1、液壓升降機(jī)的三維實(shí)體設(shè)計(jì)液壓升降機(jī)的三維實(shí)體設(shè)計(jì)班級(jí)班級(jí) 機(jī)電機(jī)電系系1204班班姓名姓名 XXX指導(dǎo)老師指導(dǎo)老師 XXX概述 液壓升降機(jī)是由行走機(jī)構(gòu)、液壓機(jī)構(gòu)、電動(dòng)控制機(jī)構(gòu)、支撐機(jī)構(gòu)組成的一種可升降的機(jī)械設(shè)備。 液壓升降機(jī)主要是通過液壓油的壓力傳動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)升降的功能,它的剪叉機(jī)械結(jié)構(gòu)，使升降機(jī)起升有較高的穩(wěn)定性，寬大的作業(yè)平臺(tái)和較高的承載能力，使高空作業(yè)范圍更大、并適合多人同時(shí)作業(yè)。它使高空作業(yè)效率更高，安全更保障。大多數(shù)機(jī)型采用單向油缸，上升時(shí)，液壓泵輸出高壓油通過一系列控制閥及管路進(jìn)入油缸下部，推動(dòng)油缸上行，帶動(dòng)平臺(tái)舉升；下降時(shí)，液壓泵停止，控制閥打開泄油回路，平臺(tái)在自重作用下緩慢下降，

2、油缸中的液壓油被擠出泄油。 此次設(shè)計(jì)的剪叉式（折疊式）液壓升降機(jī)是一種性能良好，適用范圍廣泛的貨物舉升機(jī)構(gòu)，主要用于車輛工廠和立體車庫汽車的舉升以便于其運(yùn)輸和存儲(chǔ)，以及倉庫，裝卸場(chǎng)所中貨物的快速裝卸。 這次的液壓升降機(jī)主要由兩部分組成：機(jī)械系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)。機(jī)械結(jié)構(gòu)（工作平臺(tái)、支架、鉸鏈、底座等）主要起到傳遞和支撐作用，液壓系統(tǒng)（液壓缸預(yù)計(jì)4個(gè)、電機(jī)、控制閥、油箱、液壓泵等）主要提供動(dòng)力，他們兩者共同作用從而實(shí)現(xiàn)升降機(jī)的功能。1、主要研究內(nèi)容、主要研究內(nèi)容 （1） 分析確定液壓升降機(jī)在實(shí)際生產(chǎn)中的工作場(chǎng)合和作用，確定并且計(jì)算工作參數(shù)及零件尺寸。 （2） 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算和液壓系統(tǒng)的選取。 （3

3、） 對(duì)所設(shè)計(jì)的液壓升降機(jī)的安全性和液壓系統(tǒng)性能進(jìn)行驗(yàn)算。 （4） 根據(jù)所設(shè)計(jì)的液壓升降機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行三維建模。2、主要研究方法、主要研究方法本設(shè)計(jì)中液壓升降機(jī)的相關(guān)工藝參數(shù)有：額定載荷：2500kg起始高度：300 mm最大升起高度：1700mm最大高度：1800mm平臺(tái)尺寸：5000 x2500mm電源：380v,50Hz機(jī)械結(jié)構(gòu)的確定機(jī)械結(jié)構(gòu)的確定： 此次設(shè)計(jì)的液壓升降機(jī)采用單雙叉機(jī)構(gòu)形式：即有兩個(gè)單叉機(jī)構(gòu)升降臺(tái)合并而成，有四個(gè)同步液壓缸做同步的運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到升降機(jī)升降的目的。為簡化設(shè)計(jì)采用估算的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，多數(shù)零件(銷釘、液壓缸等)采用標(biāo)準(zhǔn)件，該升降機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖如下：32oo426

4、351 根據(jù)升降機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)及設(shè)計(jì)要求，其中1.2.3.4.為支架，主要起支撐和運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化形式的作用，一方面支撐上頂板載荷，另一方面通過其鉸接從而將液壓缸的繩縮運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為平臺(tái)的升降運(yùn)動(dòng)，上頂板直接接觸載荷，將載荷轉(zhuǎn)化為均布載荷，以增強(qiáng)其局部承載能力。下底架的作用主要是支撐和載荷傳遞，它不僅承擔(dān)整個(gè)升降機(jī)的重量，而且可將作用力傳遞到地基上。這些機(jī)構(gòu)通過互相配合，實(shí)現(xiàn)了升降機(jī)的穩(wěn)定和可靠運(yùn)行性。 兩支架在O點(diǎn)處鉸接，支架1上下兩端分別固定于上、下板面上，通過活塞桿的伸縮和鉸接點(diǎn)O的作用以實(shí)現(xiàn)貨物的舉升。 根據(jù)以上分析，升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)過程為：支架2、3是升降機(jī)機(jī)構(gòu)中的固定支架，它們與底板鉸接點(diǎn)做不完整圓

5、周運(yùn)動(dòng)，支架1、4為活動(dòng)支架，它們?cè)谝簤焊?、6作用下從最初的幾乎水平狀態(tài)逐漸向后來傾斜的位置運(yùn)動(dòng)，在通過支架間的絞合點(diǎn)帶動(dòng)支架2、3也不斷向傾斜位置運(yùn)動(dòng)，使升降機(jī)升降。 初態(tài)時(shí)，上下底板為合閉狀態(tài)，支架1、2、3、4可近似看作是水平狀態(tài)，隨著液壓油不斷輸入到液壓缸中，活塞桿向外伸，將支架2頂起，當(dāng)支架2 上升時(shí)，因鉸合點(diǎn)O的作用使支架1 運(yùn)動(dòng)，支架1與液壓缸相連，所以液壓缸也開始運(yùn)動(dòng)，通過一系列的相互運(yùn)動(dòng)和相互作用，使上頂板上升，當(dāng)達(dá)到指定高度時(shí)，液壓缸停止運(yùn)動(dòng)，載荷便可達(dá)到指定高度。 根據(jù)升降機(jī)的工藝參數(shù)和其基本運(yùn)動(dòng)機(jī)理來確定如圖3.2所示支架1、2、3、4的長度、截面形狀、之間的距離以及

6、液壓缸的工作行程。 設(shè)：則1、2、3、4支架的長度可以確定為：23(01.6 )O Oxxm51.722xhhm 設(shè)支架1、2和3、4都在其中點(diǎn)處絞合，液壓缸頂端與支架絞合點(diǎn)的距離為t， 初步分析：x取值范圍為0 x1.6,x值偏小，會(huì)使上頂板O2、O3點(diǎn)承力過大，還會(huì)使支架長度過長，造成受力情況的不均勻。x值偏小，會(huì)使活塞的行程偏大，并會(huì)造成整個(gè)機(jī)構(gòu)受力情況的不均勻。在設(shè)計(jì)中，可選取幾個(gè)特殊值： x=0.8m, x=1.0m，x=1.2m，設(shè)活塞的行程設(shè)為l,分 別根據(jù)數(shù)學(xué)關(guān)系計(jì)算出h水平和t。 然后再分析上下頂板的受力情況。 選取最佳的組合值便可滿足設(shè)計(jì) 要求。經(jīng)幾何關(guān)系計(jì)算和受力分 析，

7、選取x=1.0m，得到t=0.425m l=0.575,h=2m.N1NM1MO1OCA升降機(jī)平臺(tái)的確定升降機(jī)平臺(tái)的確定： 升降機(jī)平臺(tái)直接接觸載荷，其結(jié)構(gòu)采用由若干根互相交叉垂直的熱軋槽剛通過焊接的形式焊接而成，然后在槽鋼四個(gè)側(cè)面和上頂面上鋪裝5000 x2500 x3mm的汽車板。升降機(jī)上頂板的載荷是由一平臺(tái)所承受的，可認(rèn)為是一均布載荷，由于該平板上要鋪裝汽車鋼板，其所受到的載荷應(yīng)為額定載荷和均布載荷之和，其載荷密度為：F汽車鋼板和額定載荷重力之和。l載荷的作用長度，沿長度方向?yàn)?0m,寬度方向?yàn)?5m。沿長度方向有：Fql1410qN假設(shè)該升降臺(tái)載荷分給了四個(gè)板，每個(gè)板都有四個(gè)支點(diǎn)，則每個(gè)

8、支點(diǎn)所受的力為N，于是平衡方程可列為： 即得 AB段：則 BC段：則 CD段與AB段對(duì)稱。0Y 80N F3525NN2( )2qM xNxx02xm 2( )3525705M xxx2( )(2)2qM xNx N xx 23xm 2( ) 70507050 705M xxx其受力圖和彎矩圖如下： 計(jì)算可知該過程中最大彎矩為 ： 根據(jù)彎曲強(qiáng)度理論有：即梁的最大彎曲應(yīng)力應(yīng)該小于其許用彎曲應(yīng)力。式中：W抗彎截面系數(shù)（ ）； 鋼的屈服極限（MPa）；N安全系數(shù)，取n=3；max705MNm max maxmaxsMWns3m長度方向?yàn)?6號(hào)熱軋槽鋼 代入數(shù)據(jù)：由此可知，在初始位置時(shí)其強(qiáng)度符合要求。

9、 同理對(duì)平臺(tái)在最高位置處和寬度方向上對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核。max7.68585sMPaMPan63117 10Wm支架結(jié)構(gòu)的確定支架結(jié)構(gòu)的確定： 支架由8根形狀基本相同，截面為矩形的鋼柱組成，在支架的頂端和末端分別加工圓柱狀的短軸，以便于支架的安裝。支架在升降機(jī)結(jié)構(gòu)中的主要功能是載荷支撐和運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化，將液壓缸的伸縮運(yùn)動(dòng)通過與其鉸合的支點(diǎn)從而轉(zhuǎn)化為平臺(tái)的升降運(yùn)動(dòng)，支架結(jié)構(gòu)除應(yīng)滿足安裝要求外，還應(yīng)該保證足夠的強(qiáng)度和剛度，使其在升降運(yùn)動(dòng)中能夠平穩(wěn)安全的運(yùn)行。每根支架上頂端承受的作用力設(shè)為N則有：求得： N=3848N 對(duì)支架所受的力進(jìn)行分析，可看出和液壓缸頂桿聯(lián)結(jié)點(diǎn)的力是支架所受到的最主要的力，它不僅受到

10、液壓缸的推力，而且還受到上頂板所傳遞的作用力，所以可認(rèn)為與液壓缸的頂桿相連接的支架所受到的上頂板的力是它所受到的最主要的力，在此可將其它的力忽略，只需計(jì)算上頂板承受的由載荷及自重所傳遞的載荷力。1238()Nmmm gG（G為載荷） 所產(chǎn)生的彎矩為： （Nm）； 每個(gè)支架的支點(diǎn)對(duì)其上頂板的作用力（N）；L液壓缸與支架的鉸合點(diǎn)距支點(diǎn)之間的距離（m）。代入數(shù)據(jù)： MNMN L cos2043.09MNLNm假定該支架為截面為長為a,寬為b的長方形，則其強(qiáng)度應(yīng)該滿足的要求是：M支架上所受的彎矩（Nm）；W截面分別為a、b的長方形抗彎截面系數(shù) ； 校核公式，取安全系數(shù) 所選擇材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼 其中 將

11、數(shù)據(jù)代入有： 上式表明：截面為a、b的長方形只要滿足條件 便可滿足強(qiáng)度要求，取 ，則其符合強(qiáng)度的要求。 maxsMWn s29a bW 1.5n ；235,Q235SMPa2378.246a bcm2378.2a bcm5,3.5acm bcm23387.578.2a bcmcm 支架結(jié)構(gòu)還應(yīng)該考慮到裝配要求，液壓缸活塞桿頂端和支架采用耳環(huán)結(jié)構(gòu)連接，故應(yīng)在兩支架之間加裝支撐桿，以便滿足動(dòng)力傳遞要求 。 通過以上計(jì)算可求確定支架截面長寬高分別為a=5cm,b=3.5cm,h=2m，進(jìn)而確定了支架的結(jié)構(gòu)。液壓元件的選取：液壓元件的選?。?在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面通過對(duì)液壓缸所受總負(fù)載的計(jì)算確定單個(gè)液壓缸

12、需克服阻力為10KN，根據(jù)文獻(xiàn)9表4.2確定其工作壓力 為2MPa，經(jīng)公式 計(jì)算取活塞桿直徑 （缸筒內(nèi)經(jīng)）D=90mm，同時(shí)又液壓缸的內(nèi)徑，活塞外徑需取標(biāo)注值是由于活塞和活塞桿還要有其它零件的相互配合，如密封圈等，而這些零件已標(biāo)準(zhǔn)化，故活塞和液壓缸的內(nèi)徑也應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化，以便于選用標(biāo)準(zhǔn)件。4cmFDp 液壓泵的選取主要是根據(jù)其額定流量和額定壓力來選取。 泵的流量要滿足執(zhí)行元件的最高速度要求，因此泵的輸出流量應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)所需的最大流量和泄漏量來進(jìn)行確定： 泵的輸出流量 K系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取K=1.11.3； 液壓缸實(shí)際需要的最大流量n執(zhí)行元件個(gè)數(shù) 代入數(shù)據(jù)確定maxpqKQnpq(/ min)L；m

13、axQ(/ min)L；25.7/ minpqL 泵的工作壓力應(yīng)根據(jù)液壓缸的工作壓力進(jìn)行確定，即： 泵的工作壓力（Pa）； 執(zhí)行元件的最高工作壓力（Pa）； 進(jìn)油路和回油路總的壓力損失 。代入數(shù)據(jù)：由于考慮到液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)壓力和油泵的使用壽命，通常選擇油泵時(shí)，其額定壓力比工作壓力要大25%60%，即泵的額定壓力應(yīng)為3.1254.0，取額定壓力為4 。maxpPPPpPmaxPP2.5pPMPaMPa 因?yàn)橐簤罕脮?huì)存在容積損失和機(jī)械損失，為了滿足液壓泵向系統(tǒng)輸出所需的的流量和壓力，液壓泵的輸入功率必須要大于其輸出功率，液壓泵的實(shí)際輸入功率為： P液壓泵的實(shí)際最高工作壓力（Pa）； q液壓泵的實(shí)際

14、流量 液壓泵的輸入功率液壓泵向系統(tǒng)輸出的理論流量液壓泵的總效率；液壓泵的機(jī)械效率； 換算系數(shù)。776 106 10timPqPqP(/ min)L；()KW ；iPtqm76 10(/ min)L；代入數(shù)據(jù)： 液壓泵的功率確定后便可確定電機(jī)的功率，以技術(shù)手冊(cè)的數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)，所以取電機(jī)的功率為4 。液壓系統(tǒng)應(yīng)盡可能的使用標(biāo)準(zhǔn)液壓控制元件，液壓控制元件的選擇主要是根據(jù)通過閥的最大實(shí)際流量及該閥所在的油路的最大工作壓力來進(jìn)行選定的。 1.64741.65iPKWKWKW液壓系統(tǒng)原理圖 13425679101116171819131481215代號(hào)名 稱型 號(hào)個(gè)數(shù)1油箱12過濾器SU2B-F70X161

15、3溫度計(jì)WNG-1114液位計(jì)YWZ-8015電動(dòng)機(jī)Y-112M-216液壓泵YB1-1017溢流閥DBDS6G10 18壓力表Y-6019分流閥FL-B10211電磁換向閥4WE5E5OF212單向分流閥FDL-B10H413節(jié)流閥L-10B214液壓缸90*10*600-2MPA4 該液壓系統(tǒng)中主要要使用分流閥和單向分流閥兩種流量控制閥。 分流閥的作用是使液壓系統(tǒng)中由同一個(gè)油源向兩個(gè)以上執(zhí)行元件（液壓缸）供應(yīng)相同的流量(等量分流)，或按一定比例向兩個(gè)執(zhí)行元件（液壓缸）供應(yīng)流量(比例分流)，以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)執(zhí)行元件（液壓缸）的速度保持同步或定比關(guān)系。 3、主要研究結(jié)果、主要研究結(jié)果 該液壓升降機(jī)經(jīng)

16、UG軟件繪圖如下：運(yùn)動(dòng)效果:參考文獻(xiàn)1周士昌液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖集M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20032楊培元，朱福元液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19993成大先機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)M第三版第三卷 化學(xué)工業(yè)出版社，20014成大先機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)M第四版第四卷 化學(xué)工業(yè)出版社，20025成大先機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)M第三版第五卷 化學(xué)工業(yè)出版社，20026孫新青 重型單片液壓升降臺(tái)的的設(shè)計(jì)與研制J機(jī)械研究與應(yīng)用，20057黃宏甲，黃誼，王積偉剪叉式汽車舉升機(jī)J林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，20018張利平，鄧鐘明液壓氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19979 王心單柱雙節(jié)液壓升降機(jī)J東方機(jī)械集團(tuán)，200310盧秉恒，趙萬華，洪軍機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200911向雪梅，馬振利，歐忠文四桿式液壓升降機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J機(jī)械設(shè)計(jì)，201412范欽珊