【正文】 構(gòu)及特點(diǎn) 剪式升降機(jī)構(gòu) 湖北 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 剪式升降機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)及性能 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)。因此，在工程實(shí)際中逐漸得到廣泛的應(yīng)用。 齒條升降平臺(tái)的特點(diǎn) 部件小巧、耐久性強(qiáng)而且不出現(xiàn)故障，只要定期注入潤(rùn)滑油就不需要保養(yǎng)。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)。 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。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。由圖 3 可知： 1111112,s i n( ) s i n( ) ,s i n( )c osc os ,s i n( )FFBBVlV V lVLVLlVLVVl?? ? ? ? ?????????? ? ? ??????? 21cossin ( )V LVl ???? ? 。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。升降太機(jī)構(gòu)尺寸：升降臺(tái)面最低高度 0H =281mm。 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。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? ? ? ? ?? ? ??? ? ?? 。可見(jiàn)，活塞推力的減小是以活塞速度的提高為代價(jià)換來(lái)的。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。 為了工作安全起見(jiàn)，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。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。 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(méi)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。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。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。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(méi)有考慮剪力與彎矩的正負(fù)）。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。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。 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。 剪叉式液壓升降臺(tái)仿真結(jié)束。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。 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。 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 = 。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。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。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 。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。 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。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。 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）。 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。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??；反之，則會(huì)使液壓缸行程受力增大。 湖北 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 將（ 2）式代入（ 1）式，并整理得 2 2 2 2 1 / 2[ ( ) ]2H L T C llC l TC????（ 3） 設(shè) 代入（ 3）式得 2 2 2 1 / 200()[ ( ) 2 ]2H T C lL lC l T C????????（ 4） 在（ 4）式中， —— 升降平臺(tái)的初始高度； —— 液壓缸初始長(zhǎng)度。所以實(shí)際也很少采用。 圖 b 中的臥式液壓缸活塞桿與支撐桿 MN 鉸接于 N 處。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)。向上 /向下運(yùn)動(dòng)時(shí)受到 50%以內(nèi)的偏壓也可做通暢的向上 /向下操作。 雙鉸接剪叉式結(jié)構(gòu)避免了上述缺點(diǎn)。這系統(tǒng)的參數(shù)比功能是采用符號(hào) 式的賦予形體尺寸，不象其他系統(tǒng)是直接指定一些固定數(shù)值于形體，這樣工程師可任意建立形體上的尺寸和功能之間的關(guān)系，任何一個(gè)參數(shù)改變，其也相關(guān)的特征也會(huì)自動(dòng)修正。 2． 單一數(shù)據(jù)庫(kù) Pro/Engineer 是建立在統(tǒng)一 基層上的數(shù)據(jù)庫(kù)上，不象一些傳統(tǒng)的 CAD/CAM系統(tǒng)建立在多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)上。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造必須等零件 全部加工完成之后才可進(jìn)行裝配，不能體現(xiàn)并行設(shè)計(jì)的思想。 研究目的和意義 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，產(chǎn)品的供求雙方都發(fā)生了很大的變化。 （ 4）結(jié)合目前的研究課題“立體停車庫(kù)升降用液壓缸的設(shè)計(jì)與裝配仿真的實(shí)現(xiàn)”，利用自頂向下的設(shè)計(jì)方法，首先利用布局模塊完成了液壓缸的概念設(shè)計(jì)，建立了液壓缸裝配體的層次模型，完成了液壓缸各個(gè)零件實(shí)體的詳細(xì)設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)是在制造出物理樣機(jī)之后再進(jìn)行反復(fù)的試裝配，這使得裝配成了限制新產(chǎn)品研發(fā)速度的瓶徑。 Assembly Simulation。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，就要求人們將制造技術(shù)與飛速發(fā)展著的系統(tǒng)科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能等有機(jī)融合，形成全新概念的具有信息化、自動(dòng)化、智能化、敏捷化等特點(diǎn)的虛擬設(shè)計(jì)制造技術(shù)。它是用可視化手段來(lái)模擬裝配體的實(shí)際裝配過(guò)程，即利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和仿真技術(shù)，在計(jì)算機(jī)上建立機(jī)械系統(tǒng)模型，并進(jìn)行三維可視化處理，模擬產(chǎn)品的實(shí)際裝配過(guò)程。例如，一旦工程詳圖有改變， NC（數(shù)控）工具路徑也會(huì)自動(dòng)更新；組裝工程圖如有任何變動(dòng)，也完全同樣反應(yīng)在整個(gè)三維模型上。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)就重點(diǎn)對(duì)雙鉸接剪叉式結(jié)構(gòu)形式加以分析、論述?？梢愿鶕?jù)設(shè)計(jì)者的意圖多樣設(shè)計(jì)，減少設(shè)計(jì)時(shí)間。在設(shè)計(jì)氣液動(dòng)剪叉式升降平臺(tái)的過(guò)程中，一般我們會(huì)考慮如下三種設(shè)計(jì)方案，如簡(jiǎn)圖 21 所示： 圖 31 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。液壓缸驅(qū)動(dòng)活塞桿可控制平臺(tái)鉛直升降。因此，在工程實(shí)際中逐漸得到廣泛的應(yīng)用。（ 5） 湖北 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 在（ 5）式中， —— 液壓缸活塞平均相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度； —— 升降平臺(tái)升降速度； —— 支撐桿與水平線的夾角。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。機(jī)架長(zhǎng)度 T=1 200。 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)。 以上兩式的推導(dǎo)基于工程中常用的液壓缸布置方式，即液壓缸下支點(diǎn)與剪叉機(jī)構(gòu)的固定支點(diǎn)在同一側(cè)，如上圖。 液壓缸布置在剪叉機(jī)構(gòu)的右側(cè)，使得液壓缸的活塞推力減小，這就可以選用直徑較小 的液壓缸，有利于液壓缸在剪叉機(jī)構(gòu)中的布置；帶來(lái)的