【文章內(nèi)容簡介】 CEG3G / 2G / 2DG / 2G / 2 （ b） 第三層總體受力分析 家用升降機(jī)設(shè)計（小型剪叉式升降機(jī)） 13 DEG / 2F m 39。 （ c）液壓缸受力分析 圖 23 升降梯第三層受力分析 第 2 層剪叉臂受力分析 第 2 層剪叉機(jī)構(gòu)中沒有液壓缸，進(jìn)行受力分析時依然采取總體法，將工作平臺，以及剪叉機(jī)構(gòu) ABCDEGHI 看作一個整體，進(jìn)行受力分析，其受力情況如圖 24a所示，可得 2/GFF IH ?? （ 27） 又根據(jù)公式（ 24），可以得出剪叉機(jī)構(gòu) EGHI 的受力情況，如圖 24b。桿 EI和 GH 的受力情況分別和桿 AD、桿 BC 的受力情況相同。具體受力情況參看圖 22d和圖 22e，在此就不在一一贅述。 家用升降機(jī)設(shè)計（小型剪叉式升降機(jī)） 14 ABCDE G432HG / 2IG / 2G （ a）升降梯第 2， 3, 4 層總體受力情況 E G2HG / 2IG / 2G / 2 G / 2 （ b）升降梯第 2 層受力情況 圖 24 升降梯第二層受力分析 第 1 層剪叉臂受力分析 第一層剪叉機(jī)構(gòu)中含有液壓缸，采用總體分析法，將整個所有剪叉機(jī) 構(gòu)和工作平臺看做整體，其受力情況如圖 25a，可得 家用升降機(jī)設(shè)計（小型剪叉式升降機(jī)） 15 2/GFF KJ ?? (28) 又根據(jù)式（ 27），即可得剪叉機(jī)構(gòu) HIJK 的受力情況，如圖 25b。其桿 HK和 IJ 的受力情況分別和桿 AD、桿 CB 的受力情況相同。其液壓缸的受力狀況與剪叉機(jī)構(gòu)中 CDEG 相同，為 ?sin*2/GFM ? ABCDE GH IJK4321G / 2G / 2 （ a） 第一二三四層總體受力情況 HJK1G / 2 G / 2G / 2 G / 2I （ b） 升降梯第一層受力情況 圖 25 升降梯第一層受力分析 家用升降機(jī)設(shè)計（小型剪叉式升降機(jī)） 16 結(jié)構(gòu)設(shè)計 材料的選用 機(jī)械設(shè)計的基本要求是在滿足預(yù)期功能的前提下，性能好、效率高、成本低、安全可靠、操作方便、維修簡單和造型美觀。顯然，材料的選擇是機(jī)械零件設(shè)計中非常重要的環(huán)節(jié)。隨著工程實際對機(jī)械及零件要求的提高，以及材料科學(xué)的不斷發(fā)展，材料的合理選擇愈來愈成為提高零件質(zhì)量、降低成本的重要手段。本設(shè)計主要追求一款比較輕的升降梯，所以鋁合金是首選。 鋁合金密度低，但強(qiáng)度比較高，接近或超過優(yōu) 質(zhì)鋼，塑性好，可加工成各種型材，具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性和抗蝕性，工業(yè)上廣泛使用 。 本設(shè)計選用的鋁合金材料是防銹鋁 5A05，其主要用于輕載零件及制品。其一般力學(xué)性能如表所示。 表 21 5A05 的一般性能 彈性模量 E/GPa 抗剪強(qiáng)度?/MPa? 抗拉強(qiáng)度?b/MPa 條件屈服強(qiáng)度 /MPa 伸長率 %? 規(guī)定非比例伸長應(yīng)力? /MPa 70 220 420 320 23 120 強(qiáng)度校核計算 剪叉臂的壓桿穩(wěn)定校核計算 對于細(xì)長桿而言 ，壓桿穩(wěn)定問題是強(qiáng)度校核中的一個重要部分。若桿件失穩(wěn)后，壓力的微小增加將引起彎曲變形的顯著增大，桿件將會喪失承載能力，甚至可以導(dǎo)致整個機(jī)器或結(jié)構(gòu)的損壞。 由材料力學(xué)可知，對各種柔度的壓桿，總可用歐拉公式或經(jīng)驗公式求出相應(yīng)的臨界壓力，乘以橫截面積 A 變?yōu)榕R界壓力 Fcr。 Fcr與工作壓力 F 之比即為壓桿的工作安全因數(shù) n，它應(yīng)大于規(guī)定的穩(wěn)定安全因數(shù) nst，故有 家用升降機(jī)設(shè)計（小型剪叉式升降機(jī)） 17 stcr nFFn ?? （ 29） 穩(wěn) 定安全因數(shù) stn 一般要高于強(qiáng)度安全因數(shù)?，F(xiàn)校核壓桿穩(wěn)定性，已知壓桿的橫截面為矩形， 10mm（ b） *40mm（ h）。柔度是確定使用歐拉公式或經(jīng)驗公式的標(biāo)尺，確定柔度范圍的計算過程如下： 10*120 )10*70( 69221 ???? ???? pE （ 210） 將剪叉臂簡化成兩端鉸支桿， 1?? 。截面為矩形，截面的慣性半徑為： 12/123hbhbhAIi ??? （ 211） 所以柔度為13 *30 ??? ???? ?il，可見剪叉臂是大柔度桿。采用歐拉公式 ，臨界壓力： )12/*(*10*70* 2 39222 ??? ?? l EIF cr （ 212） 臨界壓力與實際最大壓力之比（最大壓力為 N1050Fm ? ），為壓桿的工作安全因數(shù)，即 stcr nFFn ???? 291050 1 （ 213） 所以滿足穩(wěn)定要求。 連接螺栓的強(qiáng)度計算 在液壓升降梯的正常工作中，剪叉臂靠螺栓的連接才會起到舉升的作用。螺栓桿與孔壁之間無間隙，接觸表面受擠壓，在連接結(jié)合面處，螺栓桿則受剪切。本設(shè)計選用內(nèi)六角螺栓，直徑為 8mm，長度為 50mm。校核過程如下： 家用升降機(jī)設(shè)計（小型剪叉式升降機(jī)） 18 已知螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件為 ][420 ??? ?? dF ，計算中的剪切力包括人的重量加上工作平臺，液壓缸的重量，總計為 G=3000N，由本論文受力分析部分知，N15002/ ?? GFs 。 2 2 0 MP a][MP a304 *15004220 ????? ???? dF （ 214） 即，選用 D=8mm 的螺栓符合強(qiáng)度要求。 吊籃的設(shè)計 吊籃是工作人員的工作平臺，起到擴(kuò)展空間的作用。吊籃最重要的作用是保證操作人員的安全，并可以減輕勞動強(qiáng)度，提高工作效率。設(shè)計吊籃的長寬高分別為 1100mm、 500mm、 1000mm。為了擴(kuò)展空間，可將吊籃設(shè) 計成折疊機(jī)構(gòu)，其具體結(jié)構(gòu)如圖 26。 圖 26 吊籃整體結(jié)構(gòu) 家用升降機(jī)設(shè)計（小型剪叉式升降機(jī)） 19 圖 27 吊籃底部設(shè)計 圖 28 折疊機(jī)構(gòu)剖析 家用升降機(jī)設(shè)計（小型剪叉式升降機(jī)） 20 底座的設(shè)計 底座起到安放液壓泵及電動機(jī)、萬向輪、支撐腿的作用，是一個承載的基座。設(shè)計尺寸長、寬、高分別為 1100mm、 500mm、 400mm。具體結(jié)構(gòu)如圖 37。 圖 29 底座總體結(jié)構(gòu) 萬向輪的設(shè)計 萬向輪的具體結(jié)構(gòu)如下： 圖 210 萬向輪 家用升降機(jī)設(shè)計（小型剪叉式升降機(jī)） 21 支撐腿的設(shè)計 支撐腿在升降梯的工作過程中起到增大支撐面積，增加 工作的穩(wěn)定性與安全性的作用，對于升降梯的安全至關(guān)重要。 本設(shè)計的承重為 150KG,自重為 150KG,底座部分重約 80 KG,支撐和工作平臺約為 以， 起重 重量 為 kNkgG ?? ， 支撐 和平 臺自 重 為kNkgG ?? ,升降機(jī)工作時的跨度約為 1200mm,許用應(yīng)力為 420MPa][ ?? 。支架選用橫截面為 20mm 40mm，壁厚為 5mm 的空心方鋁，計算簡圖如圖 28a。先按 21 GGF ?? 來初選截面，然后再按 G G2共同作用時來校核強(qiáng)度。 由 F 作用而引起的 MZ圖（圖 28b） ,其最大彎矩 為： mKNFLM Z ????? *)(4/m a x （ 216） 只考慮此彎 矩的強(qiáng)度條件為： ][m ax,m ax ?? ?? zZFWM ，所以 36 *42021 50][ mmMW ZZ ??? ? （ 217） 所以， A=V/L=3900/2200= 2mm ，因此這里用 20mm*40mm 的方鋁是合理的。 又有， AFN????? （ 218） 所以 ? ??FNA? （ 219） 又知， MNKNF N 0 0 5 0 01 5 0 0 ???? （ 220） 圖 211 家用升降機(jī)設(shè)計（小型剪叉式升降機(jī)） 22 23 *][ mmFA N ??? ?? 在設(shè)計時選用空心方鋁的尺寸為 20mm*40mm,橫截面積為 5002。 500mm ? 所以設(shè)計的強(qiáng)度符合要求。 鎖緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計 由于液壓缸在工作時有一定的泄漏，并且油管有老化爆裂的情況，基于上述考慮，設(shè)計機(jī)械鎖緊機(jī)構(gòu)。其中 1 為電磁鐵， 2 為杠桿， 3 為殼體。上升時，殼體 3依靠自重，殼體 3自帶的齒與然下降。要實現(xiàn)下降功能時，通過電路控制使電磁鐵 3通電，通過杠桿 2作用，使殼體上揚(yáng)，殼體 3自帶的齒與液壓缸上的齒脫離，從而解除鎖緊。具體機(jī)構(gòu)如 圖 212所示。 圖 212 鎖緊機(jī)構(gòu) 家用升降機(jī)設(shè)計（小型剪叉式升降機(jī)） 23 第三章 液壓系統(tǒng)設(shè)計 液壓傳動是主要利用液體壓力能的液體傳動。液壓傳動和氣壓傳動稱為流體傳動，是根據(jù) 17世紀(jì)帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理而發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應(yīng)用的一門技術(shù)。如今，流體傳動技術(shù)水平的高低已成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。 液壓傳動的基本原理是在密閉的容器內(nèi)，利用有壓力的油液作為工作介質(zhì)來實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換和傳遞動力的。其中的液體稱為工作介質(zhì)，一般為礦物油，它的作用和機(jī)械傳動中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動元件相類似。 液 壓系 統(tǒng)主要由：動力元件（油泵）、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達(dá)）、控制元件（各種閥）、輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成。 動力元件（油泵 )的作用是把液體利用原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓力能，是液壓傳動中的動力部分。 執(zhí)行元件（油缸、液壓馬達(dá)）是將液體的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。其中，油缸做直線運(yùn)動，馬達(dá)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。控制元件包括壓力閥、流量閥和方向閥等。它們的作用是根據(jù)需要無級調(diào)節(jié)液動機(jī)的速度，并對液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力、流量和流向進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。輔助元件是 除上述三部分以外的其它元件，包括壓力表、濾油器、蓄能裝置、冷卻器、管件 及油箱等，它們同樣十分重要。工作介質(zhì)是指各類液壓傳動中的液壓油或乳化液，它經(jīng)過油泵和液動機(jī)實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。 液壓傳動 構(gòu)