液壓升降臺(tái)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文設(shè)計(jì)

1、( 此文檔為 word 格式，下載后您可任意編輯修改！)安徽工業(yè)大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)課程名稱液壓升降機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)分校名稱安徽工業(yè)大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院年級(jí)名稱13 級(jí)機(jī)械制造及其自動(dòng)化（本科）專業(yè)名稱機(jī)械制造及其自動(dòng)化學(xué)生姓名顧航指導(dǎo)教師鄧克2015年5月1日目 錄第一章緒論.11.1舉升機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)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 工藝參數(shù)及工況分析 .52.1設(shè)計(jì)依據(jù)以及系統(tǒng)主要工藝參數(shù)的確定. 52.2工況分析 . 5第三章剪叉式升降臺(tái)的應(yīng)用及其受力分析的討論.

2、 63.1剪叉式升降平臺(tái)的三種結(jié)構(gòu)形式 . 63.2雙鉸接剪叉式升降平臺(tái)機(jī)構(gòu)的位置參數(shù)計(jì)算. 73.3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. 103.4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. 113.5針對(duì)性比較小實(shí)例： .113.6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. 133.6.1問題的提出： . 143.6.2兩種布置方式的分析和比較： . 153.6.3實(shí)例計(jì)算 . 16第四章液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算. 204.1 明確設(shè)計(jì)要求制定基本方案 ： .204.2 制定液壓系統(tǒng)的基本方案 .204.2.1油路循環(huán)方式的分析和選擇.204.2.2開式系統(tǒng)油路組合方式的分析選

3、擇 .224.2.3調(diào)速方案的選擇 .224.2.4確定液壓執(zhí)行元件的形式.234.2.5確定液壓缸的類型 .254.2.6確定液壓缸的安裝方式 .254.2.7缸蓋聯(lián)接的類型 .254.2.8擬訂液壓執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)控制回路.264.2.9液壓源系統(tǒng) .264.3 確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) .264.3.1載荷的組成與計(jì)算： .264.3.2初選系統(tǒng)壓力 .294.3.3計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸.294.3.4確定液壓泵的參數(shù) .324.3.5管道尺寸的確定 .344.3.6油箱容量的確定 .354.4 液壓缸主要零件結(jié)構(gòu)、材料及技術(shù)要求.354.4.1缸體 .354.4.2活塞 .364.4.3

4、活塞桿 .374.4.4活塞桿的導(dǎo)向、密封和防塵 .384.4.5液壓缸的排氣裝置 .394.4.6液壓缸安裝聯(lián)接部分的型式及尺寸. 394.4.7繪制液壓系統(tǒng)原理圖 .404.5控制閥的選用 .434.5.1壓力控制閥 .444.5.2流量控制閥 .444.5.3方向控制閥 .454.6過濾器的選擇 .45第五章臺(tái)板與叉桿的設(shè)計(jì)計(jì)算 .465.1確定叉桿的結(jié)構(gòu)材料及尺寸 .475.2橫軸的選取 .50第六章總結(jié).51致謝 .52參考文獻(xiàn) .53第一章緒論汽車舉升機(jī)是現(xiàn)代汽車維修作業(yè)中必不可少的設(shè)備，它的主要作用就是為發(fā)動(dòng)機(jī)、 底盤、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

5、用， 發(fā)展至今經(jīng)歷了許多的變化改進(jìn)，種類也比較多，一般有柱式、剪式，其驅(qū)動(dòng)方式有鏈條傳動(dòng)，液壓傳動(dòng)，氣壓傳動(dòng)等。本章就從舉升機(jī)的產(chǎn)生、發(fā)展以及制造工藝等方面進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。1.1 舉升機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史汽車舉升機(jī)在世界上已經(jīng)有了70 年歷史。 1925 年在美國(guó)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(guó)以外的其它地方開始采用。1966 年，一家德國(guó)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

6、舉升機(jī)才在德國(guó)以外的其它國(guó)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(zhǎng)。它和四柱舉升機(jī)相比，既有優(yōu)點(diǎn)，也有缺點(diǎn)，以下將作一簡(jiǎn)要說明。我們所見到的絕大多數(shù)舉升機(jī)均采用固定安裝方式。在舉升前汽車必須駛上舉升機(jī)。在移動(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)、菱架式舉升機(jī)等。但這類舉升機(jī)仍存在兩個(gè)主要問題，接近汽車下部較難；在車間移動(dòng)舉升機(jī)時(shí)難逾越地面上的障礙物。當(dāng)然，可移動(dòng)性是這類舉升機(jī)的突出優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)在固定安裝的單柱、雙柱、四柱舉升機(jī)已在維修現(xiàn)場(chǎng)廣泛采用，而移動(dòng)式舉升機(jī)卻相對(duì)要少得多。最初設(shè)計(jì)單柱舉升機(jī)外，車輛較大，其底盤也能明顯辨認(rèn)，因而汽車檢修區(qū)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于舉升器件。而今

7、絕大多數(shù)汽車均為“緊湊型”或“半緊湊型” ，導(dǎo)致汽車檢修區(qū)域接近主要舉升機(jī)器件而不便操作。但在南美洲卻屬例外，那里仍然采用較大的車輛，這可能是單柱舉升機(jī)在該地區(qū)的市場(chǎng)上仍然受到歡迎的重要原因。單柱舉升機(jī)有兩大優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)其下降后，不致成維修車間的障礙物；汽車可在舉升機(jī)上轉(zhuǎn)動(dòng)。但美國(guó)卻受到了責(zé)難，主要是舉升機(jī)的旋轉(zhuǎn)會(huì)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：第一，它需要在車間的地面挖掘一個(gè)相當(dāng)大的坑穴后才能安裝；其次，它只能為使用提供車輪支撐方式；第三，使用時(shí)難于接近汽車下部的一些重要檢修區(qū)域。舉升用的油缸潛藏在地下也給維修帶來兩大問題：第一是檢修這些零部件頗為困難；其次是由于油缸所處的環(huán)境條

8、件差，容易生銹，特別是地下水位較高時(shí)更是如此。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)不需要其它輔助性的舉升措施；第三，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面小。雙柱舉升機(jī)的缺點(diǎn)是：第一為確保安全，安置舉升機(jī)時(shí)要求非常嚴(yán)格，否則在舉升過程中容易搖晃或顛覆；第二，由于舉升機(jī)常采用車輪自由型的方式支撐汽車，如需采取車輪支撐型的方式維修汽車則甚感不便，如檢查懸掛系統(tǒng)、檢查轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)間隙或進(jìn)行車輪定位檢驗(yàn)等；第三，由于舉升臂和立柱承受懸臂或載荷所產(chǎn)生的巨大應(yīng)力，其承力件易于磨損，因而雙柱舉升機(jī)的安全工作

9、壽命一般要比四柱舉升機(jī)低。四柱舉升機(jī)有四根立柱、兩根橫梁、用于支撐汽車的兩個(gè)臺(tái)板。舉升前，汽車很容易正確無誤地駛上四柱舉升機(jī)的臺(tái)板。由于臺(tái)板內(nèi)側(cè)設(shè)備有凸緣，當(dāng)汽車駛上臺(tái)板時(shí)也不致墜入其間的空隙中。 車輪支撐型四柱舉升機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是： 第一，舉升機(jī)裝載汽車時(shí)勿需較高的技術(shù)，操作也很簡(jiǎn)便；第二，承載時(shí)非常穩(wěn)定；第三，支撐載荷受力簡(jiǎn)單，應(yīng)力較低，從而延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命；第四，由于具有較高的使用價(jià)值，從經(jīng)濟(jì)上來看也是合算的；第五，易于維修；第六，在車間現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝也較方便，只要地面平坦，其混凝土厚度能夠固牢立柱的地腳螺栓即可。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)域可接近性較差

10、。解放后，特別是改革開放以來，我國(guó)的汽車維修行業(yè)有了很大的發(fā)展，為之服務(wù)的汽車維修設(shè)備行業(yè)已成為我國(guó)的新興行業(yè)不斷發(fā)展壯大。 各種舉升機(jī)設(shè)備如雨后春筍， 不斷涌現(xiàn)，質(zhì)量不斷提高，銷量逐年增加。有人說，對(duì)于汽車維修企業(yè)來說，汽車舉升機(jī)可能是除廠房而外的最重要的投資，因?yàn)樗哂兄陵P(guān)重要和不可替代的作用，甚至直接影響到汽車維修業(yè)務(wù)的興衰。汽車舉升機(jī)是汽車維修設(shè)備行業(yè)的支柱設(shè)備之一，讓我們生產(chǎn)出更多、更好、更受用戶歡迎的汽車舉升機(jī)，為汽車維修企業(yè)服務(wù)。1.2 汽車舉升機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)（ 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

11、間地面的平整性。為此，在保證強(qiáng)度和剛度的前提下，應(yīng)盡可能降低舉升機(jī)臺(tái)板和橫梁的高度；這樣，既便于汽車駛上舉升機(jī)，又使駛上臺(tái)板的斜面長(zhǎng)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)選擇專用型鋼或用鋼板拆彎成形。（ 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） ，均用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。機(jī)械傳動(dòng)的成本較高，耗能較多，但安全性較好。經(jīng)驗(yàn)證明：機(jī)械傳動(dòng)的能耗為液壓傳動(dòng)所需能耗的兩倍 （在舉升載荷、 舉升時(shí)間均相同的條件下） 。機(jī)械式舉升機(jī)的螺母、螺栓磨損較快，而液壓式舉升機(jī)的維修量卻相對(duì)要小些。雖然液壓式舉升機(jī)的技術(shù)難度較大，但多數(shù)零部件（液壓泵、液壓缸、閥門、密封元件

12、等）均可外購(gòu)或外協(xié)，當(dāng)然一定要選用優(yōu)資產(chǎn)品。（ 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)該選用高柔度的鋼絲繩。鋼絲繩應(yīng)有較高的安全系數(shù)，一般應(yīng)達(dá)8。為此，應(yīng)增加鋼絲繩鋼絲的數(shù)目。如英國(guó)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?；喭ǔＳ娩摬闹瞥?，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(zhǎng)其使用壽命。1.3 汽車舉升機(jī)的安全保證措施今天全世界都對(duì)在危險(xiǎn)作業(yè)環(huán)境下工作的人們的安全寄予極大的關(guān)注。 汽車舉升機(jī)具有潛在的危險(xiǎn)，因?yàn)槿藗円谄湎旅婀?/p>

13、作；當(dāng)其升降時(shí)如不小心，也會(huì)碰傷手足。近年來不少國(guó)家還制定了專門性法規(guī)，以防止或至少使安全事故的可能性降低到最低限度。汽車舉升機(jī)的安全保證措施主要從兩方面著手：一方面從設(shè)計(jì)制造方面采取措施，好提高汽車舉升機(jī)的安全技術(shù)特性；另一方面則應(yīng)在使用維修過程中遵循嚴(yán)格的操作規(guī)程，保證汽車舉升機(jī)能在良好的技術(shù)狀態(tài)下正確地運(yùn)行?，F(xiàn)分別說明與后。設(shè)計(jì)制造方面的安全保證措施當(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設(shè)計(jì)領(lǐng)域，因而在設(shè)計(jì)制造舉升機(jī)時(shí)，應(yīng)結(jié)合產(chǎn)品的特點(diǎn)，積極采用先進(jìn)可靠實(shí)用的現(xiàn)代安全技術(shù)。以下僅列舉多數(shù)舉升機(jī)普遍采用的安全措施。（ 1）舉升機(jī)應(yīng)能經(jīng)受超負(fù)荷試驗(yàn) (包

14、括舉升和支撐 )，一般應(yīng)為最大舉升能力的 125% 此時(shí)舉升機(jī)的構(gòu)件不得有任何永久性的變形和損壞。（ 2）所有的操作控制機(jī)構(gòu)均采用 “雙重保險(xiǎn) ”，以防誤操作， 即舉升機(jī)運(yùn)行前必需操作兩個(gè)控制機(jī)構(gòu) (或按鈕開關(guān) )后才能驅(qū)動(dòng)。（ 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)墜或上升所造成非常危險(xiǎn)的局面。（ 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)行有效的支撐。（ 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)置的保護(hù)罩內(nèi)傳動(dòng)。（ 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，

15、足，衣服等。（ 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)有使用前的準(zhǔn)備工作，舉升汽車時(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)，日常和定期維修檢查工作等。雖然汽車舉升機(jī)已有 70 年的歷史，其設(shè)計(jì)原理并無多大改變 ;但如果忽視安全要求，超載使用，疏忽大意，仍然會(huì)造成嚴(yán)重事故，甚至發(fā)生人身傷亡。因此安全問題一定要引起使用單位和操作人員的高度重視。首先，應(yīng)選購(gòu)那些安全性能良好的汽車舉升機(jī)，另外，還應(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。這里僅就使用維護(hù)舉升機(jī)時(shí)普遍應(yīng)當(dāng)注

16、意的事項(xiàng)說明于后。（ 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。維修時(shí)應(yīng)采用該舉升機(jī)的制造廠所提供的配件，不得隨意代替或自制。（ 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。 特別要注意防止偏載，即整機(jī)雖未超載而某一舉升臂確已超過允許的額定載荷。故欲舉升那些前后軸載荷嚴(yán)重分配不均的汽車時(shí)應(yīng)特別注意，能滿足要求的才能裝載使用。（ 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。（ 4）舉升汽車時(shí)，車內(nèi)不得有人。 舉升機(jī)升降和使用時(shí)， 顧客和無關(guān)人員應(yīng)遠(yuǎn)離舉升機(jī)。（ 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。（

17、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，車軸支撐器等，以防損壞舉升機(jī)或汽車。（ 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升機(jī)逞力接觸點(diǎn)。 只有當(dāng)支撐器與汽車上的承力點(diǎn)接觸嚴(yán)密后才能將舉升機(jī)升起;對(duì)其接觸的嚴(yán)密性進(jìn)行認(rèn)真檢查后，才能將汽車舉升到需要的工作高度。（ 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，從而導(dǎo)致舉升汽車時(shí)的不穩(wěn)定。（ 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。要降下舉升機(jī)前，還必須松開鎖緊裝置。注意 :如欲在汽車下面進(jìn)行維修作業(yè)時(shí)，應(yīng)將舉升機(jī)提升到足夠的高度，以

18、便鎖緊裝置嚙合。第二章 工藝參數(shù)及工況分析2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)以及系統(tǒng)主要工藝參數(shù)的確定1. 根據(jù)生產(chǎn)或加工對(duì)象工作要求選擇液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格；2. 分析升降機(jī)設(shè)備的工作特性和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作范圍；3. 對(duì)生產(chǎn)設(shè)備各種部件（電氣、機(jī)械、液壓）的工作順序、轉(zhuǎn)換方式和互鎖要求等要詳細(xì)說明或了解；4. 一些具體特殊要求的動(dòng)作（如高速、高壓、精度等）對(duì)液壓傳動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特殊要求；5. 液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度、載荷及變化范圍（調(diào)節(jié)范圍） ；6. 對(duì)工作的可靠性、平穩(wěn)性以及轉(zhuǎn)換精度的要求；7. 其它要求（如檢測(cè)、維修） 。本設(shè)計(jì)升降機(jī)為全液壓系統(tǒng)，相關(guān)工藝參數(shù)為：額定載荷： 2500kg 最低高度：

19、684 mm 最大起升高度： 1255mm最大高度： 1400mm平臺(tái)尺寸： 1200x1200mm電源： 380v,50Hz2.2 工況分析本升降機(jī)是一種升降性能好，適用范圍廣的貨物舉升機(jī)構(gòu)，和用于生產(chǎn)流水線高度差設(shè)備之間的貨物運(yùn)送，物料上線、下線。工件裝配時(shí)調(diào)節(jié)工件高度，高出給料機(jī)運(yùn)送，大型部件裝配時(shí)的部件舉升， 大型機(jī)庫(kù)上料、下料。倉(cāng)儲(chǔ)，裝卸場(chǎng)所，與叉車等裝運(yùn)車輛配套使用，即貨物的快速裝卸等。該升降臺(tái)主要有兩部分組成：機(jī)械系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)。機(jī)械機(jī)構(gòu)主要起傳遞和支撐作用，液壓系統(tǒng)主要提供動(dòng)力，他們兩者共同作用實(shí)現(xiàn)升降機(jī)的功能。第三章剪叉式升降臺(tái)的應(yīng)用及其受力分析的討論3.1 剪叉式升降平臺(tái)的

20、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(jiǎn)圖2-1 所示：圖 2-1三種剪叉式升降臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(zhǎng)度相等的兩根支撐桿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

21、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)。直立固定剪叉式結(jié)構(gòu)，液壓缸的行程等于平臺(tái)的升降行程，整體結(jié)構(gòu)尺寸龐大，且

22、球鉸鏈加工負(fù)載，在實(shí)際種應(yīng)用較少。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。3.2 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 2-3 位置參數(shù)示意圖CL sinCL (1 cos2)1/ 2（1）Hl,

23、l(T 2C 2l 2 )（ 2）cos;2TC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 的距離；L 支撐桿的長(zhǎng)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(zhǎng)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）式代入（ 1）式，并整理得H LT 2C 2l 22 1/2。（3） l (2TC) C l設(shè)C / C0,H / H0,代入（ 3）式得H 0L l ( T 2(C0 ) 2 l 2)21/2。（4）C0l2TC0在（ 4）式中，H 0 升降平臺(tái)的初始高度；C0 液壓缸初始長(zhǎng)度。雙鉸接剪叉式升降平臺(tái)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算

24、：圖 2-4 運(yùn)動(dòng)參數(shù)示意圖圖中， VF 是 F 點(diǎn)的絕對(duì)速度； VB 是 B 點(diǎn)絕對(duì)速度；1 是 AB 支撐桿的速度；V1 是液壓缸活塞平均相對(duì)速度；V2 是升降平臺(tái)升降速度。由圖2-3 可知：VF1l ,V1VF sin()1l sin(),VB1LV1 L,l sin()V2VB cosV1L cos,l sin()V2L cos。（ 5）V1l sin()在（ 5）式中，V1 液壓缸活塞平均相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度；V2 升降平臺(tái)升降速度；支撐桿與水平線的夾角。以下相同。3.3 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 2-5 動(dòng)力參數(shù)示意圖圖中， P 是由液壓缸作用于活塞桿上的推力，Q 是升降平

25、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)PQ L cosb fb tan( cosf sin)( L cosb fb tanb) ；l sin()222cosf sincos（ 6）升降平臺(tái)下降時(shí)PQ L cosb fb tan( cosf sin)( L cosb fb tanb)（6）、l sin()222cosf sincos（ 7）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?。╢=0.01） ,為簡(jiǎn)化計(jì)算，或忽略不

26、計(jì)，由（ 6）、（7）式簡(jiǎn)化為：PL cos。（8）Ql sin()3.4 剪叉式升降平臺(tái)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題由式（ 5）和（ 8）可知：當(dāng) 、 增大時(shí)，V2 /V1 值隨之減??；當(dāng)、 減小時(shí)， PQ 值隨之增大。在確定整體結(jié)構(gòu)值隨之減?。划?dāng)、減小時(shí)， PQ 值隨之增大，在液壓缸行程不變的情況下，升降平臺(tái)升降行程會(huì)減??；反之，則會(huì)使液壓缸行程受力增大。因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮升降行程與液壓缸受力兩個(gè)因素。在滿足升降行程及整體結(jié)構(gòu)尺寸的前提下，選取較高的、初始值。而且在整個(gè)機(jī)構(gòu)中AB 支撐桿是主要受力桿件， 承受有最大的彎矩，所以應(yīng)重點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核。液壓缸可采用單作用缸也可以采用雙作用缸，不過

27、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(zhǎng)。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。3.5 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(zhǎng)度C0 =595mm；最大行程 Smax =320mm。升降太機(jī)構(gòu)尺寸：升降臺(tái)面最低高度H 0 =281mm;機(jī)架長(zhǎng)度 T=1 200;支撐桿長(zhǎng)度 L=

28、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 2-5（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：H L2(T S)2 1/ 2;Pl2 fb。QtanL cos其中， S液壓缸的實(shí)際行程，T 機(jī)架長(zhǎng)度（ A 點(diǎn)到 G 點(diǎn)的距離）。表 1雙鉸接剪叉式結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果mmsHhPQ hs013.1814.2028104.0840 19.67 19.83 414.8 133.8 2.85 2.3580 24.83 23.46 517.6 236.6 2.34 2.9612029.3826.05604.

29、7323.72.042.7016033.5927.96681.8400.81.822.5120037.5629.93751.3470.31.662.3524041.3930.45814.9533.91.522.2228045.1131.21873.2592.21.402.1232048.7731.74926.8645.81.292.02表中 : S - 液壓缸的實(shí)際行程.H 升降臺(tái)實(shí)際行程 ,以下相同 .表 2水平固定剪叉式結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果mmSHHPQhs013.828104.2740 19.74 416.4 135.4 2.79 3.3980 24.67 514.4 233.4 2.18 2.

30、9212028.80593.8312.81.822.6116032.45661.3380.31.572.3720035.77720.4439.41.392.2024038.84772.9491.91.242.0528041.71820.1539.11.121.9332044.44862.9581.91.021.82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maxh ，max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

31、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(jiǎn)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(chǎng)合，是一種值得推薦使用的升降機(jī)構(gòu)。圖 2-6 兩種結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果對(duì)比3.6 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剛剛我們已經(jīng)簡(jiǎn)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：桿2桿1圖 2-6 液壓缸工作示意圖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