剪叉式液壓升降機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)

通過對(duì)雙鉸接剪叉式升降臺(tái)機(jī)構(gòu)位置參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)的技術(shù)，結(jié)合具體實(shí)例，對(duì)機(jī)構(gòu)中良種液壓缸布置方式分析比較，并根據(jù)要求式液壓升降臺(tái)的設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵字：升降臺(tái)；剪叉式；液壓設(shè)計(jì)說明書(論文)計(jì)Abstract:Double-hingedscissorsliftsinthedesignofthepreviouslyscissorsliftsonthebasisofthepresentapplicationflexibmeethigherrequirementsofvehiclemaintenancetheneedforpremise,andtheresponsebydifferentmodelstomeetFujianlogistics,vehiclemaintenance,andotherperformancerequirements.Throughthedouble-hingedscissorsliftsPositionparameterandthedynamicparametersoftechnology,combinedwithspecificexamples,theagencyianalysisandcomparison,andinaccordancewiththerequirementsofpartofahydraulicsystemdesignandcalculatioanalysisofthefork-definedplateandfork-loadrequiremehydraulicliftsthedesignrequirements. 11.1舉升機(jī)的發(fā)展簡史 11.2汽車舉升機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn) 21.3汽車舉升機(jī)的安全保證措施 31.3.1設(shè)計(jì)制造方面的安全保證措施 31.3.2使用維護(hù)方面的安全保證措施 4第二章剪叉式升降臺(tái)的應(yīng)用及其受力分析的討論 52.1剪叉式升降平臺(tái)的三種結(jié)構(gòu)形式 52.2雙鉸接剪叉式升降平臺(tái)機(jī)構(gòu)的位置參數(shù)計(jì)算 62.3雙鉸接剪叉式升降平臺(tái)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 82.4剪叉式升降平臺(tái)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題 9 92.6雙鉸接剪叉式升降平臺(tái)機(jī)構(gòu)中兩種液壓缸布置方式的分析比較 2.6.3實(shí)例計(jì)算 第三章液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 203.2制定液壓系統(tǒng)的基本方案 3.2.1確定液壓執(zhí)行元件的形式 3.2.2確定液壓缸的類型 223.2.3確定液壓缸的安裝方式 3.2.4缸蓋聯(lián)接的類型 3.2.5擬訂液壓執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)控制回路 223.2.6液壓源系統(tǒng) 3.3確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) 23 23 3.3.3計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 3.3.4確定液壓泵的參數(shù) 3.3.5管道尺寸的確定 3.3.6油箱容量的確定 3.4液壓缸主要零件結(jié)構(gòu)、材料及技術(shù)要求 3.4.4活塞桿的導(dǎo)向、密封和防塵 3.4.5液壓缸的排氣裝置 3.4.6液壓缸安裝聯(lián)接部分的型式及尺寸 3.4.7繪制液壓系統(tǒng)原理圖 第四章臺(tái)板與叉桿的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1確定叉桿的結(jié)構(gòu)材料及尺寸 4.2橫軸的選取 43 參考文獻(xiàn) 變速器等養(yǎng)護(hù)和維修提供方便。舉升機(jī)的從上世紀(jì)20年代開始使用汽車舉升機(jī)在世界上已經(jīng)有了70年歷史。1925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年這種單但是直到1977這種舉升機(jī)才在德國以外的其它固的地位，其銷量還在持續(xù)增長。它和四柱舉升機(jī)我們所見到的絕大多數(shù)舉升機(jī)均采用固定安裝方式。在舉移動(dòng)式舉升機(jī)方面也有幾項(xiàng)成功設(shè)計(jì)，如剪式舉升機(jī)、菱架式舉最初設(shè)計(jì)單柱舉升機(jī)外，車輛較大，其底盤也能明顯辨維修車間的障礙物；汽車可在舉升機(jī)上轉(zhuǎn)動(dòng)。但美國卻受帶來撞擊操作人員的危險(xiǎn)。單柱舉升機(jī)的主要缺點(diǎn)是雙柱舉升機(jī)(包括液壓式或機(jī)械式),均具有以下優(yōu)點(diǎn)：第一，檢修汽車下部具有很高的可接近性(幾乎達(dá)到100%);其次，采用車輪自由型的方式支撐汽車，因而拆卸車輪時(shí)不需安全，安置舉升機(jī)時(shí)要求非常嚴(yán)格，否則在舉升過程中常采用車輪自由型的方式支撐汽車，如需采取車輪支查懸掛系統(tǒng)、檢查轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)間隙或進(jìn)行車輪定位檢驗(yàn)等；第或載荷所產(chǎn)生的巨大應(yīng)力，其承力件易于磨損，因而雙柱舉操作也很簡便；第二，承載時(shí)非常穩(wěn)定；第三設(shè)備的使用壽命；第四，由于具有較高的使用維修；第六，在車間現(xiàn)場進(jìn)行安裝也較方便，地腳螺栓即可。四柱舉升機(jī)的缺點(diǎn)是：和雙柱舉升機(jī)相比，戰(zhàn)地面積教大，對(duì)汽車檢修區(qū)域解放后，特別是改革開放以來，我國的汽車維修行業(yè)有了很大的它具有至關(guān)重要和不可替代的作用，甚至直接影響到汽(1)舉升機(jī)臺(tái)板降到下位時(shí)，與地面應(yīng)盡可能在同一平面上，為達(dá)到此目的，雖然可在地面上挖掘凹坑，但需增加投資費(fèi)用，也破壞了車間地面的平整性度的前提下，應(yīng)盡可能降低舉升機(jī)臺(tái)板和橫梁的高度；這樣，既便于駛上臺(tái)板的斜面長度盡可能短，節(jié)約車間的占地。在條件許可時(shí)，舉升機(jī)臺(tái)板(或橫梁)應(yīng)(2)正確選擇傳動(dòng)方式。采用機(jī)械傳動(dòng)(螺母、螺桿)或液壓傳動(dòng)(油缸),均難度較大，但多數(shù)零部件(液壓泵、液壓缸、閥門、密封元件等)均可外購或外協(xié)，當(dāng)然一(3)絲繩的選擇。為了減少滑輪直徑從而縮小寄生機(jī)立柱的斷面尺寸，應(yīng)該選用高柔度英國某公司3t系列的舉升機(jī)所采用的鋼絲繩的直徑為9mm,兩根并列，每根37股，每股6根鋼絲。滑輪通常用鋼材制成，而該公司采用玻璃纖維與尼龍混合制成(50%的玻璃纖維、50%的尼龍)。這樣，不僅價(jià)格便宜，還能減輕鋼絲繩的磨損，延長其使用壽命。當(dāng)今世界上的許多先進(jìn)技術(shù)，如自動(dòng)控制光電開關(guān)等，已廣泛應(yīng)用到各種安全裝置的(1)舉升機(jī)應(yīng)能經(jīng)受超負(fù)荷試驗(yàn)(包括舉升和支撐),一般應(yīng)為最大舉升能力的125%此(3)所有的控制電路均采用失效保護(hù)，即任何單個(gè)元件失效，也不會(huì)使舉升機(jī)墜或上升(4)所有的舉升機(jī)器件均應(yīng)有第二支撐系統(tǒng)。原有的提升系統(tǒng)失效時(shí)，它能自動(dòng)進(jìn)行有(5)所有的柔性提升手段，如鋼絲繩，鏈條等，均應(yīng)有足夠的安全系數(shù)，并在制造廠設(shè)(6)所有的運(yùn)動(dòng)零件均應(yīng)有防護(hù)裝置，以免撞擊操作人員的任何部位，特別是手，足，(7)所有舉升機(jī)的設(shè)計(jì)均應(yīng)把舉升重物滑移的可能性降低到最低限度。使用維護(hù)方面的安全保證措施涉及的范圍很廣，包括舉升機(jī)汽車時(shí)應(yīng)該注意的事項(xiàng)，承載時(shí)的穩(wěn)定性，降下汽車時(shí)的注意事項(xiàng)使用單位和操作人員的高度重視。首先，應(yīng)選購那些安全性能良應(yīng)認(rèn)真學(xué)習(xí)和理解說明書中的各項(xiàng)安全注意事項(xiàng)并認(rèn)真貫切執(zhí)行。(1)使用中的舉升機(jī)每天都應(yīng)進(jìn)行檢查。發(fā)現(xiàn)有效故障或零部件損壞時(shí)，不得再使用。(2)舉升機(jī)不得超載使用。每臺(tái)舉升機(jī)的額定載荷均注明在設(shè)備的銘牌上。特別要注意(3)安置汽車和使用舉升機(jī)均應(yīng)由經(jīng)過培訓(xùn)并經(jīng)考核合格的人員操作。(5)舉升機(jī)區(qū)域內(nèi)不得有任何障礙物，如油脂、廢物、瓦礫等。(6)當(dāng)汽車駛上舉升機(jī)前，應(yīng)清除通道，不得駛過或撞擊舉升臂，連接器，車軸支撐器(7)在舉升機(jī)上承載汽車時(shí)應(yīng)仔細(xì)操作。將舉升機(jī)的支撐器安置到汽車制造廠推薦的舉(8)要注意某些汽車上的零部件由于移動(dòng)或安裝位置的不同會(huì)引起重心的急劇變化(9)舉升機(jī)降下前，應(yīng)將汽車下面的工具箱，臺(tái)架及其它設(shè)備全部移開。要降下舉第2章剪叉式升降臺(tái)的應(yīng)用及其受力分析的討論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)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N圖2-1三種剪叉式升降臺(tái)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)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。液按照液壓缸的安裝形式，稱圖a的形式為直立固定剪叉式結(jié)構(gòu)，圖b的形式為水水平固定剪叉式機(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。所以實(shí)際也很少采用。雙鉸接剪叉式結(jié)構(gòu)避免了上述缺點(diǎn)。結(jié)構(gòu)比較合理，平臺(tái)的升降行程可以達(dá)到液壓缸行程的二倍以上。因此，在工程實(shí)際中逐漸得到廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)就重點(diǎn)對(duì)雙鉸接剪叉式結(jié)構(gòu)形式加以分析、論述。2.2雙鉸接剪叉式升降平臺(tái)機(jī)構(gòu)的位置參數(shù)計(jì)算由圖2-2可知圖2-2位置參數(shù)示意圖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的距離；L——支撐桿的長度；l——支撐桿固定鉸支點(diǎn)A到鉸接點(diǎn)F的距離；T——機(jī)架長度(A到G點(diǎn)的距離);β——活塞桿與水平線的夾角。將(2)式代入(1)式，并整理得設(shè)λ=C/C,θ=HIH?,代入(3)式得在(4)式中，C?——液壓缸初始長度圖2-3運(yùn)動(dòng)參數(shù)示意圖V?=V,sin(a+β)=o,lsin在(5)式中，2.3雙鉸接剪叉式升降平臺(tái)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力參數(shù)計(jì)算圖2-4動(dòng)力參數(shù)示意圖析機(jī)構(gòu)受力情況并進(jìn)行計(jì)算(過程省略)得出：(7)式中，Q——升降平臺(tái)所承受的重力載荷； 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)，由(6)、(7)式簡化為：2.4剪叉式升降平臺(tái)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題隨之增大。在確定整體結(jié)構(gòu)值隨之減??；當(dāng)α、β減小時(shí)，P不變的情況下，升降平臺(tái)升降行程會(huì)減小；反之，則會(huì)使液壓缸行程受力增大。液壓缸可采用單作用缸也可以采用雙作用缸，不過要看具體情況。一般我們都采用單作用柱塞缸，因?yàn)椴捎眠@樣的缸比較經(jīng)濟(jì)，而且總體泄漏量少，密封件壽命長。采用單作用柱塞缸時(shí)考慮到在空載荷時(shí)，上平板的自重應(yīng)能克服液壓缸活塞與缸體間的密封阻力。否則，會(huì)導(dǎo)致升降平臺(tái)降不下來。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C?=595mm;支撐桿長度L=1230.5mm.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2-5(其中滾動(dòng)摩擦忽略不計(jì))。水平固定剪叉式結(jié)H=[L2-(T-S)2]'2;SaβHh00SαH00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P,水平固定剪叉式結(jié)構(gòu)大于雙鉸接剪叉式結(jié)構(gòu)；升降臺(tái)最大行程h,雙鉸接剪叉式結(jié)構(gòu)大于水平固定剪叉式結(jié)構(gòu)。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；非常適合于空間尺寸小、升降行程大的場合，是一種值得推薦使用的升降機(jī)構(gòu)。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。從直觀的角度分析考慮，如下圖2-6所示：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)中液壓缸常用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，指出了它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)以及適用場合。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。2.6.1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)[4]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2-7:液壓缸活塞運(yùn)動(dòng)速度與臺(tái)面升降速度的關(guān)系式為活塞推力與臺(tái)面荷重的關(guān)系式為以上兩式的推導(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2-7。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α角較小),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)裝置的成本。2.6.2兩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。如圖2-8:這里仍用瞬時(shí)速度中心法來求解活塞運(yùn)動(dòng)速度。桿FD上D點(diǎn)、A點(diǎn)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心為臺(tái)面升降速度：A點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度：由圖2分析可得：P=Pcosa,P,=Psinaxp=(l+a)cosa,y,=(l+a)sina,y,經(jīng)變分后：δy,=(l+a)cosaǒa代入式(4),整理后得活塞推力：式(3)和式(5)的正確性可以用機(jī)械能守恒原理來證明，即缸布置再右側(cè)時(shí)的推力較液壓缸布置在左側(cè)時(shí)??；而式(3)與式(1)比較，則液壓缸布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。2.6.3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2-9所示，其中左右兩側(cè)分別為兩種布置情況。h=400~1200mm,l=2000mm,a=535mm,e=770mm,f算結(jié)果見下表2-1:兩種布置方式主要參數(shù)計(jì)液壓缸布置在左側(cè)液壓缸布置在右側(cè)桿FD傾角α液壓缸傾角θ起始角α?/(o)起始角θ/(o)起始活塞速度起始活塞推力終止角αm/(o)終止角θ/(o)活塞有效行程從統(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(即載荷量W<1.5kN),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v/v=0.66。為了彌補(bǔ)在速度方面的不足，以及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。如圖2-10所示：圖2-10機(jī)構(gòu)各項(xiàng)參數(shù)圖2-11參數(shù)轉(zhuǎn)化過程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?yàn)榱吮阌诰S修人員在升降臺(tái)底部維修，不僅要在升降高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Wa=2t×1000×9.8=19600N,則平均每個(gè)升降臺(tái)的承載量為W=W?/2=9800N。由于這樣平均每個(gè)液壓缸承受的臺(tái)面載荷僅為9800N,所以采用左側(cè)布第三章液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1明確設(shè)計(jì)要求制定基本方案：1)主機(jī)的概況：主要用途用于家用小型重型設(shè)備的起升，便于維修，占地面積小，適用2)主要完成起升與下降重物的動(dòng)作，速度較緩，液壓沖擊??；3)最大載荷量定為2噸，采用單液壓缸控制聯(lián)接組合叉桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行升降動(dòng)作。最大起升4)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好；5)人工控制操作，按鈕啟動(dòng)控制升降；6)工作環(huán)境要求：不宜在多沙石地面、木板磚板地面等非牢固地面進(jìn)行操作，不宜在有7)性能可靠，成本低廉，便于移動(dòng)，無其他附屬功能及特殊功能；3.2制定液壓系統(tǒng)的基本方案3.2.1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)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)表3-1各執(zhí)行元件的特點(diǎn)雙向?qū)ΨQ雙作用往復(fù)運(yùn)動(dòng)有效工作面積大、雙向不對(duì)稱往返不對(duì)稱的直線進(jìn)，A1=2A2往返速度相等結(jié)構(gòu)簡單單向工作，靠重力或其他外力返回單葉片式轉(zhuǎn)角小于360度雙葉片式轉(zhuǎn)角小于180度小于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，輸出扭矩大矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軸向柱塞泵運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、扭矩大、大扭矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)徑向柱塞泵運(yùn)動(dòng)圖3-1擴(kuò)程機(jī)構(gòu)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，小角度的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)用液壓缸來實(shí)現(xiàn)，其運(yùn)動(dòng)比較平3.2.2確定液壓缸的類型3.2.5擬訂液壓執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)控制回路閥的組合來實(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。3.2.6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，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：首先，需要確定液壓缸處于最大工作壓力時(shí)的位置，通過上述的討論，得知當(dāng)液壓缸與地面夾角θ為最小值時(shí)，也即支撐桿與地面夾角α為最小值時(shí)，液壓缸處于最大的工作壓力狀態(tài)下。根據(jù)軸距2.4m,將支撐桿的長度選定2.1m/根。當(dāng)液壓缸下降至最低高度時(shí)(設(shè)此時(shí)支撐桿與地面夾角a=a?)a?=5°,根據(jù)上述公式圖3-2機(jī)構(gòu)各參數(shù)現(xiàn)在a值還是一個(gè)未知量，但a值的大小必須在1/2之內(nèi)，初步設(shè)定a=114。根據(jù)活塞推力與合面荷重量關(guān)系式得出P=11.6W。通過二者比較，a=1/3推力與合面荷重量關(guān)系式得出P=11.6W。通過二者比較，a=1/3時(shí)，活塞的最大推力P要小于a=114時(shí)。即在a值不變的條件下，a與P是成反比的。但考慮到活塞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a=1/3比較合適。這時(shí)將a=1/3代入公式得a面就根據(jù)載荷量來選取合適的液壓缸。圖3-3液壓缸aF?=ma=2t12×0.27=270NF=F+F,+F=113680+0+270=113950N。F=F+F,-F。3.3.2初選系統(tǒng)壓力液壓缸的選擇要遵循系統(tǒng)壓力的大小，要根據(jù)載荷的大小和設(shè)備類型而定。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟(jì)條件及元件供應(yīng)情況等限制。在載荷一定的情況下，工作壓力低，勢(shì)必要加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，對(duì)某些設(shè)備來說，尺寸要受到限制，從材料消耗角度看也不是很經(jīng)濟(jì)；反之，壓力選的太高，對(duì)泵、缸、閥等元件的材質(zhì)、密封、制造精度也要求很高，必然要提高設(shè)備成本。一般來說，對(duì)于固定尺寸不太受限的設(shè)備，壓力可選低一些，行走機(jī)械重載設(shè)備壓力要選的高一些。按下表3-2初步選取15Mpa。表3-2各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力機(jī)械類型農(nóng)業(yè)機(jī)械小型工液壓機(jī)大中型械磨床組合龍門刨床拉床工作壓力3.3.3計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸液壓缸有關(guān)的設(shè)計(jì)參數(shù)見圖3-4所示：QbQ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)活塞桿受拉時(shí)式中p?——液壓缸工作腔壓力Pap?——液壓缸回油腔壓力Pa,其值根據(jù)回路的具體情況而定，一般可以按照下表3-3估算D——活塞直徑md——活塞桿直徑m表3-3執(zhí)行元件背壓力表簡單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)回油帶調(diào)速閥的系統(tǒng)回油路設(shè)置有背壓閥的系統(tǒng)回油路較復(fù)雜的工程機(jī)械回油路較短，可直接回油路可忽略不計(jì)在這里我們?nèi)”硥毫χ祊?=0.2MPa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：按工作壓力選取d/D工作壓力MPa2注：速度比φ,為活塞兩側(cè)有效面積A與A?之比。即取0.5Mpac(2)確定液壓泵的流量Q,K——系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取1.1~1.3,這里取1.2Qmx——液壓缸的最大流量，對(duì)于在工作中用節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，還需加上溢流閥的最小在前面已經(jīng)初步選定臺(tái)面速度變化量△v=0.16m/s,我們就設(shè)定臺(tái)面起升的最大速度v,=0.16m/s,則活塞的運(yùn)動(dòng)速度應(yīng)用公式Q=2v?A=2×0.04×7.85×103=根據(jù)以上求得的和值，按系統(tǒng)中擬訂的液壓泵的形式，從手冊(cè)中選擇相應(yīng)的液壓泵產(chǎn)品。為使液壓泵油一定的壓力儲(chǔ)備，所選泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大25~60%。查找手冊(cè)P37-135選擇CB-F型齒輪泵，其參數(shù)如下表3-4型號(hào)特點(diǎn)生產(chǎn)廠額定額定可作雙聯(lián)泵在工作中，如果液壓泵的壓力和流量比較恒定，則液壓泵類型葉片泵總效率則,據(jù)此可選擇合適的電機(jī)型號(hào)。3.3.5管道尺寸的確定在液壓、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m式中Q——通過管道內(nèi)的流量m3/sv——管道內(nèi)允許流速m/s,取值見下表3-6:允許流速推薦值油液流經(jīng)的管道推薦流速m/s液壓泵吸油管道0.5~1.5,一般取1以下液壓系統(tǒng)壓油管道3~6,壓力高，管道粘度小取大值液壓系統(tǒng)回油管道3.3.6油箱容量的確定在確定油箱尺寸時(shí)，一方面要滿足系統(tǒng)供油的要求，還要保證執(zhí)行元件全部排油時(shí)，油箱不能溢出，以及系統(tǒng)最大可能充滿油時(shí)，油箱的油位不低于最低限度。初設(shè)計(jì)時(shí)，按經(jīng)驗(yàn)表3-7各系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)系統(tǒng)類型行走機(jī)械中壓系統(tǒng)冶金機(jī)械a3.4.1缸體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241~285HB。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(2)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3.4.2活塞1.活塞與活塞桿的聯(lián)接型式見下表3-8備注說明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)較大的情況下備注說明間隙密封用于低壓系統(tǒng)中的液壓缸活塞的活塞環(huán)密封力小、壽命長的活塞密封1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)密封用在20MPa下、往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度較高的液壓缸密封3.活塞的材料用45號(hào)鋼。(2)端面T對(duì)內(nèi)孔D,軸線的垂直度公差值，應(yīng)按7級(jí)精度選取。(3)外徑D的圓柱度公差值，按9、10或11級(jí)精度選取。畫圖3.4.3活塞桿活塞桿的端部結(jié)構(gòu)分為外螺紋、內(nèi)螺紋、單耳環(huán)、雙耳2.端部尺寸3.活塞桿結(jié)構(gòu)活塞桿有實(shí)心和空心兩種，如下圖。實(shí)心活塞桿的材料為35、45號(hào)鋼；空心活塞桿材料為35、45號(hào)無縫鋼管。本設(shè)計(jì)采用實(shí)心活塞桿，選用45號(hào)鋼。(2)活塞桿的圓度公差值，按9~11級(jí)精度選取。這里取10級(jí)精度。7級(jí)或8級(jí)精度制造)。表3-10導(dǎo)向套的導(dǎo)向方式導(dǎo)向方式備注說明缸蓋導(dǎo)向減少零件數(shù)量，裝配簡單，磨損導(dǎo)向管通導(dǎo)套可利用壓力油潤滑導(dǎo)向套，并使其處于密封狀態(tài)套導(dǎo)向可拆導(dǎo)向套容易拆卸，便于維修。適用于工球面導(dǎo)向套導(dǎo)向套自動(dòng)調(diào)整位置，磨損比較均勻選取。薄鋼片厚度為0.5mm雙作用液壓缸應(yīng)安裝兩個(gè)排氣閥。常用的排氣閥結(jié)構(gòu)尺寸如圖3-5圖3-5排氣閥結(jié)構(gòu)3.4.6液壓缸安裝聯(lián)接部分的型式及尺寸2.液壓缸為單耳環(huán)型安裝的主要尺寸為(按P37-231選取):CD=50,MR=50,EW=60,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)選擇ZG45鑄鋼。缸蓋按9、10或11級(jí)精度選取。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)定的液式一般是在液壓缸平放，而且活塞桿一端在回落時(shí)沒有壓缸在下降時(shí)依靠本身的重量，在使用過程中，會(huì)出現(xiàn)過升降機(jī)下漂移的現(xiàn)象(如下圖3-6), (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)逐改進(jìn)后如下圖3-7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。臺(tái)板的升降由液壓泵和液壓缸來驅(qū)動(dòng)，當(dāng)液壓缸的下腔進(jìn)油而上腔排油時(shí)，活塞桿伸出，剪叉鋼架擺動(dòng)，鋼架端A'和E'為滾輪，如下圖3-8。這時(shí)兩滾輪分別沿著升降臺(tái)板和小車底橋向中心方向滾動(dòng)，從而抬升升降臺(tái)板。當(dāng)液壓缸上腔進(jìn)油下腔排油時(shí)，液壓缸活塞在液壓力和臺(tái)板鋼架自重作用下，活塞桿向缸內(nèi)縮回，使鋼架端A'和E'滾輪向離開臺(tái)板、底橋中心方向移動(dòng)，升降臺(tái)板下降，通過控制液壓缸活塞桿的伸縮長度來控制升降臺(tái)板的升降高度位置。圖3-8臺(tái)板的升降示意圖破裂保護(hù)閥12后至升降缸13的下腔，頂出活塞桿(缸上腔油液經(jīng)過換向閥14被擠回油箱),繼電器從而制動(dòng)電磁閥6,電磁鐵EV1斷電，系統(tǒng)卸載。臺(tái)板保持高度不變，臺(tái)板支承重物。1)為防止臺(tái)板載荷重物下移，系統(tǒng)采用密封性良好的液控單向閥自鎖；3)系統(tǒng)不動(dòng)作時(shí)，直接卸載，節(jié)約能耗；4)為使升降臺(tái)結(jié)構(gòu)更緊湊，采用便于安裝和維護(hù)的疊加元件，液壓系統(tǒng)元件統(tǒng)一布置在5)為防止臺(tái)板在工作中意外安全事故的發(fā)生，系統(tǒng)采用了管道破裂保護(hù)閥安裝在缸下第四章臺(tái)板與叉桿的設(shè)計(jì)計(jì)算簡單的鋼板，而是在下面有滑道，因?yàn)樯蹬_(tái)叉桿臂上道內(nèi)來回滑動(dòng)，使升降臺(tái)完成舉升和回落動(dòng)作。下底板也如此，如下圖4-1。圖4-1下底板結(jié)構(gòu)簡圖根據(jù)上面汽車尺寸參數(shù)，確定臺(tái)板的長度為2600mm,寬度450mm,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4-2所示。圖4-2叉桿的外形圖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)，如圖4-3: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：計(jì)算其最大彎矩及軸向力：經(jīng)力學(xué)分析，當(dāng)升降臺(tái)處于最低位置，α=5°時(shí)，所受彎矩最大，如圖。當(dāng)升降臺(tái)處于最高位置，α=30°時(shí)，軸向力最大，如圖桿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F?=計(jì)算彎矩，由上圖可轉(zhuǎn)化成下圖來分析：根據(jù)以上條件畫彎矩圖，如下：由此圖可知，桿1的最大彎矩在C點(diǎn)。經(jīng)計(jì)算當(dāng)α=5°時(shí)，R,有最大值，即擁有最大彎矩，同樣此時(shí)也擁有最大的軸向力。首先將α=5°,W=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：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