【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ； 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(wèn)題 由式（ 5）和（ 8）可知：當(dāng) ? 、 ? 增大時(shí)， 21/VV值隨之減?。划?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??；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)減小；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(mǎn)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(jiàn)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）。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 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(tái)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)。 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)。 圖 25 兩種結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果對(duì)比 雙鉸接剪叉式升降平臺(tái)機(jī)構(gòu)中兩種液壓缸布置方式的分析比較 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 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(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)中液壓缸常用的布置方式存在的問(wèn)題，提出了另一種相對(duì)布置方式，將液壓畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 缸 布置在與之相對(duì)稱(chēng)的左側(cè)，即與剪叉機(jī)構(gòu)的固定支點(diǎn)在同一側(cè)，來(lái)進(jìn)一步分析討論。利用瞬時(shí)速度中心法和虛位移原理，推導(dǎo)出這兩種布置方式液壓缸活塞運(yùn)動(dòng)速度與臺(tái)面升降速度的關(guān)系式及活塞推力與臺(tái)面荷重的關(guān)系式，并對(duì)兩種布置方式進(jìn)行了分析比較，指出了它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)以及適用場(chǎng)合。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。 問(wèn)題的提出： 液壓缸驅(qū)動(dòng)的剪叉機(jī)構(gòu)再各種升降臺(tái)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。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 27 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? ? ? ? ?? ? ??? ? ?? 。 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。這種布置方式的優(yōu)點(diǎn)是液壓缸的有效行程比較短，這在臺(tái)面升程范圍比較大的場(chǎng)合較為適用。存在的問(wèn)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?。枰簤焊椎耐屏⒋蟠笤黾?。在液壓缸最高工作壓力限定的情況下，這將使得所用的液壓缸的直徑增大，以致在折合后的剪叉機(jī)構(gòu)中難以布置；或采用兩個(gè)直徑較小的液壓缸取代一個(gè)大直徑的液壓缸，不過(guò)這將增加一對(duì)液壓缸的支座，同時(shí)帶來(lái)機(jī)械加工、液壓缸安裝 以及液壓系統(tǒng)的復(fù)雜性，加大了整個(gè)裝置的成本。 兩種布置方式的分析和比較： 為了解決以上提出的問(wèn)題，可考慮將液壓缸反向布置（即采用第一種設(shè)計(jì)方案），計(jì)算一下該方案的有關(guān)參數(shù)再將兩者作以比較。 如圖： 圖 28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。桿ＦＤ上Ｄ點(diǎn)、Ａ點(diǎn)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心為 F 點(diǎn)， D 點(diǎn)、 A 點(diǎn)的速度為 ： 2()DAvlv l a????? 臺(tái)面升降速度： c os 2 c osyDv v l? ? ??? Ａ點(diǎn)的 運(yùn)動(dòng)速度： ()2 cos yA l a vv l ??? 活塞運(yùn)動(dòng)速度： ( ) s in ( )c o s 2 c o sA lavv l ??? ????? （３） 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 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??? ? ???? ? ? ? ? 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(lái)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(shí)的推力較液壓缸布置在左側(cè)時(shí)小；而式（３）與式（１）比較，則液壓缸布置在右側(cè)時(shí)的活塞速度較液壓缸布置在左側(cè)時(shí)高?？梢?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。 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)的問(wèn)題是液壓缸的有效行程較長(zhǎng)，如果臺(tái)面升程范圍不大，液壓缸行程的增加也是有限的。 實(shí)例計(jì)算 根據(jù)以上分析結(jié)果，結(jié)合實(shí)例進(jìn)行對(duì)比計(jì)算，實(shí)例結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖所示，其中左右兩側(cè)分別為兩種布置情況。 圖 29剪叉機(jī)構(gòu)實(shí)例結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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 =要參數(shù)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表： 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(duì)其運(yùn)動(dòng)參數(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 和動(dòng)力參數(shù)有著較明顯的差異。當(dāng)起始角為最小值 0? 、 0? 時(shí)，活塞推力為最大值 0P 。在臺(tái)面荷重 W 相同的情況下，液壓缸布置在右側(cè)時(shí)的推力明顯小于液壓缸布置在左側(cè)時(shí)的情況，兩者的比值為 ，而活塞的有效行程 L 則是液壓缸布置在右側(cè)時(shí)較長(zhǎng)，比在左側(cè)時(shí)增加了 112mm。 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。如果伸長(zhǎng)度過(guò)大的話，不僅在材料上會(huì)有所浪費(fèi)，而且在長(zhǎng)期承受載荷的同時(shí)也會(huì)相應(yīng)的增大液壓缸及活塞部分的彎曲應(yīng)力。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。而在該方案中活塞起始的速度小于液壓缸布置在右側(cè)時(shí)的速度，兩者比值/vv左 右 =。為了彌補(bǔ)在速度方面的不足，以及減小舉升及整體的體積，可以考慮采用雙級(jí)支撐桿共同舉升平臺(tái)以達(dá)到提升速度的目的。如圖所示： 圖 210 機(jī)構(gòu)各項(xiàng)參數(shù) 其轉(zhuǎn)換過(guò)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(duì)比較短的支撐桿，即可達(dá)到目的。 圖 211 參數(shù)轉(zhuǎn)化過(guò)程 那么首先我們就要計(jì)算一下這樣的設(shè)計(jì)方案所采用的液壓缸的各項(xiàng)參數(shù)，然后再根據(jù)已求得的各項(xiàng)參數(shù)來(lái)具體確定一下此方案是否合理。 下面按照本設(shè)計(jì)的基本要求，進(jìn)一步選擇合適的布置方案。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(chē)模型，它的有關(guān)參數(shù)是：車(chē)自重 , 寬 ,高 ,軸距 。在載荷方面沒(méi)有超出允許的范圍內(nèi)，是可以采用該方案的。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。 為了便于維修人員在升降臺(tái)底部維修，不僅要在升降高度方面要加以合理化，還要留有維修人員站立維修的位置。為此，可以選擇采用雙升降臺(tái)同步舉升并采用共同底板的方式以滿(mǎn)足要求，此布置方案需要兩個(gè)液壓缸， 16 根支撐桿舉升。為了增強(qiáng)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 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(gè)升降臺(tái)的承載量為 2 980 0W W / N??總 。由于這樣平均每個(gè)液壓缸承受的臺(tái)面載荷僅為9800N，所以采用左側(cè)布置液壓缸是完全可以的。 第三章液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 明確設(shè)計(jì)要求 制定基本方案： 設(shè)計(jì)之前先確定設(shè)計(jì)產(chǎn)品的基本情況，再根據(jù)設(shè)計(jì)要求制定基本方案。以下列出了本設(shè)計(jì) —— 剪式液壓升降臺(tái)的一些基本要求： 1) 主機(jī)的概況：主要用途用于家用小型重型設(shè)備的起升，便于維修，占地面積小，適用于 室外，總體布局簡(jiǎn)潔； 2) 主要完成起升與下降重物的動(dòng)作，速度較緩，液壓沖擊小； 3) 最大載荷量定為 2 噸，采用單液壓缸控制聯(lián)接組合叉桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行升降動(dòng)作。最大起升高度略大于一人高度； 4) 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好； 5) 人工控制操作，按鈕啟動(dòng)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(guò)度寒冷的室外進(jìn)行操作； 7) 性能可靠，成本低廉，便于移動(dòng)，無(wú)其他附屬功能及特殊功能； 制定液壓系統(tǒng)的基本方案 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 。前者實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，后者完成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，二者的特點(diǎn)及適用場(chǎng)合見(jiàn)下表。 名 稱(chēng) 特 點(diǎn) 適 用 場(chǎng) 合 雙活塞桿液壓缸 雙向?qū)ΨQ(chēng) 雙作用往復(fù)運(yùn)動(dòng) 單活塞桿液壓缸 有效工作面積大、雙向不對(duì)稱(chēng) 往返不對(duì)稱(chēng)的直線運(yùn)動(dòng)，差動(dòng)連接可實(shí)現(xiàn)快進(jìn)， A1=2A2 往返速度相等 柱塞缸 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 單向工作，靠重力或其他外力返回 擺動(dòng)缸 單葉片式轉(zhuǎn)角小于360 度 雙葉片式轉(zhuǎn)角小于