基于ug水平固定式剪式升降臺(tái)設(shè)計(jì)

1、- I摘 要基于 UG 移動(dòng)式可傾斜升降平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)仿真 長期以來升降平臺(tái)的研制一直采用傳統(tǒng)的方法，它的生產(chǎn)周期長，物理樣機(jī)制造成本高，而且當(dāng)產(chǎn)品制出后，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)部件、零部件之間相互干涉，而無法裝配等問題。本文介紹了應(yīng)用美國公司 UG 軟件進(jìn)行升降平臺(tái)單體虛擬制造和運(yùn)動(dòng)仿真的過程。利用 UG對(duì)建立的升降平臺(tái)單體的各零部件三維實(shí)體模型進(jìn)行約束和連接裝配，形成升降平臺(tái)單體整體裝配，然后通過軟件 UG 進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，仿真結(jié)果表明，可以利用該仿真平臺(tái)對(duì)升降平臺(tái)進(jìn)行性能和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析，這種方法提高了升降平臺(tái)設(shè)計(jì)的效率和準(zhǔn)確性，具有一定的實(shí)用價(jià)值，為將來樣機(jī)實(shí)驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：虛擬樣機(jī)技術(shù)；UG

2、 仿真；升降平臺(tái)- IIAbstract: : Since long ago the elevator development always uses traditional the method, its production cycle is long, the physical prototype production cost is high, moreover after product generating, can appear between frequently the part, the spare part interferes mutually, but is unab

3、le to assemble and so on the questions. This article introduced software carries on the elevator monomer hypothesized manufacture and the movement simulation process using American UG. Carries on the restraint and the connection assembly using GU to the establishment elevator monomer various spare p

4、arts three dimensional full-scale mockup, forms the elevator monomer whole assembly, then inducts through connection software UG to carry on the movement simulation, the simulation result indicated, This method enhanced the efficiency and the accuracy which the precision planter designs, has certain

5、 practical value, will be the future prototype experiment has laid the foundation.Key word： Virtual prototyping; UG simulation ; Elevat黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)I目 錄目 錄.I1. 國內(nèi)外升降臺(tái)的發(fā)展形勢(shì).11.1 國外升降臺(tái)的發(fā)展形勢(shì) .11.2 國內(nèi)升降臺(tái)的發(fā)展形勢(shì) .21.3 課題研究的目的意義及主要內(nèi)容.31.3.1 課題研究的目的意義.31.3.2 課題研究的主要內(nèi)容.32 剪叉式升降臺(tái)的應(yīng)用及其受力分析的討論.32.1 剪叉式升降平臺(tái)的三種結(jié)構(gòu)形

6、式 .32.2 水平固定式剪叉式升降平臺(tái)機(jī)構(gòu)的位置參數(shù)計(jì)算.42.3 水平固定式剪叉式升降平臺(tái)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力參數(shù)計(jì) .62.4 針對(duì)性比較小實(shí)例：.62.5 水平固定式剪叉式升降平臺(tái)機(jī)構(gòu)中兩種液壓缸布置方式的分析 .72.5.1 問題的提出： .72.5.2 兩種布置方式的分析和比較：.82.5.3 實(shí)例計(jì)算 .93 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 .103.1 制定液壓系統(tǒng)的基本方案 .103.1.1 確定液壓執(zhí)行元件的形式 .103.1.2 確定液壓缸的類型.113.2.3 缸蓋聯(lián)接的類型.113.2.4 擬訂液壓執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)控制回路 .11黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)II3.2.5 液壓源系統(tǒng) .11

7、3.3 確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) .123.3.1 載荷的組成與計(jì)算： .123.3.2 計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 .133.3.3 管道尺寸的確定 .153.4 液壓缸主要零件結(jié)構(gòu)、材料及技術(shù)要求 .163.4.1 缸體 .163.4.2 活塞 .163.4.3 液壓缸安裝聯(lián)接部分的型式及尺寸 .173.4.4 繪制液壓系統(tǒng)原理圖 .184 臺(tái)板與叉桿的設(shè)計(jì)計(jì)算 .204.1 確定叉桿的結(jié)構(gòu)材料及尺寸 .204.2 橫軸的選取 .225 剪式升降臺(tái)基于 UG 三維虛擬制造與運(yùn)動(dòng)仿真.245.1 建模.245.1.1 支撐桿 .245.1.2 長橫桿 .245.1.3 短橫桿 .255.1.4

8、液壓缸 .255.1.5 活塞 .255.1.6 平臺(tái) .265.1.7 機(jī)座 .265.2 裝配.27黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)III5.3 仿真.275.3.1 工作表 .275.3.2 運(yùn)動(dòng)曲線 .285.3.3 創(chuàng)建連桿 .285.3.4 創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)副 .286 剪叉式液壓升降臺(tái)數(shù)學(xué)模型的建立.296.1 剪叉式液壓升降臺(tái)簡介.296.2 升降臺(tái)的模塊劃分.306.3 升降臺(tái)數(shù)學(xué)模型分析.306.3.1 虛位移原理 .306.3.2 單桿的運(yùn)動(dòng)分析 .316.3.3級(jí)桿組的運(yùn)動(dòng)分析.326.3.4 有源組的運(yùn)動(dòng)分析 .33結(jié) 論.35致 謝.36參考文獻(xiàn).37附錄.39黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)

9、畢業(yè)設(shè)計(jì)11. 國內(nèi)外升降臺(tái)的發(fā)展形勢(shì)1.1 國外升降臺(tái)的發(fā)展形勢(shì) 對(duì)垂直運(yùn)送的需求與人類的文明一樣久遠(yuǎn)，最早的升降平臺(tái)使用人力、畜力和水力來提升重量。升降裝置直到工業(yè)革命前都一直依靠這些基本的動(dòng)力方式。 古希臘時(shí)，阿基米德開發(fā)了經(jīng)過改進(jìn)的用繩子和滑輪操作的升降裝置，它用絞盤和杠桿把提升繩纏繞在繞線柱上。 公元 80 年，角斗士和野生動(dòng)物乘坐原始的升降平臺(tái)到達(dá)羅馬大劇場(chǎng)中競(jìng)技場(chǎng)的高度。 中世紀(jì)的紀(jì)錄包括無數(shù)拉升升降裝置的人和為孤立地點(diǎn)進(jìn)行供給的圖案。其中最著名的是位于希臘的圣巴拉姆修道院的升降平臺(tái)。這個(gè)修道院位于距離地面大約 61 米高的山頂上，提升機(jī)使用籃子或者貨物網(wǎng)，運(yùn)送人員與貨物上下。

10、1203 年，位于法國海岸邊的一座修道院的升降平臺(tái)安裝于使用一個(gè)巨大的踏輪，由毛驢提供提升的動(dòng)力，通過把繩子纏繞在一個(gè)巨大的柱子上，負(fù)重就被提升了起來。 18 世紀(jì)，機(jī)械力開始被用于升降平臺(tái)的發(fā)展。1743 年，法國路易十五授權(quán)在凡爾賽的私人宮殿安裝使用平衡物的人員升降平臺(tái)。1833 年，一種使用往復(fù)桿的系統(tǒng)在德國哈爾茨山脈地區(qū)升降礦工。1835 年，一種被稱為“絞盤機(jī)”的用皮帶牽引的升降平臺(tái)安裝在英國的一家工廠。1846 年，第一部工業(yè)用水壓式升降平臺(tái)出現(xiàn)。然后其他動(dòng)力的升降裝置緊跟著很快出現(xiàn)了。1854 年，美國技工奧蒂斯發(fā)明了一個(gè)棘輪機(jī)械裝置，在紐約貿(mào)易展覽會(huì)上展示了安全升降平臺(tái)。188

11、9 年，埃菲爾鐵塔建塔時(shí)安裝了以蒸汽為動(dòng)力的升降平臺(tái)，后改用電梯。1892 年，智利阿斯蒂列羅山的升降設(shè)備建成，直到現(xiàn)在，15 臺(tái)升降平臺(tái)仍然使用著 110 多年前的機(jī)械設(shè)備。目前，瑞士格勞賓登州正在興建的“圣哥達(dá)隧道”是一條從阿爾卑斯山滑雪勝地通往歐洲其他國家的地下鐵路隧道，全長 57 公里，預(yù)計(jì) 2016 年建成通車。在距地面大約 800 米的“阿爾卑斯”高速列車站，將興建一個(gè)直接抵達(dá)地面的升降平臺(tái)。建成后，它將是世界上升降距離最長的一部升降平臺(tái)了。旅客通過升降平臺(tái)抵達(dá)地面后，便可搭乘阿爾卑斯冰河觀光快速列車，兩個(gè)小時(shí)后就能到達(dá)山上的度假村了。汽車舉升機(jī)在世界上已經(jīng)有了 70 年歷史。19

12、25 年在美國生產(chǎn)的第一臺(tái)汽車舉升機(jī)，它是一種由氣動(dòng)控制的單柱舉升機(jī)，由于當(dāng)時(shí)采用的氣壓較低，因而缸體較大；同時(shí)采用皮革進(jìn)行密封，因而壓縮空氣驅(qū)動(dòng)時(shí)的彈跳嚴(yán)重且又不穩(wěn)定。直到 10 年以后，即 1935 年這種單柱舉升機(jī)才在美國以外的其它地方黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)2開始采用。1966 年，一家德國公司生產(chǎn)出第一臺(tái)雙柱舉升機(jī)，這是舉升機(jī)設(shè)計(jì)上的又一突破性進(jìn)展，但是直到 1977 這種舉升機(jī)才在德國以外的其它國家出現(xiàn)。現(xiàn)在雙柱舉升機(jī)在市場(chǎng)上以占據(jù)牢固的地位，其銷量還在持續(xù)增長。它和四柱舉升機(jī)相比，既有優(yōu)點(diǎn)1.2 國內(nèi)升降臺(tái)的發(fā)展形勢(shì)國升降機(jī)行業(yè)從僅能對(duì)升降機(jī)進(jìn)行簡單的維護(hù)、保養(yǎng)，逐步發(fā)展成為集

13、研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、安裝、服務(wù)五位一體的高新科技產(chǎn)業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2004 年底，中國大陸的在用升降機(jī)總數(shù)已達(dá) 651794 臺(tái)。有關(guān)專家曾表示，我國已超過日本成為世界最大的新裝升降機(jī)市場(chǎng)。由于房地產(chǎn)業(yè)、城市公共建設(shè)等產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，預(yù)計(jì)未來 10 年，我國的升降機(jī)市場(chǎng)仍將保持每年 20%的遞增速度，年平均銷售額至少 500 億美元。2006 年，中國巨大的升降機(jī)市場(chǎng)吸引了全世界幾乎所有升降機(jī)企業(yè)的關(guān)注，中國國際升降機(jī)展在廊坊成功舉辦，為全球升降機(jī)企業(yè)展示、交流提供了平臺(tái)。2006 年全球升降機(jī)市場(chǎng)銷售額為 300 億歐元，其中中國市場(chǎng)銷售額占 33%，在全球銷售額中名列前茅。2007 年，隨著中國房

14、地產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，升降機(jī)市場(chǎng)需求不斷擴(kuò)大，外資品牌主導(dǎo)中國升降機(jī)市場(chǎng)，國內(nèi)品牌保持了發(fā)展的強(qiáng)勁勢(shì)頭同時(shí)中國升降機(jī)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)調(diào)整速度加快，20062007 中國升降機(jī)產(chǎn)量雖然略有波動(dòng)，但仍保持良好的發(fā)展勢(shì)頭。2008 年，中國的升降機(jī)市場(chǎng)被世界看好，隨著中國升降機(jī)產(chǎn)業(yè)的不斷成熟，對(duì)升降機(jī)技術(shù)要求越來越高，升降機(jī)價(jià)格競(jìng)爭也越演越烈。2008 年 4 月中國國展升降機(jī)展在廊坊盛大開幕，再次為全球升降機(jī)企業(yè)提供交流發(fā)展平臺(tái)，展會(huì)其間各大升降機(jī)企業(yè)，如：日立、東芝、永大等不僅展出了先進(jìn)的產(chǎn)品和技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)活動(dòng)也都各具特色，各各方面都彰顯升降機(jī)行業(yè)繁榮景象。然而，08 年 8 月受美國次貸危機(jī)的影響,全球經(jīng)

15、濟(jì)市場(chǎng)出現(xiàn)內(nèi)需萎縮。在中國本土市場(chǎng)，受房地產(chǎn)下滑，以及各種不利因素影響，直接降低了升降機(jī)市場(chǎng)的增幅，中國升降機(jī)市場(chǎng)風(fēng)光大減。中國本土的升降機(jī)企業(yè)正經(jīng)受著考驗(yàn)，迎來了中國升降機(jī)發(fā)展史上第一個(gè)嚴(yán)冬，各大、中、小升降機(jī)企業(yè)為度過這個(gè)嚴(yán)冬都做出了最大的努力。這個(gè)冬天雖然冷,但對(duì)加速中國升降機(jī)行業(yè)整合，提高企業(yè)競(jìng)爭力，進(jìn)一步適應(yīng)國際市場(chǎng)是一種積極的推進(jìn)?？v觀中國升降機(jī)業(yè)發(fā)展歷程，升降機(jī)企業(yè)在飛速發(fā)展，不論是技術(shù)革新、企業(yè)規(guī)模、管理方法，中國升降機(jī)企業(yè)的競(jìng)爭力在加強(qiáng)?，F(xiàn)在的局勢(shì)正是對(duì)中國本地升降機(jī)企業(yè)最嚴(yán)峻考驗(yàn)，有專家分析，全球金融危機(jī)雖然在短期內(nèi)為中國經(jīng)濟(jì)增長帶來了負(fù)面影響，但長期來看，卻不失為一次機(jī)遇

16、與挑戰(zhàn)并存的戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)折機(jī)會(huì)。企業(yè)需要理性的思索，并通過提高戰(zhàn)略能力來掌控未來。黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)31.3 課題研究的目的意義及主要內(nèi)容1.3.1 課題研究的目的意義 運(yùn)動(dòng)仿真是 UG/CAE（Computer Aided Engineering）模塊中的主要部分，它能對(duì)任何二維或三維機(jī)構(gòu)進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、動(dòng)力分析和設(shè)計(jì)仿真。通過UG/Modeling 的功能建立一個(gè)三維實(shí)體模型，利用 UG/Motion 的功能給三維實(shí)體模型的各個(gè)部件賦予一定的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，再在各個(gè)部件之間設(shè)立一定的連接關(guān)系既可建立一個(gè)運(yùn)動(dòng)仿真模型。UG/Motion 的功能可以對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行大量的裝配分析工作、運(yùn)動(dòng)

17、合理性分析工作，諸如干涉檢查、軌跡包絡(luò)等，得到大量運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。通過對(duì)這個(gè)運(yùn)動(dòng)仿真模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)或動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)分析就可以驗(yàn)證該運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，并且以利用圖形輸出各個(gè)部件的位移、坐標(biāo)、加速度、速度和力的變化情。1.3.2 課題研究的主要內(nèi)容1、對(duì)剪式升降臺(tái)工藝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)2、UG 軟件實(shí)現(xiàn)剪式升降臺(tái)零件的建模3、UG 軟件實(shí)現(xiàn)剪式升降臺(tái)的裝配4、UG 實(shí)現(xiàn)注剪式升降臺(tái)的運(yùn)動(dòng)仿真綜合以上所述，本課題主要研究的重點(diǎn)是根據(jù)剪式升降平臺(tái)的 UG 三維模型，基于 UG 完剪式升降臺(tái)的設(shè)計(jì)及建模過程。并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)仿真。在此基礎(chǔ)上，對(duì)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，認(rèn)識(shí)并了解相應(yīng)的機(jī)構(gòu)功能。并確定模具總體

18、參數(shù)及機(jī)構(gòu)型式，定位方式和驅(qū)動(dòng)方式，對(duì)模具工作部件的設(shè)計(jì)和計(jì)算。2 剪叉式升降臺(tái)的應(yīng)用及其受力分析的討論2.1 剪叉式升降平臺(tái)的三種結(jié)構(gòu)形式本討論的目的通過分析氣液動(dòng)類的剪叉式升降平臺(tái)機(jī)構(gòu)特點(diǎn)，論述了設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題及其應(yīng)用范圍。氣液動(dòng)剪叉式升降平臺(tái)具有制造容易、價(jià)格低廉、堅(jiān)實(shí)耐用、便于維修保養(yǎng)等特點(diǎn)。在民航、交通運(yùn)輸、冶金、汽車制造等行業(yè)逐漸得到廣泛應(yīng)用。本設(shè)計(jì)中主要側(cè)重于小型家用液壓式的升降平臺(tái)。在設(shè)計(jì)氣液動(dòng)剪叉式升降平臺(tái)的過程中，一般我們會(huì)考慮如下三種設(shè)計(jì)方案，如簡圖 2-1 所示：黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)4 圖 2-1 結(jié)構(gòu)簡圖 圖中表示氣液動(dòng)剪叉式升降平臺(tái)的三種結(jié)構(gòu)形式。長度相等

19、的兩根支撐桿 AB和 MN 鉸接于二桿的中點(diǎn) E，兩桿的 M、A 端分別鉸接于平板和機(jī)架上，兩桿的B、N 端分別與兩滾輪鉸接，并可在上平板和機(jī)架上的導(dǎo)向槽內(nèi)滾動(dòng)。圖中的三種結(jié)構(gòu)形式的不同之處在于驅(qū)動(dòng)件液壓缸的安裝位置不同。圖 a 中的驅(qū)動(dòng)液壓缸的下不固定在機(jī)架上，上部的活塞桿以球頭與上平板球窩接觸。液壓缸通過活塞桿使上平板鉛直升降。圖 b 中的臥式液壓缸活塞桿與支撐桿 MN 鉸接于 N 處。液壓缸驅(qū)動(dòng)活塞桿控制平臺(tái)鉛直升降。圖 c 中的液壓缸缸體尾部與機(jī)架鉸接于 G 處，活塞桿頭部與支撐桿 AB 鉸接于F 處。液壓缸驅(qū)動(dòng)活塞桿可控制平臺(tái)鉛直升降。按照液壓缸的安裝形式，稱圖 a 的形式為直立固定

20、剪叉式結(jié)構(gòu)，圖 b 的形式為水平固定剪叉式，圖 c 的形式為雙鉸接剪叉式結(jié)構(gòu)。水平固定剪叉式機(jī)構(gòu)，通過分析計(jì)算可知，平臺(tái)的升降行程大于液壓缸的行程，在應(yīng)用過程中可以實(shí)現(xiàn)快速控制升降的目的，但不足之處是活塞桿受到橫向力的作用，影響密封件的使用壽命。而且活塞桿所承受的載荷力要比實(shí)際平臺(tái)上的載荷力要大的多。2.2 水平固定式剪叉式升降平臺(tái)機(jī)構(gòu)的位置參數(shù)計(jì)算由圖 2-2 可知黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)5圖 2-2 位置參數(shù)示意圖 （2-21/2sin(1 cos),CLCLHll1） （2-222()cos;2TClTC2）上式中：H任意位置時(shí)升降平臺(tái)的高度；C任意位置時(shí)鉸接點(diǎn) F 到液壓鉸接點(diǎn) G

21、的距離；L支撐桿的長度；支撐桿固定鉸支點(diǎn) A 到鉸接點(diǎn) F 的距離；lT機(jī)架長度（A 到 G 點(diǎn)的距離） ；活塞桿與水平線的夾角。以下相同。將（2-2）式代入（2-1）式，并整理得。 （2-2222 1/2() 2HLTCllClTC3）設(shè)代入（2-3）式得00/,/,C CH H。 （2-2221/20000()()22HTClLlClT C4）在（4）式中，升降平臺(tái)的初始高度；0H液壓缸初始長度。0C剪叉式升降平臺(tái)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算：是 F 點(diǎn)的絕對(duì)速度；是 B 點(diǎn)絕對(duì)速度；是 AB 支撐桿的速度；FVBV1是液壓缸活塞平均相對(duì)速度；是升降平臺(tái)升降速度。由圖 3 可知：1V2V111111

22、2,sin()sin(),sin()coscos,sin()FFBBVlVVlV LVLlV LVVl黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)6 （2-21cossin()VLVl。5）在（2-5）式中，液壓缸活塞平均相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度；1V升降平臺(tái)升降速度；2V支撐桿與水平線的夾角。以下相同。2.3 水平固定式剪叉式升降平臺(tái)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力參數(shù)計(jì)P 是由液壓缸作用于活塞桿上的推力，Q 是升降平臺(tái)所承受的重力載荷。通過分析機(jī)構(gòu)受力情況并進(jìn)行計(jì)算（過程省略）得出：升降平臺(tái)上升時(shí)coscossincostantan()()sin()222cossincosQLfLbfbbPbfblf； （2-6）升降平臺(tái)下降時(shí)coscos

23、sincostantan()()sin()222cossincosQLfLbfbbPbfblf （2-6）式中，P液壓缸作用于活塞桿的推力；Q升降平臺(tái)所承受的重力載荷；f滾動(dòng)摩擦系數(shù)；b載荷 Q 的作用線到上平板左鉸支點(diǎn) M 的水平距離。由于滾動(dòng)輪與導(dǎo)向槽之間為滾動(dòng)摩擦，摩擦系數(shù)很小（f=0.01）,為簡化計(jì)算，或忽略不計(jì)。2.4 針對(duì)性比較小實(shí)例：如某自動(dòng)生產(chǎn)線上， 需設(shè)計(jì)一種升降平臺(tái)，要求升降平臺(tái)最大升降行程應(yīng)大于 620mm，升降平臺(tái)面最低高度應(yīng)小于 300mm，最大承重載荷 0050kg根據(jù)實(shí)際使用要求，我們選取了單作用柱塞缸式液壓缸。液壓缸初始長度=595mm；最大行程=320mm。

24、升降太機(jī)構(gòu)尺寸：升降臺(tái)面最低高度=281mm;機(jī)0CmaxS0H架長度 T=1 200;支撐桿長度 L=1 230.5mm.按照上述尺寸，結(jié)合以上公式分別對(duì)雙鉸接剪叉式和水平固定剪叉式兩種結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了計(jì)算。計(jì)算結(jié)果見表 1、表 2 和統(tǒng)計(jì)圖（其中滾動(dòng)摩擦忽略不計(jì)） 。水平固定剪叉式結(jié)構(gòu)公式如下：黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)7 22 1/2() ;2tancosHLTSPlfbQL 。其中，S液壓缸的實(shí)際行程，T機(jī)架長度（A 點(diǎn)到 G 點(diǎn)的距離） 。從計(jì)算結(jié)果可以看出：在整體結(jié)構(gòu)尺寸相同、液壓缸行程相同的前提下，作用在液壓缸活塞桿上的最大推力,水平固定剪叉式結(jié)構(gòu)大于雙鉸接剪叉式結(jié)構(gòu)；m axP升

25、降臺(tái)最大行程，雙鉸接剪叉式結(jié)構(gòu)大于水平固定剪叉式結(jié)構(gòu)。hm ax常適由于采用了雙鉸接剪叉式結(jié)構(gòu)液壓升降平臺(tái)，在設(shè)備安裝時(shí)避免了挖地坑，不僅節(jié)省了費(fèi)用，還給以后了設(shè)備維護(hù)和檢修帶來方便。綜上所述，氣液動(dòng)雙鉸接剪叉式結(jié)構(gòu)液壓升降平臺(tái)整體尺寸較小，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，節(jié)省投資；可獲得缸體二倍以上的升降形成；非合于空間尺寸小、升降行程大的場(chǎng)合，是一種值得推薦使用的升降機(jī)構(gòu)。2.5 水平固定式剪叉式升降平臺(tái)機(jī)構(gòu)中兩種液壓缸布置方式的分析剛剛我們已經(jīng)簡單的分析并討論了雙鉸接剪叉式液壓升降平臺(tái)機(jī)構(gòu)與其他兩種機(jī)構(gòu)的區(qū)別以及在實(shí)際應(yīng)用中所存在的利和弊，但是在考慮各方面條件如單作用柱塞式液壓缸、雙鉸連接、雙支撐桿、相

26、同的升降平臺(tái)等都不改變的基礎(chǔ)之上，能否將設(shè)計(jì)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化呢？為證明這一點(diǎn)，我們可以從該機(jī)構(gòu)的布置方式考慮，將結(jié)構(gòu)略改動(dòng)一下。缸常用我們可以從圖上看出，液壓缸的尾部是連接在右側(cè)支撐桿活動(dòng)的區(qū)域的，液壓缸的頭部是連接在桿 1 的右端（偏向桿 1 的活動(dòng)鉸連接） 。因此，我們針對(duì)實(shí)際升降臺(tái)剪叉機(jī)構(gòu)中液壓的布置方式存在的問題，提出了另一種相對(duì)布置方式，將液壓缸布置在與之相對(duì)稱的左側(cè)，即與剪叉機(jī)構(gòu)的固定支點(diǎn)在同一側(cè)，來進(jìn)一步分析討論。利用瞬時(shí)速度中心法和虛位移原理，推導(dǎo)出這兩種布置方式液壓缸活塞運(yùn)動(dòng)速度與臺(tái)面升降速度的關(guān)系式及活塞推力與臺(tái)面荷重的關(guān)系式，并對(duì)兩種布置方式進(jìn)行了分析比較，指出了它們各自

27、的優(yōu)缺點(diǎn)以及適用場(chǎng)合。根據(jù)升降臺(tái)剪叉機(jī)構(gòu)的工程實(shí)例做了幾何、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的對(duì)比計(jì)算和液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的合理選擇。2.5.1 問題的提出：液壓缸驅(qū)動(dòng)的剪叉機(jī)構(gòu)再各種升降臺(tái)中廣泛應(yīng)用，因安裝的空間不同，其折合后的高度也必然就不同，所以液壓缸在剪叉機(jī)構(gòu)內(nèi)的布置要受到折合后高度的約束。根據(jù)文獻(xiàn)甘肅大學(xué)學(xué)報(bào)的有關(guān)液壓缸驅(qū)動(dòng)剪叉機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析一章，得知在這種布置方式的情況下，如圖：液壓缸活塞運(yùn)動(dòng)速度與臺(tái)面升降速度的關(guān)系式為黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)8 （2-222cos2sin()2 cosyalalvvl7）活塞推力與臺(tái)面荷重的關(guān)系式為 （2-2 cossin()sin()lPWal8）式中，

28、111sin,tan tan,sin (sin2 )2hlaallad 。 以上兩式的推導(dǎo)基于工程中常用的液壓缸布置方式，即液壓缸下支點(diǎn)與剪叉機(jī)構(gòu)的固定支點(diǎn)在同一側(cè)，如上圖。這種布置方式的優(yōu)點(diǎn)是液壓缸的有效行程比較短，這在臺(tái)面升程范圍比較大的場(chǎng)合較為適用。存在的問題是在剪叉機(jī)構(gòu)折合后的高度 h 較小的情況下（即角較?。?，所需液壓缸的推力將大大增加。在液壓缸最高工作壓力限定的情況下，這將使得所用的液壓缸的直徑增大，以致在折合后的剪叉機(jī)構(gòu)中難以布置；或采用兩個(gè)直徑較小的液壓缸取代一個(gè)大直徑的液壓缸，不過這將增加一對(duì)液壓缸的支座，同時(shí)帶來機(jī)械加工、液壓缸安裝以及液壓系統(tǒng)的復(fù)雜性，加大了整個(gè)裝置的成

29、本。2.5.2 兩種布置方式的分析和比較：為了解決以上提出的問題，可考慮將液壓缸反向布置（即采用第一種設(shè)計(jì)方案） ，計(jì)算一下該方案的有關(guān)參數(shù)再將兩者作以比較。這里仍用瞬時(shí)速度中心法來求解活塞運(yùn)動(dòng)速度。桿上點(diǎn)、點(diǎn)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心為 F 點(diǎn)，D 點(diǎn)、A 點(diǎn)的速度為： 2()DAvlvla臺(tái)面升降速度：cos2cosyDvvl點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度：()2 cosyAla vvl活塞運(yùn)動(dòng)速度： （2-9）()sin()cos2 cosAlavvl式中，11()sinsin,tan2()coshlalLla依據(jù)虛位移原理有：代入式（） ，整理后得活塞推力：式（）和式（）的正確性可以用機(jī)械能守恒原理來證明，即yvP

30、v W黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)9將式（）與式（）進(jìn)行比較，再各參數(shù)都相同的條件下，, , , ,yl aW v 顯然，液壓缸布置再右側(cè)時(shí)的推力較液壓缸布置在左側(cè)時(shí)??；而式（）與式（）比較，則液壓缸布置在右側(cè)時(shí)的活塞速度較液壓缸布置在左側(cè)時(shí)高?？梢?，活塞推力的減小是以活塞速度的提高為代價(jià)換來的。液壓缸布置在剪叉機(jī)構(gòu)的右側(cè)，使得液壓缸的活塞推力減小，這就可以選用直徑較小的液壓缸，有利于液壓缸在剪叉機(jī)構(gòu)中的布置；帶來的問題是液壓缸的有效行程較長，如果臺(tái)面升程范圍不大，液壓缸行程的增加也是有限的。2.5.3 實(shí)例計(jì)算根據(jù)以上分析結(jié)果，結(jié)合實(shí)例進(jìn)行對(duì)比計(jì)算，實(shí)例結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示，其中左右兩側(cè)分別為兩種

31、布置情況。剪叉機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸：h=4001 200mm, =2 000mm,=535mm, =770mm,=3210mm.兩種布置方式laef主要參數(shù)計(jì)算結(jié)果見下表：圖表 2.1參 數(shù)液壓缸布置在左側(cè)液壓缸布置在右側(cè)桿 FD 傾角1sin2hl1sin2hl液壓缸傾角1()sintan()coslalae1()sintan()coslafla起始角/( )05.7395.739起始角/( )020.23620.236起始活塞速度0v0.185yv0.279yv起始活塞推力0P5.42W3.58W終止角/( )max17.45817.458終止角/( )max50.47322.262活塞有效行程

32、L/mm253365從統(tǒng)計(jì)表中的數(shù)值比較可以看出，液壓缸在剪叉機(jī)構(gòu)中的布置方式對(duì)其運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)有著較明顯的差異。當(dāng)起始角為最小值、時(shí)，活塞推力為最00大值。在臺(tái)面荷重 W 相同的情況下，液壓缸布置在右側(cè)時(shí)的推力明顯小于液壓0P缸布置在左側(cè)時(shí)的情況，兩者的比值為 0.66，而活塞的有效行程 L 則是液壓缸布置在右側(cè)時(shí)較長，比在左側(cè)時(shí)增加了 112mm。如果載荷量不是很大的話（即載荷黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)10量 W1.5kN） ，這時(shí)可以考慮采用左側(cè)的布置方案，因?yàn)檫@樣可以縮短液壓缸的伸長長度。如果伸長度過大的話，不僅在材料上會(huì)有所浪費(fèi)，而且在長期承受載荷的同時(shí)也會(huì)相應(yīng)的增大液壓缸及活塞

33、部分的彎曲應(yīng)力。綜合以上考慮，可以初步設(shè)想采用液壓缸布置在左側(cè)的方案。而在該方案中活塞起始的速度小于液壓缸布置在右側(cè)時(shí)的速度，兩者比值=0.66。為了彌補(bǔ)在速度方面的不足，以及/vv左右減小舉升及整體的體積，可以考慮采用雙級(jí)支撐桿共同舉升平臺(tái)以達(dá)到提升速度的目的。將兩根支撐桿的右側(cè)部分折合到左側(cè)，產(chǎn)生四根相對(duì)比較短的支撐桿，即可達(dá)到目的。那么首先我們就要計(jì)算一下這樣的設(shè)計(jì)方案所采用的液壓缸的各項(xiàng)參數(shù)，然后再根據(jù)已求得的各項(xiàng)參數(shù)來具體確定一下此方案是否合理。下面按照本設(shè)計(jì)的基本要求，進(jìn)一步選擇合適的布置方案。為了使舉升機(jī)使用范圍廣泛，載荷更具有代表性，本設(shè)計(jì)首先建立了一個(gè)轎車模型，它的有關(guān)參數(shù)是

34、：車自重 1.5t, 寬 1.42m,高 1.1m,軸距 2.4m。在載荷方面沒有超出允許的范圍內(nèi)，是可以采用該方案的。為了工作安全起見，要求舉升機(jī)在各高度上工作時(shí)都應(yīng)自鎖，完工后可原速或緩速下降，在空載時(shí)也可實(shí)現(xiàn)快速下降，這在下面的液壓系統(tǒng)回路分析中會(huì)探討到。為了便于維修人員在升降臺(tái)底部維修，不僅要在升降高度方面要加以合理化，還要留有維修人員站立維修的位置。為此，可以選擇采用雙升降臺(tái)同步舉升并采用共同底板的方式以滿足要求，此布置方案需要兩個(gè)液壓缸，16 根支撐桿舉升。為了增強(qiáng)其安全可靠性，可以設(shè)其總承載量為，則平21000 9 819600Wt.N總均每個(gè)升降臺(tái)的承載量為。由于這樣平均每個(gè)液

35、壓缸承受的臺(tái)29800WW /N總面載荷僅為 9800N，所以采用坐側(cè)布置液壓缸是完全可以的。3 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 制定液壓系統(tǒng)的基本方案3.1.1 確定液壓執(zhí)行元件的形式液壓執(zhí)行元件大體分為液壓缸或液壓泵。前者實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，后者完成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，二者的特點(diǎn)及適用場(chǎng)合見下表。圖表 3.1名 稱特 點(diǎn)適 用 場(chǎng) 合雙活塞桿液壓缸雙向?qū)ΨQ雙作用往復(fù)運(yùn)動(dòng)單活塞桿液壓缸有效工作面積大、雙向不對(duì)稱往返不對(duì)稱的直線運(yùn)動(dòng)，差動(dòng)連接可實(shí)現(xiàn)快進(jìn)，黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)11A1=2A2 往返速度相等柱塞缸結(jié)構(gòu)簡單單向工作，靠重力或其他外力返回?cái)[動(dòng)缸單葉片式轉(zhuǎn)角小于 360度雙葉片式轉(zhuǎn)角小于 180度小

36、于 360 度的擺動(dòng)小于 180 度的擺動(dòng)齒輪泵結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜高轉(zhuǎn)速低扭矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)葉片泵體積小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小高轉(zhuǎn)速低扭矩動(dòng)作靈敏的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)擺線齒輪泵體積小，輸出扭矩大低速，小功率，大扭矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軸向柱塞泵運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、扭矩大、轉(zhuǎn)速范圍寬大扭矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)徑向柱塞泵轉(zhuǎn)速低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輸出大扭矩低速大扭矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)注：A1無桿腔的活塞面積 A2有無桿腔的活塞面積對(duì)于本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)單純并且簡單直線及回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，可以采用齒輪式液壓泵及雙活塞桿液壓缸，這樣不僅簡化液壓系統(tǒng)降低設(shè)備成本，而且能改善運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能和液壓執(zhí)行元件的載荷狀況。3.1.2 確定液壓缸的類型工程液壓缸主要用于工程機(jī)械、重型機(jī)械、起重

37、運(yùn)輸機(jī)械及礦山機(jī)械的液壓系統(tǒng)。根據(jù)主機(jī)的運(yùn)動(dòng)要求，按表 37-7-5 選擇液壓缸的類型為：直線運(yùn)動(dòng)單活塞桿雙作用緩沖式液壓缸。其特點(diǎn)：活塞雙向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生推、拉力?；钊谐探K了時(shí)減速制動(dòng)，減速值不變。3.2.3 缸蓋聯(lián)接的類型按缸蓋與缸體的聯(lián)接方式，可分為外螺紋聯(lián)接式、內(nèi)卡鍵聯(lián)接式及法蘭聯(lián)接式三種。這里采用法蘭聯(lián)接。型號(hào)說明：P37-1803.2.4 擬訂液壓執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)控制回路液壓執(zhí)行元件確定之后，其運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度的控制是擬訂液壓回路的核心問題。方向控制用換向閥或是邏輯控制單元來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于一般中小流量的液壓黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)12系統(tǒng)，大多數(shù)通過換向閥的有機(jī)組合實(shí)現(xiàn)所要求的動(dòng)作。對(duì)于高

38、壓大流量的液壓系統(tǒng)，現(xiàn)多采用插裝閥于先導(dǎo)控制閥的組合來實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)剪叉式液壓升降臺(tái)其特點(diǎn)：起升壓力大，運(yùn)行緩慢、平穩(wěn)，能人工控制起升至某一固定高度時(shí)并保持該高度自鎖。3.2.5 液壓源系統(tǒng)液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源提供，液壓源的核心是液壓泵。在無其他輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經(jīng)過溢流閥回油箱，溢流閥同時(shí)起到開展并穩(wěn)定油源壓力的作用。容積調(diào)速系統(tǒng)多數(shù)是用變量泵供油，用安全閥限定系統(tǒng)的最高壓力。為節(jié)省能源并提高效率，液壓泵的供油量要盡量于系統(tǒng)所需流量相匹配。對(duì)在工作循環(huán)各階段中系統(tǒng)所需油量相差較大的情況下，則采用多泵供油或變量泵供油。對(duì)于本設(shè)計(jì)，由于工作周期短

39、，循環(huán)次數(shù)少，供油量可以適當(dāng)減少以節(jié)省能源，采用單泵供油即可，不需蓄能器儲(chǔ)存能量。對(duì)于油液的凈化：油液的凈化裝置在液壓源中是必不可少的。一般泵的入口要裝有粗濾油器，進(jìn)入系統(tǒng)的油液根據(jù)被保護(hù)元件的要求，通過相應(yīng)的精濾油器再次過濾。為防止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回油箱，可在回油路上設(shè)置磁過濾或其他形式濾油器。根據(jù)液壓設(shè)備所處環(huán)境及對(duì)溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。3.3 確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)是壓力和流量，它們是設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)，選擇液壓元件的主要依據(jù)。壓力決定于外載荷。流量取決于液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度和結(jié)構(gòu)尺寸。3.3.1 載荷的組成與計(jì)算：現(xiàn)在值還是一個(gè)未知量，但值的大小必須在之內(nèi)，初

40、步設(shè)定。aa/2l/4al根據(jù)活塞推力與臺(tái)面荷重量關(guān)系式得出 P=13.3W。2 cossin()sin()lPWal若設(shè)的話，就得出 P=11.6W。通過二者比較，時(shí)，活塞的最大推力/3al/3alP 要小于時(shí)。即在值不變的條件下，與 P 是成反比的。但考慮到活塞/4ala桿與支撐桿的鉸接點(diǎn) A 又不能太靠近兩支撐桿的鉸接點(diǎn) B，否則將會(huì)在兩處鉸接點(diǎn)產(chǎn)生很大的應(yīng)力集中，以致降低疲勞強(qiáng)度。因此，應(yīng)選比較合適。這時(shí)/3al將代入公式得 ，/3al6cossin() 3sin()PW tan2tan當(dāng)平臺(tái)處于最低位置時(shí)，液壓缸荷重 P 最大，05黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)13P=11.6W=11.

41、6 9800=113680N。下面就根據(jù)載荷量來選取合適的液壓缸。圖 3-3 液壓缸本圖表示一個(gè)以液壓缸為執(zhí)行元件的液壓系統(tǒng)計(jì)算簡圖。各有關(guān)參數(shù)標(biāo)注于圖上，其中是作用在活塞桿上的外部載荷， 是活塞與缸壁以及活塞桿與導(dǎo)wFmF向套之間的密封阻力。作用在活塞桿是的外部載荷包括工作載荷 ，導(dǎo)軌的摩gF擦力和由于速度變化而產(chǎn)生的慣性力。fFaF（1）工作載荷常見的工作載荷有作用于活塞桿上軸線的重力、切削力、擠壓力等，這些作用力的方向與活塞的運(yùn)動(dòng)方向相同為負(fù)，相反為正。在實(shí)際工作過程中，由于載荷量較大，活塞自身的重力可以忽略不計(jì)，切削力與擠壓力共同組成的外力即為工作載荷，在圖 3 中，=P。由于本設(shè)計(jì)按

42、最大載荷量定為 2 噸來計(jì)算，所以gFgF每個(gè)液壓缸=P=113680N。gF（2）導(dǎo)軌摩擦載荷fF對(duì)于直動(dòng)型安裝的液壓缸一般都附有活塞導(dǎo)軌以固定其運(yùn)動(dòng)方向，導(dǎo)軌摩擦相對(duì)于總載荷可以忽略不計(jì)，因此=0。fF（3）慣性載荷aF，。aFmavat速度變化量 m/sv起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間，s。一般機(jī)械=0.10.5s，對(duì)輕度載荷低速運(yùn)動(dòng)部件取t小值，對(duì)重載荷高速部件取大值。行走機(jī)械一般取=0.51.5s加速度a2/m s初步選定速度變化量=0.16m/s，=0.6s，則=0.27，vtvat0.160.62/m s2 /2 0.27270aFmatN以上三種載荷之和稱為液壓缸的外載荷， wF。113680

43、0270113950wgfaFFFFN起動(dòng)加速時(shí) ， 穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí) ， 減速制動(dòng)時(shí) wgfaFFFFwgfFFF。wgfaFFFF黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)14工作載荷并非每階段都存在，如該階段沒有工作，則=0。但在計(jì)算和校gFgF核時(shí)，應(yīng)按照最大值取。除了外載荷外，作用于活塞上的載荷 F 還包括液壓缸密封處的摩擦阻力，wFmF由于各種液壓缸的密封材質(zhì)和密封形式不同，密封阻力難以精確計(jì)算，一般估算為 式中液壓缸的機(jī)械效率，一般取 0.900.95，這里取(1)mmFPm0.95，1135901195680.95wmFFN3.3.2 計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸液壓缸的相關(guān)參數(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸液壓缸有關(guān)的設(shè)

44、計(jì)參數(shù)見圖所示：圖 3-4 液壓缸設(shè)計(jì)參數(shù)圖 a 為液壓缸活塞桿工作在受壓狀態(tài)，圖 b 表示活塞桿受拉狀態(tài)?；钊麠U受壓時(shí)1122wmFFp Ap A活塞桿受拉時(shí) 式中1221wmFFp Ap A無桿腔活塞有效工作面積 214AD2m有桿腔活塞有效工作面積 222()4ADd2m液壓缸工作腔壓力 Pa1p液壓缸回油腔壓力 Pa，其值根據(jù)回路的具體情況而定，一般可以按2p照下表估算D活塞直徑 md活塞桿直徑 m 圖表 3.3 執(zhí)行元件背壓力表系 統(tǒng) 類 型背 壓 力 MPa簡單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)0.20.5回油帶調(diào)速閥的系統(tǒng)0.40.6回油路設(shè)置有背壓閥的系統(tǒng)0.51.5用補(bǔ)油泵的閉式回路0.

45、81.5黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)15回油路較復(fù)雜的工程機(jī)械1.23回油路較短，可直接回油路可忽略不計(jì)在這里我們?nèi)”硥毫χ?0.2pMPa在本設(shè)計(jì)中，液壓缸不存在受拉的狀態(tài)，所以只考慮其收壓。一般液壓缸在收壓狀態(tài)下工作時(shí)，其活塞面積為：2111Fp AAp用運(yùn)此公式須事先確定與的關(guān)系，或是活塞桿徑 d 與活塞直徑 D 的關(guān)系，1A2A令桿徑比=d/D，其比值可按下表選取。按工作壓力選取 d/D圖表 3.4工作壓力 MPa5.05.07.07.0d/D0.50.530.620.70.7按速度比要求確定 d/D圖表 3.5（）21/vv1.251.331.460.1612d/D0.40.50.55

46、0.620.71注：速度比 ，為活塞兩側(cè)有效面積與之比。1A2A即如按工作壓力應(yīng)選取 d/D=0.7，則相應(yīng)的速度比=2，由于21222ADADd活塞不受拉力作用，所以活塞桿收縮時(shí)可以適當(dāng)提高其速度， =2 也是完全可以的?？梢郧蟪?d=71.8mm。液壓缸的直徑 D 和活塞桿徑 d 的計(jì)算值要按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的液壓缸的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整，如與標(biāo)準(zhǔn)液壓缸參數(shù)相近，最好選用國產(chǎn)液壓缸，免于自行設(shè)計(jì)加工。按照機(jī)械手冊(cè)中工程液壓缸的技術(shù)規(guī)格表 37-7-7 可以選擇圓整后的參數(shù)：缸徑 100mm，活塞桿 70mm,速度比=2，工作壓力 16Mpa，推力 125.66kN。計(jì)算活塞桿的行程當(dāng)平臺(tái)處于最低位

47、置時(shí)，此時(shí)活塞桿應(yīng)處于完全收縮狀態(tài),液壓缸的長05度為最小值，=1320mm。平臺(tái)的高度0d2202cos2dalal。2sin2 1500 sin10366hlmm再計(jì)算一下平臺(tái)上升的最大高度，這里設(shè)上升至最大高度的，計(jì)算得30出最大高度 H=2.1m。此時(shí)活塞桿伸長至。222cos21760mdalalmm當(dāng)活塞桿處于完全收縮狀態(tài)時(shí)，液壓缸的長度就等于，選定液壓缸長度為0d1320mm。計(jì)算其行程： 。01760 1320440msddmm,查表 37-7-9 可以查得液壓缸長度不得小于，365365440805XCsmm 實(shí)際長度滿足要求。黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)163.3.3 管道尺

48、寸的確定在液壓、氣壓傳動(dòng)及潤滑的管道中常用的管子有鋼管、銅管、膠管等，鋼管能承受較高的壓力，價(jià)廉，但安裝時(shí)的彎曲半徑不能太小，多用在裝配位置比較方便的地方。這里我們采用鋼管連接。管道內(nèi)徑計(jì)算 m4Qdm / sv式中 Q通過管道內(nèi)的流量3m / sv管道內(nèi)允許流速 ，取值見下表：m / s允許流速推薦值圖表 3.6油液流經(jīng)的管道推薦流速 m/s液壓泵吸油管道0.51.5，一般取 1 以下液壓系統(tǒng)壓油管道36，壓力高，管道粘度小取大值液壓系統(tǒng)回油管道1.52.6取=0.8m/s，=4m/s, =2m/s.分別應(yīng)用上述公式得v吸v壓v回=20.2mm,=10.7mm,=15.2mm。根據(jù)內(nèi)徑按標(biāo)準(zhǔn)

49、系列選取相應(yīng)的管子。按d吸d壓d回表 37-9-1 經(jīng)過圓整后分別選取=20mm，=10.7mm, =15mm。對(duì)應(yīng)管子壁d吸d壓d回厚。1 6 . mm。460195VPVaQQL3.4 液壓缸主要零件結(jié)構(gòu)、材料及技術(shù)要求3.4.1 缸體1. 缸體端部聯(lián)接模式采用簡單的焊接形式，其特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，重量輕，使用廣泛。缸體焊接后可能變形，且內(nèi)徑不易加工。所以在加工時(shí)應(yīng)小心注意。主要用于柱塞式液壓缸。2. 缸體的材料（45 號(hào)鋼）液壓缸缸體的常用材料為 20、35、45 號(hào)無縫鋼管。因 20 號(hào)鋼的機(jī)械性能略低，且不能調(diào)質(zhì)，應(yīng)用較少。當(dāng)缸筒與缸底、缸頭、管接頭或耳軸等件需要焊接時(shí)，則應(yīng)采用

50、焊接性能比較號(hào)的 35 號(hào)鋼，粗加工后調(diào)質(zhì)。一般情況下，均采用45 號(hào)鋼，并應(yīng)調(diào)質(zhì)到 241285HB。缸體毛坯可采用鍛剛，鑄鐵或鑄鐵件。鑄剛可采用 ZG35B 等材料，鑄鐵可采用 HT200HT350 之間的幾個(gè)牌號(hào)或球墨鑄鐵。特殊情況可采用鋁合金等材料。3. 缸體的技術(shù)要求黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)17缸體內(nèi)徑采用 H8、9 配合。表面粗糙度：當(dāng)活塞采用橡膠密封圈時(shí)，Ra為 0.10.4，當(dāng)活塞用活塞環(huán)密封時(shí)，Ra 為 0.20.4。且均需衍磨。mm缸體內(nèi)徑 D 的圓度公差值可按 9、10 或 11 級(jí)精度選取，圓柱度公差值應(yīng)按 8 級(jí)精度選取。缸體端面 T 的垂直度公差可按 7 級(jí)精度選

51、取。當(dāng)缸體與缸頭采用螺紋聯(lián)接時(shí)，螺紋應(yīng)取為 6 級(jí)精度的公制螺紋。當(dāng)缸體帶有耳環(huán)或銷軸時(shí)，孔徑或軸徑的中心線對(duì)缸體內(nèi)孔軸線的垂直公差值應(yīng)按 9 級(jí)精度選取。為了防止腐蝕和提高壽命，缸體內(nèi)表面應(yīng)鍍以厚度為 3040的鉻層，鍍m后進(jìn)行衍磨或拋光。3.4.2 活塞1. 活塞與活塞桿的聯(lián)接型式見下表圖表 3.7聯(lián)接方式備注說明整體聯(lián)接用于工作壓力較大而活塞直徑又較小的情況螺紋聯(lián)接常用的聯(lián)接方式半環(huán)聯(lián)接用于工作壓力、機(jī)械振動(dòng)較大的情況下這里采用螺紋聯(lián)接。2. 活塞與缸體的密封結(jié)構(gòu)，隨工作壓力、環(huán)境溫度、介質(zhì)等條件的不同而不同。常用的密封結(jié)構(gòu)見下表圖表 3.8密封形式備注說明間隙密封用于低壓系統(tǒng)中的液壓缸

52、活塞的密封活塞環(huán)密封適用于溫度變化范圍大，要求摩擦力小、壽命長的活塞密封 1O 型密封圈密封密封性能好，摩擦系數(shù)??；安裝空間小，廣泛用于固定密封和運(yùn)動(dòng)密封Y 型密封圈密封用在 20MPa 下、往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度較高的液壓缸密封結(jié)合本設(shè)計(jì)所需要求，采用 O 型密封圈密封比較合適。黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)183. 活塞的材料液壓缸常用的活塞材料為耐磨鑄鐵、灰鑄鐵（HT300、HT350） 、鋼及鋁合金等，這里采用 45 號(hào)鋼。4. 活塞的技術(shù)要求活塞外徑 D 對(duì)內(nèi)孔的徑向跳動(dòng)公差值，按 7、8 級(jí)精度選取。1D端面 T 對(duì)內(nèi)孔軸線的垂直度公差值，應(yīng)按 7 級(jí)精度選取。1D外徑 D 的圓柱度公差值，按

53、9、10 或 11 級(jí)精度選取。畫圖3.4.3 液壓缸安裝聯(lián)接部分的型式及尺寸1. 液壓缸進(jìn)出油口接頭的聯(lián)接螺紋尺寸，按表 37-7-8 選取標(biāo)準(zhǔn)值,公稱直徑螺距 數(shù)量=33 2 2M 2. 液壓缸為單耳環(huán)型安裝的主要尺寸為（按 P37-231 選取） （如圖）：CD=50，MR=50，EW=60，Y=60。單耳環(huán)不帶襯套式3. 柱塞式液壓缸端部型式及尺寸根據(jù)所選擇的液壓缸的缸徑，按照表 37-7-59 確定液壓缸缸蓋端部的尺寸（均為對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)尺寸） 。4. 缸蓋的材料液壓缸的缸蓋可選用 35、45 號(hào)鍛鋼或 ZG35、ZG45 鑄鋼或HT200、HT300、HT350 鑄鐵等材料。在這里選擇

54、 ZG45 鑄鋼。缸蓋按 9、10 或11 級(jí)精度選取。黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)19圖3.13.4.4 繪制液壓系統(tǒng)原理圖整機(jī)的液壓系統(tǒng)圖油各自擬訂好的控制回路及液壓源組合而成。各回路相互組合時(shí)去掉重復(fù)多余的元件，力求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。注意各元件間的聯(lián)鎖關(guān)系，避免誤動(dòng)作發(fā)生。要盡量減少能量損失環(huán)節(jié)，提高系統(tǒng)的工作效率。為了便于液壓系統(tǒng)的維護(hù)和監(jiān)測(cè)，在系統(tǒng)中的主要路段要裝設(shè)有必要的監(jiān)測(cè)元件，如壓力表，溫度計(jì)等。在設(shè)計(jì)中可以考慮在關(guān)鍵部位，附設(shè)備用件，以便意外事件發(fā)生時(shí)能迅速更換，保證主機(jī)連續(xù)工作。各液壓元件采用國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)件，在圖中按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的液壓元件職能符號(hào)的常態(tài)位置繪制。對(duì)于自行設(shè)計(jì)的非標(biāo)準(zhǔn)元

55、件可用結(jié)構(gòu)原理圖繪制。在系統(tǒng)圖中注明了各液壓執(zhí)行元件的名稱和動(dòng)作、各液壓元件的序號(hào)以及各電磁鐵的代號(hào)，并附有相關(guān)說明。首先考慮，在升降臺(tái)回落時(shí)，可以有兩種驅(qū)動(dòng)方式，一是采用液壓缸加壓回落，這種方式一般是在液壓缸平放，而且活塞桿一端在回落時(shí)沒有施加外力的情況下采用；另一種是由活塞桿的自重和一端施加的外力使液壓缸回油，活塞桿回落。在這里我們采用第二種方式，可以省去很多功率，略去很多的機(jī)械設(shè)備，符合我們的設(shè)計(jì)原則。其次，由于采用柱塞式液壓缸在下降時(shí)依靠本身的重量，在使用過程中，會(huì)出現(xiàn)過升降機(jī)處于某個(gè)位置時(shí)，向上或向下漂移的現(xiàn)象（如下圖） ，主要原因是在滑閥處于中位時(shí)，A、P、B、T 口雖均不相通，但

56、實(shí)際上存在著內(nèi)泄漏量（約 3ml/min） ，久而久之，會(huì)產(chǎn)生不同程度的向上或向下漂移。當(dāng) P黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)20口有向上的壓力時(shí)，會(huì)產(chǎn)生上移現(xiàn)象；當(dāng) P 口無壓時(shí)，由于自重會(huì)產(chǎn)生下移現(xiàn)象。而且在長期這種高壓沖擊下會(huì)逐漸加劇這種現(xiàn)象，這增加了設(shè)備不安全的因素，此種布局需要加以改進(jìn)。改進(jìn)后如下圖所示，液壓系統(tǒng)所做的改變包括：變換向閥的中位機(jī)能 O 為 Y型；換向閥的 B 口節(jié)控制油路到液控單向閥的液控口。這樣當(dāng)升降機(jī)下降到最低位置時(shí)，由于換向閥的 A 口（柱塞缸）與 T 口相通，如果 T 口又與油箱直接連接，則柱塞缸處于降下的位置時(shí)，只要回油管壓力產(chǎn)生的使升降機(jī)向上的力小于升降機(jī)的負(fù)載

57、和摩擦力，升降機(jī)是不會(huì)向上漂移的。一般地說，制造泄漏量幾乎為零的液控單向閥在技術(shù)上是可以做到的，因此，也不必?fù)?dān)心向下漂移的現(xiàn)象。圖 3-3 液壓系統(tǒng)圖 3-4 改進(jìn)后的液壓系統(tǒng)4 臺(tái)板與叉桿的設(shè)計(jì)計(jì)算臺(tái)板位于升降臺(tái)的最上部，是支撐件的組成部分。汽車能夠在升降臺(tái)上平穩(wěn)的停放就是臺(tái)板起了關(guān)鍵的作用。在進(jìn)行維修作業(yè)之前首先得駛上臺(tái)板。需要說明的是臺(tái)板并不是一個(gè)簡單的鋼板，而是在下面有滑道，因?yàn)樯蹬_(tái)叉桿臂上有滑輪，滑道的作用就是使滑輪在滑道內(nèi)來回滑動(dòng)，使升降臺(tái)完成舉升和回落動(dòng)作。黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)21下底板也如此，如下圖。根據(jù)上面汽車尺寸參數(shù)，確定臺(tái)板的長度為 2600mm，寬度 450mm

58、，材料采用熱軋鋼板。其形狀見圖紙。需要說明的是臺(tái)板并不是一個(gè)簡單的鋼板，而是在下面有滑道，因?yàn)樯蹬_(tái)叉桿臂上有滑輪，滑道的作用就是使滑輪在滑道內(nèi)來回滑動(dòng)，使升降臺(tái)完成舉升和回落動(dòng)作。叉桿是升降臺(tái)最主要的舉升部件，是主要的受力機(jī)構(gòu)。對(duì)其設(shè)計(jì)的成功與否關(guān)系到整個(gè)設(shè)計(jì)工作的成敗，選材 45 號(hào)鋼，熱軋鋼板。叉桿的外形圖如圖所示。4.1 確定叉桿的結(jié)構(gòu)材料及尺寸1.對(duì)支撐叉桿進(jìn)行受力分析首先定義每根桿的名稱編號(hào)，對(duì)于桿 3、桿 4 的活動(dòng)鉸聯(lián)接在水平方向上除了摩擦力沒有其它外力，所以可以忽略不計(jì)，現(xiàn)在只考慮其豎直方向上的受力就可以了。經(jīng)過分析桿 3 的受力情況如圖：圖 4-1計(jì)算其最大彎矩及軸向力：經(jīng)

59、力學(xué)分析，當(dāng)升降臺(tái)處于最低位置，時(shí)，所受彎矩最大，如圖。5黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)2222 22562 78maxWl lcosW cosMl. Nml當(dāng)升降臺(tái)處于最高位置，時(shí)，軸向力最大，如圖30，（正值為拉力，負(fù)值為壓力） 。12254D BWNsinN1225BANN 桿 4 受力情況同桿 3。下面再分析一下桿 1,對(duì)桿 1 作受力分析，如圖對(duì) D 點(diǎn)做力矩分析：，可得 42 22 3AxPWW llF l sinlcoscossin()= -110.1N。AxF計(jì)算彎矩，由上圖可轉(zhuǎn)化成下圖來分析： 圖 4-2由此圖可知，桿 1 的最大彎矩在 C 點(diǎn)。經(jīng)計(jì)算當(dāng)時(shí)，有最大值，即5cR擁有

60、最大彎矩，同樣此時(shí)也擁有最大的軸向力。首先將，5W=9800N，P=11.6W（P 與 W 的關(guān)系值根據(jù)上述的公式求得）代入以上各式，求得的值如下圖：2 cossin()sin()lPWal圖 4-3則。21511236maxABM(RR )lNm 計(jì)算軸向力，同樣將桿 1 的受力分析圖再轉(zhuǎn)化為軸向力圖分析，如圖：黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)23經(jīng)分析計(jì)算，CD 段受到的軸向壓縮力最大，。由于剛剛計(jì)算出的桿54929CDTN3 與桿 4 的最大彎矩和最大軸向力都小于桿 1 的值，故不對(duì)桿 3 桿 4 計(jì)算工作應(yīng)力。計(jì)算桿 1 該狀態(tài)下的工作應(yīng)力，設(shè)叉桿橫截面積 A=bh,如圖： 圖 4-4則該狀