畢業(yè)論文定稿-物流液壓升降機設計

金 華 職 業(yè) 技 術 學 院JINHUA COLLEGE OF PROFESSION AND TECHNOLOGY畢業(yè)綜合項目成果（20 屆）物流液壓升降機設計題 目 學 院 專 業(yè) 班 級 學 號 姓 名 指導教師 年 月 日原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763物流液壓升降機設計*學院*專業(yè) 學生姓名摘要：升降機不論是在工業(yè)生產(chǎn)還是我們的日常生活中都有著重要的作用。給我們帶來的利益是非常的多。升降機的功能特色是非常多的，在我們生活中我們在很多的商務大廈都會用到電梯，升降機就如電梯的性能大同小異，我們在使用升降機的時候也可以針對自己的需求對升降機進行設置。根據(jù)本課題的研究是適用于高處物料升降運送。根據(jù)實際需求擬采取如下：選擇液壓缸為動力，以剪叉式為傳動形式，主體機構采用剪叉式結(jié)構設計。對剪叉式升降機關鍵零部件進行設計計算與校核，經(jīng)過驗證能實現(xiàn)預期的設計目標和要求。關鍵詞：升降機，物料升降，剪叉式，升降機，結(jié)構設計Abstract：Lifting platform in the industrial production 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 same, 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 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, scissor, lifting platform, structure design詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763金華職業(yè)技術學院畢業(yè)綜合項目成果目 錄摘要.11 緒論.61.1 升降機在生產(chǎn)和生活中的作用和意義 61.2 升降機國內(nèi)研究發(fā)展情況 61.3 升降機國外發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨向 81.4 課題條件 92 剪叉式升降機結(jié)構設計計算.112.1 升降機構的設計 112.1.1 升降機構形式的選擇 .112.1.2 直接推動式升降機構 .112.1.3 連桿組合式升降機構 .112.2 升降機的兩種機構形式 132.3 升降機機構中三種液壓缸布置方式的分析比較 142.3.1 問題的提出 .142.3.2 三種方案的分析和比較 .152.4 剪叉式升降機結(jié)構分析 162.5 剪叉式升降機的運動分析 172.6 剪叉式升降機的動力分析 202.7 剪叉式升降機參數(shù)的確定 212.7.1 基本幾何尺寸的確定 .212.7.2 液壓缸推力 T 及行程 S 的確定 212.8 剪叉式升降機的校核 222.8.1 各鉸接點的受力分析 .222.8.2 各鉸接點銷的選擇與校核 .242.8.3 油缸作用處桿件尺寸的確定與校核 .252.9 強度校核 262.9.1 剪叉臂的強度校核 .262.9.2 液壓缸底架固定橫梁的強度校核 .292.10 軸的強度校核 322.10.1 內(nèi)剪叉臂固定端銷軸的強度校核 .322.10.2 液壓缸缸體尾部銷軸的強度校核 .322.10.3 液壓缸活塞桿頭部支撐軸的強度校核 .333 液壓傳動系統(tǒng)的設計計算.343.1 明確設計要求 制定基本方案 343.2 制定液壓系統(tǒng)的基本方案 343.2.1 確定液壓執(zhí)行元件的形式 14 343.2.2 確定液壓缸的類型 .353.2.3 確定液壓缸的安裝方式 .363.2.4 缸蓋聯(lián)接的類型 .363.2.5 擬訂液壓執(zhí)行元件運動控制回路 .363.2.6 液壓源系統(tǒng) .363.3 確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) 15 .363.3.1 載荷的組成與計算： .373.3.2 初選系統(tǒng)壓力 .393.3.3 計算液壓缸的主要結(jié)構尺寸 .393.3.4 確定液壓泵的參數(shù) 18 413.3.5 管道尺寸的確定 .423.3.6 油箱容量的確定 .433.4 液壓缸主要零件結(jié)構、材料及技術要求 433.4.1 缸體 .433.4.2 活塞 .443.4.3 活塞桿 .453.4.4 活塞桿的導向、密封和防塵 .463.4.5 液壓缸的排氣裝置 .463.4.6 液壓缸安裝聯(lián)接部分的型式及尺寸 .47詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 13041397633.4.7 液壓系統(tǒng)的設計 .473.5 本章小結(jié) 494 剪叉式升降機結(jié)構設計的運動學分析.504.1 運動學分析的簡介 504.2 位移、速度及加速度分析 514.2.1 主運動分析 .514.2.2 位移曲線 .524.2.3 速度曲線 .534.2.4 加速度曲線 .53總結(jié).55致 謝.56參考文獻.57物流液壓升降機設計畢業(yè)設計論文1 緒論1.1 升降機在生產(chǎn)和生活中的作用和意義升降機不論是在工業(yè)生產(chǎn)還是我們的日常生活中都有著重要的作用。給我們帶來的利益是非常的多。升降機的功能特色是非常多的，在我們生活中我們在很多的商務大廈都會用到電梯，升降機就如電梯的性能大同小異，我們在使用升降機的時候也可以針對自己的需求對升降機進行設置?？梢娚禉C對我們作用是相當?shù)拇?。升降機在我們生產(chǎn)中的應用已經(jīng)非常的普遍了，而且在我們生產(chǎn)中有著重要的作用，尤其是貨物高空操作?，F(xiàn)在經(jīng)濟不斷的發(fā)展，順應社會的需求，生產(chǎn)力不斷的加大，而且現(xiàn)在高空操作也是比較多的，所以升降機在我們進行高空操作的時候就給我們帶來的重要的作用。升降機就是上下操作，而且可以給我們提供一個安全穩(wěn)定的機。我們在高空作業(yè)的時候可以給我們的安全提供保障。升降機不僅在生產(chǎn)中有著重要的作用，在我們生活中的應用也是非常的重要的，而且非常的普及。在酒店、賓館、影院等等公共休閑娛樂場所我們都知道干凈舒適是第一，所以保持干凈是我們必須的。升降機在這里清潔、燈具維修換修、設備的調(diào)試安裝維護保養(yǎng)都是非常的重要的。1.2 升降機國內(nèi)研究發(fā)展情況自改革開放三十年，中國的城市建設和發(fā)展的突飛猛進，在中國的升降機產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展，升降機做為人們的出行的垂直運輸工具已經(jīng)隨處可見。引進外資，合作辦廠在 1978，十一的第三次全體會議上的一項重大決策和改革開放。我公司自主研發(fā)，生產(chǎn)，升降機的發(fā)展階段，外國資本運行升降機廠引進安裝升降機，從合資企業(yè)大量。如：成立于 1980 年 7 月 4 日中國迅達電梯升降機的有限公司，是由中國建設機械總公司，股份有限公司，香港怡和迅達瑞士迅達（遠東）股份有限公司 3 的合資企業(yè)，這是中國機械行業(yè)的第一家合資企業(yè)自改革開放以來。公司在中國設立的升降機行業(yè)掀起了 1984 年 12 月 1 日的繁榮，引進外資；天津市機公司，中國國際信托投資公司和美國美國奧的斯電梯升降機公司合資組建的天津奧的斯電梯升降機有限公司正式成立。引進外資，合作辦廠，不僅有利于中國地方升降機產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展，也為中國的城7市的發(fā)展產(chǎn)生重大而深遠的影響。從 1979 以來，升降機，生產(chǎn)已越來越快：不僅如此，產(chǎn)品結(jié)構也發(fā)生了顯著的變化：直流升降機老已被淘汰，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)機，已在 PLC 和微機控制技術的采用，最高的梯形速度已達到 4m/s；行業(yè)出現(xiàn)了翻天覆地的變化：企業(yè)生產(chǎn)條件的升降機，員工的素質(zhì)，管理水平有了很大的提高。為什么我們的技術提高很快，這不能不歸功以經(jīng)濟建設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)濟建設，沒有升降機市場的今天，就不會有今天的自然升降機產(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，作為一個城市區(qū)。自 1985 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)濟開放區(qū)。根據(jù)升降機產(chǎn)業(yè)的特殊性，這些地區(qū)將成為中國工業(yè)發(fā)展集中升降機。隨著大量的升降機企業(yè)的建立，中國升降機產(chǎn)業(yè)在技術，管理規(guī)范了。1984 六月，中國建筑機械制造商協(xié)會升降機分公司工程機械協(xié)會成立大會在西安市舉行的三個分會，升降機，也是中國現(xiàn)在升降機會的前身。1986 年 1 月 1 日， “中國升降機”建設機械制造商協(xié)會建設機械協(xié)會更名為“中國工程機械工業(yè)協(xié)會升降機，升降協(xié)會”的兩級協(xié)會機會升級，這是在升降機業(yè)發(fā)展史上的里程碑。從舉升機行業(yè)有自己的行業(yè)組織。1987，國家標準 GB 7588-87”提升的建造和安裝的安全規(guī)則”機發(fā)行。標準歐洲標準EN81-1”提升為建筑安裝“機安全規(guī)定（1985 修訂版，十二月） 。本標準的意義是對制造和安裝質(zhì)量與升降機的保護很重要。改革的第一個十年對外開放是提升產(chǎn)業(yè)的萌芽時期的升降機的初級階段，產(chǎn)業(yè)鏈形成的機。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)展機后，十年的創(chuàng)新。改革開放后的第一個十年內(nèi)，中國的升降機產(chǎn)業(yè)的同時吸收新技術國際升降機，相關的管理系統(tǒng)也在不斷的完善。改革開放以來，我國的城市建設和發(fā)展的突飛猛進，更加有利于推動我國的升降機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，已在 1997 的平面與上一年總產(chǎn)出的升降機，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機產(chǎn)業(yè)比較成熟，有能力適應市場變化，抓住機遇，有了很大的提高。1998，升降機，蘇州江南升降機有限，國家的自動扶梯和自動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 個國家和我國臺灣澳門地區(qū)，升降機，生產(chǎn)超過 30200 臺。迅速改變隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市建設的不斷完善，升降機不僅在高檔商務寫物流液壓升降機設計畢業(yè)設計論文字樓，大酒店商場存在，蔓延到高層住宅樓，一個角落也走進了人們的生活，成為城市建設中不可缺少的垂直交通工具中國有 1300000000 人口，與升降機的人均量的13 的世界平均水平的 1/10，發(fā)達。升降機巨大的市場吸引了幾乎所有的升降機的業(yè)務關系。2007，中國政府頒布了一系列的經(jīng)濟政策，加強宏觀調(diào)控，升降機市場逐漸趨于穩(wěn)定和規(guī)范化的軌道。1.3 升降機國外發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨向近 20 年世界工程升降機行業(yè)發(fā)生了很大變化。RT(越野輪胎升降機)和 AT(全地面升降機)產(chǎn)品的迅速發(fā)展，打破了原有產(chǎn)品與市場格局，在經(jīng)濟發(fā)展及市場激烈競爭沖擊下，導 致世界工程升降機市 場進一步趨向一體化。目前世界工程升降機年銷售額已達75億美元左右。主要生產(chǎn) 國為美國、日本、德國、法國、意大利等，世界頂級公司有 10 多家，主要集中在北美、日本（亞洲）和歐洲。美國既是工程升降機的主要生 產(chǎn)國，又是最大的世界市場之一。但由于日本、德國升降機工業(yè)的迅速 發(fā)展及 RT 和 AT產(chǎn)品的興起，美國廠商曾在 20 世紀 6070 年代世界市場中占有的主導地位正逐步受到削弱，從而形成美國、日本和德國三足鼎立之勢。近幾年美國 經(jīng)濟回升，市場活躍，外國廠商紛紛參與競爭。美國制造商的實力也有所增強，特雷克斯升降機公司的崛起即是例證。特雷克斯升降機公司前身是美國科林升降機廠。1995 年以來，其通過一系列的兼并活動，已 發(fā)展成為世界頂級公司之一。日本從 20 世紀 70 年代起成為工程升降機生產(chǎn)大國，產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量提高很快，已出口到歐美市場，年 總產(chǎn)量居世界第一。自 1992 年以來，由于受日元升值、國內(nèi)基建投資下降和 亞洲金融危機影響，年 產(chǎn) 量呈下降趨勢。目前日本市 場年需求量為 3000 臺左右。歐洲是潛力很大的市場，歐洲各工業(yè)國既是工程升降機的出口國，也是重要的進口國。德國是最大的歐洲市場，其次 為 英國、法國、意大利等國。在德國 AT產(chǎn)品市場份額中，利勃海爾 占 53%，格 魯夫占 16%，德 馬泰克占 14%，多田野和特雷克斯各占 10%和 5%左右。多數(shù)廠商在爭奪上述市場的同時，還努力擴大產(chǎn)品系列。格魯夫公司的汽車升降機和 RT產(chǎn)品具有競爭優(yōu)勢， 購買克虜伯公司后，在 AT產(chǎn)品方面也頗具實力， 該公司還準備生產(chǎn)履帶式升降機。馬尼突沃克公司已在履帶式升降機行業(yè)居支配地位，但也希望在其他升降機產(chǎn)品領域取得相同影響力。以往升降機廠商的某些合作，大多集中于營銷協(xié)定或許可證貿(mào)易協(xié)定。許可 證貿(mào)易要比全面并購方式開展早，風險也小，在行 業(yè)中已有9先例。但按許可證協(xié)定進行制造,往往在期滿后因產(chǎn)權爭議而告終。特雷克斯與日本 IHI公司有歷史聯(lián)系，至今特雷克斯還提供涂裝 AmericanCrane 公司產(chǎn)品標志的 IHI 履帶式升降機升降機。有人會將特雷克斯與 IHI 的合作看作許可證貿(mào)易行得通的例證。但此類協(xié)定難以持久，其結(jié)果無非是特雷克斯要求加強對 IHI 公司的控制，或者謀求獨立生產(chǎn)履帶式升降機。IHI 目前尚未建立北美市場份額，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機和城市型升降機。多田野和日立建機公司 在 1978 年簽訂的相互提供產(chǎn)品、擴展雙方產(chǎn)品系列的合作協(xié)議，收效不大。在國內(nèi)市場萎縮情況下，日立建機于 1999 年 2 月宣布，將再次考慮 擴大流動式升降機生產(chǎn)與銷售領域與多田野的合作。而多田野公司則希望能擁有一家美國制造基地，但目前時機尚未成熟。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)營采礦設備又經(jīng)營起重搬運設備，起重搬運設備包括 AT 和 RT 產(chǎn)品、汽車升降機、履帶式升降機、塔機等。林克貝爾特公司基于其生產(chǎn)挖掘機的經(jīng)驗，成為首先將技術應用于桁架臂式 升降機的廠商之一。但目前住友公司已將其在日本和美國的升降機與挖掘機企業(yè)(包括林克貝爾特)分開，其依據(jù)是升降機和挖掘機屬于不同行業(yè)。利勃海爾既生產(chǎn)挖掘機，也生產(chǎn)流動式升降機和塔式升降機，還在愛爾蘭生產(chǎn)集裝箱搬運升降機，其旗下各企業(yè)均為單獨實體。1.4 課題條件升降機在現(xiàn)代物流、航空裝卸、大型設備的制造與維護等場合廣泛應用。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，科學技術的進步，社會競爭也越來越激烈，為了提高企業(yè)生產(chǎn)速度，減輕工人的勞動強度，并且實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化，人們設計了可以減少人力物力并且能夠出色完成任務的升降機。升降機的種類比較繁多，根據(jù)不同的用途、升降機的結(jié)構、動力傳遞形式以及規(guī)格會有不同的選擇和設計。物流液壓升降機設計畢業(yè)設計論文機械傳動方式的特點是零件加工相對要求不高、結(jié)構較簡單、加工容易、維修方便、適應環(huán)境能力強、抗沖擊性能好、可實現(xiàn)準確到位，并有自鎖功能、不污染環(huán)境。研制安全、可靠的電機驅(qū)動的剪叉式升降機，將有利于保證高空作業(yè)的安全，具有一定的實用價值。具體研究內(nèi)容及要求包括：1. 查找相關文獻，分析升降機的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。2. 設計剪叉式升降機的機械結(jié)構，并根據(jù)設計要求選用元器件和校核結(jié)構件強度。3. 對剪叉式升降機進行進行運動學和動力學分析。主要技術指標：1. 完成剪叉式升降機的機械結(jié)構設計及運動分析。2. 完成直角坐標機械手的元器件選型。3. 剪叉式升降機升降高度 5 米，承載重量 1 噸。4. 完成 2 張 A0 圖紙，并完成設計報告和資料翻譯。112 剪叉式升降機結(jié)構設計計算2.1 升降機構的設計2.1.1 升降機構形式的選擇升降機構分為兩大類：直推式和連桿組合式，它們均采用液體壓力作為升降動力。直推式升降機構利用液壓油缸直接升降車廂傾卸。該機構布置簡單、結(jié)構緊湊、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 級或 3 級伸縮式套筒油缸。2.1.2 直接推動式升降機構油缸直接作用在車廂底板上的升降機構稱為直接推動式升降機構，簡稱直推式升降機構。按升降點在車廂底板下表面的位置，該類升降機構又可分為油缸中置(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，一般用于重型升降機上，油缸則通常采用多級伸縮油缸。 圖2-1 直接推送式升降機構Fig.2-1 The lifting mechanism of direct-push model2.1.3 連桿組合式升降機構油缸與車廂底板之間通過連桿機構連接的升降結(jié)構稱為連桿組合式升降機構。生產(chǎn)實踐表明，連桿組臺式升降機構具有很大的優(yōu)越性。根據(jù)油缸的安裝特點，連桿組臺式升降機構又可分為油缸前推(后推)連桿放大式、油缸前推(后推)杠桿平衡式、油缸浮動等多種結(jié)構型式。（1）油缸前推連桿放大式(馬勒里式)升降機構該種升降機構(圖 2-2 所示)通過三角板與車廂底板相連，車廂的升降支點較靠近車廂的前部，故車廂受力狀況較好；當達到最大升降角度時，油缸幾乎處于垂直狀態(tài)，物流液壓升降機設計畢業(yè)設計論文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。但整個機構較龐大，油缸在升降過程中的擺角較大，工作行程較大。圖2-2 前推連桿放大式升降機構Fig.2-2The lifting mechanism of lever magnify model from the forward（2）油缸前推杠桿平衡式升降機構該種升降機構(圖 2-3 所示)通過拉桿與車廂底板相連，升降支點較靠近車廂的前部，故車廂受力狀況較好；初始時拉桿幾乎是垂直頂起車廂，因此機構運動性能好。但該機構三角形連桿的幾何尺寸較大，結(jié)構不緊湊，油缸擺角較大，工作行程較大，液壓管路不易布置。圖2-3前推杠桿平衡式升降機構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)升降機構該種升降機構(圖 2-4 所示)通過三角板與車廂底板相連推動車廂，啟動性能較好，并能承受較大的偏置載荷；升降支點在車廂幾何中心附近，車廂受力狀況較好。但該機構升降力系數(shù)較大，工作效率較低。圖2-4 后推連桿放大式升降機構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構該種升降機構(圖 2-5 所示)的油缸下鉸點、三角板的固定鉸點、車廂翻轉(zhuǎn)鉸點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，這種三點支承方式有利于13改善機構的整體橫向剛性。升降過程中油缸擺角小，機構的工作效率也較高，但機構升降力系數(shù)較大，使相同升降質(zhì)量所需升降力較其他升降機構大。圖2-5 后推杠桿平衡式升降機構Fig.2-5The lifting mechanism of lever balance model from the behind（5）油缸浮動式升降機構圖2-6 油缸浮動式升降機構Fig.2-6 The lifting mechanism of float model該種機構(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)而運動，故稱為油缸浮動式升降機構 該機構的拉桿也與車廂底板直接相連，升降支點較靠近車廂的前部，故車廂受力狀況較好，工作效率較高。但該機構幾何尺寸較大，結(jié)構不緊湊,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)在的液壓升降機構有多種型式，每種型式的性能各有千秋，要因車而異，合理選用，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 升降機的兩種機構形式圖 2-1 機構一物流液壓升降機設計畢業(yè)設計論文圖 2-2 機構二升降機的兩種機構形式如圖 2-1 和圖 2-2 所示，它們只是兩側(cè)相同機構的一側(cè)。由以上兩圖可看出，機構一（圖 2-1）是全部為固定鉸支座的兩平行桿同步運動的結(jié)構，機構二（圖 2-2）是兩固定鉸支座和兩個滑動鉸支座的剪叉式結(jié)構。這兩種機構都可以實現(xiàn)上板臺面升降的運動，但相比較之下，機構一有三點不足：a) 機構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，而機構二的上板在升降過程中只有豎直方向的位移變化。這樣，在總體尺寸一樣的情況下，機構二升降時所需的空間較小。b) 機構一在升降的過程中，所載物體的質(zhì)心相對機構的支撐中心的變化很大，這樣就要求更大的動力，即要求推力更大的液壓缸。結(jié)果會增加安裝尺寸和生產(chǎn)成本。c) 機構一的穩(wěn)定性沒有機構二的對角雙三角的結(jié)構穩(wěn)定性好。綜上所述，機構二較機構一更合理。所以，在結(jié)構上選擇機構二。2.3 升降機機構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機構的作用力（動力）點位置及液壓缸的起始安裝角度等。在機構確定的情況下，動力的作用點是關系所需動力大小的關鍵。而升降機的動力由液壓缸提供，因此，作用點的位置直接關系液壓缸的選擇。此外，液壓缸的安裝起始角度也對所需動力大小有較大影響?？傊?，液壓缸的布置方式是設計的一個重要環(huán)節(jié)，是設計成功與否的關鍵之一。那么液壓缸究竟選擇怎樣的布置方式？152.3.2 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，基于剪叉式機構的優(yōu)點，它們都是采用剪叉式機構，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鉸支座上，另一端支撐在支架 1 上靠近滾動鉸支座的位置。當兩支架幾乎處于水平位置時，液壓缸與底座的夾角 很小，這時要把臺面升起就需要液壓缸提供很大的推力，甚至不能把臺面升起。此外，液壓缸的布置需要在底座長度比支架還更長的基礎上額外地加長底座，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鉸支座上，另一端支撐在支架 1 與支架 2 的鉸支軸上。當兩支架幾乎處于水平位置時，液壓缸與底座的夾角 也很小，2這時要把臺面升起也需要液壓缸提供很大的推力。雖然液壓缸推動支架的力臂會隨著臺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支架仍不能完全收回，造成臺面的高度過高。方案三（圖 2-5）：液壓缸的一端在底座的固定鉸支座上，另一端支撐在與支架 2成一定角度且同固定鉸支座的桿上。這樣，當兩支架處于水平位置時，液壓缸與底座仍有一定夾角 ，且 ，這時要把臺面升起所需要液壓缸提供的推力就會比3321前兩種布置的推力小很多。雖然液壓缸推動支架的力臂隨著臺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獲得了更多的優(yōu)點。圖 2-3 方案一物流液壓升降機設計畢業(yè)設計論文圖 2-4 方案二圖 2-5 方案三綜上所述，方案三是升降機設計的最佳方案（如圖 2-5 所示） 。2.4 剪叉式升降機結(jié)構分析為了保證操作人員在工作機上更加安全，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，要使升降機能夠上升到 5m 的高度，至少需要4 層剪叉臂，1.25 4=5m,這樣就達到了 5m 的高度。如 圖 4.1 所 示 ， 臂 AE、 CE、 BD、 BF 均 相 等 ， 剪 叉 臂 AE 和 BF 通 過 H 點17鉸 接 ， 臂 BD 和 CE 通 過 G 點 鉸 接 ， 臂 AE 和 CE 通 過 E 點 鉸 接 ， 臂 BD 和 BF通 過 B 點 鉸 接 ； F 點 與 副 車 架 鉸 接 ， C 點 與 托 架 鉸 接 ； 鉸 接 點 A 在 液 壓 缸 N的 作 用 下 能 夠 在 水 平 滑 槽 中 移 動 ， 另 外 鉸 接 點 D 也 能 水 平 移 動 ， 且 與 A 點的 運 動 方 向 相 反 。 由 于 點 A 和 D 的 移 動 ， 從 而 車 廂 在 垂 直 面 內(nèi) 升 降 并 伴 隨 有 少量 水 平 位 移 。2.5 剪叉式升降機的運動分析在 車 廂 舉 升 過 程 中 油 缸 以 一 定 的 速 度 推 動 滑 快 A 向 后 移 動 ， A 點 的 速 度為 A； 由 于 A 點 的 水 平 移 動 帶 動 雙 級 剪 式 機 構 運 動 ， 從 而 使 得 BFA 發(fā) 生變 化 ， 即 由 初 始 位 置 的 0 變 為 1= 0+ ； 因 為 剪 式 機 構 的 運 動 帶 動 點 D同 時 向 上 和 向 前 移 動 ， 所 以 臺 面 DF 在 整 個 過 程 中 向 上 向 后 移 動 （ 為 貨 物 的 傾斜 做 準 備 ） 。 其 中 點 B 和 點 H 的 瞬 時 速 度 分 別 為 B 和 H； 點 D 的 水 平 和 垂直 速 度 分 別 為 Dx 和 Dy； 車 廂 支 撐 臺 面 的 水 平 和 垂 直 平 移 速 度 分 別 為 X和 Y。桿 BF 上 B 點 、 H 點 的 瞬 時 轉(zhuǎn) 動 中 心 都 為 F 點 ， 從 而 可 求 得 （ 取 車 廂 移 動的 方 向 為 正 方 向 ， 即 水 平 向 右 和 垂 直 向 上 為 正 向 ） ， 其 運 動 簡 圖 如 圖 4.2 所示 。B 點 的 運 動 速 度 B：lV（ 4-1）00sinsinlX物流液壓升降機設計畢業(yè)設計論文圖 4.2 剪叉式升降機運動分析簡圖（ 4-2）00coscoslVBY點 H 分 別 相 對 于 點 A、 F 以 相 同 的 角 速 度 轉(zhuǎn) 動 ， 其 中 點 A 又 以 速 度 A 水 平 移 動 ,而 點 F 靜 止 不 動 ， 于 是 可 得 ：H 點 相 對 于 點 F 的 運 動 速 度 HF： lVF21（ 4-3） 0sinXH（ 4-4）colYFH 點 相 對 于 點 A 以 角 速 度 運 動 的 速 度 HA：lVA21（ 4-5）0sinHX（ 4-6）colYA19則 點 H 的 水 平 和 垂 直 速 度 和 :XHVY（ 4-7）AFAVVXXX（ 4-8）0coslYYY且 ， XXHYYHF則 ：（ 4-9）0sin2lVXFAD 點 相 對 于 B 點 以 角 速 度 轉(zhuǎn) 動 ， 則 D 點 速 度 :DVlB（ 4-10）0siX（ 4-11） 將 式colVYD（ 4-1） 、 （ 4-2） 代 入 上 式 可 得 ：（ 4-12）0cslYYXBDD 點 的 升 降 速 度 與 車 廂 支 撐 臺 面 的 升 降 速 度 一 致 ， 因 此 臺 面 上 升 速 度（ 4-13）0cos2lVY由 于 等 臂 雙 級 剪 式 機 構 的 運 動 特 點 點 A、 B、 C 始 終 在 一 條 垂 直 線 上 ，同 樣 點 D、 E、 F 也 始 終 在 同 一 鉛 垂 線 上 。 從 上 述 計 算 中 可 以 發(fā) 現(xiàn) ， 在 車 廂 被 舉升 的 整 個 過 程 中 ， 點 D、 E、 F 沒 有 發(fā) 生 位 移 ， 即 D、 E、 F 三 點 只 在 垂 直 方 向上 有 位 移 ； 那 么 車 廂 在 舉 升 過 程 中 的 水 平 移 動 量 只 取 決 于 點 A 的 水 平 移 動 量 ，則 臺 面 的 水 平 運 動 速 度 ：XV物流液壓升降機設計畢業(yè)設計論文 AXV又 因 為 滑 快 A 由 油 缸 直 接 水 平 推 動 ， 所 以 油 缸 活 塞 的 運 動 速 度 ：塞V0sinl塞則 ：（ 4-14）0tan21YV塞（ 4-15）co塞（ 4-16）01sil塞2.6 剪叉式升降機的動力分析剪 式 剪 叉 式 升 降 機 ， 不 計 剪 式 機 構 的 重 力 和 各 種 摩 擦 力 ， 則 該 質(zhì) 點 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 系 。虛 位 移 原 理 ： 又 稱 分 析 靜 力 學 的 原 理 是 所 有 作 用 在 質(zhì) 點 系 上 的 主 動 力 對 其作 用 點 的 虛 位 移 所 作 的 虛 功 之 和 為 零 。 對 n 個 質(zhì) 點 組 成 的 質(zhì) 點 系 ， 其 數(shù) 學 表達 式 為 ：（ 4-17）01niriF式 中 Fi 和 ri 分 別 表 示 第 i 個 力 和 它 的 虛 位 移 。 圖 4.3 中 雙 級 剪 式 剪 叉 式升 降 機 所 受 的 主 動 力 為 重 力 G（ 包 括 裝 載 質(zhì) 量 me， 車 廂 質(zhì) 量 m1， 車 廂 支 撐 臺面 質(zhì) 量 m2） 和 水 平 油 缸 的 水 平 推 力 FN。由 虛 位 移 原 理 可 得0.1niriF（ 4-18）rgfNG上 式 中 兩 虛 位 移 的 關 系 00sinsi2colrgf則 ：（ 4-19）00cosinsi2GFN由 式 （ 4-19） 可 知 ， 在 一 定 裝 載 質(zhì) 量 的 情 況 下 ， 油 缸 活 塞 對 滑 塊 A 的 水平 推 力 隨 角 度 （ 為 桿 BF 繞 點 F 轉(zhuǎn) 過 的 角 度 ） 變 化 而 變 化 。 根 據(jù) 設 計N要 求 的 荷 重 和 剪 叉 機 構 的 結(jié) 構 尺 寸 ， 可 求 出 在 整 個 升 程 范 圍 內(nèi) 油 缸 活 塞 的 推 力 ，以 此 作 為 油 缸 選 擇 設 計 的 依 據(jù) 。212.7 剪叉式升降機參數(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 鉸 接 與 中 點 H、 G、 A、 D 為 滑 動 鉸 接 。設 ， 初 始 位 置 ， 當 到 達 最 大 升 程 時 ；lBDCEA0BFA1BFA由 幾 何 關 系 可 得 ：（ 4-20）01maxsini2lS（ 4-21）0co為 了 使 整 個 剪 叉 式 升 降 機 不 超 過 車 廂 底 部 安 裝 空 間 ， 需 滿 足 ：（ 4-22）dHl0sin（ 4-23）Lc取 ， 聯(lián) 立 （ 4-20） 、 （ 4-21） 、 （ 4-22） 、 （ 4-23） 求 解 并 圓 整50i2l得 ： 8.21935670mal2.7.2 液壓缸推力 T 及行程 S 的確定考 慮 到 超 載 的 因 素 ， 因 此 計 算 臺 面 荷 重 應 有 一 定 的 安 全 系 數(shù) ， 即 臺 面 荷 重 ：物流液壓升降機設計畢業(yè)設計論文N64801.9)30750( gmGe）（ 車 廂托 架由 式 （ 4-19） 得 ：N1.68NFT由 于 液 壓 缸 的 作 用 力 同 時 作 用 在 兩 等 距 離 的 內(nèi) 剪 叉 臂 上 ， 所 以 油 缸 對 單 側(cè) 內(nèi)剪 叉 臂 的 作 用 力 P 為 ：N （ 4-24）6.28354NFPS mm256a2.8 剪叉式升降機的校核本 次 設 計 的 雙 級 剪 式 剪 叉 式 升 降 機 各 鉸 接 點 均 采 用 同 型 號 的 雙 頭 螺 紋 銷 連接 ， 因 此 在 對 該 機 構 進 行 校 核 的 時 候 ， 除 了 要 對 剪 叉 臂 進 行 強 度 校 核 外 ， 還 要 對各 鉸 接 點 的 銷 軸 進 行 強 度 校 核 。 由 于 在 該 機 構 的 運 動 過 程 中 各 鉸 接 點 的 受 力 在 不斷 變 化 ， 只 需 最 大 受 力 點 進 行 校 核 。2.8.1 各鉸接點的受力分析結(jié) 合 雙 級 剪 式 剪 叉 式 升 降 機 的 結(jié) 構 和 運 動 特 點 ， 對 其 進 行 整 體 受 力 分 析 ， 如 圖4.5 所 示 。 設 貨 物 重 心 與 C 點 的 距 離 K， A、 D 點 的 滑 動 摩 擦 系 數(shù) 為 f， 不 計雙 級 剪 式 機 構 的 自 身 重 力 和 內(nèi) 部 摩 擦 力 。 將 貨 物 對 該 機 構 的 作 用 力 分 解 到 C、 D 兩 點 上根 據(jù) 力 學 定 理 可 得 ：（ 4-25）cos2lkGFCY（ 4-26） D（ 4-27）flkfDYXC cos2 將 剪 式 機 構 看 作 一 個 整 體 ， 根 據(jù) 力 學 定 理 可 得 A、 F 點 的 受 力 情 況 ：（ 4-28）cos2lGFAY（ 4-29）flkfX （ 4-30）cslkFY（ 4-31）PflkGPAXcos223 對 臂 AHE 及 CGE 隔 離 受 力 分 析 ， 如 圖 4.6 所 示 ， 根 據(jù) 力 學 定 理 可 得 ：0XF0EXAHXGCFPF則 ： （ 4-32） AXHEXGC 0YF0HYEAYGCF則 ： （ 4-33）AYHEYCG聯(lián) 立 式 （ 4-32） 和 （ 4-33） ， 得（ 4-34）AYCGYHXXFFP對 E 點 取 矩 ， 0M（ 4-35） 0cos2sin2sinsicosco lFllPlFl l HYHXAXAY GGYC圖 4.6 剪叉臂受力簡圖（a）物流液壓升降機設計畢業(yè)設計論文將 式 （ 4-25） 、 （ 4-26） 、 （ 4-28） 、 （ 4-29） 及 （ 4-34） 代 入 式 （ 4-35） ， 則 ： （ 4-36） 241cos2PfGlfkFtglGXY（ 4-37） fflktgHXY 2341cos2（ 4-38） tgfGlkFPfEYX4cos241 以 臂 BGD 為 隔 離 研 究 對 象 ， 如 圖 4-7 所 示 。則 ：（ 4-39） tgfGlkGFPfBYX412cos2412.8.2 各鉸接點銷的選擇與校核考 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。3.0f對 上 述 各 鉸 接 點 在 任 意 角 度 時 的 計 算 公 式 的 分 析 計 算 ， 可 知 H 點 承 受 的作 用 力 最 大 ， 且 當 時 作 用 在 H 點 的 力 最 大 。9.3圖 4.7 剪叉臂受力簡圖（b）25由 式 （ 4-37） 知 ， 當 時9.3KN7.416HXFKN.Y銷 軸 均 用 45 鋼 制 造 ， 作 調(diào) 質(zhì) 處 理 ， 其 屈 服 強 度 =355MPa， 選 擇 安 全s系 數(shù) 為 2， 其 許 用 剪 切 應 力 =0.5 =177.5MPa。 考 慮 到 生 產(chǎn) 制 造 的 方 便 、s節(jié) 省 制 造 工 時 ， 在 使 用 材 料 允 許 的 條 件 下 ， 該 機 構 交 接 的 雙 頭 螺 紋 銷 均 采 用 同 一直 徑 ， 取 mm。60MPa2.1480314.9.66222 RPF 因 此 ， 該 機 構 所 有 鉸 接 點 選 用 的 銷 均 滿 足 強 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 構 鉸 接 點 處 的 力 大 ， 經(jīng) 比 較 后 取mm。35MPa4.170351467896222 RTF 經(jīng) 校 核 可 知 ， 該 桿 件 滿 足 使 用 的 強 度 要 求 。為了使工作臺面下降至最低位置時滾輪不至于脫離滑道，剪叉臂的長度 應該比L底座的長度 b 小一些，一般可取.(3.20)bL)9.08(由設計參數(shù)可知： ， ， 。初選底座長度ma20h5NG50，系數(shù)為 0.8，則根據(jù)式(3.20)可得剪叉臂的長度 。mb150 mL1202.液壓缸安裝位置的確定由圖 3-4 可知 .(3.21)sinLh則 maxaxsinLhmini所以， 567.018sinma即 5.34ax而 0min初選 ， ， , , ， 。2l1ml5402NG50mP601.f而液壓機構的有效垂直升降高度 為h.(3.22)sin(imiaxinmax Lh物流液壓升降機設計畢業(yè)設計論文根據(jù) ，液壓缸上下交接點 g、f 的距離 S（即液壓缸的瞬時長度）為dgf(3.23)cos(211llS液壓缸兩交接點之間的最大距離和最小距離分別為)(max2121maxllcosinin S設液壓缸的有效行程為 ，為了使液壓缸兩鉸接點之間的距離為最小值時，柱塞S不抵到液壓缸缸底，并考慮液壓缸結(jié)構尺寸 和 （如圖 3-6 所示） ，一般應取1K2.(3.24)S21min同樣，為了使液壓缸兩鉸接點之間的距離為最大值時，柱塞不會脫離液壓缸中的導向套，一般應取(3.25)SKS21max式（3.24）和式（3.25）中的 和 根據(jù)液壓缸的具體結(jié)構決定。圖 3-6 液壓缸結(jié)構尺寸2.9 強度校核整個機構，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，所以進行校核時，只需對這些受力較大的零件校核即可。2.9.1 剪叉臂的強度校核由圖 3-9 和圖 3-10 可知，內(nèi)剪叉臂 aed 受力要遠大大于外剪叉臂 bec，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， 的角度越小，則推力 的T值越大。若 取最大值時滿足強度要求，則該剪叉臂即滿足強度要求。當機構在最低T位置時， 的值最小，即 值最大。參照圖 3-1，剪叉臂所受的力都與剪叉臂有一定的T夾角，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：27.(7.1)cossin1xcyF.(7.2) i2.(7.3)ssi1exey.(7.4)inco2(7.5)s(1TFg.(7.6)in2.(7.7)sico1dydx.(7.8)i2F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)物流液壓升降機設計畢業(yè)設計論文圖 3-2 內(nèi)剪叉臂 aed 的軸向及徑向分解受力圖剪叉臂的 g 處由于是有一個肋板作用，可看作力 作用在剪叉臂上為均布載荷2/T。由圖 3-2（c）中可知，最大彎矩發(fā)生在 k 點處，但需校核 e、k 兩點處的強度，且q圖中有 ， ， 。又已知剪叉臂的橫截面寬和高分別為mlq20l1062gqFl， ， ，如圖 3-3 所示，圖 3-3（a）是 e 點處的截面圖，bhd2圖 3-3（b）是 k 點處的截面圖。e 點處的抗彎截面系數(shù)為 363922332121 107.1060/1/ mbdhbhdIWz k 點處的抗彎截面系數(shù)為 363922 10260mbhk 29圖 3-3 剪叉臂 e、k 兩點處的截面圖因為當 時，此時 e、 k 兩點的彎矩最大，且由式（7.8）得 ，6 NFd291，則NFg97.832 mmNlFlMqgqdk 843.06.097.68330.291)/()(22maxLe 7856.045.1/ MPaaWkk 783axaxee 4.106.25maxax 選擇材料為 ，參照參考文獻1， ，所以是安全的。3QPab252.9.2 液壓缸底架固定橫梁的強度校核液壓缸底架固定橫梁（如圖 3-4 所示）選擇的是 60 號方鋼，其受力情況如圖 3-5所示；已知 60 號鋼的邊長為 60mm，液壓缸推力 作用點到坐標系 O 的距離為T65mm， ， 分別為推力 在 X，Y 軸上的分力，且 ， 。xTyTcosxsinTy當液壓缸在最小角度，即工作臺在最低位置時，液壓缸推力最大，雖然此時 最小，即 , ，分力 最大，所以由式(3.19)可得 ，則N3158max6x 85.17。x 7.04cos當液壓缸在最大角度，即工作臺在最置時，雖然液壓缸推力最大，此時 最大，即 , ，分力 最大，所以由式(3.19)可得 ，則T62.18min 5.3yT5.39。Ny 90sax