据虚位移原理有： （）由图分析可得：经变分后： 代入式（），整理后得活塞推力：（）式（）和式（）的正确性可以用机械能守恒原理来证明，即 将式（）与式（）进行比较，再各参数都相同的条件下，显然，液压缸布置再右侧时的推力较液压缸布置在左侧时小；而式（）与式（）比较，则液压缸布置在右侧时的活塞速度较液压缸布置在左侧时高。可见，活塞推力的减小是以活塞速度的提高为代价换来的。液压缸布置在剪叉机构的右侧，使得液压缸的活塞推力减小，这就可以选用直径较小的液压缸，有利于液压缸

31、在剪叉机构中的布置；带来的问题是液压缸的有效行程较长，如果台面升程范围不大，液压缸行程的增加也是有限的。3.6.3实例计算根据以上分析结果，结合实例进行对比计算，实例结构简图如图所示，其中左右两侧分别为两种布置情况。图3-9剪叉机构实例结构简图剪叉机构的结构尺寸：h=4001 200mm,l =2 000mm, =535mm, =770mm, =3210mm.两种布置方式主要参数计算结果见下表：参 数液压缸布置在左侧液压缸布置在右侧杆FD倾角液压缸倾角起始角/()5.7395.739起始角/()20.23620.236起始活塞速度0.1850.279起始活塞推力5.42W3.58W终止角/()

32、17.45817.458终止角/()50.47322.262活塞有效行程L/mm253365从统计表中的数值比较可以看出，液压缸在剪叉机构中的布置方式对其运动参数和动力参数有着较明显的差异。当起始角为最小值 、 时，活塞推力为最大值 。在台面荷重W相同的情况下，液压缸布置在右侧时的推力明显小于液压缸布置在左侧时的情况，两者的比值为0.66，而活塞的有效行程L则是液压缸布置在右侧时较长，比在左侧时增加了112mm。如果载荷量不是很大的话（即载荷量W1.5kN），这时可以考虑采用左侧的布置方案，因为这样可以缩短液压缸的伸长长度。如果伸长度过大的话，不仅在材料上会有所浪费，而且在长期承受载荷的同时也

33、会相应的增大液压缸及活塞部分的弯曲应力。综合以上考虑，可以初步设想采用液压缸布置在左侧的方案。而在该方案中活塞起始的速度小于液压缸布置在右侧时的速度，两者比值=0.66。为了弥补在速度方面的不足，以及减小举升及整体的体积，可以考虑采用双级支撑杆共同举升平台以达到提升速度的目的。如图所示：图3-10 机构各项参数其转换过程如图2-11所示,将两根支撑杆的右侧部分折合到左侧，产生四根相对比较短的支撑杆，即可达到目的。图3-11 参数转化过程那么首先我们就要计算一下这样的设计方案所采用的液压缸的各项参数，然后再根据已求得的各项参数来具体确定一下此方案是否合理。下面按照本设计的基本要求，进一步选择合适

34、的布置方案。为了使举升机使用范围广泛，载荷更具有代表性，本设计首先建立了一个轿车模型，它的有关参数是：车自重1.5t, 宽1.42m,高1.4m,轴距2.4m。在载荷方面没有超出允许的范围内，是可以采用该方案的。为了工作安全起见，要求举升机在各高度上工作时都应自锁，完工后可原速或缓速下降，在空载时也可实现快速下降，这在下面的液压系统回路分析中会探讨到。为了便于维修人员在升降台底部维修，不仅要在升降高度方面要加以合理化，还要留有维修人员站立维修的位置。为此，可以选择采用双升降台同步举升并采用共同底板的方式以满足要求，此布置方案需要两个液压缸，16根支撑杆举升。为了增强其安全可靠性，可以设其总承载

35、量为 ，则平均每个升降台的承载量为 。由于这样平均每个液压缸承受的台面载荷仅为9800N，所以采用左侧布置液压缸是完全可以的。第四章 台板与叉杆的设计计算台板位于升降台的最上部，是支撑件的组成部分。汽车能够在升降台上平稳的停放就是台板起了关键的作用。在进行维修作业之前首先得驶上台板。需要说明的是台板并不是一个简单的钢板，而是在下面有滑道，因为升降台叉杆臂上有滑轮，滑道的作用就是使滑轮在滑道内来回滑动，使升降台完成举升和回落动作。下底板也如此，如下图。根据上面汽车尺寸参数，确定台板的长度为2600mm，宽度450mm，材料采用热轧钢板。其形状见图纸。需要说明的是台板并不是一个简单的钢板，而是在下

36、面有滑道，因为升降台叉杆臂上有滑轮，滑道的作用就是使滑轮在滑道内来回滑动，使升降台完成举升和回落动作。叉杆是升降台最主要的举升部件，是主要的受力机构。对其设计的成功与否关系到整个设计工作的成败，选材45号钢，热轧钢板。叉杆的外形图如图所示。4.1确定叉杆的结构材料及尺寸4.1.1对支撑叉杆进行受力分析首先定义每根杆的名称编号，如图：对于杆3、杆4的活动铰联接在水平方向上除了摩擦力没有其它外力，所以可以忽略不计，现在只考虑其竖直方向上的受力就可以了。经过分析杆3的受力情况如图：4.1.2计算其最大弯矩及轴向力：经力学分析，当升降台处于最低位置，时，所受弯矩最大，如图。当升降台处于最高位置，时，轴

37、向力最大，如图，（正值为拉力，负值为压力）。杆4受力情况同杆3。下面再分析一下杆1,对杆1作受力分析，如图对D点做力矩分析：，可得 = -110.1N。计算弯矩，由上图可转化成下图来分析： 根据以上条件画弯矩图，如下：由此图可知，杆1的最大弯矩在C点。经计算当时，有最大值，即拥有最大弯矩，同样此时也拥有最大的轴向力。首先将，W=9800N，P=11.6W（P与W的关系值根据上述的公式求得）代入以上各式，求得的值如下图：则。计算轴向力，同样将杆1的受力分析图再转化为轴向力图分析，如图：经分析计算，CD段受到的轴向压缩力最大，。由于刚刚计算出的杆3与杆4的最大弯矩和最大轴向力都小于杆1的值，故不对

38、杆3杆4计算工作应力。计算杆1该状态下的工作应力，设叉杆横截面积A=bh,如图： 则该状态下的工作应力为 其中， 叉杆实际工作应力,材料许用应力， 材料的极限应力，对于45号钢，为340Mpa n安全系数,一般为大于1的值，这里取n=2。根据经验初选h=0.1m。由此式可以看出弯矩对工作应力的影响较轴向力要显著的多，所以在计算时应以最大弯矩为主要计算对象。杆1所承受的最大工作应力。杆1的C截面拥有最大弯矩，即可以认为C截面拥有最大的工作应力。我们按照最大工作应力来选取合适的叉杆截面。将h=0.1m代入上式：最大工作应力。这里取，即叉杆的横截面为10025。4.2横轴的选取选取套联在活塞杆端部的

39、横轴，根据总体结构布局确定横轴长度需要220mm，由于是单耳环联接，其内径CD=50，横轴的外径也应为50mm,但考虑到二者需要相对滑动，应使横轴的外径略小于50mm,这里取d=48mm。单耳环的宽度值EW=60mm。将叉杆要联接到横轴处的孔进行加长处理，使两者接触面积适当的增大以减小弯曲应力及及剪应力。因此可按下图分析横轴所受应力：当时，P=113680N，可求得。作用于横轴上的力P是均匀分布的，分布距离为60mm，故集度为：，截面O上的最大弯矩为，截面C和D上的剪力（这里没有考虑剪力与弯矩的正负）。其弯曲应力为剪应力对于其它几个销轴，由于所受的应力都小于上述值，在不改变材料的基础上选择直径

40、各为35mm、40mm是完全可以的，这里就不一一校核了。第五章 液压式剪叉升降机构的仿真对剪叉式液压升降机构进行装配，装配结果如下图。图装配5.1制作机构仿真进入机构应用程序，程序应用程序列表得到如下界面：机构仿真界面点右边界面条工作条5.1.1添加伺服电机单击添加伺服电动机出现如下界面伺服电机定义添加伺服电机伺服电机定义设置速度为25.1.2进行机构分析接下来设置机构分析分析定义设置终止时间为20 分析定义设置两个电动机时间，ServoMotor1 时间从开始至10；ServoMotor2 时间从11至终止点击运行，液压升降台开始运动。单击回放图标，界面如下回放界面点击出现窗口动画控制界面点

41、播放键，机构开始运动。点关闭，退回回放界面，点击保存保存位置窗口选择路径，单击保存。剪叉式液压升降台仿真结束。总 结本文是基于Pro/ENGINEER机构/运动分析，对升降机构进行组装，运动学仿真，静态分析和动态分析。本人的设计步骤基本上按照传统的机构分析理论进行，但同时具有很多自己的新异，主要是对凸轮机构的静态和动态分析，进行不同角度的分析研究。对有限元的分析和运动仿真进行了示例和研究。经过四个月的毕业设计，使我们真正懂得了理论联系实际的重要性。在整个设计过程中，充分运用大学所学的专业知识，查找相关资料，让我们体会到理论与实际还有很大差别。这次设计正是将它们有机的结合起来，给我们一次在面对工

42、作前最好的锻炼机会。同时我们也体会到了每一件事靠一个人是无法完成的，要集思广益才会让设计更加完美。通过这次设计，我们对机械设计的理论，自动控制原理及应用有了进一步认识，对升降机构系统有了一定了解。总之，这次设计为我们打开了以后面向实际应用的大门，为我们以后做各项工作和进一步学习奠定了基础。它好比一个灯塔，为我们指明了远行的航向；好比一颗启明星，为我们指明了前进的道路。短暂的毕业设计就这样在紧张有序中度过了。衷心的感谢各位老师在这次设计过程中的精心指导，尤其是肖新华老师，他在每一个阶段都认真的教导和耐心的讲解，使我们能顺利的走到现在。参考文献1 王凯,曹西京.基于Pro/E的机械产品机构运动的仿

43、真设计J.轻工机械,20062 郑伯学,吴俊海. 基于Pro/E的三维机械设计与运动仿真J.煤矿机械, 20073 葛建兵,翟雪琴. 基于Pro/E的直摆凸轮机构的运动仿真J.轻工机械, 20074 刘春景. 基于PRO/E的产品结构图设计及动态仿真J. 安徽电子信息职业技术学院学报, 2003年5 刘振宇,谭建荣. 面向过程的虛拟环境中产品装配建模研究J机械工程学报, 2004年6 杨福增,傅向华,杨芳,薛惠岚,李新广,王鹏飞. 基于Pro/E的播种机零部件参数化造型J农业机械学报, 2002年7 刘仕良.方建军.机械动态仿真与工租分析M.北京:化学工业出版社，2004年8 冷晟,魏孝斌,王

44、宁生. 基于Pro/E的虚拟设计与制造环境的研究与开发J机械与电子, 2003年9 和青芳.徐征.Pro/ENGINEER产品设计与机构动力学分析.北京:机械工业出版社，2004年10 王凯,曹西京. 基于Pro/E的机械产品机构运动的仿真设计J轻工机械, 200611 兰勇,文怀兴,白路. 基于Pro/E的工业机器人机构设计与运动仿真J. 起重运输机械, 2009年12 吴婷, 张礼兵. 基于Pro/E的屏蔽电泵三维造型与机构仿真J. 机电工程, 2007年13 郑伯学,吴俊海. 基于Pro/E的三维机械设计与运动仿真J煤矿机械, 200714 杨方飞,阎楚良,林洪义. 水泵叶片三维造型原理与工程应用J农业机械学报, 2003年