【正文】 衷心的感謝各位老師在這次設(shè)計過程中的精心指導(dǎo)，尤其是肖新華老師，他在每一個階段都認(rèn)真的教導(dǎo)和耐心的講解，使我們能順利的走到現(xiàn)在。它好比一個燈塔，為我們指明了遠(yuǎn)行的航向；好比一顆啟明星，為我們指明了前進(jìn)的道路。 通過這次設(shè)計，我們對機(jī)械設(shè)計的理論，自動控制原理及應(yīng)用有了進(jìn)一步認(rèn)識，對升降機(jī)構(gòu)系統(tǒng)有了一定了解。這次設(shè)計正是將它們有機(jī)的結(jié)合起來，給我們一次在面對工作前最好的鍛煉機(jī)會。 經(jīng)過四個月的畢業(yè)設(shè)計，使我們真正懂得了理論聯(lián)系實(shí)際的重要性。本人的設(shè)計步驟基本上按照傳統(tǒng)的機(jī)構(gòu)分析理論進(jìn)行，但同時具有很多自己的新異，主要是對凸輪機(jī)構(gòu)的靜態(tài)和動態(tài)分析，進(jìn)行不同角度的分析研究。 剪叉式液壓升降臺仿真結(jié)束。 單擊 回放圖標(biāo)，界面如下 回放界面 點(diǎn)擊 出現(xiàn)窗口 湖北 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 36 動畫控制界面 點(diǎn)播放鍵，機(jī)構(gòu)開始運(yùn)動。 湖北 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 第五章 液壓式剪叉升降機(jī)構(gòu)的仿真 對剪叉式液壓升降機(jī)構(gòu)進(jìn)行裝配，裝配結(jié)果如下圖。作用于橫軸上的力P 是均勻分布的，分布距離為 60mm，故集度為： 6113680 1 .8 9 1 0 /0 .0 6q N m? ? ?，截面 O 上的最大彎矩為 0 .0 30 .8 0 .0 3 5 4 0 2 .42AM R q N m? ? ? ? ? ?，截面 C 和 D 上的剪力 56840AQ R N?? （這里沒有考慮剪力與彎矩的正負(fù)）。將叉桿要聯(lián)接到橫軸處的孔進(jìn)行加長處理，使兩者接觸面積適當(dāng)?shù)脑龃笠詼p小彎曲應(yīng)力及及剪應(yīng)力。 橫軸的選取 選取套聯(lián)在活塞桿端部的橫軸，根據(jù)總體結(jié)構(gòu)布局確定橫軸長度需要220mm，由于是單耳環(huán)聯(lián)接，其內(nèi)徑 CD=50，橫軸的外徑也應(yīng)為 50mm,但考慮到二者需要相對滑動，應(yīng)使橫軸的外徑略小于 50mm,這里取 d=48mm。將 h= 代入上式： 最大工作應(yīng)力 36165 1 7 0 2 1 . 30 . 0 1 M P a b m mb? ? ? ? ?。桿 1 的 C 截面擁有最大彎矩，即可以認(rèn)為 C 截面擁有最大的工作應(yīng)力。 由此式可 以看出彎矩對工作應(yīng)力 ? 的影響較軸向力要顯著的多，所以在計算時應(yīng)以最大彎矩為主要計算對象。計算桿 1 該狀態(tài)下的工作應(yīng)力，設(shè)叉桿橫截面積 A=bh,如圖： 則 該 狀 態(tài) 下 的 工 作 應(yīng) 力 為 m a x 226 5 1 1 2 6 5 4 9 2 9 [ ] , [ ]CsN hM b h A b h n?? ? ???? ? ? ? ? 其中， ? —— 叉桿實(shí)際工作應(yīng)力 , []? —— 材料許用應(yīng)力， 湖北 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 s? —— 材料的極限應(yīng)力，對于 45 號鋼，為 340Mpa n—— 安全系數(shù) ,一般為大于 1 的值，這里取 n=2。 計算軸向力，同樣將桿 1 的受力分析圖再轉(zhuǎn)化為軸向力圖分析，如圖： 經(jīng)分析計算， CD 段受到的軸向壓縮力最大， 54929CDTN? 。經(jīng)計算當(dāng) 5?? 時， cR 有最大值，即擁有最大彎矩，同樣此時也擁有最大的軸向力。 下面再分析一下桿 1,對桿 1 作受力分析，如圖 湖北 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 對 D 點(diǎn)做力矩分析： 4 2 2 2 3Ax PW W l lF l s in l c o s c o s s in ( )? ? ? ? ?? ? ? ?，可得 AxF = 。NN?? （正值為拉力，負(fù)值為壓力）。 2 2 2 2562 78m ax W l lc os W c osM l . N ml? ?? ? ? 當(dāng)升降臺處于 最高位置， 30?? 時，軸向力最大，如圖 12254D 39。 確定叉桿的結(jié)構(gòu)材料及尺寸 對支撐叉桿進(jìn)行受力分析 首先定義每根桿的名稱編號，如圖： 對于桿 桿 4 的活動鉸聯(lián)接在水平方向上除了摩擦力沒有其它外力，所以湖北 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 可以忽略不計，現(xiàn)在只考慮其豎直方向上的受力就可以了。對其設(shè)計的成功與否關(guān)系到整個設(shè)計工作的成敗，選材 45 號鋼，熱軋鋼板。需要說明的是臺板并不是一個簡單的鋼板，而是在下面有滑道，因?yàn)樯蹬_叉桿臂上有滑輪，滑道的作用就是使滑輪在滑道內(nèi)來回滑動，使升降臺完成舉升和回落動作。 根據(jù) 上面汽車尺寸參數(shù)，確定臺板的長度為 2600mm，寬度 450mm，材料采用熱軋鋼板。需要說明的是臺板并不是一個簡單的鋼板，而是在下面有滑道，因?yàn)樯蹬_叉桿臂上有滑輪，滑道的作用就是使滑輪在滑道內(nèi)來回滑動，使升降臺完成舉升和回落動作。汽車能夠在升降臺上平穩(wěn)的停放就是臺板起了關(guān)鍵的作用。由于這樣平均每個液壓缸承受的臺面載荷僅為9800N，所以采用左側(cè)布置液壓缸是完全可以的。為此，可以選擇采用雙升降臺同步舉升并采用共同底板的方式以滿足要求，此布置方案需要兩個液壓缸， 16 根支撐桿舉升。 為了工作安全起見，要求舉升機(jī)在各高度上工作時都應(yīng)自鎖，完工后可原速或緩速下降，在空載時也可實(shí)現(xiàn)快速下降，這在下面的液壓系統(tǒng)回路分析中會探討到。為了使舉升機(jī)使用范圍廣泛，載荷更具有代表性，本設(shè)計首先建立了一個轎車模型，它的有關(guān)參數(shù)是：車自重 , 寬 ,高 ,軸距 。 湖北 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 圖 311 參數(shù)轉(zhuǎn)化過程 那么首先我們就要計算一下這樣的設(shè)計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)來具體確定一下此方案是否合理。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，可以考慮采用雙級支撐桿共同舉升平臺以達(dá)到提升速度的目的。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。如果載荷量不是很大的話（即載荷量 W），這時可以考慮采用左側(cè)的布置方案，因?yàn)檫@樣可以縮短液壓缸的伸長長度。當(dāng)起始 角為最小值 0? 、 0? 時，活塞推力為最大值 湖北 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 0P 。 實(shí)例計算 根據(jù)以上分析結(jié)果，結(jié)合實(shí)例進(jìn)行對比計算，實(shí)例結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示，其中左右兩側(cè)分別為兩種布置情況?？梢?，活塞推力的減小是以活塞速度的提高為代價換來的。 如圖： 圖 38 液壓缸布置在右側(cè) 這里仍用瞬時速度中心法來求解活塞運(yùn)動速度。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；或采用兩個直徑較小的液壓缸取代一個大直徑的液壓缸，不過這將增加一對液壓缸的支座，同時帶來機(jī)械加工、液壓缸安裝以及 液壓系統(tǒng)的復(fù)雜性，加大了整個裝置的成本。這種布置方式的優(yōu)點(diǎn)是液壓缸的有效行程比較短，這在臺面升程范圍比較大的場合較為適用。根據(jù)文獻(xiàn)《甘肅大學(xué)學(xué)報》的有關(guān)液壓缸驅(qū)動剪叉機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)分析一章，得知在這種布置方式的情況下，如圖： 圖 37 液壓缸布置在左側(cè) 液壓缸活塞運(yùn)動速度與臺面升降速度的關(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? ? ? ? ?? ? ??? ? ?? 。根據(jù)升降臺剪叉機(jī)構(gòu)的工程實(shí)例做了幾何、運(yùn)動和動力參數(shù)的對比計算和液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的合理選擇。因此，我們針對實(shí)際升降臺剪叉機(jī)構(gòu)中液壓缸常 用的布置方式存在的問題，提出了另一種相對布置方式，將液壓湖北 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 缸布置在與之相對稱的左側(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。 湖北 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 圖 35 兩種結(jié)構(gòu)計算結(jié)果對比 升降平臺機(jī)構(gòu)中兩種液壓缸布置方式的比較 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、相同的升降平臺等都不改變的基礎(chǔ)之上，能否將設(shè)計進(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)略改動一下。 由于采用了雙鉸接剪叉式結(jié)構(gòu)液壓升降平臺，在設(shè)備安裝時避免了挖地坑，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。 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）。水平固定剪叉式結(jié)構(gòu)公式如下： 2 2 1 / 2[ ( ) ] 。支撐桿長度 L=1 . 按照上述尺寸，結(jié)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(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了計算。升降太機(jī)構(gòu)尺寸：升降臺面最低高度 0H =281mm。 針對性比較小實(shí)例： 如某自動生產(chǎn)線上， 需設(shè)計一種升降平臺，要求升降平臺最大升降行程應(yīng)大于620mm，升降平臺面最低高度應(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。采用單作用柱塞缸時考慮到在空載荷時，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。 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。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。在確定整體結(jié)構(gòu)值隨之減??；當(dāng) ? 、 ?