【文章內(nèi)容簡介】 的穩(wěn)定性，降下汽車時(shí)的注意事項(xiàng)，日常和定期維修檢查工作等。雖然汽車舉升機(jī)已有 70 年的歷史，其設(shè)計(jì)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(huì)造成嚴(yán)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(yīng)選購那些安全性能良好的汽車舉升機(jī)，另外，還應(yīng)認(rèn)真學(xué)習(xí)和理解說明書中的各項(xiàng)安全注意事項(xiàng)并認(rèn)真貫切執(zhí)行。這里僅就使用維護(hù)舉升機(jī)時(shí)普遍應(yīng)當(dāng)注意的事項(xiàng)說明于后。 （ 1）使用中的舉升機(jī)每天都應(yīng)進(jìn)行檢查。發(fā)現(xiàn)有效故障或零部件損壞時(shí)，不得再使用。維修時(shí)應(yīng)采用該舉升機(jī)的 制造廠所提供的配件，不得隨意代替或自制。 （ 2）舉升機(jī)不得超載使用。每臺(tái)舉升機(jī)的額定載荷均注明在設(shè)備的銘牌上。特別要注意防止偏載，即整機(jī)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(yán)重分配不均的汽車時(shí)應(yīng)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(jī)均應(yīng)由經(jīng)過培訓(xùn)并經(jīng)考核合格的人員操作。 （ 4）舉升汽車時(shí)，車內(nèi)不得有人。舉升機(jī)升降和使用時(shí)，顧客和無關(guān)人員應(yīng)遠(yuǎn)離舉升機(jī)。 （ 5）舉升機(jī)區(qū)域內(nèi)不得有任何障礙物，如油脂、廢物、瓦礫等。 （ 6）當(dāng)汽車駛上舉升機(jī)前，應(yīng)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(jī)或汽車。 （ 7）在舉升機(jī)上承載汽車時(shí)應(yīng)仔細(xì)操作。將舉升機(jī)的支撐器安置到汽車制造廠推薦的舉升機(jī)逞力接觸點(diǎn)。只有當(dāng)支撐器與汽車上的承力點(diǎn)接觸嚴(yán)密后才能將舉升機(jī)升起 。對(duì)其接觸的嚴(yán)密性進(jìn)行認(rèn)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(dòng)或安裝位置的不同會(huì)引起重心的急劇變化，從而導(dǎo)致舉升汽車時(shí)的不穩(wěn)定。 （ 9）舉升機(jī)降下前，應(yīng)將汽車下面的工具箱，臺(tái)架及其它設(shè)備全部移開。要降下舉升機(jī)前，還必須松開鎖緊裝置。 注意 :如欲在汽車下面進(jìn) 行維修作業(yè)時(shí)，應(yīng)將舉升機(jī)提升到足夠的高度，以便鎖緊裝置嚙合。 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 9 第 2章 剪叉式升降臺(tái)的應(yīng)用及其受力分析的討論 本討論的目的通過分析氣液動(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)的過程中，一般我們會(huì)考慮如下三種設(shè)計(jì)方案，如簡圖 21 所示： 圖 21 三種剪叉式升降臺(tái) 結(jié)構(gòu)簡圖 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。 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 10 水平固定剪叉式機(jī)構(gòu)，通過分析計(jì)算可知，平臺(tái)的升降行程大于液壓缸的行程，在應(yīng)用過程中可以實(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 22 可知 圖 22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—— 支撐桿的長度； l —— 支撐桿固定鉸支點(diǎn) A 到鉸接點(diǎn) F 的距離； T—— 機(jī)架長度（ A 到 G 點(diǎn)的距離）； ? —— 活塞桿與水平線的夾角。 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 11 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(shè) 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(tái)的初始高度； 0C —— 液壓缸初始長度。 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 23 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 23 可知： 1111112,s i n( ) s i n( ) ,s i n( )c osc os ,s i n( )FFBBVlV V lVLVLlVLVVl?? ? ? ? ?????????? ? ? ??????? 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 12 21cossin ( )V LVl ???? ? 。 （ 5） 在（ 5）式中， 1V —— 液壓缸活塞平均相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度； 2V —— 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 24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。通過分析機(jī)構(gòu)受力情況并進(jìn)行計(jì)算（過程省略） 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； 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 13 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=） ,為簡化計(jì)算，或忽略不計(jì)，由（ 6）、（ 7）式簡化為： 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?。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?。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。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。 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)架長度 T=1 200。支撐桿長度 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 25（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 度（ A 點(diǎn)到 G 點(diǎn)的距離）。 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 14 表 1 雙鉸接剪叉式結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果 mm s ? ? H h P/Q h/s 0 281 0 40 80 120 160 200 240 280 320 表中 : S 液壓缸的實(shí)際行程 . H – 升降臺(tái)實(shí)際行程 ,以下相同 . 表 2 水平固定剪叉式結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果 mm S ? H H P/Q h/s 0 281 0 40 80 120 160 200 240 280 320 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)。 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 15 圖 25 兩種結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果對(duì)比 剛剛我們已經(jīng)簡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 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(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題，提出了另一種相對(duì)布置方式，將液壓缸布置在與之相對(duì)稱的左側(cè)，即與剪叉機(jī)構(gòu)的固定支點(diǎn)在同一側(cè)，來進(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)系式及活塞推力與本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 16 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) [4]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 27： 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 27。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 ? 角較小），所需液壓缸的推力將大大增加。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，不過這將增加一對(duì)液壓缸的支座，同時(shí)帶來機(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。 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 17 兩種布置方式的分析和比較 ： 為了解決以上提出的問題，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 28： 圖 28液壓缸布置在右側(cè) 這里仍用瞬時(shí)速度中心法來求解活塞運(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） 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?