【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 平衡對(duì)象，鉸鏈的約束為理想約束，臺(tái)面荷重 W 及液壓缸活塞推力 P 為主動(dòng)力，依虛位移原理可知，所有作用在該質(zhì)點(diǎn)系的主動(dòng)力在任何虛位移中所做的虛功之和等于零。即 ? ??? 0)( iiwiiyiix zFyFxF ??? 取圖 32所示的坐標(biāo)軸，可得： 0??? wpypx yWyPxP ??? （ 34） 由圖 ： ?cos?? PPx ， ?sin?? PPy 圖 動(dòng)力分析機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 21 ?c o s)( ??? alx p ， ?sin)( ??? aly p ， ?? sin2 ??? lyw 經(jīng)變分運(yùn)算后得： ???? ????? s in)( alx p ???? ???? c o s)( aly p ???? ???? c o s2 ly w 代入式 34，整理后得活塞推力 Wal lP ???? ??? )si n()( c os2 ??? （ 35） 這就是活塞推力與臺(tái)面荷重的關(guān)系式 。 由此式可見 ， 在給定臺(tái)面荷重W 的情況下， 活塞推力 P 隨 a， B角變化而變化 ， 而 a， B角與結(jié)構(gòu)尺寸 a，b， l及升程 h有關(guān) 。 所以 ， 根據(jù)設(shè)計(jì)要求的荷重和剪叉機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸 ，即可求出在整個(gè)升程范圍內(nèi)液壓缸活塞的推力， 以確定出液壓系統(tǒng)的工作壓力 。 驗(yàn)證（ 33）式和（ 35）式的正確性，可從機(jī)械能守恒原理來證明，即 WVPV y ??? 當(dāng)起始角為最小值時(shí)，活塞 推力 P 為最大值 ， 這便是確定液壓系統(tǒng)最高工作壓力的依據(jù) 。 而臺(tái)面升降速度 V 的變化范圍 較小，可以滿足工程設(shè)計(jì)的要求，如要進(jìn)一步減小升降速度的變化范圍，可通過適當(dāng)調(diào)整結(jié)構(gòu)尺寸 a， b， l來實(shí)現(xiàn) 。 因此，校核計(jì)算時(shí)只需要校核在最低位置時(shí)參數(shù)就行了。 舉升機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定與校核 剪叉 機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸： a=500mm， b=100mm， l=1460mm， ?50 ?? ，?190 ?? 考慮到超載的因素，因此計(jì)算臺(tái)面荷重應(yīng)有一定的安全系數(shù)，即臺(tái)面荷重： 5 3 9 0 )3 0 07 0 04 0 0 0( ??????????? ?gmmmW e ）（ 車廂托架 22 N 1) 油缸與活塞初始長(zhǎng)度： 419s i n 50 014 605s i ns i ns i n 11001 ??????? 油油油 llall ???? mm i n100s i n 220 ???? ?油油ll b? mm ????? 油油油 lll mm 2) 油缸推力： Wal lP ???? ??? )s i n()( c os2000 ??? 196 681539 00)519s i n()500146 0( 5c os146 02 ????? ??? ???N 由于剪叉機(jī)構(gòu)由兩個(gè)相同的液壓油缸同時(shí)提供的，因此單個(gè)液壓油缸的推力為 : 9834121966812 ??? PT N 3) 銷軸的校核：（圖 為剪叉臂受力簡(jiǎn)圖） 13475453900421 ???? WFF N 圖 23 整體考慮對(duì) O 點(diǎn)取矩： ? ?0M ??? 5c os2)18 0si n()(5c os21 3 ????????????? lFalTlW ?? ??? 5c os14 60215 6si n19 6098 3415c os14 6053 90021 3 ?????????? F 134763 ?F N 中心銷 B 所受力： 0?xF 2 69 5 11 34 7 61 34 7 531 ????? FFF y N 26951?中心銷N N 底座銷 O 所受力： 2 9 8 319c o s9 8 3 4 1c o s4 ????? ??TF x N 40 919sin9 83 4 11 34 7 52 69 5 1sin24 ????????? ??TFFF yyN 93 36 98 09 222424 ????? yx FFN 底座銷 N 銷軸均用 45 鋼制造，作調(diào)質(zhì)處理，其屈服強(qiáng)度為 [ s? ]=335MPa，選擇安全系數(shù)為 2，其許用剪切應(yīng)力 [? ]=[ s? ]=。 與油缸聯(lián)結(jié)的銷軸的直徑為 30mm，其最大剪切應(yīng)力為： 98341 622 ?????? ?RT?? MPa ][?? 底座銷軸的直徑為 40mm，其最大剪切應(yīng)力為： 93363 622 ?????? ?RT?? MPa ][?? 24 中心銷軸的直徑為 40mm，其最大剪切應(yīng)力為： 2695 1 622 ?????? ?RT?? MPa ][?? 銷軸都有足夠的抗剪切能力。 4）剪 叉臂的校核 由圖 可知對(duì)剪叉臂上段受力最大，剪叉臂初選 碳素合金鋼Q345(16MnL)的 方型鋼管 ，其 截面尺寸為 100? 50? 8，經(jīng)有限元分析發(fā)現(xiàn)其在 D 點(diǎn)（圖 ）時(shí)變形最大，為 （參考黃考考《高位自卸改裝汽車靜力學(xué)分析與有限元優(yōu)化設(shè)計(jì)》），在從平臺(tái)安全性、穩(wěn)定性和節(jié)約材料等多方面考慮，將剪叉臂的最大變形量設(shè)置為 10mm，這樣高位升高機(jī)構(gòu)該剪叉臂就符合要求了。 5） 托架的校核 在舉升 過程中托架基本上被內(nèi)外剪叉臂分為三段，托架采用兩側(cè)立的16 槽鋼，寬為 900mm承受均布載荷，材料為 Q345(16MnL)如圖 所示，此托架最大變形量為 ，為了增加上平臺(tái)的穩(wěn)定性只要將其最 大變形量控制在 30mm以內(nèi)就可以。因此此托架完全可以滿足要求。 高位 傾卸 機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 舉升 工作原理 D 式舉升機(jī)構(gòu)又稱后推式連桿放大舉升機(jī)構(gòu)。具有工作原理見圖 。該舉升機(jī)構(gòu)由舉升油缸OB、三角臂 ABC、拉桿 OA 構(gòu)成。工作狀態(tài)下油缸充油使活塞桿 OA 一 邊旋轉(zhuǎn)一邊升高。三角臂通過鉸接點(diǎn) C 使貨廂繞后鉸接點(diǎn) K 翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)貨廂圖 托架 25 舉升卸貨。當(dāng)卸貨完成后，液壓操縱手柄扳到“下降”位置，車廂在自重作用下使油缸回油并復(fù)位。 受力分析 D 式舉升機(jī)構(gòu)的油缸 P通過三角臂 DBK 間接作用到 貨廂上。油缸兩端通過鉸鏈 A、 B 分別與車架、三 角臂相連。拉桿兩端通過鉸鏈 A、 K分別與車架、三角臂相連。三角臂通過鉸鏈 D與貨廂相連。圖 中受力與結(jié)構(gòu)參數(shù)示意為： F —— 三角臂對(duì)貨廂舉升力； 39。F —— 貨廂對(duì)三角臂的舉升阻力； G —— 貨廂及貨物總重，假設(shè)貨物在貨廂中均勻分布，且在舉升中重心恒定； P —— 油缸對(duì)三角臂推力； T —— 拉桿對(duì)三角臂拉力； ? —— 推力 F 與 AO 夾角，即 DAO? ； 39。? —— 推力 F 與 拉 桿 夾 角 ， 即DAK? ； ? —— 推力 F 與 DK 夾角，即 ADK? ； 39。? —— 三角臂結(jié)構(gòu)參數(shù)，即 BDK? ； ? —— 油缸推力 P 與拉桿夾角，即BAK? ； Y —— 鉸點(diǎn) A 、 D 間距離； X —— 鉸點(diǎn) A 、 B 間距離； L —— 鉸點(diǎn) A 、 O 間距離； 1l —— 拉桿 AK 的長(zhǎng)度； 2l —— 三角臂 DK 邊長(zhǎng)； 4l —— 三角臂 DB 邊長(zhǎng)； ? —— 車廂舉升角； 圖 D式舉升機(jī)構(gòu)示意圖 圖 D式舉升機(jī)構(gòu)受力簡(jiǎn)圖 26 ? —— 油缸與垂線夾角； ? —— OD 與車廂底面夾角； ? —— OA 與大梁平面夾角； 1）三角臂對(duì)車廂翻傾力 F的計(jì)算 以三角臂為分離體，作用于其上的三個(gè)力 39。F 、 P 與 T 構(gòu)成平面匯交力系， 三力作用線必通過 A點(diǎn)，且 39。F =F 。 在以車廂為分離體，不計(jì)各鉸鏈處摩擦阻力矩，對(duì)鉸點(diǎn) O 取矩，即00 ??M 則： )s i nc o s)(s i n ()c o ss i n()c o s ( ???????? hbFhbF ?????? ?? sin)(c o s hHGGa ??? ? )s i n()s i nc os()c os()c oss i n( s i n)(c os ???????? ?? ????? ??? hbhb hHGGaF （ 36） 在 AOD? 中： )c o s (2222 ????? ????? LLY ? )c os (222 ????? ?????? LLY （ 37） 又有： )si n(si n ???? ??? YL 得： ? ???s in )s in( ???? LY （ 38） 由式（ 37）和式（ 38）可得： )c o s (2 )s i n (s i n 22 ????? ???? ????? ??? LL L ? )c o s (2 )s i n (a r c s i n 22 ????? ???? ????? ??? LL L 27 （ 39） 由式（ 36）及（ 39），對(duì)于任一個(gè)給定的車廂舉升角 ? ，都可求出三角臂所能產(chǎn)生的翻傾力 F 的大小以及 F 與水平線夾角（ ? +? ）。并可由式（ 38）計(jì)算出每一舉升角 ? 所對(duì)應(yīng)的 Y 值。 2）油缸行程計(jì)算 在 DAK? 中： ?c o s2 222221 ?????? YlYll 得： yl lYl 2212222a r c c os ???? （ 310） 又 39。122122 c o s2 ?YlYll ??? 得： yl lYl 12222139。2a r c c os ???? （ 311） 在 ABD? 中： )c o s (2 39。42422 ?? ???? YllYX ? )c os (2 39。4242 ?? ????? YllYX （ 312） 由式（ 310）及（ 312），可求出每一舉升角所對(duì)應(yīng)的 X 值。若設(shè)最小舉升角對(duì)應(yīng)油缸長(zhǎng) 1X ，最大舉升角對(duì)應(yīng)油缸長(zhǎng)為 2X ，則油缸行程 S為： 12 XXS ?? （ 313） 3）油缸推力計(jì)算 在 ABK? 中： ?c o s2 122123 ?????? XlXll 1232122a r c c os Xl llX ???? (314) 以三角臂為分離體，忽略各鉸接處摩擦阻力矩，對(duì) K 點(diǎn)取矩，即? ?0kM ， 28 則： ?? s ins in 139。139。 PllF ? 由于 39。F =F 得 ?? sinsin 139。1 PlFl ? ? ??sinsin 39。FP ? （ 315） ????? ????? 39。90 ? （ 316） 由有式（ 315）與式（ 316）便可求出油缸推力 P和油缸與垂線夾角 ? 4）拉桿拉力計(jì)算 以三角臂為分離體，忽略各鉸鏈處摩擦阻力矩，對(duì) B 點(diǎn)取矩，即0?? BM ， 則 ??? s in)s in ( 139。39。 TlXF ?? 由于 39。F =F ??? s in)s in ( 139。39。 TlXF ?? ? ? ??s in )s in(139。lXFT ?? （ 317） T 與水平面夾角 39。???? ??? （ 318） 由式（ 317）及式（ 318）便可求出拉桿拉力及相應(yīng)夾角 ? 。 傾卸機(jī)構(gòu)受力計(jì)算 由于油缸最大舉升力 p 及最大拉桿拉力 T 均出現(xiàn)在 ?0?? 的初始位置，所以計(jì)算受力時(shí)時(shí)，只要計(jì)算初始位置（ ?0?? 時(shí)）即可。 已知參數(shù)如下： 315?H mm， 150?h mm， 1450?a mm， 1550?b mm， 8951 ?l mm