【正文】 因?yàn)橐簤焊椎陌惭b在剪叉式支撐梁的側(cè)面，載運(yùn)平臺(tái)在下降到最低位置時(shí)會(huì)影響平臺(tái)的最低高度，所以液壓缸的直徑要設(shè)置合理 才能不影響卸載貨物 。 同時(shí)還要滿足強(qiáng)度要求，因?yàn)樵谏禉C(jī)構(gòu)中液壓缸也承受著載荷，所以對(duì)液壓缸的 材料和厚度也有 要求， 在這個(gè)過(guò)程中要借助《液壓傳動(dòng)基礎(chǔ)》等資料來(lái) 參考 ，方能進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和計(jì)算 。 液壓系統(tǒng)的組成 一部完整的完整 、 能夠正常工作的液壓系統(tǒng) ，根據(jù)本次設(shè)計(jì)包括以下五個(gè) 部分： ⑴ 能源裝置（動(dòng)力原件）：手動(dòng)液壓泵中動(dòng)力元件是手壓桿，通過(guò)人輸入動(dòng)力，給液壓系統(tǒng)提供壓應(yīng)力油，將 手動(dòng)生物能轉(zhuǎn)化為液壓能。 ⑵ 執(zhí)行裝置（執(zhí)行元件）：在這個(gè)簡(jiǎn)單的液壓系統(tǒng)中，執(zhí)行元件是液壓缸以及活塞桿，主要作用是將液壓油傳遞的液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)剪叉機(jī)構(gòu) 的支撐梁運(yùn)動(dòng)從而使載運(yùn)平臺(tái)向上運(yùn)動(dòng) 。 ⑶ 控制裝置（控制元件）：手動(dòng)液壓泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，這里的控制元件只有單向閥和卸荷閥， 單向閥只允許經(jīng)過(guò)閥門(mén)的液壓油沿著一個(gè)放向流動(dòng)，圖中為由下向上流動(dòng)； 卸荷閥的作用是卸載液壓油中的壓力， 是液壓油中的壓力能逐漸變小，主要用于升降平臺(tái)的下降過(guò)程，在這一過(guò)程中，載運(yùn)平臺(tái)上有重物，則會(huì)對(duì)平臺(tái)施加載荷，相應(yīng)的剪叉結(jié)構(gòu)會(huì)承受到載荷，此時(shí)會(huì)對(duì)液壓缸中的液壓油產(chǎn)生壓力，則液壓油中儲(chǔ)存 來(lái)自重物的 壓力能， 只要通過(guò)手動(dòng)打開(kāi)卸荷閥，液壓油就會(huì)在壓力的作用下回到油箱中， 載運(yùn)平臺(tái)降低，方便卸貨，在此過(guò)程中不需要消耗任何能量，這就是適用手動(dòng)液壓系統(tǒng)作為原動(dòng)機(jī)的最大受益之處 。 （ 4）輔助裝置（輔助元件） ：在手動(dòng)液壓 系統(tǒng)中包括油箱、濾油器、油管及接頭、密封圈等裝置，油箱負(fù)責(zé)儲(chǔ)存液壓油，在系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中液壓缸中的液壓油量會(huì)發(fā)生變化， 油箱可負(fù)責(zé)中轉(zhuǎn)過(guò)程，油管的作用是液壓油的通道以便傳遞 25 / 37 液壓能 。 （ 5）工作介質(zhì)，它是指?jìng)鬟f能量的工作介質(zhì)， 有各種礦物油、乳化液和合成型液壓油等幾大類。 在液壓油的選擇有液壓油的類型和黏度，液壓油的黏度選擇主要取決于液壓泵的類型、工作壓力、工作溫度等因素，首選的是專用液壓油 。 以上五個(gè)裝置都是需要在以下計(jì)算和分析中確定的，根據(jù)額定載荷和其他工作條件計(jì)算出具體參數(shù)，然后通過(guò) ProE 畫(huà)出個(gè)零件圖和裝配圖 。 圖 14 手動(dòng)液壓系統(tǒng)中的控制元件符號(hào) 圖 b 圖 c 為此機(jī)構(gòu)的手動(dòng)液壓系統(tǒng)的原理圖，其中 1 為油箱， 2 和 5 為單項(xiàng)閥， 3 26 / 37 小活塞， 4 為操作手柄， 6 為液壓缸， 7 為卸荷閥 液壓系統(tǒng)的循環(huán)回路： 當(dāng)操作手柄 4 向上提起，帶動(dòng)活塞 3 向上運(yùn)動(dòng)，單項(xiàng)閥 2會(huì)被打開(kāi)油液會(huì)通過(guò)單向閥進(jìn)入小活塞缸中，下壓操作手柄，單向閥 2 關(guān)閉，單向閥 5 被打開(kāi)，油液通過(guò)液壓管進(jìn)入液壓缸 6 中，此時(shí)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為油液的壓力能，油液隨著管道向液壓缸流動(dòng)， 此時(shí)油液壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能， 推動(dòng)液壓缸 活塞向上運(yùn)動(dòng)，活塞桿會(huì)推動(dòng)剪叉式支撐梁向上運(yùn)動(dòng)，載運(yùn)平臺(tái)向上運(yùn)動(dòng) ， 方便從貨車(chē)上把貨物裝在小車(chē)上，當(dāng)需要從小車(chē)上卸載貨物時(shí)，打開(kāi)卸荷閥 7，油液在壓力作用回到油箱，液壓缸活塞桿向下運(yùn)動(dòng)，液壓缸活塞收縮，支撐梁向下運(yùn)動(dòng)，載運(yùn)平臺(tái)向下運(yùn)動(dòng)，完成油液循環(huán)過(guò)程。 手動(dòng) 液壓泵的選用 手動(dòng)油泵、腳踏油泵體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡(jiǎn)單，超高壓，小排量，配有低壓泵以提高工作效率?？芍苯訉?duì)壓力容器進(jìn)行壓力試驗(yàn)，配備油缸及機(jī)具可以進(jìn)行 起重、頂升、彎曲、校直、拉伸、沖孔、鉚接、拆裝等作業(yè)。 型號(hào) 工作壓力 (??????) 最大排量(mL/次 ) 最大手搖力(N) 油箱容量(L) 出口螺紋公制 外形尺寸(mm) 重量(Kg) 高壓 低壓 高壓 低壓 SYB1 63 500 600x100x150 9 SDB1/ 63 500 600x100x150 8 SDB1/3 63 500 3 620x160x150 10 SDB2/ 63 500 620x150x150 SDB2/3 63 500 3 620x190x150 SSB1 63 25 500 1 150x120x180 9 表 1 技術(shù)參數(shù) 根據(jù)液壓缸容量 和手動(dòng)液壓泵的外形尺寸，選擇 SYB1 型的手動(dòng)液壓泵，而且該液壓泵屬于小型，操作方便，適合用于手推車(chē)上，通過(guò)在網(wǎng)站上查詢可知，由多出廠家銷售型號(hào)手動(dòng)液壓泵，而且價(jià)格優(yōu)惠平均 240～ 600 元一臺(tái) ，而且網(wǎng)上直銷，隨時(shí)可以訂購(gòu) 27 / 37 圖 c 執(zhí)行機(jī)構(gòu) —— 液壓缸的選用 與參數(shù)計(jì)算 液壓缸的 類型、數(shù)量、安裝位置 液壓缸是升降機(jī)構(gòu)的執(zhí)行元件，在選擇的時(shí)候要考慮一下幾個(gè)因素： （ 1）液壓缸的工作環(huán)境 ，工作環(huán)境條件不同液壓缸的結(jié)構(gòu)和參數(shù)設(shè)計(jì)也不同，但在本次設(shè)計(jì)中，小推車(chē)是在正常工作環(huán)境下， 負(fù)載相對(duì)較小而且比較穩(wěn)定， 工作環(huán)境比較清潔 ，所以 不用考慮不利因素帶來(lái)的影響 。 （ 2） 液壓缸大小和外部 負(fù)載情況 液壓缸的安裝方式是耳軸式，而且小推車(chē)的要求是方便攜帶，所以液壓缸的形狀和大小 要設(shè)計(jì)合理才能保證小推車(chē)的體型輕便 ，而且要在能承載額定載荷的情況下減小液壓缸的尺寸。 （ 3）液壓缸的運(yùn)動(dòng)形式和安裝約束條件 根據(jù)剪叉式升降機(jī)構(gòu)的中液壓缸的工作形式來(lái)確定液壓缸的最大和最小行程，從而確定液壓缸的長(zhǎng)度和活塞桿的長(zhǎng)度，既要保證液壓缸推動(dòng)升降平臺(tái)達(dá)到最高位置，又要保證液壓缸能夠收縮使載運(yùn)平臺(tái)下降到對(duì)位置以便方便卸載， 保證平臺(tái)上下活動(dòng)靈活， 所以設(shè)計(jì)合理的長(zhǎng)度尤為重要 。 （ 4） 液壓缸的受力情況 要充分考慮液壓缸的承載能力，若液壓缸收到側(cè)向力或者偏心力的時(shí)候容易發(fā)生損壞，因?yàn)橐簤焊?受到側(cè)向剪力的時(shí) 候容易發(fā)生彎曲，所以在安裝的時(shí)候應(yīng)當(dāng)盡量避免這種情況，最好使液壓桿只受拉力和壓力，另外考慮到小推車(chē)的使用壽命，選擇液壓缸的時(shí)候液壓考慮這個(gè)因素，液壓缸 的耐用性是小車(chē)耐用的基礎(chǔ)。為了安全考慮。 按照 液壓缸按結(jié)構(gòu)形式分類為 : 活塞式液壓缸、柱塞式液壓缸、擺動(dòng)式液壓缸。 28 / 37 活塞式液壓缸：將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的、做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)（或擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)）的液壓執(zhí)行元件。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠。用它來(lái)實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，可免去減速裝置，并且沒(méi)有傳動(dòng)間隙，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，因此在各種機(jī)械的液壓系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。 柱塞式液壓缸：結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，成本低，制造方便，柱塞常做成空心的，單柱塞缸只能有一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，所以多成對(duì)使用。 一般用在行程比較長(zhǎng)的場(chǎng)合，比如：龍門(mén)刨床、液壓機(jī)、 導(dǎo)軌磨、大型拉床等。 擺動(dòng)式液壓缸：輸出扭矩并實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件，也稱擺動(dòng)式液壓馬達(dá)。有單葉片和雙葉片兩種形式。定子塊固定在缸體上，而葉片和轉(zhuǎn)子連接在一起。根據(jù)進(jìn)油方向， 葉片將帶動(dòng)轉(zhuǎn)子作往復(fù)擺動(dòng)。 液壓缸數(shù)量： 為了保證左右平衡，所以液壓缸的安裝數(shù)量為左右各一個(gè) 安裝位置 ： 在步驟 中 通過(guò)計(jì)算和分析得出了具體的方案， 通過(guò)鉸鏈與 支撐梁鉸接，其中內(nèi)支架的鉸接點(diǎn)距剪叉中心為 k=396mm，外支架的鉸接點(diǎn)距剪叉中心 a=110mm。 小結(jié) ： 根據(jù)各種液壓缸的性能和特點(diǎn)，這里選擇活塞式液壓缸，才能滿足升降機(jī)構(gòu)的需要，為剪叉機(jī)構(gòu)提供推力，并且承受 剪叉式支撐梁的壓力。 液壓缸的計(jì)算 （ 1） 液壓缸作用力 和內(nèi)徑的確定 已知條件為液壓缸所需的最大推動(dòng)力 F=，然后根據(jù)這個(gè)條件和參考資料上的公式來(lái)計(jì)算液壓缸的內(nèi)徑 D和活塞桿直徑 ， 在計(jì)算過(guò)程中將密封阻力的因素計(jì)算到液壓缸的機(jī)械效率中去，則液壓缸的機(jī)械效率為 ，液壓缸被壓P0 = 1MPa，液壓缸行程 S=220mm，液壓缸額定壓力 P=13MPa。 根據(jù)資料活塞桿直徑 d 和工作壓力的關(guān)系為： 得 = ，則： = √ 4?? ?????0 ??? ??0 2?????0 根據(jù)條件求得 D=，則相應(yīng)的可以求得 d= 29 / 37 圖 15 液壓缸計(jì)算簡(jiǎn)圖 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 233893，取標(biāo)準(zhǔn)直徑 D=50mm， d=35mm (2)活塞桿 直徑的確定和 校核 ? ???Fd 4? F—— 液壓缸的負(fù)載力 ? ? nb?? ? ??? —— 材料許用應(yīng)力（ 45 鋼） b? —— 活塞桿材料的抗拉強(qiáng)度 640mpa n —— 安全系數(shù) ?n ? ? ??? 則 ≥ √ 4 [ ]=√4457= 滿足要求 （ 3）工作速比 30 / 37 ?? = 2= ??2??2。??2= （ 4） 缸筒壁厚的計(jì)算 根據(jù)以下計(jì)算式 圖 16 缸筒壁厚公式 根據(jù)缸徑查手冊(cè)預(yù)取 = 3 此時(shí) = 350 = 滿足使用薄壁缸筒計(jì)算式的要求，下面利用上式來(lái)計(jì)算： 最高允許壓力一般是額定壓力的 倍，根據(jù)給定參數(shù) P=13MP，所以：P a = 13 = 許用應(yīng)力在選取材料的時(shí)候給出： [ ] = n = 3605 = 720MPa 根據(jù)式 — 3得到壁厚： = 為了保證安全，去壁厚為 5mm。 確定了壁厚則可以確定液壓缸外徑 D1=60m （ 5） 缸體長(zhǎng)度的確定 根據(jù)剪叉式升降機(jī)構(gòu)確定液壓缸的最小總長(zhǎng)度 為 287mm，液壓缸的最大長(zhǎng)度為 455mm，則液壓缸最大行程 L=168mm， 分別為 液壓缸缸體內(nèi)部的長(zhǎng)度應(yīng)等于活塞的行程與活塞寬度的和。缸體外部尺寸還 31 / 37 要考慮到兩端端蓋的厚度，一般液壓缸缸體的長(zhǎng)度不應(yīng)大于缸體內(nèi)徑 D的 2030倍。 缸體長(zhǎng)度 （ 20— 30） D=（ 1000— 1500） mm 即：缸體內(nèi)部長(zhǎng)度為 168+35+= 取 210mm， 根據(jù)缸體內(nèi)部長(zhǎng)度確定缸體長(zhǎng)度為 （ 6） 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度確定 當(dāng)活塞桿全部外伸是，從活塞支撐面中點(diǎn)到缸蓋 滑動(dòng) 支撐面 中 點(diǎn)距離為 H，稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。如果導(dǎo)向長(zhǎng)度過(guò)小，將使液壓缸的初始撓度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。 對(duì)一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 H應(yīng)滿足： H ≥ 20 + 2 = 22020 + 502 =26mm 式中： L—— 液壓缸的最大行程（ mm） D—— 液壓缸內(nèi)徑（ mm） （ 7） 活塞厚度的確定 活塞厚度一般去內(nèi)徑 D 的 — 倍 即活塞厚度范圍為 30— 50mm 取厚度為 35mm （ 8） 缸蓋厚度的確定 一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度按強(qiáng)度要求 可用下列公式進(jìn)行近似計(jì)算： T≥ √ [ ] ≥ 50√～ = ～ 式中： D—— 缸蓋止口內(nèi)徑（ mm） T—— 缸蓋有效厚度（ mm） T≥,取 （ 9）活塞桿長(zhǎng)度 活塞桿長(zhǎng)度為 2872035=232mm 小結(jié) 通過(guò)本節(jié)的分析和計(jì)算得出了 剪叉式手動(dòng)液壓小推車(chē)手動(dòng)力機(jī)構(gòu)部分 —— 手動(dòng)液壓泵的詳細(xì)參數(shù)，通過(guò)給出的額定載荷和上一節(jié)算出的所需手動(dòng)液壓泵最大 32 / 37 推力 ， 選擇合理的手動(dòng)液壓泵， 然后根據(jù)查閱相關(guān)資料，根據(jù)公式和參考文獻(xiàn)算得了液壓缸的詳細(xì)尺寸，其中有液壓缸的內(nèi)徑，活塞桿直徑，活塞的尺寸，液壓缸外徑， 液壓缸厚度和長(zhǎng)度，這樣就可以用 proE 畫(huà)出液壓缸零件圖，而且還對(duì)液壓缸內(nèi)徑進(jìn)行了材料選擇和強(qiáng)度校核 。 33 / 37 致 謝 我由衷的感謝在這畢業(yè)設(shè)計(jì)中給予我?guī)椭乃腥?，其中?duì)我?guī)椭畲蟛賱谧疃嗟木褪俏业闹笇?dǎo)老師 —— 楊蔚華老師，無(wú)論什么時(shí)候去請(qǐng)教問(wèn)題的時(shí)候她總是會(huì)停下手中的工作給我耐心的解答。還要感謝身邊同學(xué)的幫助，在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到難以決斷的選擇時(shí)我都會(huì)找同學(xué)去討論，而且每次都能得到滿意的答案，還要感謝學(xué)校給我這次獨(dú)立完成一次自由課題設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，我可以充分發(fā)揮我的想象，利用所學(xué)的知識(shí)來(lái)我的構(gòu)思形象的展現(xiàn)出來(lái)， 我可以感受把想象變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的快樂(lè)，享受著 設(shè)計(jì)過(guò)程中自由發(fā)揮的樂(lè)趣，雖然如此，但是在完成設(shè)計(jì)的過(guò)程中依然會(huì)碰到一些困難 ，不過(guò)方法總比困難多，只要多花時(shí)間去專研總會(huì)有解決辦法，比如在最初設(shè)計(jì)的時(shí)候無(wú)從下手，因?yàn)檎n題來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)際，所以我選擇在生活實(shí)際中進(jìn)行調(diào)查，來(lái)獲得設(shè)計(jì)條件和原始數(shù)據(jù)， 萬(wàn)事開(kāi)頭難，這就是我的解決辦法， 在這里也要感謝在百忙之中 給我提供相關(guān)數(shù)據(jù)的快遞員。 光陰似箭，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成就代表著大學(xué)時(shí)光的完結(jié)，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)也是對(duì)我們大學(xué)四年學(xué)習(xí)的一個(gè)評(píng)估，檢測(cè)我們是 不是真正掌握了大學(xué)所規(guī)定的課程內(nèi)容 ， 能不能用所學(xué)的知識(shí)來(lái)解決實(shí)踐的問(wèn)題， 有沒(méi)有能力踏入到社會(huì)中，通過(guò)本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我深深的反省了一下自己，在設(shè)計(jì)的過(guò)程 中明顯會(huì)感覺(jué)心有余而力不足，以前學(xué)過(guò)的部分知識(shí)沒(méi)有真正的掌握，以至于要臨時(shí)去翻書(shū)學(xué)習(xí)，只要發(fā)現(xiàn)不足就及時(shí)去學(xué)習(xí) 便為時(shí)不晚 ， 所謂活到老學(xué)到老，人本來(lái)就是一個(gè)不斷學(xué)習(xí)的過(guò)程。 34 / 37 參考文獻(xiàn) [1]哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室 .理論力學(xué) .高等教育出版社， 2021 [2]蘭州理工大學(xué) .機(jī)械制造及其自動(dòng)化 .《液壓雙梁鉸接式剪叉升降平臺(tái)布置方式優(yōu)化設(shè)計(jì)》 .齊文虎 .2021 [3]廣州鐵道車(chē)輛 .《剪叉式液壓升降平臺(tái)的設(shè)計(jì)》 .唐朝明 .1995 [4]華中科技大學(xué)出版社，《金屬結(jié)構(gòu)》 ，燕怒 、 孫宜華 ， 2021 [5] 大連理工大學(xué)出版社，《機(jī)械工程材料》，于永泗、齊民， 2021 [6] 高等教育出版社，《材料力學(xué)》，孫訓(xùn)芳、方曉淑， 2021 [7] 華中科技大學(xué)出版社，《液壓傳動(dòng)基礎(chǔ)》，趙新澤、譚宗柒， 2021 [8] 宋耀軍、劉棒 ,液壓缸驅(qū)動(dòng)的剪刀撐機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力學(xué)分析，起重運(yùn)輸機(jī)械，2021 [9] 歸正 ,X型剪叉升降平臺(tái)機(jī)構(gòu)的分析 .建筑機(jī)械， 1997 [10]（ JS1068── 67）機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 下冊(cè) 第二版 1987 [11] 楊家軍 .機(jī)械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)［ M］ .華中理工大學(xué)出版社， 2021 [12] 張春林 .機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)［ M］ .機(jī)械工業(yè)出版社， 1999 [13] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì) . 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)新版 2， 3 卷 ［ M］ , 機(jī)械 工業(yè)出版社 ， 2021 [14] 卜炎 .機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)手冊(cè)（上冊(cè) ［ M］ ），機(jī)械 工業(yè)出版社 。 1999 [15] 吳宗澤 . 機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè) ［ M］． 北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社 , . 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