【文章內容簡介】 ，但安全性較好。經驗證明：機械傳動的能耗為液壓傳動所需能耗的兩倍（在舉升載荷、舉升時間均相同的條件下）。機械式舉升機的螺母、螺栓磨損較快，而液壓式舉升機的維修量卻相對要小些。雖然液壓式舉升機的技術難度較大，但多數零部件（液壓泵、液壓缸、閥門、密封元件等）均可外購或外協，當然一定要選用優(yōu)資產品。 （ 3）絲繩的選擇。為了減少滑輪直徑從而縮小寄生機立柱的斷面尺寸，應該選用高 柔度的鋼絲繩。鋼絲繩應有較高的安全系數，一般應達 8。為此，應增加鋼絲繩鋼絲的數目。如英國某公司 3t 系列的舉升機所采用的鋼絲繩的直徑為 9mm，兩根并列，每根 37 股，每股 6根鋼絲?；喭ǔＳ娩摬闹瞥?，而該公司采用玻璃纖維與尼龍混合制成（ 50%的玻璃纖維、50%的尼龍）。這樣，不僅價格便宜，還能減輕鋼絲繩的磨損，延長其使用壽命。 汽車舉升機的安全保證措施 今天全世界都對在危險作業(yè)環(huán)境下工作的人們的安全寄予極大的關注。汽車舉升機具有畢業(yè)設計說明書 7 潛在的危險，因為人們要在其下面工作；當其升降時如不小心，也會碰傷手足。近年 來不少國家還制定了專門性法規(guī)，以防止或至少使安全事故的可能性降低到最低限度。 汽車舉升機的安全保證措施主要從兩方面著手：一方面從設計制造方面采取措施，好提高汽車舉升機的安全技術特性；另一方面則應在使用維修過程中遵循嚴格的操作規(guī)程，保證汽車舉升機能在良好的技術狀態(tài)下正確地運行。現分別說明與后。 設計制造方面的安全保證措施 當今世界上的許多先進技術，如自動控制 \光電開關等，已廣泛應用到各種安全裝置的設計領域，因而在設計制造舉升機時，應結合產品的特點，積極采用先進可靠實用的現代安全技術。以下僅列舉多 數舉升機普遍采用的安全措施。 （ 1）舉升機應能經受超負荷試驗 (包括舉升和支撐 )，一般應為最大舉升能力的 125%此時舉升機的構件不得有任何永久性的變形和損壞。 （ 2）所有的操作控制機構均采用 “雙重保險 ”，以防誤操作，即舉升機運行前必需操作兩個控制機構 (或按鈕開關 )后才能驅動。 （ 3）所有的控制電路均采用失效保護，即任何單個元件失效，也不會使舉升機墜或上升所造成非常危險的局面。 （ 4）所有的舉升機器件均應有第二支撐系統(tǒng)。原有的提升系統(tǒng)失效時，它能自動進行有效的支撐。 （ 5）所有的柔性提升手段，如鋼絲繩，鏈條等， 均應有足夠的安全系數，并在制造廠設置的保護罩內傳動。 （ 6）所有的運動零件均應有防護裝置，以免撞擊操作人員的任何部位，特別是手，足，衣服等。 （ 7）所有舉升機的設計均應把舉升重物滑移的可能性降低到最低限度。 使用維護方面的安全保證措施 使用維護方面的安全保證措施涉及的范圍很廣，包括舉升機有使用前的準備工作，舉升汽車時應該注意的事項，承載時的穩(wěn)定性，降下汽車時的注意事項，日常和定期維修檢查工作等。雖然汽車舉升機已有 70 年的歷史，其設計原理并無多大改變 。但如果忽視安全要求，超載使用，疏忽大意，仍然會 造成嚴重事故，甚至發(fā)生人身傷亡。因此安全問題一定要引起使用單位和操作人員的高度重視。首先，應選購那些安全性能良好的汽車舉升機，另外，還應認真學習和理解說明書中的各項安全注意事項并認真貫切執(zhí)行。這里僅就使用維護舉升機時普遍應當注意的事項說明于后。 （ 1）使用中的舉升機每天都應進行檢查。發(fā)現有效故障或零部件損壞時，不得再使用。維修時應采用該舉升機的制造廠所提供的配件，不得隨意代替或自制。 畢業(yè)設計說明書 8 （ 2）舉升機不得超載使用。每臺舉升機的額定載荷均注明在設備的銘牌上。特別要注意防止偏載，即整機雖未超載而某一舉升臂確已超過允 許的額定載荷。故欲舉升那些前后軸載荷嚴重分配不均的汽車時應特別注意，能滿足要求的才能裝載使用。 （ 3）安置汽車和使用舉升機均應由經過培訓并經考核合格的人員操作。 （ 4）舉升汽車時，車內不得有人。舉升機升降和使用時，顧客和無關人員應遠離舉升機。 （ 5）舉升機區(qū)域內不得有任何障礙物，如油脂、廢物、瓦礫等。 （ 6）當汽車駛上舉升機前，應清除通道，不得駛過或撞擊舉升臂，連接器，車軸支撐器等，以防損壞舉升機或汽車。 （ 7）在舉升機上承載汽車時應仔細操作。將舉升機的支撐器安置到汽車制造廠推薦的舉升機逞力接觸點。只有當支 撐器與汽車上的承力點接觸嚴密后才能將舉升機升起 。對其接觸的嚴密性進行認真檢查后，才能將汽車舉升到需要的工作高度。 （ 8）要注意某些汽車上的零部件由于移動或安裝位置的不同會引起重心的急劇變化，從而導致舉升汽車時的不穩(wěn)定。 （ 9）舉升機降下前，應將汽車下面的工具箱，臺架及其它設備全部移開。要降下舉升機前，還必須松開鎖緊裝置。 注意 :如欲在汽車下面進行維修作業(yè)時，應將舉升機提升到足夠的高度，以便鎖緊裝置嚙合。 第 2章 剪叉式升降臺的應用及其受力分析的討論 本討論的目的 通過分析氣液動類的剪叉式升降平臺機構特點，論述了設計時應注意的問題及其應用范圍。氣液動剪叉式升降平臺具有制造容易、價格低廉、堅實耐用、便于維修保養(yǎng)等特點。在民航、交通運輸、冶金、汽車制造等行業(yè)逐漸得到廣泛應用。本設計中主要側重于小型家用液壓式的升降平臺。在設計氣液動剪叉式升降平臺的過程中，一般我們會考慮如下三種設計方案，如簡圖 21 所示： 畢業(yè)設計說明書 9 圖 21 三種剪叉式升降臺結構簡圖 圖中表示氣液動剪叉式升降平臺的三種結構形式。長度相等的兩根支撐桿 AB 和 MN 鉸接于 二桿的中點 E，兩桿的 M、 A 端分別鉸接于平板和機架上，兩桿的 B、 N 端分別與兩滾輪鉸接，并可在上平板和機架上的導向槽內滾動。圖中的三種結構形式的不同之處在于驅動件液壓缸的安裝位置不同。 圖 a 中的驅動液壓缸的下不固定在機架上，上部的活塞桿以球頭與上平板球窩接觸。液壓缸通過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。液壓缸驅動活塞桿控制平臺鉛直升降。 圖 c 中的液壓缸缸體尾部與機架鉸接于 G 處，活塞桿頭部與支撐桿 AB 鉸接于 F 處。液壓缸驅動活塞桿可控制平臺鉛直升降。 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構，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構。 直立固定剪叉式結構，液壓缸的行程等于平臺的升降行程，整體結構尺寸龐大，且球鉸鏈加工負載，在實際種應用較少。 水平固定剪叉式機構，通過分析計算可知，平臺的升降行程大于液壓缸的行程，在應用過程中可以實現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際平臺上的載荷力要大的多。所以實際也很少采用。 雙鉸接剪叉式結構避免了上述缺點。結構比較合理，平臺的升降行程可以達 到液壓缸行程的二倍以上。因此，在工程實際中逐漸得到廣泛的應用。本設計就重點對雙鉸接剪叉式結構形式加以分析、論述。 雙鉸接剪叉式升降平臺機構的位置參數計算 由圖 22 可知 畢業(yè)設計說明書 10 圖 22位置參數示意圖 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—— 任意位置時升降平臺的高度； C—— 任意位置時鉸接點 F 到液壓鉸接點 G 的距離； L—— 支撐桿的長度； l —— 支撐桿固定鉸支點 A 到鉸接點 F 的距離； T—— 機架長度（ A 到 G 點的距離）； ? —— 活塞桿與水平線的夾角。 以下相同。 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 00/ , / ,C C H H????代入（ 3）式得 2 2 2 1 / 200()[ ( ) 2 ]2H T C lL lC l T C????????。 （ 4） 在（ 4）式中， 0H —— 升降平臺的初始高度； 畢業(yè)設計說明書 11 0C —— 液壓缸初始長度。 雙鉸接剪叉式升降平臺機構的運動參數計算： 圖 23 運動參數示意圖 圖中， FV 是 F 點的絕對速度； BV 是 B 點絕對速度； 1? 是 AB 支撐桿的速度； 1V 是液壓缸活塞平均相對速度； 2V 是升降平臺升降速度。由圖 23 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） 在（ 5）式中， 1V —— 液壓缸活塞平均相對運動速度； 2V —— 升降平臺升降速度； ? —— 支撐桿與水平線的夾角。 以下相同。 畢業(yè)設計說明書 12 雙鉸接剪叉式升降平臺機構的動力參數計算 圖 24動力參數示意圖 圖中， P 是由液壓缸作用于活塞桿上的推力， Q 是升降平臺所承受的重力載荷。通過分析機構受力情況并進行計算（過程省略）得出： 升降平臺上升時 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） 升降平臺下降時 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—— 升降平臺所承受的重力載荷； f—— 滾動摩擦系數； b—— 載荷 Q 的作用線到上平板左鉸支點 M 的水平距離。 由于滾動輪與導向槽之間為滾動摩擦，摩擦系數很小（ f=） ,為簡化計算，或忽略不計，由（ 6）、（ 7）式簡化為： cossin( )PLQl ???? ? 。 （ 8） 畢業(yè)設計說明書 13 剪叉式升降平臺機構設計時應注意的問題 由式（ 5）和（ 8）可知：當 ? 、 ? 增大時， 21/VV值隨之減小；當 ? 、 ? 減小時， P/Q 值隨之增大。在確定整體結構值隨之減?。划?? 、 ? 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。因此設計時應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構尺寸的前提下，選取較高的 ? 、 ? 初始值。而且在整個機構中 AB 支撐桿是主要受力桿件，承受有最大的彎矩，所以應重點對其進行強度校核。 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濟，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，上平板的自重應能克服液壓缸活塞與缸體 間的密封阻力。否則，會導致升降平臺降不下來。 針對性比較小實例： 如某自動生產線上， 需設計一種升降平臺，要求升降平臺最大升降行程應大于 620mm，升降平臺面最低高度應小于 300mm，最大承重載荷 0050kg 根據實際使用要求，我們選取了單作用柱塞缸式液壓缸。液壓缸初始長度 0C =595mm；最大行程 maxS =320mm。升降太機構尺寸：升降臺面最低高度 0H =281mm。機架長度 T=1 200。支撐桿長度 L=1 . 按照上述尺寸，結合以上公式分別對雙鉸接剪叉式和水平固定剪叉式兩種結構形式進行了計算。計算結果見表 表 2 和統(tǒng)計圖 25（其中滾動摩擦忽略不計）。水平固定剪叉式結構公式如下： 2 2 1 / 2[ ( ) ] 。2ta n c osH L T SP l fbQL??? ? ??? 。 其中， S—— 液壓缸的實際行程， T—— 機架長度（ A 點到 G 點的距離）。 表 1 雙鉸接剪叉式結構計算結果 mm s ? ? H h P/Q h/s 0 281 0 40 80 120 畢業(yè)設計說明書 14 160 200 240 280 320 表中 : S 液壓缸的實際行程 . H – 升降臺實際行程 ,以下相同 . 表 2 水平固定剪叉式結構計算結果 mm S ? H H P/Q h/s 0 281 0 40 80 120 160 200 240 280 320 從計算結果可以看出：在整體結構尺寸相同、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 ,水平固定剪叉式結構大于雙鉸接剪叉式結構；升降臺最大行程 hmax ，雙鉸接剪叉式結構大于水平固定剪叉式結構。 由于采用了雙鉸接剪叉式結構液壓升降平臺，在設備安裝時避免了挖地坑，不僅節(jié)省了費用，還給以后了設備維護和檢修帶來方便。 綜上所述，氣液動雙鉸接剪叉式結構液壓升降平臺整體尺寸較小，結構簡單、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、升降行程大的場合，是一種值得推薦使用的升降機構。 畢業(yè)設計說明書 15 圖 25 兩種結構計算結果對比 剛剛我們已經 簡單的分析并討論了雙鉸接剪叉式液壓升降平臺機構與其他兩種機構的區(qū)別以及在實際應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、相同的升降平臺等都不改變的基礎之上，能否將設計進行進一步的優(yōu)化呢？ 為證明這一點，我們可以從該機構的布置方式考慮，將結構略改動一下。 從直觀的角度分析考慮，如下圖 26 所示： 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支撐桿活動的區(qū)域的，液壓缸的頭部是連接在桿 1 的右端（偏向桿 1 的活動鉸連接）。因此，我們針對實際升降臺剪叉機構中液壓缸常用的布置方式存在的問題，提出了另一種相對布置方式，將液壓缸布置在與之相對稱的左側，即與剪叉機構的固定支點在同一側，來進一步分析討論。利用瞬時速度中心法和虛位移原理，推導出這兩種布置方式液壓缸活塞運動速度與臺面升降速度的關系式及活塞推力與臺面荷重的關系式，并對兩種布置方式進行了分析比較，指出了它們各自的優(yōu)缺點以及適用畢業(yè)設計說明書 16 場合。根據升降臺剪叉機構的工程實例做了幾何、運動和動力參數的對比計算和液壓缸結構參數的合理選擇。 問題的提出 ： 液壓缸驅動的剪叉機構再各種升降臺中廣泛應用，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構內的布置要受到折合后高度的約束。根據文獻 [4]的有關液壓缸驅動剪叉機構的運動學及動力學分析一章，得知在這種布置方式的情況下，如圖 27： 圖 27 液壓缸布置在左側 液壓缸活塞運動速度與臺面升降速度的關系式為 22 2 c o s 2 s in ( )2 c o s ya l a lvvl ? ? ? ??? ? ? ?? （ 1） 活塞推力與臺面荷重