【文章內(nèi)容簡介】 上，所以需要在內(nèi)剪叉臂的兩剪叉桿之 間加一個橫梁。與液壓缸裝配處采用耳座的形式。本次設(shè)計的雙剪叉式的機(jī)構(gòu)與一般的有點不一樣，液壓缸的鉸接點不是直接連在桿上，拐點在桿的上方，這樣設(shè)計有利于液壓缸的擺動及平臺的平穩(wěn)性，如圖 312 所示。 圖 312 內(nèi)叉架 耳座連接板固定在矩形的鋼板結(jié)構(gòu)中，液壓缸是標(biāo)準(zhǔn)件，所以與液壓缸的裝配只需兩個耳座即可，如圖 313 所示。 20 圖 313 液壓缸橫梁連接支座 底框架的結(jié)構(gòu)設(shè)計 底座的是整個升降臺的主要部分，與其裝配的機(jī)構(gòu)有內(nèi)、外剪叉臂及液壓缸。另外，因為整個升降臺是固定式的，所以還要考慮固定結(jié)構(gòu)的設(shè) 計。綜合考慮，設(shè)計的底座結(jié)構(gòu)如圖 314所示。 圖 314 底框架 與外剪叉桿固定端裝配的結(jié)構(gòu)設(shè)計 本著簡單可靠原則，此結(jié)構(gòu)設(shè)計可以兩個耳座的結(jié)構(gòu)形式，耳座固定在底框架端梁上，如圖 315 所示。 21 圖 315 內(nèi)叉架固定連接點支座 與液壓缸尾部裝配的結(jié)構(gòu)設(shè)計 該結(jié)構(gòu)設(shè)計可以參照底框架與外剪叉臂固定端連接的結(jié)構(gòu)形式，如圖 316所示。 圖 316底框架液壓缸支座 固定結(jié)構(gòu)設(shè)計 固定結(jié)構(gòu)主要采用腳架結(jié)構(gòu)形式，在長部和寬部采用兩種不同的結(jié)構(gòu)，有鋼板與筋結(jié)構(gòu)構(gòu)成，總共 7對 14個，結(jié)構(gòu)如圖 317， 318 所示 。 22 圖 317 腳架結(jié)構(gòu) 圖 318 地腳板 底框架滑軌設(shè)計 底框架滑軌主要由槽鋼與滑軌板，滑軌墊板構(gòu)成材料可參照，臺面框架的滑軌，具體結(jié)構(gòu)如圖 319， 320所示 。 23 圖 319 底框架槽鋼 圖 320 框架滾道 內(nèi)外剪叉臂連接銷軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 設(shè)計銷軸時，除了滿足連接功能外，還應(yīng)該考慮到潤滑等，銷軸的結(jié)構(gòu)如圖321 所示。 圖 321 銷軸 24 軸套的結(jié)構(gòu)設(shè)計 設(shè)計軸套的結(jié)構(gòu)，與連桿配合，起保護(hù)作用，如圖 322 所示 。 圖 322 軸套 維修支撐桿與下限位支撐桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計 維修支撐桿主要用于維修時，固定上臺面，可用一方鋼管，用一銷軸連接在底框架上，使其具有一個轉(zhuǎn)動自由度，如圖 323所示。 圖 323 維修支撐桿 下限位支撐桿主要用于在支撐在下限位位置時的臺面框架，如圖 321 所示。 25 圖 324 下限位支撐桿 升降臺三維實體結(jié)構(gòu) 20 英尺雙剪叉式液壓升降臺三維實體結(jié)構(gòu)，由 底面框架、內(nèi)框架、外叉架、臺面框架等組合裝配而成，如圖 325 所示。 圖 325 20英尺雙剪叉式液壓 升降臺三維實體結(jié) 構(gòu) 26 4 升降臺參數(shù)的確定及其剛度的校核 升降臺主要零部件材料的選擇 底框架材料的選擇 底框架用于支撐作用，參考文獻(xiàn) [1]，選用熱扎槽鋼，型號為 20a，材料為Q235A，基本尺寸為 20 0 73 7B b d C? ? ? ? ?mm。 上平臺滑軌道的材料選擇 上平臺滑軌主要用于支撐外叉架滾輪的，參考文獻(xiàn) [1]，選擇型號為 9 的熱扎角鋼， Q235A，基本尺寸為 90 90 10L ??mm。 液壓缸固定橫梁的材料選擇 液壓缸固定橫梁由于受到的力比較大 ，要求要有較高的剛度，參考文獻(xiàn) [1]，選擇高抗剪力 ,與抗壓的合金鋼板，材料及規(guī)格： 16Mn， T12 120 1228mm。 下平臺滾道的材料選擇 根據(jù)滾道的工作情況，并且考慮到滾輪的直徑，參考文獻(xiàn) [1]，選擇熱扎普通槽鋼，型號為 20a，基本尺寸為 20 0 73 7B b d C? ? ? ? ?mm。 軌道墊板的材料選擇 軌道墊板為主要受力零件，參考機(jī)械設(shè)計手冊，選用材料 1Cr13， T12，規(guī)格為 3540 58mm。 剪叉臂的材料選擇 剪叉臂是主要的傳動運(yùn)動零件，承受大量動 載荷及靜載荷，本著經(jīng)濟(jì)簡單可靠原則，在此選用合金鋼管材料 38CrMoAL 規(guī)格為 250 150 。 剪叉臂長度的確定 因為雙叉式液壓升降臺臺面的尺寸為 7200 2500 mm? ，在最低位置時，剪叉臂與平臺的夾角又非常小，所以剪叉臂的長度原則上不大于 3600mm 為好。初選剪叉臂長 3200l mm? ，則如圖 41所示。 27 圖 41 剪叉臂 升降臺在最低處時，其剪叉臂與水平面的夾角為 ? ，則依幾何關(guān) 系 m i n 9 8 6 2 5 7 8 9s in 0 .23200? ????，則 min ? ?? （ 41） 在最高位置時則有 m a x 2 9 0 6 2 5 7 8 9s in 0 . 83200? ????, 則 max ? ?? （ 42） 軌道長的確定 軌道的有效長度其實是剪叉臂在最低處升到最高處滑過的距離，若用 b來表示，則有 ( 32 00 c os 11 .5 4 32 00 c os 53 .1 3 ) 2 20 53 .2b m m? ? ? ? ? ?，但是考慮到軌道有行程因素，所以設(shè)計實際軌道長為 3550mm。 液壓升降臺的總體參數(shù)計算 本次設(shè)計的雙剪叉式的機(jī)構(gòu)與一般的有點不一樣，液壓缸的鉸接點不是直接連在桿上，拐點在兩桿的上方，這樣設(shè)計有利于液壓缸的擺動及平臺的平穩(wěn)性。從下圖看，我們只看了升降臺的一側(cè)，因為升降臺的剪叉是對稱的，所以在分析時，只取如圖 42 所示。以下相同。 雙鉸接雙叉式升降平臺機(jī)構(gòu)的位置參數(shù)計算： 28 圖 42位置參數(shù)示意圖 ?sinDCH ? ， （ 43） DFFE??sin ； ? ? DGDF FGDGDF .2c os 222 ???? ?? ； （ 44） AGDCDG ?? ?c o s ； 上式中： H 任意位置時升降平臺的高度； FG 任意位置時鉸接點 F到液壓鉸接點 G 的距離； DF 支撐桿的長度； FE 支撐桿固定鉸支點 A到鉸接點 F 的距離； DA 機(jī)架長度（ A 到 D 點的距離）； ? 剪叉與水平線的夾角。 以下相同。 雙鉸接雙叉式升降平臺機(jī)構(gòu)的運(yùn)動參數(shù)計算： 29 圖 43 運(yùn)動參數(shù)示意圖 圖中， V? 是 F 點的相對速度； aV 是 B 點絕對速度； ? 是 AB支撐桿的角速度； fV 是液壓缸活塞平均相對速度； bV 是升降平臺升降速度。由圖 43可知： ABVa .?? ， ? VV ? ， （ 45） ? aVV ? ， DFV .?? ? ， ? ? ???? c o ss in 1VVV f ??? ， （ 46） DGFG DFDGFG .2c os 222 ???? ； 雙鉸接雙叉式升降平臺機(jī)構(gòu)的動力參數(shù)計算： 30 圖 44動力參數(shù)示意圖 因為液壓缸的運(yùn)動是平穩(wěn)的，在運(yùn)動過程中的每一點可認(rèn)為是靜平衡，忽略滾動摩擦的影響，可近似認(rèn)該平衡是理想狀態(tài)的。依虛位移原理： 0)( ???? ziizyiiyxiix FFF ??? 得 ? ?/4 0x x p y p y Y Gp p G? ? ?? ? ? ? （ 47） P 是由液壓缸作用于活塞桿上的推力， G 是升降平臺所承受的重力載荷。通過分析機(jī)構(gòu)受力情況并進(jìn)行計算（過程省略）得出： 升降平臺上升時 , 其中 , cosxpp ?? ； sinypp?? ； si n( )px D F ????； c os( )py D F ????； cosGy DC ?? 經(jīng)變 : sin( )xp DF? ? ? ??? ? ?； c os( )yp DF? ? ? ??? ? ?； cosyG DC? ? ???? c o s4 s in ( )PLG D F ?? ? ??? ? ? ?； （ 48） 31 升降平臺下降時 , 上式中 :P 液壓缸作用于活塞桿的推力； G 升降平臺所承受的重力載荷； 由式（ 45）和（ 46）可知：當(dāng) ? 、 ? 增大時， bf/VV值隨之減??；當(dāng) ? 、 ? 、γ減小時， P/G 值隨之增大。在確定整體結(jié)構(gòu)值隨之減?。划?dāng) ? 、 ? 、γ減小時，P/Q 值隨之增大，在液壓缸行程不變的情況下，升降平臺升降行程會減??；反之，則會使液壓缸行程受 力增大。因此設(shè)計時應(yīng)綜合考慮升降行程與液壓缸受力兩個因素。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 ? 、 ? 、γ初始值。而且在整個機(jī)構(gòu)中 CD 支撐桿是主要受力桿件，承受有最大的彎矩，所以應(yīng)重點對其進(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，不過要看具體情況。一般我們都采用單作用柱塞缸，因為采用這樣的缸比較經(jīng)濟(jì)，而且總體泄漏量少，密封件壽命長。采用單作用柱塞缸時考慮到在空載荷時，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，會導(dǎo)致升降平臺降不下來。 液壓升降臺的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計計算 圖 45 液壓升降臺的結(jié)構(gòu) 32 初選： max 1942FG mm? ， m in 134 mm? ?tan?ADH 行程： m a x m in G F G m m?? 已知： 65GA mm? ， 230EF mm? ， 360OE mm? ， 1600DO mm? tan EFOE DO? ? ? 得 ?? ? 22 1 9 7 3 .4 5F D E D E F? ? ? 65GD DA GA DA? ? ? ? ? ? DFGD GFDFGD .2c os 222 ???? ?? ?tan?ADH （ 49） sinDC H? ? （ 410） 由（ 49）、（ 410） 得 DCAD??cos （ 411） 由（ 41）、（ 42） 得 max 2560H mm? min 640H mm? ? 是支撐桿與水平線的夾角 ? 是支撐桿與鉸接處的夾角 臺架與支撐桿的設(shè)計 臺架位于升降臺的最上部，是支撐件的組成部分。物體能夠在升降臺上平穩(wěn)的停放就是臺板起了關(guān)鍵的作用。在進(jìn)行維修作業(yè)之前首先得駛上臺板。需要說明的是臺板并不是一個簡單的鋼架，而是在下面有滑道，因為升降臺叉桿臂上有滑輪，滑道的作用就是使滑輪在滑道內(nèi)來回滑動，使升降臺完成舉升和回落動作。下底板也如此，如下圖 46 所示。 圖 46 臺架與支撐桿 33 根據(jù)尺寸參數(shù)，確定臺架的長度為 7200mm，寬度 2500mm，材料采用 熱軋槽鋼。其形狀見圖紙。需要說明的是臺架在下面有滑道，因為升降臺叉桿臂上有滑輪，滑道的作用就是使滑輪在滑道內(nèi)來回滑動，使升降臺完成舉升和回落動作。 支撐桿是升降臺最主要的舉升部件，是主要的受力機(jī)構(gòu)。對其設(shè)計的成功與否關(guān)系到整個設(shè)計工作的成敗，選材 45 號鋼，熱軋鋼板。叉桿的外形圖如下圖47 所示。 圖 47 叉桿 升降臺受力分析：從下圖 48看，我們只看了升降臺的一側(cè)，因為升降臺的剪叉是前后左右對稱的，以后只取其中一側(cè)作為分析對象，這將不再說明，所以受力分析時，載荷取 G/4，升降臺受力如圖 48所示。 圖 48 升降臺受力分析 34 上平臺的受力分析 假設(shè)載荷 G/4 作用在 BC 的中點，對上平臺的受力分析，如圖 49 所示。 圖 49 上平臺的受力分析 這里不對 X 方向上的力求解，因為在對稱側(cè)還有一個大小相等方向相反的Fcx 由 ? ?0Fy bc39。 39。 / 4 0yyF F G? ? ? （ 412） ? ?0EM b 39。042y G B CF B C? ? ? ? （ 413） 由式（ 412）、（ 413）導(dǎo)出 bc39。 39。 / 8 30 00 0yyF F G N? ? ? 對內(nèi)剪叉臂的受力分析 外剪叉臂的受力情況如圖 410所示。 圖 410外剪叉臂的受力 35 設(shè)水平向右為正，豎直向上為正，列平衡方程 水平方向 ? ?0XF 0OX AXFF??