【正文】 ????????（ 4） 在（ 4）式中， —— 升降平臺(tái)的初始高度； —— 液壓缸初始長(zhǎng)度。 以下相同。在確定整體結(jié)構(gòu)值隨之減??；當(dāng) ? 、 ? 減小時(shí)， P/Q 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(guò)要看具體情況。 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。支撐桿長(zhǎng)度 L=1 . 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。 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）。 湖北 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 圖 35 兩種結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果對(duì)比 升降平臺(tái)機(jī)構(gòu)中兩種液壓缸布置方式的比較 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。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。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。 如圖： 圖 38 液壓缸布置在右側(cè) 這里仍用瞬時(shí)速度中心法來(lái)求解活塞運(yùn)動(dòng)速度。 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(jiǎn)圖如圖所示，其中左右兩側(cè)分別為兩種布置情況。如果載荷量不是很大的話（即載荷量 W），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(zhǎng)長(zhǎng)度。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。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：車自重 , 寬 ,高 ,軸距 。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。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。 根據(jù) 上面汽車尺寸參數(shù)，確定臺(tái)板的長(zhǎng)度為 2600mm，寬度 450mm，材料采用熱軋鋼板。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。 2 2 2 2562 78m ax W l lc os W c osM l . N ml? ?? ? ? 當(dāng)升降臺(tái)處于 最高位置， 30?? 時(shí)，軸向力最大，如圖 12254D 39。 下面再分析一下桿 1,對(duì)桿 1 作受力分析，如圖 湖北 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 對(duì) D 點(diǎn)做力矩分析： 4 2 2 2 3Ax PW W l lF l s in l c o s c o s s in ( )? ? ? ? ?? ? ? ?，可得 AxF = 。 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： 經(jīng)分析計(jì)算， CD 段受到的軸向壓縮力最大， 54929CDTN? 。 由此式可 以看出彎矩對(duì)工作應(yīng)力 ? 的影響較軸向力要顯著的多，所以在計(jì)算時(shí)應(yīng)以最大彎矩為主要計(jì)算對(duì)象。將 h= 代入上式： 最大工作應(yīng)力 36165 1 7 0 2 1 . 30 . 0 1 M P a b m mb? ? ? ? ?。將叉桿要聯(lián)接到橫軸處的孔進(jìn)行加長(zhǎng)處理，使兩者接觸面積適當(dāng)?shù)脑龃笠詼p小彎曲應(yīng)力及及剪應(yīng)力。 湖北 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 第五章 液壓式剪叉升降機(jī)構(gòu)的仿真 對(duì)剪叉式液壓升降機(jī)構(gòu)進(jìn)行裝配，裝配結(jié)果如下圖。 剪叉式液壓升降臺(tái)仿真結(jié)束。 經(jīng)過(guò)四個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們真正懂得了理論聯(lián)系實(shí)際的重要性。 通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我們對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的理論，自動(dòng)控制原理及應(yīng)用有了進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，對(duì)升降機(jī)構(gòu)系統(tǒng)有了一定了解。衷心的感謝各位老師在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中的精心指導(dǎo)，尤其是肖新華老師，他在每一個(gè)階段都認(rèn)真的教導(dǎo)和耐心的講解，使我們能順利的走到現(xiàn)在。它好比一個(gè)燈塔，為我們指明了遠(yuǎn)行的航向；好比一顆啟明星，為我們指明了前進(jìn)的道路。這次設(shè)計(jì)正是將它們有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，給我們一次在面對(duì)工作前最好的鍛煉機(jī)會(huì)。本人的設(shè)計(jì)步驟基本上按照傳統(tǒng)的機(jī)構(gòu)分析理論進(jìn)行，但同時(shí)具有很多自己的新異，主要是對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析，進(jìn)行不同角度的分析研究。 單擊 回放圖標(biāo)，界面如下 回放界面 點(diǎn)擊 出現(xiàn)窗口 湖北 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 動(dòng)畫控制界面 點(diǎn)播放鍵，機(jī)構(gòu)開始運(yùn)動(dòng)。作用于橫軸上的力P 是均勻分布的，分布距離為 60mm，故集度為： 6113680 1 .8 9 1 0 /0 .0 6q N m? ? ?，截面 O 上的最大彎矩為 0 .0 30 .8 0 .0 3 5 4 0 2 .42AM R q N m? ? ? ? ? ?，截面 C 和 D 上的剪力 56840AQ R N?? （這里沒有考慮剪力與彎矩的正負(fù)）。 橫軸的選取 選取套聯(lián)在活塞桿端部的橫軸，根據(jù)總體結(jié)構(gòu)布局確定橫軸長(zhǎng)度需要220mm，由于是單耳環(huán)聯(lián)接，其內(nèi)徑 CD=50，橫軸的外徑也應(yīng)為 50mm,但考慮到二者需要相對(duì)滑動(dòng)，應(yīng)使橫軸的外徑略小于 50mm,這里取 d=48mm。桿 1 的 C 截面擁有最大彎矩，即可以認(rèn)為 C 截面擁有最大的工作應(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： 則 該 狀 態(tài) 下 的 工 作 應(yīng) 力 為 m a x 226 5 1 1 2 6 5 4 9 2 9 [ ] , [ ]CsN hM b h A b h n?? ? ???? ? ? ? ? 其中， ? —— 叉桿實(shí)際工作應(yīng)力 , []? —— 材料許用應(yīng)力， 湖北 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 s? —— 材料的極限應(yīng)力，對(duì)于 45 號(hào)鋼，為 340Mpa n—— 安全系數(shù) ,一般為大于 1 的值，這里取 n=2。經(jīng)計(jì)算當(dāng) 5?? 時(shí)， cR 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。NN?? （正值為拉力，負(fù)值為壓力）。 確定叉桿的結(jié)構(gòu)材料及尺寸 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： 對(duì)于桿 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，所以湖北 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 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。需要說(shuō)明的是臺(tái)板并不是一個(gè)簡(jiǎn)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(lái)回滑動(dòng)，使升降臺(tái)完成舉升和回落動(dòng)作。需要說(shuō)明的是臺(tái)板并不是一個(gè)簡(jiǎn)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(lái)回滑動(dòng)，使升降臺(tái)完成舉升和回落動(dòng)作。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)布置液壓缸是完全可以的。 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。 湖北 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 圖 311 參數(shù)轉(zhuǎn)化過(guò)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各項(xiàng)參數(shù)，然后再根據(jù)已求得的各項(xiàng)參數(shù)來(lái)具體確定一下此方案是否合理。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。當(dāng)起始 角為最小值 0? 、 0? 時(shí)，活塞推力為最大值 湖北 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 0P ?？梢?，活塞推力的減小是以活塞速度的提高為代價(jià)換來(lái)的。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(guò)這將增加一對(duì)液壓缸的支座，同時(shí)帶來(lái)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。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： 圖 37 液壓缸布置在左側(cè) 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 22 2 c o s 2 s in ( )2 c o s ya l a lvvl ? ? ? ??? ? ? ?? （ 1） 活塞推力與臺(tái)面荷重的關(guān)系式為 2 c o ss in ( ) s in ( )lPWal ?? ? ? ?? ? ? ? （ 2） 式中， 1 1 1s in , ta n [ ta n ] , s in ( s in 2 )2h l a al l a d? ? ? ? ?? ? ??? ? ?? 。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(wèn)題，提出了另一種相對(duì)布置方式，將液壓湖北 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 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(lái)進(jìn)一步分析討論。 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(lái)方便。水平固定剪叉式結(jié)構(gòu)公式如下： 2 2