车载工作平台及液压系统设计.docx

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车载工作平台及液压系统设计

摘要

本文详细介绍了运用SolidWorks软件（3D机械设计软件的标准）进行车载工作平台及液压系统设计的设计。

由于SolidWorks软件无论对零件设计，还是对整个机构设计都起了一个模拟仿真的作用，在SolidWorks软件中，我们可以直观，清楚地了解整个设计的外形，运作甚至是材料的分析。

借助SolidWorks，将产品更快地投入市场。

SolidWorks提供无与伦比的性能和价值，它是技术创新的领先者，并且还拥有最大的用户群。

没有其他CAD系统可以帮助您快速准确地完成产品设计工作。

本文先对SolidWorks软件作出简介，对此三维软件作出一系列的说明，而后对制品生产全自动打浆设备进行介绍，并结合SolidWorks软件，将二者融会贯通。

通过SolidWorks软件设计，从二维的AUTOCAD零件图纸，到三维的SolidWorks整个设备，大大地提高了设计的效果和效率，避免了工程师们在现实中出现的错误，切切实实地展现出三维软件的强大性能。

Abstract

ThispaperintroducestheapplicationofSolidWorkssoftware（3Dmechanicaldesignsoftwarestandards）designpressurebarmachinesoundboard.BecauseSolidWorkssoftwareforbothpartsdesign,butalsotothewholemechanismdesignisasimulationfunction,intheSolidWorkssoftware,wecanvisually,clearlyunderstandthewholeappearanceofthedesign,operationandmaterialanalysis.WiththehelpofSolidWorks,bringproductstomarketmorequickly.SolidWorksprovidesincomparableperformanceandvalue,itistheleaderintechnologicalinnovation,andalsohasthelargestusergroup.NootherCADsystemcanhelpyouquicklyandaccuratelycompletetheproductdesignwork.

soundboardtohethree-dimensionalsoftwaretomakeaseriesofinstructions,andthenthevariousaspectsoftheintroductiononthepiano,toletthereaderthroughtheunderstandingofthepianosoundboard,recognitionofpressurebarmachine,combinedwithSolidWorkssoftware,thetwotogether.ThroughtheSolidWorkssoftwaredesign,AUTOCADdrawingfrom2Dto3D,theSolidWorkstheequipment,greatlyimprovesthedesignefficiency,avoidtheengineersintheemergingrealityoferror,sofabricatethesoundboardpressurebarmachine,soundboardisaveryimportantpartforpiano,forthestudyofthemachineisverymeaningful.

ThispaperfirstmakesabriefintroductionontheSolidWorkssoftware,thethree-dimensionalsoftwaretomakeaseriesofinstructions,andthenthevariousaspectsoftheintroductiononthepiano,toletthereaderthroughtheunderstandingofthepianosoundboard,recognitionofpressurebarmachine,combinedwithSolidWorkssoftware,thetwotogether.ThroughtheSolidWorkssoftwaredesign,AUTOCADdrawingfrom2Dto3D,theSolidWorkstheequipment,greatlyimprovesthedesignefficiency,avoidtheengineersintheemergingrealityoferror,soastoshowastrongperformanceof3Dsoftware

Keywords：

SolidWorks；piano；Thesoundboard；Pressurebarmachine

第1章绪论

1.1课题研究的背景

SolidWorks软件作为现今首屈一指的三维软件之一，凭借友好的界面、完善地装配、仿真等优秀性能。

极大地降低了工程师的负担，使工程师更专注于设计，在机械设计上的应用日趋广泛，对整个机械行业的发展与成才有重大的促进作用。

但是要掌握好一个工具，需要理论联系实际，不断摸索才能，不断发挥其设计优势。

应用Solidworks软件设计“车载工作平台及液压系统设计”，正是基于这个考虑进行选题。

1.2课题研究的意义

机械装置几乎遍布世界的每个角落，它影响着人类世界，改变着人类世界，极大地提高了，人类改造世界的能力，同时也将人类从繁重复杂的劳作中解脱出来，使人类活的更加简洁，方便，这是人类进步发展的重要标志之一。

中国是世界上机械发展最早的国家之一。

箱式货车货物的装卸都是靠人工来扛，抬，这样不仅麻烦，消耗人力，而且浪费时间，效率低下，危险性搞，尤其是对那些重而大的货物。

于是车载工作平台应运而生，它极大地减轻了人类的劳动量，通过液压缸的驱动，能够装卸重而大的货物，极大地节省了人力，和资源，提高了生产效率。

作为现代机械设备实现传动与控制的重要技术手段，液压技术在国民经济各领域得到了广泛的应用。

与其他传动控制技术相比，液压技术具有能量密度高﹑配置灵活方便﹑调速范围大﹑工作平稳且快速性好﹑易于控制并过载保护﹑易于实现自动化和机电液一体化整合﹑系统设计制造和使用维护方便等多种显著的技术优势，因而使其成为现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程的基本技术要素

1.3课题研究的内容

本论文主要研究运用SolidWorks对车载工作平台及液压系统设计进行设计。

在设计过程中，了解SolidWorks的各种功能。

1.3.1SolidWorks设计基础

熟悉SolidWorks的工作环境；了解SolidWorks的命令，掌握在SolidWorks工作环境中文件的打开、保存、导入等基本操作，掌握三维建模流程。

1.3.2草图绘制

掌握点、直线、矩形、弧度圆等基本图形的绘制方法；掌握样条、文字等高级几何图形的绘制方法；理解集合约束的概念并在草图绘制中熟练应用几何约束；熟练应用阵列、实体转换等草图绘制工具；能综合应用各种草图绘制实体和利用草图绘制工具完成草图绘。

1.3.3基准特征-参考几何体的创建

清楚明白基于特征的建模方式、参数化思想等概念；灵活运用各种建立基准点的方法；灵活运用各种建立基准轴方法；灵活运用各种建立基准面的方法；灵活运用坐标系的建立方法；能根据建模需要综合应用各种参考几何体。

1.3.4拉伸、旋转、扫描和放样特征建模

灵活运用拉伸特征的概念与建立方法；灵活运用旋转特征的概念与建立方法；掌握扫描特征的概念与建立方法；灵活运用放样特征的概念与建立方法；通过实践能够准确分析零件的特征，灵活运用拉伸和旋转也正建立三维模型。

综合应用扫描、放样、弯曲、镜向、阵列等特征建立各种实体。

1.3.5工程图设计

灵活运用用户自定义工程图格式文件的方法；灵活运用建立标准三视图，剖视图，断面图，局部图，辅助视图等方法；灵活运用各种注释的方法。

1.3.6装配设计

灵活运用自底向上的装配方法；灵活运用生成装配体爆炸图的方法；灵活运用SolidWorks智能装配技术；灵活运用装配体零部件的状态和属性控制，并能够在装配体中设计子装配体；灵活运用干涉检查；灵活运用自上向下的装配方法；灵活运用在装配模型工程图中添加零件序号；灵活运用生成装配体材料明细表的方法。

第2章SolidWorks的详细介绍

2.1关于SolidWork

SolidWorks公司成立于1993年，由PTC公司的技术副总裁与CV公司的副总裁发起，总部位于马萨诸州的康克尔郡（Concord,Massachusetts）内。

当初的目标是希望在每一个工程师的桌面上提供一套具有生产力的实体模型设计系统。

从1995年推出第一套SolidWorks三维机械设计软件至今已经拥有位于全球的办事处，并经由300家经销商在全球140个国家进行销售与分销该产品。

1997年，Solidworks被法国达索（DassaultSystemes）公司收购，作为达索中端主流市场的主打品牌。

2.2SolidWorks的发展和荣誉

SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统。

由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势，SolidWorks公司于两年间成为CAD/CAM产业中获利最高的公司。

良好的财务状况和用户支持使得SolidWorks每年都有数十乃至数百项的技术创新，公司也获得了很多荣誉。

该系统在1995-1999年获得全球微机平台CAD系统评比第一名。

从1995年至今，已经累计获得十七项国际大奖。

其中仅从1999年起，美国权威的CAD专业杂志CADENCE连续4年授予SolidWorks最佳编辑奖，以表彰SolidWorks的创新、活力和简明。

至此，SolidWorks所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它，设计师大大缩短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。

由于SolidWorks出色的技术和市场表现，不仅成为CAD行业的一颗耀眼的明星，也成为华尔街青睐的对象。

终于在1997年由法国达索公司以三亿一千万美元的高额市值将SolidWorks全资并购。

公司原来的风险投资商和股东，以一千三百万美元的风险投资，获得了高额的回报，创造了CAD行业的世界纪录。

并购后的SolidWorks以原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作，成为CAD行业一家高素质的专业化公司。

SolidWorks三维机械设计软件也成为达索企业中最具竞争力的CAD产品。

由于使用了WindowsOLE技术、直观式设计技术、先进的parasolid内核（由剑桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术。

SolidWorks成为全球装机量最大、最好用的软件。

资料显示，目前全球发放的SolidWorks软件使用许可约28万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球100多个国家的约3万1千家企业。

在教育市场上，每年来自全球4，300所教育机构的近145，000名学生通过SolidWorks的培训课程。

据世界上著名的人才招聘网站检索，与其它3DCAD软件相比，SolidWorks相关的招聘广告比其它软件的总合还要多，这一事实说明了越来越多的工程师和设计者使用SolidWorks三维软件，越来越多的企业需要SolidWorks人才。

2.3Solidworks软件特点

Solidworks软件功能强大，易于操作，界面人性化，技术创新，组件繁多是SolidWorks的五大特点。

使得SolidWorks三维软件成为目前全球领先的三维CAD解决方案。

SolidWorks在设计时能够为用户提供不同的设计方案，通过方案的筛选，工程师能从中选择合适的方案，从而在设计过程中降低设计的错误以及提高产品质量。

在目前市场上所见到的三维CAD解决方案中，SolidWorks是设计过程比较简便又通俗易懂的软件之一。

它不仅提供如此人性化的系统，同时对每个工程师和设计者，乃至整个机械行业提供了良好的发展基础。

SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统，由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势，SolidWorks公司于两年间成为CAD/CAM产业中获利最高的公司。

良好的财务状况和用户支持使得SolidWorks每年都有数十乃至数百项的技术创新，公司也获得了很多荣誉。

该系统在1995-1999年获得全球微机平台CAD系统评比第一名；从1995年至今，已经累计获得十七项国际大奖，其中仅从1999年起，美国权威的CAD专业杂志CADENCE连续4年授予SolidWorks最佳编辑奖，以表彰SolidWorks的创新、活力和简明。

至此，SolidWorks所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它，设计师大大缩短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。

由于SolidWorks出色的技术和市场表现，不仅成为CAD行业的一颗耀眼的明星，也成为华尔街青睐的对象。

终于在1997年由法国达索公司以三亿一千万美元的高额市值将SolidWorks全资并购。

公司原来的风险投资商和股东，以一千三百万美元的风险投资，获得了高额的回报，创造了CAD行业的世界纪录。

并购后的SolidWorks以原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作，成为CAD行业一家高素质的专业化公司，SolidWorks三维机械设计软件也成为达索企业中最具竞争力的CAD产品。

由于使用了WindowsOLE技术、直观式设计技术、先进的parasolid内（由剑桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术，SolidWorks成为全球装机量最大、最好用的软件。

资料显示，目前全球发放的SolidWorks软件使用许可约28万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球100多个国家的约3万1千家企业。

在教育市场上，每年来自全球4，300所教育机构的近145，000名学生通过SolidWorks的培训课程。

据世界上著名的人才网站检索，与其它3DCAD系统相比，与SolidWorks相关的招聘广告比其它软件的总和还要多，这比较客观地说明了越来越多的工程师使用SolidWorks，越来越多的企业雇佣SolidWorks人才。

据统计，全世界用户每年使用SolidWorks的时间已达5500万小时。

在美国，包括麻省理工学院（MIT）、斯坦福大学等在内的著名大学已经把SolidWorks列为制造专业的必修课，国内的一些大学（教育机构）如哈尔滨工业大学、清华大学、浙江工业大学、浙江大学、华中科技大学、北京航空航天大学、大连理工大学、北京理工大学、武汉理工大学等也在应用SolidWorks进行教学。

Solidworks软件功能强大，组件繁多。

Solidworks有功能强大、易学易用和技术创新三大特点，这使得SolidWorks成为领先的、主流的三维CAD解决方案。

SolidWorks能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。

SolidWorks不仅提供如此强大的功能，而且对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。

2.4本章小结

SolidWorks在现今社会阶段逐渐广泛应用，并且SolidWorks公司对中国市场重点开发，日后SolidWorks应用将会更加完善，更加普遍。

通过前文对SolidWorks的深入了解后，往后会对SolidWorks进行个别应用的分析，如建模，装配，工程图，力学分析等。

第三章车载工作平台及液压系统设计的制作

3.1车载工作平台及液压系统设计制作

车载工作平台及液压系统设计主要分为两个部分：

　　1、机架组件:

机架通过焊接的方式做成，主要由性价比高的304方钢组成。

此种结构制作的架子，干净卫生，外观光洁度高，方便运输，广泛应用于各类设备中机架的制作。

　　2、液压升降组件：

此组件通过两平行安装的液压缸推动摆臂的旋转，从而带动整个装置的升降。

　3.2液压缸的工作原理及设计计算：

3.2.1液压缸的工作原理：

液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。

它结构简单、工作可靠。

用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。

液压缸输出力和活塞有效面积及其两边的压差成正比；液压缸基本上由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、装置组成。

缓冲装置与排气装置视具体应用场合而定，其他装置则必不可少。

液压缸的类型：

根据常用液压缸的结构形式，可将其分为四种类型：

1.活塞式单活塞杆液压缸只有一端有活塞杆。

如图所示是一种单活塞液压缸。

其两端进出油口A和B都可通压力油或回油，以实现双向运动，故称为双作用缸。

1——缸筒

2——活塞

3活塞杆

4端盖

5——活塞杆密封件

液压缸的工作原理如上图。

缸筒固定，左腔连续地输入压力油，当油的压力足以克服活塞杆上的所有负载时，活塞以速度v1连续向右运动，活塞杆对外界做功。

反之，往右腔输入压力油时，活塞以速度v2向右运动，活塞杆也对外做功。

这样，完成了一个往复运动。

这种液压缸叫缸筒固定缸。

若活塞杆固定，左腔连续地输入压力油时，则缸筒向左运动，当往右腔连续地输入压力油时，则缸筒右移。

这种液压缸叫活塞杆固定缸。

由此可知，输入液压缸的油必须具有压力p和流量q。

压力用来克服负载，流量用来形成一定的运动速度。

输入液压缸的压力的流量就是给缸输入液压能；活塞作用于负载的力和运动速度就是液压缸输出的机械能。

2.柱塞式

（１）柱塞式液压缸是一种单作用式液压缸，靠液压力只能实现一个方向的运动，柱塞回程要靠其它外力或柱塞的自重；

（２）柱塞只靠缸套支承而不与缸套接触，这样缸套极易加工，故适于做长行程液压缸；

（３）工作时柱塞总受压，因而它必须有足够的刚度；

（４）柱塞重量往往较大，水平放置时容易因自重而下垂，造成密封件和导向单边磨

损，故其垂直使用更有利。

如左图，就是一个最简单的柱塞式液压缸，也是一个简单的千斤顶，只能靠液压单方向运动。

提起手柄1使小活塞2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4打开，通过吸油管从油箱10中吸油；用力压下手柄，小活塞下移，小活塞下腔压力升高，单向阀4关闭，单向阀5打开，下腔的油液经管道6输入举升油缸的下腔，迫使大活塞

7向上移动，顶起重物。

再次提起手柄吸油时，单向阀自动关闭，使油液不能倒流，从而保证了重物不会自行下落。

不断地往复扳动手柄，就能不断地把油液压入举升缸下腔，使重物逐渐地升起。

如果打开截止阀9，举升缸下腔的油液通过管道、截止阀流回油箱，重物就向下移动。

双作用单杆活塞式液压缸，是液压系统中作往复运动的执行机械。

具有结构简单，工作可靠，装拆方便，易于维修，且连接方式多样等特点。

适用于工程机械，矿山机械，超重运输机械、冶金机械及其它机械左图为一般的小型挖掘机图中通过内燃机提供原动力带动液压泵，将机械能转换成油液的压力能，通过导管输送到柱塞式液压缸中，通过车内驾驶员的操纵不同液压操纵杆，使挖掘机完成各种复杂的作业。

3.伸缩式伸缩式液压缸具有二级或多级活塞，伸缩式液压缸中活塞伸出的顺序式从大到小，而空载缩回的顺序则一般是从小到大。

伸缩缸可实现较长的行程，而缩回时长度较短，结构较为紧凑。

此种液压缸常用于工程机械和农业机械上。

4.摆动式摆动式液压缸是输出扭矩并实现往复运动的执行元件，也称摆动式液压马达。

有单叶片和双叶片两种形式。

定子块固定在缸体上，而叶片和转子连接在一起。

根据进油方向，叶将带动转子作往复摆动。

3.2．2液压缸的设计计算：

（1）工作压力P的确定：

工作压力P可根据负载大小及机器的类型，来初步确定由手册查表取液压缸工作压力为25MPa将液压缸的无杆腔作为主工作腔，考虑到缸下行时，滑块自重采用液压方式平衡，则可计算出液压缸无杆腔的有效面积，取液压缸的机械效率ηcm=0.91。

（2）计算液压缸内径D和活塞杆直径由负载图知最大负载F为356044N，取.010*********cmPFA=0.0157D=14A=0.141m按GB/T2348-1993，取标准值D=150mmd=0.7D=105mm由此求得液压缸的实际有效工作面积则：

无杆腔实际有效面积：

1A=24D＝176712m有杆腔实际有效面积：

2A=22

计算在各工作阶段液压缸所需的流量

快进：

Q=11VA=98.96L/min

工进：

Q=21VA=1.24L/min

快退：

Q=12VA=50.47L/min。

第四章车载工作平台及液压系统设计的设计

4.1车载工作平台及液压系统设计个组件的三维建模:

三维装配图：

4.2应用Solidworks软件进行车载工作平台及液压系统设计零件图设计

4.2.1车载工作平台及液压系统设计框架建模设计

图3车载工作平台及液压系统设计框架

根据车载工作平台及液压系统设计分析可知该框架主要是由304方钢组成的，我们要将各零件先一一画好，再用装配体的形式将框架装配好。

（1）304方钢制作，，作图步骤如下：

以右视面为草绘平面，选择【拉伸旋转工具

进行绘图，并选择部分轮廓进行拉伸如下图

这样框架的整体方管部分零件我们就很快完成。

（4）所有的子零件绘制完后，就需要利用SOLIDWORKS的装配体功能对所有零件装配成装配体，首先第一个插入装配体中的零件为固定不可动的，我们选择框架中的其中一个方钢零件,再接着选择另外的方钢零件，通过对各个零件给定合适的约束，就可以把装配图装配起来。

装配各部零件时需要利用配合菜单命令，主要有选择重合配合、距离配合等将所有子零件装配成框架整体。

4.2.2关于车载工作平台及液压系统设计中液压组件建模设计

由主装配体图可知此子装配体主要是由两个平行安装的液压缸驱动支板旋转，从而使上面的工作台升降，该子装配体中除了液压缸及其附件外，轴承座，外，还有很大一部分可以从标准库中直接生成，其余各零件均需要建模，大多零件都属于简单的实体拉伸、实体切除拉伸、实体旋转拉伸、孔向导等功能都可一一画出，这里不再累述。

这里只以其中一个支板零件作为建模步骤分析：

以右视面为草绘平面，

选择【拉伸旋转工具

进行绘图，并选择部分轮廓进行拉伸如下图

再以右视面为草绘平面，选择【拉伸旋转工具

进行绘图，并选择部分轮廓进行拉伸切除如下图

按照类似方法将进给组件的各部分零件一一画出，使用SOLIDWORKS装配体的功能将各部分零件一一组装起来。

4.3应用Solidworks软件对车载工