【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 /向下時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)輕快聲音小。齒輪齒條結(jié)構(gòu)支撐完美同步，環(huán)境惡劣也 可保持同步。適用于生產(chǎn)線組裝工程或物流等一般產(chǎn)業(yè)機(jī)器裝備設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)不同的組合方法用于其它用途。 湖北 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 第 三 章 剪叉式升降臺(tái)的應(yīng)用及其受力分析 剪叉式升降平臺(tái)的三種結(jié)構(gòu)形式 本討論的目的通過(guò)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(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。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(guò)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(guò)分析計(jì)算可知，平臺(tái)的升降行程大于液壓缸的行程，湖北 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 在應(yīng)用過(guò)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。 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 32 可知 圖 32 位置參數(shù)示意圖 2 1 / 2s in (1 c o s ) ,C L C LH ll????? （ 1） 2 2 2()c o s 。2T C lTC? ??? （ 2） 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； —— 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。 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。 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： 圖 33 運(yùn)動(dòng)參數(shù)示意圖 圖中， FV 是 F 點(diǎn)的絕對(duì)速度； BV 是 B 點(diǎn)絕 對(duì)速度； 1? 是 AB 支撐桿的速度； 1V 是液壓缸活塞平均相對(duì)速度； 2V 是升降平臺(tái)升降速度。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 ???? ? 。（ 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。 以下相同。 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 34 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 是升降平臺(tái)所承受的重力載荷。通過(guò)分析機(jī)構(gòu)受力情況并進(jìn)行計(jì)算（過(guò)程省略）得出： 升降平臺(tái)上升時(shí) 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(tái)下降時(shí) 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(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?。?f=） ,為簡(jiǎn)化計(jì)算，或湖北 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 忽略不計(jì)，由（ 6）、（ 7）式簡(jiǎn)化為： cossin( )PLQl ???? ? （ 8） 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)， 21/VV值隨之減小；當(dāng) ? 、 ? 減小時(shí)，P/Q 值隨之增大。在確定整體結(jié)構(gòu)值隨之減?。划?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。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(guò)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(lái)。 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 0C =595mm；最大行程 maxS =320mm。升降太機(jī)構(gòu)尺寸：升降臺(tái)面最低高度 0H =281mm。機(jī)架長(zhǎng)度 T=1 200。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。計(jì)算結(jié)果見表 表 2 和統(tǒng)計(jì)圖（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： 2 2 1 / 2[ ( ) ] 。2ta n c osH L T SP l fbQL??? ? ??? 。 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） 15 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 ,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 ，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)省了費(fèi)用，還給以后了設(shè)備維護(hù)和檢修帶來(lái)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)。 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。 從直觀的角度分析考慮，如下圖： 桿1桿2 圖 36 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