說明書剪叉式升降平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仿真設(shè)計(jì)

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1、南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 剪叉式升降平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 題 目 剪叉式升降平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 系 部 機(jī)電工程系 專 業(yè) 機(jī)械工程及自動(dòng)化 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 畢設(shè)地點(diǎn) 2016年5月31日 根據(jù)本課題的研究是適用于高處物料升降運(yùn)送。根據(jù)實(shí)際需求擬采取如下：選擇液 壓缸為動(dòng)力，以剪叉式為傳動(dòng)形式，主體機(jī)構(gòu)采用剪叉式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。對(duì)剪叉式關(guān)鍵零部 件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算與校核，經(jīng)過驗(yàn)證能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)和要求。 關(guān)鍵詞：，物料升降，剪叉式，升降平臺(tái)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) Abstract Lifting platform in the industrial pr

2、oduction and our daily life plays an important role. The benefit which brings to us is very much. The functional characteristics of the lifting platform is very much, in our lives we in many commercial buildings will be used in the lift, lifting platform as the elevator performance very much the sam

3、e, we can also according to their own needs for lifting platform settings when using a lifting platform. According to the research on this topic is applicable to high material elevator. According to the actual demand to be taken are as follows: the selection of hydraulic cylinder as the power, the

4、scissor transmission form, scissor structure design of the main mechanism. Design calculation and checking of scissors elevating platform of key parts and components, after the design objectives and requirements verification can achieve the desired. Key Words: Lifting platform, material lift, sciss

5、or, lifting platform, structure design 摘 要 II Abstract I.I.I.. 目 錄 I..V... 第 1 章 緒 論 1 1.1 升降平臺(tái)在生產(chǎn)和生活中的作用和意義 2.. 1.2 升降平臺(tái)國內(nèi)研究發(fā)展情況 2.. 1.3 升降平臺(tái)國外發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨向 4.. 1.4 課題條件 4 第 2 章 剪叉式升降平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 6.. 2.1 升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 6... 2.1.1 升降機(jī)構(gòu)形式的選擇 6... 2.1.2 直接推動(dòng)式升降機(jī)構(gòu) 6... 2.1.3 連桿組合式升降機(jī)構(gòu) 6...

6、 2.2 升降平臺(tái)的兩種機(jī)構(gòu)形式 8... 2.3 升降平臺(tái)機(jī)構(gòu)中三種液壓缸布置方式的分析比較 9. 2.3.1 問題的提出 9... 2.3.2 三種方案的分析和比較 9.. 2.4 剪叉式升降平臺(tái)結(jié)構(gòu)分析 1..1. 2.5 剪叉式升降平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)分析 1..2 2.6 剪叉式升降平臺(tái)的動(dòng)力分析 1..5 2.7 剪叉式升降平臺(tái)參數(shù)的確定 1..6 2.7.1 基本幾何尺寸的確定 1..6. 2.7.2 液壓缸推力T及行程S的確定 1.6 2.8 剪叉式升降平臺(tái)的校核 1..7. 2.8.1 各鉸接點(diǎn)的受力分析 1..7. 2.8.2 各鉸接點(diǎn)

7、銷的選擇與校核 1..9 2.9 強(qiáng)度校核 2..1.. 2.9.1 剪叉臂的強(qiáng)度校核 2..1. 2.9.2 液壓缸底架固定橫梁的強(qiáng)度校核 2..4 2.10 軸的強(qiáng)度校核 2..7. 2.10.1 內(nèi)剪叉臂固定端銷軸的強(qiáng)度校核 2..7 2.10.2 液壓缸缸體尾部銷軸的強(qiáng)度校核 2..7 2.10.3 液壓缸活塞桿頭部支撐軸的強(qiáng)度校核 2.8 第 3 章 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 2..9. 3.1 明確設(shè)計(jì)要求 制定基本方案 2..9 3.2 制定液壓系統(tǒng)的基本方案 2..9. 3.2.1 確定液壓執(zhí)行元件的形式 [14] 2..9 3.2

8、.2 確定液壓缸的類型 3..1. 3.2.3 確定液壓缸的安裝方式 3..1 3.2.4 缸蓋聯(lián)接的類型 3..1. 3.2.5 擬訂液壓執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)控制回路 3..1 3.2.6 液壓源系統(tǒng) 3..1. 3.3 確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) [15] 3..2 3.3.1 載荷的組成與計(jì)算： 3..2. 3.3.2 初選系統(tǒng)壓力 3..4. 3.3.3 計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 3..4 3.3.4 確定液壓泵的參數(shù) [18] 3..6 3.3.5 管道尺寸的確定 3..8. 3.3.6 油箱容量的確定 3..8. 3.4 液壓缸主要零件結(jié)構(gòu)、材料及

9、技術(shù)要求 3..8 3.4.1 缸體 3..8.. 3.4.2 活塞 3..9.. 3.4.3 活塞桿 4..0. 3.4.4 活塞桿的導(dǎo)向、密封和防塵 4..1 3.4.5液壓缸的排氣裝置 4..1. 3.4.6 液壓缸安裝聯(lián)接部分的型式及尺寸 42 3.5 本章小結(jié) 44 第4章 剪叉式升降平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 .45 4.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的簡(jiǎn)介 .45 4.2 位移、速度及加速度分析 46 4.2.1 主運(yùn)動(dòng)分析 46 4.2.2 位移曲線 47 4.2.3 速度曲線 48 4.2.4 加速度曲線 48 總結(jié) 50. 參考文獻(xiàn)

10、51. 致謝 52. 第1章緒論 1.1 升降平臺(tái)在生產(chǎn)和生活中的作用和意義 1.2 升降平臺(tái)國內(nèi)研究發(fā)展情況 自改革開放三十年，中國的城市建設(shè)和發(fā)展的突飛猛進(jìn)，在中國的升降平臺(tái)產(chǎn)業(yè)的 良性發(fā)展，升降平臺(tái)做為人們的出行的垂直運(yùn)輸工具已經(jīng)隨處可見。引進(jìn)外資，合作辦 廠在 1978， 十一的第三次全體會(huì)議上的一項(xiàng)重大決策和改革開放。 我公司自主研發(fā)， 生 產(chǎn)，升降平臺(tái)的發(fā)展階段，外國資本運(yùn)行升降平臺(tái)廠引進(jìn)安裝升降平臺(tái)，從合資企業(yè)大 量。如：成立于

11、 1980 年 7 月 4 日中國迅達(dá)電梯升降平臺(tái)的有限公司，是由中國建設(shè)機(jī) 械總公司， 股份有限公司， 香港怡和迅達(dá)瑞士迅達(dá) （遠(yuǎn)東） 股份有限公司 3 的合資企業(yè)， 這是中國機(jī)械行業(yè)的第一家合資企業(yè)自改革開放以來。 公司在中國設(shè)立的升降平臺(tái)行業(yè) 掀起了 1984年 12月 1 日的繁榮，引進(jìn)外資；天津市平臺(tái)公司，中國國際信托投資公司 和美國美國奧的斯電梯升降平臺(tái)公司合資組建的天津奧的斯電梯升降平臺(tái)有限公司正 式成立。 引進(jìn)外資，合作辦廠，不僅有利于中國地方升降平臺(tái)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，也為中國的城 市的發(fā)展產(chǎn)生重大而深遠(yuǎn)的影響。從 1979 以來，升降平臺(tái)，生產(chǎn)已越來越快：不僅如

12、 此，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也發(fā)生了顯著的變化：直流升降平臺(tái)老已被淘汰，交流雙速電梯，調(diào)壓調(diào) 速交流調(diào)速梯逐漸取代 VVVF 交流變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng)平臺(tái)，已在 PLC 和微機(jī)控制 技術(shù)的采用， 最高的梯形速度已達(dá)到 4m/s； 行業(yè)出現(xiàn)了翻天覆地的變化： 企業(yè)生產(chǎn)條件 的升降平臺(tái)，員工的素質(zhì)，管理水平有了很大的提高。為什么我們的技術(shù)提高很快，這 不能不歸功以經(jīng)濟(jì)建設(shè)為確定在第三屆十一中心的一般原則。沒有大規(guī)模的經(jīng)濟(jì)建設(shè)， 沒有升降平臺(tái)市場(chǎng)的今天，就不會(huì)有今天的自然升降平臺(tái)產(chǎn)業(yè)。其次，由于改革開放政 策。改革開放后，黨中央和國家在上海，寧波，溫州，福州，廣州，委員會(huì)，作為一個(gè) 城市區(qū)。自 1

13、985 以來，先后在長江三角洲，珠江三角洲，福建東南部和渤海地區(qū)開辟 經(jīng)濟(jì)開放區(qū)。 根據(jù)升降平臺(tái)產(chǎn)業(yè)的特殊性， 這些地區(qū)將成為中國工業(yè)發(fā)展集中升降平臺(tái)。 隨著大量的升降平臺(tái)企業(yè)的建立，中國升降平臺(tái)產(chǎn)業(yè)在技術(shù)，管理規(guī)范了。 1984 六月， 中國建筑機(jī)械制造商協(xié)會(huì)升降平臺(tái)分公司工程機(jī)械協(xié)會(huì)成立大會(huì)在西安市舉行的三個(gè) 分會(huì)，升降平臺(tái)，也是中國現(xiàn)在升降平臺(tái)會(huì)的前身。 1986 年 1 月 1 日， “中國升降平臺(tái)” 建設(shè)機(jī)械制造商協(xié)會(huì)建設(shè)機(jī)械協(xié)會(huì)更名為 “中國工程機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)升降平臺(tái)， 升降協(xié)會(huì)” 的兩級(jí)協(xié)會(huì)平臺(tái)會(huì)升級(jí)，這是在升降平臺(tái)業(yè)發(fā)展史上的里程碑。從舉升平臺(tái)行業(yè)有自己 的行業(yè)組織

14、。 1987，國家標(biāo)準(zhǔn) GB 7588-87”提升的建造和安裝的安全規(guī)則”平臺(tái)發(fā)行。 標(biāo)準(zhǔn)歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN81-1”提升為建筑安裝“平臺(tái)安全規(guī)定（1985修訂版，十二月）。本標(biāo) 準(zhǔn)的意義是對(duì)制造和安裝質(zhì)量與升降平臺(tái)的保護(hù)很重要。 改革的第一個(gè)十年對(duì)外開放是 提升產(chǎn)業(yè)的萌芽時(shí)期的升降平臺(tái)的初級(jí)階段，產(chǎn)業(yè)鏈形成的平臺(tái)。穩(wěn)步發(fā)展，創(chuàng)新改革 開放的第二到十年可以說是中國提升產(chǎn)業(yè)發(fā)展平臺(tái)后，十年的創(chuàng)新。改革開放后的第一 個(gè)十年內(nèi)，中國的升降平臺(tái)產(chǎn)業(yè)的同時(shí)吸收新技術(shù)國際升降平臺(tái)，相關(guān)的管理系統(tǒng)也在 不斷的完善。 改革開放以來，我國的城市建設(shè)和發(fā)展的突飛猛進(jìn)，更加有利于推動(dòng)我國的升降平 臺(tái)產(chǎn)業(yè)的發(fā)

15、展，已在 1997 的平面與上一年總產(chǎn)出的升降平臺(tái)，良好的結(jié)果的持續(xù)增長， 總產(chǎn)值，這證明了我們的升降平臺(tái)產(chǎn)業(yè)比較成熟，有能力適應(yīng)市場(chǎng)變化，抓住機(jī)遇，有 了很大的提高。 1998，升降平臺(tái)，蘇州江南升降平臺(tái)有限，國家的自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行 道的品牌已銷往馬來西亞，泰國，菲律賓，印度尼西亞，新加坡，阿拉伯聯(lián)合酋長國， 孟加拉國，埃及，敘利亞，土耳其，阿根廷，澳大利亞，德國，英國，荷蘭，意大利， 葡萄牙，希臘和其他近 20 個(gè)國家和我國臺(tái)灣澳門地區(qū)，升降平臺(tái)，生產(chǎn)超過 30200 臺(tái)。 迅速改變隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市建設(shè)的不斷完善，升降平臺(tái)不僅在高檔商務(wù)寫 字樓，大酒店商場(chǎng)存在，

16、蔓延到高層住宅樓，一個(gè)角落也走進(jìn)了人們的生活，成為城市 建設(shè)中不可缺少的垂直交通工具中國有 1300000000人口，與升降平臺(tái)的人均量的 1／3 的世界平均水平的 1/10，發(fā)達(dá)。 升降平臺(tái)巨大的市場(chǎng)吸引了幾乎所有的升降平臺(tái)的業(yè)務(wù) 關(guān)系。 2007，中國政府頒布了一系列的經(jīng)濟(jì)政策，加強(qiáng)宏觀調(diào)控，升降平臺(tái)市場(chǎng)逐漸趨 于穩(wěn)定和規(guī)范化的軌道。 1.3 升降平臺(tái)國外發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨向 無非是特雷克斯要求加強(qiáng)對(duì) IHI 公司的控制，或者謀求獨(dú)立生產(chǎn)履帶式升降平臺(tái)。 IHI 目前尚未建立北美市場(chǎng)份額，僅起分承包商作用。英國格魯夫公司從 1999 年開始銷售 神鋼履帶式升降平臺(tái)和城市型升降

17、平臺(tái)。 多田野和日立建機(jī)公司 在 1978 年簽訂的相互 提供產(chǎn)品、擴(kuò)展雙方產(chǎn)品系列的合作協(xié)議，收效不大。在國內(nèi)市場(chǎng)萎縮情況下，日立建 機(jī)于 1999年 2 月宣布， 將再次考慮 擴(kuò)大流動(dòng)式升降平臺(tái)生產(chǎn)與銷售領(lǐng)域與多田野的合 作。而多田野公司則希望能擁有一家美國制造基地，但目前時(shí)機(jī)尚未成熟。擁有多種類 型產(chǎn)品可使收入多樣化。特雷克斯公司既經(jīng)營采礦設(shè)備又經(jīng)營起重搬運(yùn)設(shè)備，起重搬運(yùn) 設(shè)備包括 AT 和 RT 產(chǎn)品、汽車升降平臺(tái)、履帶式升降平臺(tái)、塔機(jī)等。林克 ?貝爾特公司 基于其生產(chǎn)挖掘機(jī)的經(jīng)驗(yàn)，成為首先將技術(shù)應(yīng)用于桁架臂式 升降平臺(tái)的廠商之一。但 目前住友公司已將其在日本和美國的升降

18、平臺(tái)與挖掘機(jī)企業(yè) （包括林克 ?貝爾特 ）分開， 其 依據(jù)是升降平臺(tái)和挖掘機(jī)屬于不同行業(yè)。利勃海爾既生產(chǎn)挖掘機(jī)，也生產(chǎn)流動(dòng)式升降平 臺(tái)和塔式升降平臺(tái)， 還在愛爾蘭生產(chǎn)集裝箱搬運(yùn)升降平臺(tái)， 其旗下各企業(yè)均為單獨(dú)實(shí)體。 1.4 課題條件 升降平臺(tái)在現(xiàn)代物流、航空裝卸、大型設(shè)備的制造與維護(hù)等場(chǎng)合廣泛應(yīng)用。隨著經(jīng) 濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)也越來越激烈，為了提高企業(yè)生產(chǎn)速度，減輕工 人的勞動(dòng)強(qiáng)度，并且實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化，人們?cè)O(shè)計(jì)了可以減少人力物力并且能夠出 色完成任務(wù)的升降平臺(tái)。 升降平臺(tái)的種類比較繁多， 根據(jù)不同的用途、 升降平臺(tái)的結(jié)構(gòu)、 動(dòng)力傳遞形式以及規(guī)格會(huì)有不同的選擇

19、和設(shè)計(jì)。 機(jī)械傳動(dòng)方式的特點(diǎn)是零件加工相對(duì)要求不高、 結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、加工容易、維修方便、 適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)、抗沖擊性能好、可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確到位，并有自鎖功能、不污染環(huán)境。研制 安全、可靠的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的剪叉式升降平臺(tái)，將有利于保證高空作業(yè)的安全，具有一定的 實(shí)用價(jià)值。 具體研究?jī)?nèi)容及要求包括： 1 .查找相關(guān)文獻(xiàn)，分析升降平臺(tái)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。 2 .設(shè)計(jì)剪叉式升降平臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求選用元器件和校核結(jié)構(gòu)件強(qiáng) 度。 3 .對(duì)剪叉式升降平臺(tái)進(jìn)行進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。 主要技術(shù)指標(biāo)： 1 .完成剪叉式升降平臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析。 2 .完成直角坐標(biāo)機(jī)械手的元器件選型。

20、 3 .剪叉式升降平臺(tái)升降高度5米，承載重量1噸。 4 .完成2張A0圖紙，并完成設(shè)計(jì)報(bào)告和資料翻譯。 第2章 剪叉式升降平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 2.1 升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.1.1 升降機(jī)構(gòu)形式的選擇 升降機(jī)構(gòu)分為兩大類：直推式和連桿組合式，它們均采用液體壓力作為升降動(dòng)力。 直推式升降機(jī)構(gòu)利用液壓油缸直接升降車廂傾卸。該機(jī)構(gòu)布置簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、升 降效率高。但由于液壓油缸工作行程長，故一般要求采用單作用的 2級(jí)或3級(jí)伸縮式套 筒油缸。 2.1.2 直接推動(dòng)式升降機(jī)構(gòu) 油缸直接作用在車廂底板上的升降機(jī)構(gòu)稱為直接推動(dòng)式升降機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)稱直推式升降 機(jī)構(gòu)。按升降點(diǎn)在車廂底板下表面的位置

21、，該類升降機(jī)構(gòu)又可分為油缸中置 （圖2-1a）和 油缸前置（圖2-1b）兩種型式。前者油缸支在車廂中部，油缸行程較小，油缸的升降力較 大，多采用雙缸雙柱式油缸；后者的油缸支在車廂前部，油缸的升降力較小，油缸行程 較大，一般用于重型升降平臺(tái)上，油缸則通常采用多級(jí)伸縮油缸。 圖2-1直接推送式升降機(jī)構(gòu) Fig.2-1 The lifting mechanism of direct-push model 2.1.3 連桿組合式升降機(jī)構(gòu) 油缸與車廂底板之間通過連桿機(jī)構(gòu)連接的升降結(jié)構(gòu)稱為連桿組合式升降機(jī)構(gòu)。生產(chǎn) 實(shí)踐表明，連桿組臺(tái)式升降機(jī)構(gòu)具有很大的優(yōu)越性。根據(jù)油缸的安裝特點(diǎn)，連桿組臺(tái)

22、式 升降機(jī)構(gòu)又可分為油缸前推（后推）連桿放大式、油缸前推（后推）杠桿平衡式、油缸浮動(dòng) 等多種結(jié)構(gòu)型式。 （1）油缸前推連桿放大式（馬勒里式）升降機(jī)構(gòu) 該種升降機(jī)構(gòu)（圖2-2所示）通過三角板與車廂底板相連，車廂的升降支點(diǎn)較靠近車廂 的前部，故車廂受力狀況較好；當(dāng)達(dá)到最大升降角度時(shí)，油缸幾乎處于垂直狀態(tài)，車廂 上升到最置不易傾下，穩(wěn)定性好；油缸最大推力較小，油壓特性好。但整個(gè)機(jī)構(gòu)較龐大, 油缸在升降過程中的擺角較大，工作行程較大。 Fig.2-2The lifting mechanism of lever magnify model from the forward (2)油缸前推

23、杠桿平衡式升降機(jī)構(gòu) 該種升降機(jī)構(gòu)（圖2-3所示）通過拉桿與車廂底板相連，升降支點(diǎn)較靠近車廂的前部, 故車廂受力狀況較好；初始時(shí)拉桿幾乎是垂直頂起車廂，因此機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)性能好。但該機(jī) 構(gòu)三角形連桿的幾何尺寸較大，結(jié)構(gòu)不緊湊，油缸擺角較大，工作行程較大，液壓管路 不易布置。 Fig.2-3The lifting mechanism of lever balance model from the front （3）油缸后推連桿放大式（加伍德式）升降機(jī)構(gòu) 該種升降機(jī)構(gòu)（圖2-4所示）通過三角板與車廂底板相連推動(dòng)車廂，啟動(dòng)性能較好，并 能承受較大的偏置載荷；升降支點(diǎn)在車廂幾何中心附近，車廂受力狀

24、況較好。但該機(jī)構(gòu) 升降力系數(shù)較大，工作效率較低。 Fig.2-4 The lifting mechanism of lever magnitude model from the behind （4）油缸后推杠桿平衡式升降機(jī)構(gòu) 該種升降機(jī)構(gòu)（圖2-5所示）的油缸下欽點(diǎn)、三角板的固定欽點(diǎn)、車廂翻轉(zhuǎn)欽點(diǎn)幾乎均 勻分布在副車架上，減少了車架后部的集中載荷；同時(shí)，這種三點(diǎn)支承方式有利于改善 機(jī)構(gòu)的整體橫向剛性。升降過程中油缸擺角小，機(jī)構(gòu)的工作效率也較高，但機(jī)構(gòu)升降力 系數(shù)較大，使相同升降質(zhì)量所需升降力較其他升降機(jī)構(gòu)大 Fig.2-5The lifting mechanism of le

25、ver balance model from the behind (5)油缸浮動(dòng)式升降機(jī)構(gòu) Fig.2-6 The lifting mechanism of float model 該種機(jī)構(gòu)（圖2-6所示）油缸的一端直接與車廂底板相連，另一端不是固定在車架上， 而是可以隨著車廂的翻轉(zhuǎn)而運(yùn)動(dòng)，故稱為油缸浮動(dòng)式升降機(jī)構(gòu) 該機(jī)構(gòu)的拉桿也與車廂 底板直接相連，升降支點(diǎn)較靠近車廂的前部，故車廂受力狀況較好，工作效率較高。但 該機(jī)構(gòu)幾何尺寸較大，結(jié)構(gòu)不緊湊，升降過程中油缸擺角較大，使得液壓管路難于布置。 由以上分析可知，現(xiàn)在的液壓升降機(jī)構(gòu)有多種型式，每種型式的性能各有千秋，要 因車而異，合

26、理選用，選用的原則是：首先必須充分考慮車輛的使用條件和環(huán)境； 其次要 考慮制造工藝；最后要兼顧成本。 2.2 升降平臺(tái)的兩種機(jī)構(gòu)形式 圖2-1機(jī)構(gòu)一 圖2-2機(jī)構(gòu)二 升降平臺(tái)的兩種機(jī)構(gòu)形式如圖 2-1和圖2-2所示，它們只是兩側(cè)相同機(jī)構(gòu)的一側(cè)。 由以上兩圖可看出，機(jī)構(gòu)一（圖2-1）是全部為固定較支座的兩平行桿同步運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)， 機(jī)構(gòu)二（圖2-2）是兩固定較支座和兩個(gè)滑動(dòng)較支座的剪叉式結(jié)構(gòu)。這兩種機(jī)構(gòu)都可以 實(shí)現(xiàn)上板臺(tái)面升降的運(yùn)動(dòng)，但相比較之下，機(jī)構(gòu)一有三點(diǎn)不足： a）機(jī)構(gòu)一在升降過程中上板不僅有豎直方向的位移變化，而且還有水平方向的位 移變化，而機(jī)構(gòu)二的上板在升降過程中只

27、有豎直方向的位移變化。這樣，在總 體尺寸一樣的情況下，機(jī)構(gòu)二升降時(shí)所需的空間較小。 b）機(jī)構(gòu)一在升降的過程中， c）機(jī)構(gòu)一的穩(wěn)定性沒有機(jī)構(gòu)二的對(duì)角雙三角的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好。 綜上所述，機(jī)構(gòu)二較機(jī)構(gòu)一更合理。所以，在結(jié)構(gòu)上選擇機(jī)構(gòu)二。 2.3 升降平臺(tái)機(jī)構(gòu)中三種液壓缸布置方式的分析比較 2.3.1 問題的提出 液壓缸的布置方式主要包括液壓缸對(duì)機(jī)構(gòu)的作用力（動(dòng)力）點(diǎn)位置及液壓缸的起始 安裝角度等。 在機(jī)構(gòu)確定的情況下，動(dòng)力的作用點(diǎn)是關(guān)系所需動(dòng)力大小的關(guān)鍵。而升降平臺(tái)的動(dòng) 力由液壓缸提供，因此，作用點(diǎn)的位置直接關(guān)系液壓缸的選擇。止匕外，液壓缸的安裝起 始角度也對(duì)所需動(dòng)力大小有較大影響。

28、總之，液壓缸的布置方式是設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是設(shè)計(jì)成功與否的關(guān)鍵之一。那 么液壓缸究竟選擇怎樣的布置方式？ 2.3.2 三種方案的分析和比較 以下是液壓缸的三種布置方式，如圖 2-3,圖2-4,圖2-5所示，基于剪叉式機(jī)構(gòu) 圖2-3方案一 的優(yōu)點(diǎn)，它們都是采用剪叉式機(jī)構(gòu)，可以看做三種方案： 方案一（圖2-3）:液壓缸的一端在底座的固定較支座上， 另一端支撐在支架1上靠 近滾動(dòng)較支座的位置。當(dāng)兩支架幾乎處于水平位置時(shí)，液壓缸與底座的夾角 （很小，這 時(shí)要把臺(tái)面升起就需要液壓缸提供很大的推力，甚至不能把臺(tái)面升起。止匕外，液壓缸的 布置需要在底座長度比支架還更長的基礎(chǔ)上額外地加長底座

29、， 這樣就需要跟多的底座材 料。 方案二（圖2-4）:液壓缸的一端在底座的固定較支座上， 另一端支撐在支架1與支 架2的較支軸上。當(dāng)兩支架幾乎處于水平位置時(shí)，液壓缸與底座的夾角 5也很小，這時(shí) 要把臺(tái)面升起也需要液壓缸提供很大的推力。雖然液壓缸推動(dòng)支架的力臂會(huì)隨著臺(tái)面的 升起而迅速增大，從而使所需的液壓缸的推力迅速減小。然而，同時(shí)也使液壓缸的行程 增加迅速增加，最終就需要大行程的液壓缸，而液壓缸的布置需要更大的長度空間，可 能在液壓缸完全收縮時(shí)支架仍不能完全收回，造成臺(tái)面的高度過高。 方案三（圖2-5）:液壓缸的一端在底座的固定較支座上，另一端支撐在與支架 2 成一定角度且同固定較支座

30、的桿上。這樣，當(dāng)兩支架處于水平位置時(shí)，液壓缸與底座仍 有一定夾角外,且% >32>叫，這時(shí)要把臺(tái)面升起所需要液壓缸提供的推力就會(huì)比前兩 種布置的推力小很多。雖然液壓缸推動(dòng)支架的力臂隨著臺(tái)面的升起而增大幅度沒有方案 二的快，即使所需的液壓缸的推力減小更平緩。然而，同時(shí)液壓缸的行程增加也比較平 緩，最終所需要的液壓缸行程也不會(huì)很大，布置液壓缸的空間也是足夠的。因此，在稍 微增加了液壓缸推力的同時(shí)獲得了更多的優(yōu)點(diǎn)。  1 2 圖2-4方案二 圖2-5方案三 綜上所述，方案三是升降平臺(tái)設(shè)計(jì)的最佳方案（如圖 2-5所示） 2.4 剪叉式升降平臺(tái)結(jié)構(gòu)分析 為了保證操作人員在工作平臺(tái)上

31、更加安全，剪叉臂與水平的最大允許角度為 45。 因此，每一層上升的最大高度為1.25m,要使升降機(jī)能夠上升到5m的高度，至少需要4 較接，臂BD和CE通過G點(diǎn)較接，臂AE和CE通過E點(diǎn)較接，臂BD和BF通 過B點(diǎn)較接；F點(diǎn)與副車架較接，C點(diǎn)與托架較接；較接點(diǎn)A在液壓缸N的 作用下能夠在水平滑槽中移動(dòng)，另外較接點(diǎn)D也能水平移動(dòng)，且與A點(diǎn)的運(yùn) 動(dòng)方向相反。由于點(diǎn)A和D的移動(dòng)，從而車廂在垂直面內(nèi)升降并伴隨有少量 水平位移。 如圖4.1所示，臂AE、CE、BD BF均相等， 剪叉臂AE和BF通過H點(diǎn) 2.5 剪叉式升降平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)分析 在車廂舉開過程中油缸以一定的速度推動(dòng)滑快A向后移動(dòng)

32、，A點(diǎn)的速度 為v a；由于A點(diǎn)的水平移動(dòng)帶動(dòng)雙級(jí)剪式機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，從而使得/ BFA發(fā)生變 化，即由初始位置的小°變?yōu)樾?=小。+8 ;因?yàn)榧羰綑C(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)點(diǎn)D同時(shí) 向上和向前移動(dòng)，所以臺(tái)面DF在整個(gè)過程中向上向后移動(dòng)（為貨物的傾斜 做準(zhǔn)備）。其中點(diǎn)B和點(diǎn)H的瞬時(shí)速度分別為v b和v h；點(diǎn)D的水平和垂直速 度分別為v Dx和V Dy ；車廂支撐臺(tái)面的水平和垂直平移速度分別為V X和V Y。 桿BF上B點(diǎn)、H點(diǎn)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心都為F點(diǎn)，從而可求得（取車廂移 動(dòng)的方向?yàn)檎较颍此较蛴液痛怪毕蛏蠟檎颍?，其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖4.2 所示。 B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度V B： VB = ' l Vbx =V

33、b sinWo + 日）=0 l sin（中0 +8 ） （4-1 ） C a D  (4-2 ) 圖4.2剪叉式升降平臺(tái)運(yùn)動(dòng)分析簡(jiǎn)圖 Vby =Vb cos 0 1-'l cos 0 - 點(diǎn)H分別相對(duì)于點(diǎn)A、F以相同的角速度⑴轉(zhuǎn)動(dòng)，其中點(diǎn)A又以速度v a 水平移動(dòng)，而點(diǎn)F靜止不動(dòng)，于是可得： Vhf vhf HFy H點(diǎn)相對(duì)于點(diǎn)F的運(yùn)動(dòng)速度V HF： 1 . =_ l 2 1 l sin 0 1 2 1 l cos 0 二 2 H點(diǎn)相對(duì)于點(diǎn)A以角速度⑴運(yùn)動(dòng)的速度V HA： (4-3 ) (4-4 ) 1 Vha =Va - l V

34、HAx VHAY 2 1 =VA l sin 0 - 2 =1' l cost"E0 2 (4-5 ) (4-6 ) (4-7 ) (4-8 ) (4-9 ) (4-10 ) (4-11 )將式 (4-13 ) 則點(diǎn)H的水平和垂直速度vh和vh : X Y VHX =VHAX VHFX =VA XXX Vhy =Vhay , Vhfy = Icos ;o ' u 且 VhFx =VHAX , VhAy — VhFy 則： Va = 2Vhfx = l sin ：0 1 D點(diǎn)相對(duì)于B點(diǎn)以角速度⑴轉(zhuǎn)動(dòng)，則D點(diǎn)速度Vd： Vd 二 Vb l

35、 Vdx =Vbx 一，l sin 0 f Vdy =Vby ■ l cos 0 F (4-1 )、(4-2 )代入上式 D點(diǎn)的升降速度與車廂支撐臺(tái)面的升降速度一致，因此臺(tái)面上升速度v Vy Wdy=2 ' l cos 0 由于等臂雙級(jí)剪式機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)一點(diǎn)A、B、C始終在一條垂直線上， 同樣點(diǎn)D、E、F也始終在同一鉛垂線上。從上述計(jì)算中可以發(fā)現(xiàn)，在車廂被 舉開的整個(gè)過程中，點(diǎn)D、E、F沒有發(fā)生位移，即D、E、F三點(diǎn)只在垂直方 向上有位移；那么車廂在舉開過程中的水平移動(dòng)量只取決于點(diǎn)A的水平移動(dòng) 量，則臺(tái)面的水平運(yùn)動(dòng)速度Vx : Vx =Va 又因?yàn)榛霢由油缸I直接水平推動(dòng)，所

36、以油缸I活塞的運(yùn)動(dòng)速度V寒： V塞=Va = ' l sin 0 1 則： 1 V塞=-Vy tan(% +6 ) (4-14 ) Vy =2V塞 cot(中0 +日) (4-15 ) 0 =sin° 么一中° (4-16 ) - l 2.6剪叉式升降平臺(tái)的動(dòng)力分析 剪式剪叉式升降平臺(tái)，不計(jì)剪式機(jī)構(gòu)的重力和各種摩擦力，則該質(zhì)點(diǎn)系 具有理想約束，因此可以用虛位移原理求解其所受各力的相互關(guān)系。 虛位移原理：又稱分析靜力學(xué)的原理是所有作用在質(zhì)點(diǎn)系上的主動(dòng)力對(duì) 其作用點(diǎn)的虛位移所作的虛功之和為零。對(duì)n個(gè)質(zhì)點(diǎn)組成的質(zhì)點(diǎn)系，其數(shù)學(xué) 表達(dá)式為： n 工 Fi a=0 （4-17 ）

37、 i 1 式中Fi和6「分別表示第i個(gè)力和它的虛位移。圖4.3中雙級(jí)剪式剪叉式開 降平臺(tái)所受的主動(dòng)力為重力G （包括裝載質(zhì)量m,車廂質(zhì)量m,車廂支撐臺(tái) 面質(zhì)量m2）和水平油缸的水平推力Fn。 由虛位移原理可得 n ' F.ri =0 (4-18 ) i 1 Fn -G rg = 0 上式中兩虛位移的關(guān)系 F _ l 」cos：0 - cos ；：0 , 1 1 , rg 2 l sin 0 1-sin 0 1 則： (4-19 ) 匚 s sin 0 1-sin 0 F 2G cos 0 -cos 0 二 由式（4-19 ）可知，在一定裝載質(zhì)量的情況下，油缸活

38、塞對(duì)滑塊A的水 平推力Fn隨角度8 （ 8為桿BF繞點(diǎn)F轉(zhuǎn)過的角度）變化而變化。根據(jù)設(shè)計(jì) 要求的荷重和剪叉機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸，可求出在整個(gè)升程范圍內(nèi)油缸活塞的推 力，以此作為油缸選擇設(shè)計(jì)的依據(jù)。 2.7 剪叉式升降平臺(tái)參數(shù)的確定 2.7.1 基本幾何尺寸的確定 如圖4.4所示，AE、CE、BD、BF為桿長相等的四桿，AE與BF, CE與BD 設(shè)AE=CE=BD =l ,初始位置/BFA=%,當(dāng)?shù)竭_(dá)最大升程時(shí)/ BFA= Q ; 由幾何關(guān)系可得： Smax =2l (sin ^1 -sin % ) (4-20 ) a =l(cos邛0 — cos% ) (4-21 ) 為了使

39、整個(gè)剪叉式升降平臺(tái)不超過車廂底部安裝空間，需滿足: 2l sin中0EHd ( 4-22 ) l cos/

40、89.1N 由于液壓缸的作用力同時(shí)作用在兩等距離的內(nèi)剪叉臂上，所以油缸對(duì)單 側(cè)內(nèi)剪叉臂的作用力P為： P = FN/2 =283544.6N ( 4-24 ) S _ a = 256mm 2.8 剪叉式升降平臺(tái)的校核 本次設(shè)計(jì)的雙級(jí)剪式剪叉式升降平臺(tái)各校接點(diǎn)均采用同型號(hào)的雙頭螺 紋銷連接，因此在對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行校核的時(shí)候，除了要對(duì)剪叉臂進(jìn)行強(qiáng)度校核 外，還要對(duì)各校接點(diǎn)的銷軸進(jìn)行強(qiáng)度校核。由于在該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程中各校 接點(diǎn)的受力在不斷變化，只需最大受力點(diǎn)進(jìn)行校核。 2.8.1 各較接點(diǎn)的受力分析 結(jié)合雙級(jí)剪式剪叉式升降平臺(tái)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行整體受力分析， 如圖4.5所示。設(shè)貨物重

41、心與C點(diǎn)的距離K, A、D點(diǎn)的滑動(dòng)摩擦系數(shù)為f, 不計(jì)雙級(jí)剪式機(jī)構(gòu)的自身重力和內(nèi)部摩擦力。 ①將貨物對(duì)該機(jī)構(gòu)的作用力分解到C、D兩點(diǎn)上 根據(jù)力學(xué)定理可得： F CY G k = ' 2 l cos; =F = F f - G FDX F DY 1 - 2 k l cos： (4-25 ) (4-26 ) (4-27 ) ②將剪式機(jī)構(gòu)看作一個(gè)整體, 根據(jù)力學(xué)定理可得A、 F AY G l cos”- -k = ? 2 l cos ; F AX l cos” -k l cos： Ffy-G 4 2 l cos -- F FX =F A、/ F

42、AX -Pi l cos - -k l cos： f -P F點(diǎn)的受力情況： (4-28 ) (4-29 ) (4-30 ) (4-31 ) 所示，根據(jù)力學(xué)定理可得: ③對(duì)臂AHE及CGE隔離受力分析，如圖4.6 圖4.6剪叉臂受力簡(jiǎn)圖（a） v Fx =0 (4-35 ) F CX - FGX - Fex =0 P+Fhx -Fax —Fex =0 則： (4-32 ) F ex = Fc

43、x — Fgx Fex = P + Fhx — Fax F CY + FEY 、Fay + F EY -Fgy =0 -Fhy = 0 (4-33 ) (4-34 ) 則： F EY - FGY - FCY Fey - Fhy - Fay 聯(lián)立式(4-32 )和(4-33 ),得 F HX - FCX — FGX + FAX — P L.FHY = FGY — FCY * FAY 對(duì)E點(diǎn)取矩，￡ M =0 FCY l cosa + Fcx l sina - Fgy - cosa - Fgx - sina =0 =( 2 2 Fay l cosa

44、+ FAX l sina - P l sina - Fhx ,一 sina 一 Fhy - cosa =0 、 2 2 將式（4-25 ）、 （ 4-26 ）、 （ 4-28 ）、 （ 4-29 ）及（4-34 ） Fgy G k f 1 P -G f 2 l cos： 4 2 -l cos -.- - k G ,， 二 G f tg ; l cos : 4 F HY = G l cos: -k F hx l cos。，一 k l cos ： 代入式（4-35 ）, （4-36 ） （4-37 ） 則： —G f -- 4 2 G l cos -

45、 - k G ,， ■ 一 f tg y. 2 l cos ； 4 （4-38 ） ④以臂BGD為隔離研究對(duì)象，如圖4-7所示 圖4.7剪叉臂受力簡(jiǎn)圖（b） —G f _ - 4 2 G 1cos - k G 1 G 2 l cos： 2 4 f tg 二 （4-39 ） 2.8.2各校接點(diǎn)銷的選擇與校核 考慮到整體布局需要， 以及結(jié)合裝配草圖， 根據(jù)摩擦副的特性，取 f =0.3 對(duì)上述各校接點(diǎn)在任意角度時(shí)的計(jì)算公式的分析計(jì)算，可知H點(diǎn)承受的 作用力最大，且當(dāng)口 =3.9◎時(shí)作用在H點(diǎn)的力最大

46、 由式（4-37 ）知，當(dāng)口 =3.9州寸 Fhx = -416.7 KN Fhy =39.9 KN 銷軸均用45鋼制造，作調(diào)質(zhì)處理，其屈服強(qiáng)度[。s ]=355MPa ,選擇安全 系數(shù)為2,其許用剪切應(yīng)力[口=0.5[ j]=177.5MPa?？紤]到生產(chǎn)制造的方便、 節(jié)省制造工時(shí)，在使用材料允許的條件下，該機(jī)構(gòu)交接的雙頭螺紋銷均采用 同一直徑，取e=60mm _ _ _2 _2 = 148.

47、2MPa". 1 F P 416.7 39.9 二 R2 一 二 R2 - 3.14 302 10 "6 因此，該機(jī)構(gòu)所有較接點(diǎn)選用的銷均滿足強(qiáng)度要求 2.8.3油缸作用處桿件尺寸的確定與校核 考慮到該桿件所受的作用力比剪式機(jī)構(gòu)較接點(diǎn)處的力大，經(jīng)比較后取 3 =35mm。 = 147.4MPa < 口 567089.1 R2 2 -6 3.14 35 10 經(jīng)校核可知，該桿件滿足使用的強(qiáng)度要求。 為了使工作臺(tái)面下降至最低位置時(shí)滾輪不至于脫離滑道， 剪叉臂的長度L應(yīng)該比底 座的長度b小一些，一般可取 L =(0.8~0.9)b (3.20) 由設(shè)計(jì)參數(shù)可知：a=22

48、00mm , h <850mm , G A5000N。初選底座長度b = 1500mm, 系數(shù)為0.8 ,則根據(jù)式(3.20)可得剪叉臂的長度 L = 1200mm。 2.液壓缸安裝位置的確定 由圖 3-4 可知 h =Lsin口 (3.21) 貝^ hmax = L Sin ：- max hmin = L Sin ? min 所以，Sin ： max =：850 = 0.56667 L 1500 即 : max，34.5 而 ：min = 0 初選了二20一，l1=300mm, L = 540mm, G = 5500N , P = 600mm , f=0.01。 而液壓機(jī)

49、構(gòu)的有效垂直升降高度 Ah為 h 二 hmax - hmin 二 L(Sin 二 max 一$冶: min ) (3.22) 根據(jù)dgf ,液壓缸上下交接點(diǎn)g、f的距離S （即液壓缸的瞬時(shí)長度）為 S = 12-1；二21112 cosc ） （3.23） 液壓缸兩交接點(diǎn)之間的最大距離和最小距離分別為 Smax - . l1 l2 - 21112 cos（工max '） Smin - . l1 ' l2 - 21112 cos（工min ） 設(shè)液壓缸的有效行程為AS,為了使液壓缸兩錢接點(diǎn)之間的距離為最小值時(shí)，柱塞 不抵到液壓缸缸底，并考慮液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸 Ki和（（如圖3-6所

50、示），一般應(yīng)取 Smin - Ki K2 S （3.24） 同樣，為了使液壓缸兩錢接點(diǎn)之間的距離為最大值時(shí)，柱塞不會(huì)脫離液壓缸中的導(dǎo) 向套，一般應(yīng)取 Smax 三 Ki K 2 2 S （3.25） 式（3.24）和式（3.25）中的Ki和K2根據(jù)液壓缸的具體結(jié)構(gòu)決定。 一 最大安裝尺寸及+2也5十& ■ I. 即 .一 ■■ ■ . . 最小安裝尺寸占十△￡+^ , 上：!=:三三=ri.. 咯 S I , , , L 3 J 圖3-6液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸 2.9 強(qiáng)度校核 整個(gè)機(jī)構(gòu)，受力較大的零部件有內(nèi)剪叉臂，液壓缸的支撐橫梁，銷軸等，所以進(jìn)行

51、 校核時(shí)，只需對(duì)這些受力較大的零件校核即可。 2.9.1 剪叉臂的強(qiáng)度校核 由圖3-9和圖3-10可知，內(nèi)剪叉臂aed受力要遠(yuǎn)大大于外剪叉臂 bee,所以這里只 校核外臂。外剪叉臂受力如圖3-1所示。又由圖4-8可知，a的角度越小，則推力t的 值越大。若T取最大值時(shí)滿足強(qiáng)度要求，則該剪叉臂即滿足強(qiáng)度要求。當(dāng)機(jī)構(gòu)在最低位 置時(shí)，口的值最小，即T值最大。參照?qǐng)D3-1,剪叉臂所受的力都與剪叉臂有一定的火 角，為方便受力分析，將所有的力都按沿剪叉臂方向和垂直剪叉臂方向分解，有下列式 子： Fci =FcySin 二 - FcxCOS： (7.1) Fc2 " FcyCOS工工 FcxSin

52、; (7.2) Fe1 = Fey sin 工二 FexCOS： (7.3) Fe2 = Fey cos二 一 FexSin ; (7.4) Fg1 =2cosQ ") (7.5) (7.6) Fd1 = Fdxcos 二—FdySin： (7.7) (7.8) Fd2 =FdxSin 工工 FdyCOS： Fav rT 2 圖3-1 內(nèi)剪叉臂aed受力圖 各力分解后的受力圖如圖3-2(a)所示，彎矩圖見圖3-2(c) Fai e Fei Fgi Fdi Fa2 (a) Q lc Fs/N Fd2 Fa2 + Fe2 (b)剪力圖 x/

53、m (c)彎矩圖 圖3-2內(nèi)剪叉臂aed的軸向及徑向分解受力圖 剪叉臂的g處由于是有一個(gè)肋板作用，可看作力T/2作用在剪叉臂上為均布載荷q。 由圖3-2 (c)中可知，最大彎矩發(fā)生在k點(diǎn)處，但需校核e、k兩點(diǎn)處的強(qiáng)度，且圖中 有l(wèi)q =200mm , l =106mm , q % = Fg2。又已知剪叉臂

54、的橫截面寬和高分別為 b = 20mm, h=60mm, d=20mm,如圖3-3所示，圖3-3 (a)是e點(diǎn)處的截面圖，圖3-3 (b)是 k點(diǎn)處的截面圖。 e點(diǎn)處的抗彎截面系數(shù)為 1 Z1 I z2 h/2 d/2 h3b/12 d3b/12 h2-d2 一 h/2 - d/2 - 6 人型宣 201Gm3 =1067 Cm3 k點(diǎn)處的抗彎截面系數(shù)為 Wk = bh2 2 _ _9 20 602 10 m3 =12 10"m3 4 b J L U (a) (b) 圖3-3剪叉臂e、k兩點(diǎn)處的截面圖 因?yàn)楫?dāng)口=6二時(shí)，此時(shí)e、k兩點(diǎn)的彎矩

55、最大，且由式(7.8)得Fd2 =2291N , Fg2 =6833.967N ,則 Mkmax=Fd2 (lq l) Fg2(l lq/2)=2291 0.306N m 6833.967 0.206N m= 2108.843N m Memax = Fa2 L/2 =1376.445 0.6N m =825.867N m e max a 2 kmax M kmax Wk 2108.843 12 10上 Pa =175.74MPa "-"emax emax We 825.867 10.67 10 上 Pa =77.4MPa 選擇材料為Q235,參照參考文獻(xiàn)[1

56、],

57、度，即工作臺(tái)在最置時(shí)，雖然液壓缸推力最大，此時(shí) P最 大，即Tmin =18202.62N1=34.5°,分力Ty最大，所以由式（3.19）可得P =39.55°,貝U Tymax=TmaxSin P=11590.15N。 so 圖3-4 液壓缸與底架連接的橫梁 圖3-5 液壓缸與底架連接的橫梁截面圖 把它們平移到O點(diǎn)后，有 (1)對(duì)于X軸方向，其受力如圖3-6所示 F- T J2 I T 1/2 ㈤ Fs/ii (b)剪力圖 x/m

58、 M/Nm x/m 因?yàn)榱旱目箯澖孛嫦禂?shù)W 4 603 10^m3 =36父10，3 , 所以二 M 3419.84 36 10-6 MPa ： 95MPa (c)彎矩圖 圖3-6橫梁X軸方向的受力圖 (2)對(duì)于Y軸方向，液壓缸固定橫梁受力如圖 3-7 D B C 1 T./2 (b)剪力圖 M/N m ^^rrTiTnirlT If.. u HlUnnrnTnr^ x/m (c)彎矩圖 圖3-7橫梁Y軸方向的受力圖 又梁

59、的抗彎截面系數(shù)W =36 MlO^m3 , 貝卜 =M = 2636.76 MPa : 73.24MPa y W 36 10-6 (3)當(dāng)Tx作用點(diǎn)平移到O點(diǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)扭矩，該扭矩的大小為 又 EmaxUFs^,其中「叫二2”60 父10口2m4 =360，10?m4, Fs =Tx = 30064.57N 此 8Iz 12 12 _ _ Fsh2 - xy 二 ' max = ~~T~. 8Iz 時(shí)，該扭矩對(duì)橫梁截面產(chǎn)生的剪切力為 =37.58MPa 30064.57 602 10“N m2 8 360 10，m4 參照參考文獻(xiàn)[7],又由第四強(qiáng)度理論 ,

60、、2 , 、2 222、 (二 y -：z)(二 z -：x) ] 3(. xy - -yz . zx ) 帶入并化簡(jiǎn)： Vg[(95 -73.24)2 +(73.24 -0)2 +(0-95)2]+3，(37.582 +0+0)="海 又選材料為Q235,參照參考文獻(xiàn)[7],仃s=225MPa 取安全系數(shù)為2,則[仃]=仃s/2=112.5MPa Re,所以是安全的 2.10 軸的強(qiáng)度校核 由圖分析可知，剪叉臂受力最大的地方為 g點(diǎn)和d點(diǎn)，所以只需校核該兩處的銷軸 即可。 2.10.1 內(nèi)剪叉臂固定端銷軸的強(qiáng)度校核 因?yàn)殇N軸較短，所以只受切應(yīng)力。依圖 3-2可知，剪叉臂固

61、定端(即d點(diǎn))銷軸 所受的力為Fd1。當(dāng)機(jī)構(gòu)面處于最低位置，即a =6二時(shí)，銷軸受到的剪力最大，根據(jù)式(7.7) 得 Fd1 =14888.44N。 又銷軸的直徑為*25,導(dǎo)油孔直徑為*4,則其橫截面積為 (D2 -d2) (252 -42) _6 2 10 m .6 2 478.31 10 m 又銷軸受力情況見圖3-8,從圖中可知銷軸受剪力為雙剪切，又參照參考文獻(xiàn) [7], max Pa : 24.68MPa Fd1 _ 14888.44 2A — 2 301.59 10 上 銷軸的材料為 35鋼，經(jīng)表面熱處理，參照參考文獻(xiàn) [7] , 35鋼的許用應(yīng)力

62、 [可=100MPa。取安全系數(shù)為 2,則有2f =2M24.68MPa=49.36MPa<[7],所以滿足要 求。 2.10.2 液壓缸缸體尾部銷軸的強(qiáng)度校核 液壓缸尾部銷軸的受的力即為液壓缸的推力 T ,如圖3-8所示，因?yàn)殇N軸較短，所 以只受切應(yīng)力。又銷軸的直徑為*25,導(dǎo)油孔的直徑為*4,則銷軸的橫截面積為 二(252 -42) 6 2 6 2 1012：478.31 10-m2 4 B A C T 圖3-8 尾部銷軸的受力圖 參照3.2.2節(jié)，有 T ■ max Tmax 31585 2 478.31 10-6 Pa ： 33.02MP

63、a 選擇銷軸材料為35,又35鋼的許用應(yīng)力K]=100MPa,取安全系數(shù)為2,則有 2imax =2M33.02MPa =66.04MPa <[t],所以設(shè)計(jì)的銷軸滿足要求。 2.10.3 液壓缸活塞桿頭部支撐軸的強(qiáng)度校核 依圖3-2可知，液壓缸頭部支撐軸（即 置，即汽=6二時(shí)，液壓缸受到的推力最大，即 油孔直徑為*4mm,則其抗彎截面系數(shù)為 g點(diǎn)）所受的力為T。當(dāng)機(jī)構(gòu)面處于最低位 T =31585N 。又銷軸的直徑為 "0mm,導(dǎo) .3 d W =— 32 32 又銷軸受力情況見圖 3-9,參照參考文獻(xiàn)[7] ,校核軸的彎曲強(qiáng)度為 二 503

64、10，m3 6 3 =12.272 10 m3 T A C B V K M 圖3-9頭部支承軸的受力圖 T l AC W 31585 0.32 4 12.272 MPa ： 206MPa 軸的材料為 Q235鋼，經(jīng)表面熱處理，參照參考文獻(xiàn) [7] , Q235鋼的許用應(yīng)力 [叼=225MPa 。所以滿足要求 第3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 設(shè)計(jì)之前先確定設(shè)計(jì)產(chǎn)品的基本情況，再根據(jù)設(shè)計(jì)要求制定基本方案。以下列出了 本設(shè)計(jì)一一剪式液壓升降臺(tái)的一些基本要求： (1)主機(jī)的概況：主要用途用于家用小型重型設(shè)備起開，便于

65、維修，占地面積小， 適用于室外，總體布局簡(jiǎn)潔； (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3.5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。 最大起升高度略大于一人高度； (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 宜在有坡度或有坑洼的地面進(jìn)行操作，不宜在過度寒冷的室外進(jìn)行操作； (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[14] 液壓執(zhí)行元件大體分為

66、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。 表3.1液壓缸與液壓泵特點(diǎn)比較 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 啟效工作面積大、雙向/、對(duì) 稱 往返/、對(duì)稱的直線運(yùn)動(dòng)，差 動(dòng)連接可實(shí)現(xiàn)快進(jìn)， A1=2A2往返速度相等 柱塞缸 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 單向工作，靠重力或其他外 力返回 續(xù)表3.1液壓缸與液壓泵特點(diǎn)比較 擺動(dòng)缸 單葉片式轉(zhuǎn)角小于360度 小于360度的擺動(dòng)  雙葉片式轉(zhuǎn)角小于180度 小于180度的擺動(dòng) 齒輪泵 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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) 軸向柱塞宗 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) 徑向柱塞宗 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 A2一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(jiǎn)單直線及回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)， 可以采用齒輪式