【正文】 ? 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 12 21cossin ( )V LVl ???? ? 。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： 升降平臺上升時 c o s c o s s in c o s ta n[ ta n ( ) ( ) ]s in ( ) 2 2 2 c o s s in c o sQ L f L b fb bP b fblf? ? ? ? ??? ? ? ? ???? ? ? ? ? ???； （ 6） 升降平臺下降時 c o s c o s s in c o s ta n[ ta n ( ) ( ) ]s in ( ) 2 2 2 c o s s in c o sQ L f L b fb bP b fb? ? ? ? ??? ? ? ? ???? ? ? ? ? ?（ 6）、（ 7）式中， P—— 液壓缸作用于活塞桿的推力； Q—— 升降平臺所承受的重力載荷； 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 13 f—— 滾動摩擦系數(shù)； b—— 載荷 Q 的作用線到上平板左鉸支點(diǎn) M 的水平距離。因此設(shè)計(jì)時應(yīng)綜合考慮升降行程與液壓缸受力兩個因素。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。液壓缸初始長度 0C =595mm；最大行程 maxS =320mm。計(jì)算結(jié)果見表 表 2 和統(tǒng)計(jì)圖 25（其中滾動摩擦忽略不計(jì)）。 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 14 表 1 雙鉸接剪叉式結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果 mm s ? ? H h P/Q h/s 0 281 0 40 80 120 160 200 240 280 320 表中 : S 液壓缸的實(shí)際行程 . H – 升降臺實(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 mm S ? H H P/Q h/s 0 281 0 40 80 120 160 200 240 280 320 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 maxP ,水平固定剪叉式結(jié)構(gòu)大于雙鉸接剪叉式結(jié)構(gòu)；升降臺最大行程 hmax ，雙鉸接剪叉式結(jié)構(gòu)大于水平固定剪叉式結(jié)構(gòu)。 從直觀的角度分析考慮，如下圖 26 所示： 桿1桿2 圖 26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 的活動鉸連接）。 問題的提出 ： 液壓缸驅(qū)動的剪叉機(jī)構(gòu)再各種升降臺中廣泛應(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。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 ? 角較?。?，所需液壓缸的推力將大大增加。桿ＦＤ上Ｄ點(diǎn)、Ａ點(diǎn)的瞬時轉(zhuǎn)動中心為F 點(diǎn)， D 點(diǎn)、 A 點(diǎn)的速度為 ： 2()DAvlv l a????? 臺面升降速度： c os 2 c osyDv v l? ? ??? Ａ點(diǎn)的運(yùn)動速度： ()2 cos yA l a vv l ??? 活塞運(yùn)動速度： ( ) s in ( )c o s 2 c o sA lavv l ??? ????? （３） 式中， 11 ( ) s ins in , ta n2 ( ) c o sh l al L l a ??? ??? ??? ?? 依據(jù)虛位移原理有： ( ) 00ix i ix i ix ix p y p WF x F y F zP x P y W y? ? ?? ? ?? ? ?? ? ? ?? （４） 由圖２分析可得： c o s , s in( ) c o s , ( ) s in , 2 s inxyp p wP P P Px l a y l a y l??? ? ???? ? ? ? ? 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 18 經(jīng)變分后： ( ) si n( ) c os2 c osppwx l ay l ayl? ???? ???? ???? ? ???? 代入式（４），整理后得活塞推力： 2 c o s( ) s in ( )lPWla ???? ?? （５） 式（３）和式（５）的正確性可以用機(jī)械能守恒原理來證明，即 yvP vW? 將式（５）與式（２）進(jìn)行比較，再 , , , , , yl a W v?? 各參數(shù)都相同的條件下，顯然，液壓缸布置再右側(cè)時的推力較液壓缸布置在左側(cè)時?。欢剑ǎ常┡c式（１）比較，則液壓缸布置在右側(cè)時的活塞速度較液壓缸布置在左側(cè)時高。 圖 29剪叉機(jī)構(gòu)實(shí)例結(jié)構(gòu)簡圖 剪叉機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸： h=400~1 200mm,l =2 000mm,a =535mm,e =770mm, f =算結(jié)果見下表 21： 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 19 表 21 兩種布置方式主要參數(shù)計(jì)算結(jié)果 參 數(shù) 液壓缸布置在左側(cè) 液壓缸布置在右側(cè) 桿 FD 傾角 ? 1sin2hl? 1sin2hl? 液壓缸傾角 ? 1 ( ) sinta n ( ) co slal a e??? ??? 1 ( ) sinta n ( ) c o slaf l a ? ?? ??? 起始角 0? /( ) 起始角 0? /( ) 起始活塞速度0v yv yv 起始活塞推力0P 終止角 max? /( ) 終止角 max? /( ) 活塞有效行程L/mm 253 365 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)中的布置方式對其運(yùn)動參數(shù)和 動力參數(shù)有著較明顯的差異。如果伸長度過大的話，不僅在材料上會有所浪費(fèi)，而且在長期承受載荷的同時也會相應(yīng)的增大液壓缸及活塞部分的彎曲應(yīng)力。如圖 210 所示： 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 20 圖 210 機(jī)構(gòu)各項(xiàng)參數(shù) 其轉(zhuǎn)換過程如 圖 211 所示 ,將兩根支撐桿的右側(cè)部分折合到左側(cè)，產(chǎn)生四根相對比較短的支撐桿，即可達(dá)到目的。在載荷 方面沒有超出允許的范圍內(nèi)，是可以采用該方案的。為了增強(qiáng)其安全可靠性，可以設(shè)其總承載量為 2 1 0 0 0 9 8 1 9 6 0 0W t . N? ? ? ?總 ，則平均每個升降臺 的承載量為2 980 0W W / N??總 。最大起升高度略大于一人高度； 4) 運(yùn)動平穩(wěn)性好； 5) 人工控制操作，按鈕啟動控制升降； 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，無其他附屬功能及特殊功能； 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。本設(shè)計(jì)要完成的剪叉式液壓升降臺綜合了擴(kuò)程、回轉(zhuǎn)這兩種工作形式?；钊谐探K了時減速制動，減速值不變。這里采用法蘭聯(lián)接。對于高壓大流量的液壓系統(tǒng)，現(xiàn)多采用插裝閥于先導(dǎo)控制本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 25 閥的組合來實(shí)現(xiàn)。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。 對于油液的凈化 ：油液的凈化裝置在液壓源中是必不可少的。 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)。根據(jù)軸距 ，將支撐桿的長度選定 。若設(shè) /3al? 的話，就得出 P=。因此，應(yīng)選 /3al? 比較合適。各有關(guān)參數(shù)標(biāo)注于圖上，其本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 27 中 wF 是作用在活塞桿上的外部載荷， mF 是活塞與缸壁以及活塞桿與導(dǎo)向套之間的密封阻力。由于本設(shè)計(jì)按最大載荷量定為 2 噸來計(jì)算，所以每個液壓缸 gF =P=113680N。一般機(jī)械 =~，對輕度載荷低速運(yùn)動部件取小值，對重載荷高速部件取大值。但在計(jì)算和校核時，應(yīng)按照最大值取。一般來說，對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。一般液 壓缸在收壓狀態(tài)下工作時，其活塞面積為： 211 1F p AA p?? 用運(yùn)此公式須事先確定 1A 與 2A 的關(guān)系，或是活塞桿徑 d 與活塞直徑 D 的關(guān)系，令桿徑比? =d/D，其比值可按下表選取。液壓缸的直徑 D 和活塞桿徑 d 的計(jì)算值要按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的液壓缸的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整，如與標(biāo)準(zhǔn)液 壓缸參數(shù)相近，最好選用國產(chǎn)液壓缸，免于自行設(shè)計(jì)加工。 再計(jì)算一下平臺上升的最大高度，這里設(shè)上升至最大高度的 30?? ，計(jì)算得出最大高度H=。 ,查 表 3779 可以查得液壓缸長度不得小于 365 365 440 805XC s mm? ? ? ? ? ?，實(shí)際長度滿足要求。 即 M Pa? ? ? ⑵確定液壓泵的流量 PQ maxPQ KQ? 3/ms K—— 系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取 ~，這里取 maxQ —— 液壓缸的最大流量，對于在工作中用節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，還需加上溢流閥的最小溢流量，一般取 10 m /s?? 在前面已經(jīng)初步選定臺面速度變化量 v? =， 我們就設(shè)定臺面起升的最大速度? ，則活塞的運(yùn)動速度應(yīng)用公式 22 2 c o s 2 s in ( )2 c o s ya l a lvvl ? ? ? ??? ? ? ?? ， 0 = /syvv? （這是在臺面剛剛起升狀態(tài)時， 5?? ） 3 4 3012 2 0 .0 4 7 .8 5 1 0 6 .2 8 1 0 /Q v A m s??? ? ? ? ? ? ? 所以 4 4 4 3m a x 1. 2 ( 6. 28 10 0. 5 10 ) 8. 14 10 /PQ KQ m s? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ⑶選擇液壓泵的規(guī)格 根據(jù)以上求得的和值，按系統(tǒng)中擬訂的液壓泵的形式，從手冊中選擇相應(yīng)的液壓泵產(chǎn)品。這里我們采用鋼管連接。對應(yīng)管子壁厚 16. mm?? 。 、材料及技術(shù)要求 缸體 1. 缸體端部聯(lián)接模式 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，使用廣泛。 2. 缸體的材料（ 45 號鋼） 液壓缸缸體的常用材料為 3 45 號無縫鋼管。 缸體毛坯可采用鍛剛，鑄鐵或鑄鐵件。表面粗糙度：當(dāng)活塞采用橡膠密封圈時， Ra 為 ~ m? ，當(dāng)活塞用活塞環(huán)密封時， Ra 為 ~ m? 。 ⑷當(dāng)缸體與缸頭采用螺紋聯(lián)接時，螺紋應(yīng)取為 6 級精度的公制螺紋。 2. 活塞與缸體的密封結(jié)構(gòu)，隨工作壓力、環(huán)境溫度、介質(zhì)等條件的不同而不同。 ⑵端面 T 對內(nèi)孔 1D 軸線的垂直度公差值，應(yīng)按 7 級精度選取。 2. 端部尺寸 如圖，為內(nèi)螺紋聯(lián)接簡圖。本設(shè)計(jì)采用實(shí)心活塞桿，選用 45 號鋼。這里取 10 級精度。 ⑹活塞桿上的螺紋，一般應(yīng)按 6 級精度加工（如載荷較小，機(jī)械振動也較小時，允許按7 級或 8 級精度制造）。為了減少零件數(shù)量，降低成本可以采用缸蓋導(dǎo)向的導(dǎo)向方式。 2. 活塞桿的密封與防塵 這里仍采用 O 型密封圈，材料選擇薄鋼片組合防塵圈，防塵圈與活塞桿的配合可按 H9/f9選取。 單耳環(huán)不帶襯套式 3. 柱塞式液壓缸端部型式及尺寸 根據(jù)所選擇的液壓缸的缸徑，按照表 37759 確定液壓缸缸蓋端部的尺寸（均為對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)尺寸）。 繪制液壓系統(tǒng)原理圖 整機(jī)的液壓系統(tǒng)圖油各自擬訂好的控制回路及液壓源組合而成。 為了便于液壓系統(tǒng)的維護(hù)和監(jiān)測，在系統(tǒng)中的主要路段要裝設(shè)有必要的監(jiān)測元件，如壓力表，溫度計(jì)等。 在系統(tǒng)圖中注明了各液壓執(zhí)行元件的名稱和動作、各液壓元件的序號以及各電磁鐵的代號，并附有相關(guān)說明