小剪式举升机地设计

摘要汽车举升机是现代汽车维修的设备运行必不可少的部分，它的主要作用是为发动机提供，方便底盘，传输和其他维修。提升机在使用上世纪 20年代开始，历经了许多变化 的提高，越来越多的物种，一般有一个柱，剪式，传动链的传动方式，液压传动和气压 传动。通过对剪刀式升降台机构位置参数和动态参数对计算，确定升降平台的伸缩高度， 根据液压传动系统的设计计算部分的要求，通过支撑杆通过确定其要求和载荷的受力分 析，最终完成剪叉式液压升降平台的设计要求。关键词：双剪式，举升机，液压缸AbstractCar lift is an absolutely necessary part of modernautomobile repairoperation of the equipment,its main role is to provide convenience for theengine, chassis, tran smissi on and other maintenance and repair. Lift ing machi ne in use since the 20s of last century, the development hasexperieneed manycha nges to improve, more and more species, gen erally have colu mn type, shear type, the driv ing mode of cha in tran smissi on, hydraulic tran smissi on, pn eumatic tran smissi on.Through the calculati on of the pair of scissors type lifti ng table mecha nism positi on parameters and dyn amic parameters such as height, determ ined the telescopic lift ing platform, and in accorda nee with the requireme nts of part of the desig n and calculati on of hydraulic tran smissi on system, through the force an alysis of the support ing rod by, determ ine their requireme nts and plate load, fin ally completed the desig n requireme nts of the hydraulic scissor the lifti ng platform.Key words : Pip Double shear type, lifting machine, hydraulic cylinder目录摘要AbstractJJ.目录III.第1章绪 论1.1.1举升机的发展现状和发展趋势 1.1.2剪叉式举升机结构组成及特点 4.1.3剪叉式举升机工作原理及特点 4.1.4剪叉式举升机安全保证措施 5.设计制造方面的安全措施 5.使用方面的安全措施 6.1.4 设计任务及要求 7.第2章剪式举升机受力分析 8.2.1剪式举升机的结构形式8.2.2双剪式举升机的位置参数计算 9.2.3双剪式举升机的动力参数计算 12.2.4剪式举升机设计时注意问题1.3.2.5 液压缸布置方式分析 1.3.第3章 液压传动系统的设计计算 .1.6.3.1明确设计要求及制定方案 .1.6.3.2确定液压系统参数1.7.321载荷的组成与计算.1.7.322初选系统压力 1.9.液压缸设计2.0.确定液压泵的参数 22.3.3液压缸主要零件结构、材料及技术要求 2.43.3.1 缸体2.4.3.3.2 活塞2.7.3.3.3 活塞杆 27.活塞杆的导向、密封和防尘 28.3.4 液压系统简述 28.第4章台板与叉杆的设计计算 30.4.1确定叉杆的结构材料和尺寸.3.0.4.2横轴的选取34.4.3举升机主要受力杆件校核计算 35.4.4链接螺栓校核计算 39.第5章结 论 4.3.致谢4L4.参考文献45.第1章绪论剪叉式液压升降平台是一种升降的相对简单的结构，它有一个大的提升力提升的任何位置，面积大，噪音低，升降平稳，操作方便，维修方便，并可在升降 范围内，广泛用于汽车修理厂，仓库，机场，车站，码头，阶段，自动化生产线 等行业，是理想的起重机械的一个装载货物的流通领域。汽车举升机是现代汽车维修的设备运行必不可少的部分，它的主要作用是为 发动机提供，方便底盘，传输和其他维修。提升机从上世纪20年代开始，历经了许多变化的提高，越来越多的物种，一般有柱型，剪切型，链条传动，液压传 动的驱动方式，气动传动。本章从升力的产生，发展和制造工艺的简单介绍。1.1举升机的发展现状和发展趋势汽车举升机在世界上已经有了 70年历史。1925年在美国生产的第一台汽 车举升机，它是一种由气动控制的单柱举升机，由于当时采用的气压较低，因而缸体较大；同时采用皮革进行密封，因而压缩空气驱动时的弹跳严重且又不稳定。 直到10年以后，即1935年这种单柱举升机才在美国以外的其它地方开始采用。1966年，一家德国公司生产出第一台双柱举升机，这是举升机设计上的又 一突破性进展，但是直到1977这种举升机才在德国以外的其它国家出现。现在 双柱举升机在市场上以占据牢固的地位， 其销量还在持续增长。它和四柱举升机 相比，既有优点，也有缺点，以下将作一简要说明。我们所见到的绝大多数举升机均采用固定安装方式。 在举升前汽车必须驶上 举升机。在移动式举升机方面也有几项成功设计，如剪式举升机、 菱架式举升机 等。但这类举升机仍存在两个主要问题， 接近汽车下部较难；在车间移动举升机 时难逾越地面上的障碍物。当然，可移动性是这类举升机的突出优点。 现在固定 安装的单柱、双柱、四柱举升机已在维修现场广泛采用，而移动式举升机却相对 要少得多。最初设计单柱举升机外，车辆较大，其底盘也能明显辨认，因而汽车检修区远远大于举升器件。而今绝大多数汽车均为“紧凑型”或“半紧凑型”，导致汽车检修区域接近主要举升机器件而不便操作。但在南美洲却属例外，那里仍然采 用较大的车辆，这可能是单柱举升机在该地区的市场上仍然受到欢迎的重要原 因。单柱举升机有两大优点：当其下降后，不致成维修车间的障碍物；汽车可在 举升机上转动。但美国却受到了责难，主要是举升机的旋转会带来撞击操作人员 的危险。单柱举升机的主要缺点是：第一，它需要在车间的地面挖掘一个相当大 的坑穴后才能安装；其次，它只能为使用提供车轮支撑方式；第三，使用时难于 接近汽车下部的一些重要检修区域。举升用的油缸潜藏在地下也给维修带来两大 问题：第一是检修这些零部件颇为困难； 其次是由于油缸所处的环境条件差， 容 易生锈，特别是地下水位较高时更是如此。双柱举升机（包括液压式或机械式），均具有以下优点：第一，检修汽车下 部具有很高的可接近性（几乎达到100%）；其次，采用车轮自由型的方式支撑 汽车，因而拆卸车轮时不需要其它辅助性的举升措施；第三，结构紧凑，占地面 小。双柱举升机的缺点是：第一为确保安全，安置举升机时要求非常严格，否则 在举升过程中容易摇晃或颠覆；第二，由于举升机常采用车轮自由型的方式支撑 汽车，如需采取车轮支撑型的方式维修汽车则甚感不便，如检查悬挂系统、检查转向机构间隙或进行车轮定位检验等； 第三，由于举升臂和立柱承受悬臂或载荷 所产生的巨大应力，其承力件易于磨损，因而双柱举升机的安全工作寿命一般要 比四柱举升机低。四柱举升机有四根立柱、两根横梁、用于支撑汽车的两个台板。举升前，汽 车很容易正确无误地驶上四柱举升机的台板。 由于台板内侧设备有凸缘，当汽车 驶上台板时也不致坠入其间的空隙中。车轮支撑型四柱举升机的优点是：第一， 举升机装载汽车时勿需较高的技术，操作也很简便；第二，承载时非常稳定；第 三，支撑载荷受力简单，应力较低，从而延长了设备的使用寿命；第四，由于具 有较高的使用价值，从经济上来看也是合算的；第五，易于维修；第六，在车间 现场进行安装也较方便，只要地面平坦，其混凝土厚度能够固牢立柱的地脚螺栓 即可。四柱举升机的缺点是：和双柱举升机相比，战地面积教大，对汽车检修区 域可接近性较差。解放后，特别是改革开放以来，我国的汽车维修行业有了很大的发展，为之 服务的汽车维修设备行业已成为我国的新兴行业不断发展壮大。各种举升机设备如雨后春笋，不断涌现，质量不断提高，销量逐年增加。有人说，对于汽车维修企业来说，汽车举升机可能是除厂房而外的最重要的 投资，因为它具有至关重要和不可替代的作用，甚至直接影响到汽车维修业务的 兴衰。汽车举升机是汽车维修设备行业的支柱设备之一，让我们生产出更多、更好、更受用户欢迎的汽车举升机，为汽车维修企业服务。发生在世界工程升降机行业近20年来发生了很大的变化。RT（越野轮胎升 降机）和（全地形升降）产品的快速发展，打破产品和市场原有的格局，在经济 发展的冲击下，激烈的市场竞争，导致世界升降机市场进一步趋向一体化项目。 目前世界工程提升年销售额已达7500000000美元左右。主要生产国，日本，德 国，美国，法国，意大利，世界顶级公司有 10多家，主要集中在北美国和欧洲， 日本（亚洲）。在美国的主要生产国是工程升降机， 是一个在世界上最大的市场。但由于日 本的崛起，德国升降机行业和RT的迅猛发展和产品，在世界市场份额的领导地 位第二十世纪60 70美国制造商逐渐减弱，从而形成了美国，日本和德国三足 鼎立的态势。日本从第二十世纪的升降机生产企业，自70以来，产品的数量和质量的提 高很快，并已出口到欧洲和美国市场，年总产量居世界第一位。自1992以来，由于日元升值，国内基础设施投资的下降和亚洲金融危机，出现了下降趋势，年产量。目前，约3000台湾日本市场年需求量。欧洲是一个潜力巨大的市场，欧洲各国工业工程升降机出口国，也是一个重 要的进口国。德国是欧洲最大的市场，其次是英国，法国，意大利和其他国家。 在产品利勃海尔野兔dzhan树林，德国53%的市场份额，占16%，为真皮泰克14% 会计，多田野和特雷克斯分别占10%和5%根据相关数据分析，中国升降机行业目前正处于建设和发展阶段， 尽管许多 制造商正在开发的升降机，但一般粗糙的工作， 大部分的升降机结构简单，功能 单一。模仿国外的升降机设计是非常普遍的，核心部件和重要部件都是进口的， 这是自主创新非常不利。在升降机的设计是为了赶上日本和美国等国家，还需要设计人员继续努力。1.2剪叉式举升机结构组成及特点在一般的电梯大致可分为：动力系统，传动系统，控制系统和升降平台（执 行）系统，机架等部分。剪叉式液压升降机的电力系统生产电机液压泵，电动机 带动液压泵在通电的情况下工作， 液压缸和剪刀的结构由传动系统，其主要作用 是将液压泵升降工作平台。控制系统是整个电梯控制部分，开关来实现电机的控 制，升降台的高度位置，使电梯使用简单方便安全人员。 升降平台是用来进行物 体或人，实现作用下，剪叉机构和控制系统的升降或翻转，下降，以完成其功能。 车架是整个电梯框架，起支撑作用，用于支持所有的系统安装在上面， 从而形成 一个完整的电梯。会有一个液压电梯分为三个部分，机械结构，液压系统和电气系统组成，机械结构由底座，臂架和工作台，并根据安装方式，液压系统可分为 内部和外部形式。1.3剪叉式举升机工作原理及特点液压电梯的工作原理是：在控制系统控制下，电机带动液压泵工作，液压泵 电机的机械能转换成液体的压力能。 通过对液压缸中的液体的作用，然后通过液 压缸转换成机械能作用在剪刀机构。通过剪叉机构将机械能作用在升降平台上， 并最终转化为势能或动能的物体，实现人类提升或下降功能。其特点是：快速、 平稳的运动工作，安全系数高，结构轻，噪音比较小，性能好，维修方便，承载能力大，适应范围广，可实现点的自动控制。但同时，由于液压系统的使用，安装有大量的控制阀，油路布局更为复杂，在高压油的作用下，有时很容易泄漏， 因此生产成本高。1.4剪叉式举升机安全保证措施今天全世界都对在危险作业环境下工作的人们的安全寄予极大的关注。汽车举升机具有潜在的危险，因为人们要在其下面工作；当其升降时如不小心，也会碰伤手足。近年来不少国家还制定了专门性法规，以防止或至少使安全事故的可 能性降低到最低限度。汽车举升机的安全保证措施主要从两方面着手：一方面从设计制造方面采取 措施，好提高汽车举升机的安全技术特性；另一方面则应在使用维修过程中遵循 严格的操作规程，保证汽车举升机能在良好的技术状态下正确地运行。现分别说 明与后。设计制造方面的安全措施当今世界上的许多先进技术，如自动控制 光电开关等，已广泛应用到各种 安全装置的设计领域，因而在设计制造举升机时，应结合产品的特点，积极采用先进可靠实用的现代安全技术。以下仅列举多数举升机普遍采用的安全措施。（1）举升机应能经受超负荷试验（包括举升和支撑），一般应为最大举升能 力的125%此时举升机的构件不得有任何永久性的变形和损坏。（2）所有的操作控制机构均采用“双重保险”，以防误操作，即举升机运行 前必需操作两个控制机构（或按钮开关）后才能驱动。（3）所有的控制电路均采用失效保护，即任何单个元件失效，也不会使举 升机坠或上升所造成非常危险的局面。（4）所有的举升机器件均应有第二支撑系统。原有的提升系统失效时，它 能自动进行有效的支撑。（5）所有的柔性提升手段，如钢丝绳，链条等，均应有足够的安全系数， 并在制造厂设置的保护罩内传动。（6）所有的运动零件均应有防护装置，以免撞击操作人员的任何部位，特 别是手，足，衣服等。（7）所有举升机的设计均应把举升重物滑移的可能性降低到最低限度。142使用方面的安全措施使用维护方面的安全保证措施涉及的范围很广， 包括举升机有使用前的准备工作，举升汽车时应该注意的事项，承载时的稳定性，降下汽车时的注意事项，日常和定期维修检查工作等。虽然汽车举升机已有70年的历史，其设计原理并无多大改变；但如果忽视安全要求，超载使用，疏忽大意，仍然会造成严重事故， 甚至发生人身伤亡。因此安全问题一定要引起使用单位和操作人员的高度重视。 首先，应选购那些安全性能良好的汽车举升机， 另外，还应认真学习和理解说明 书中的各项安全注意事项并认真贯切执行。这里仅就使用维护举升机时普遍应当 注意的事项说明于后。（1 ）使用中的举升机每天都应进行检查。发现有效故障或零部件损坏时， 不得再使用。维修时应采用该举升机的制造厂所提供的配件， 不得随意代替或自 制。（2）举升机不得超载使用。每台举升机的额定载荷均注明在设备的铭牌上。特别要注意防止偏载，即整机虽未超载而某一举升臂确已超过允许的额定载荷。 故欲举升那些前后轴载荷严重分配不均的汽车时应特别注意，能满足要求的才能装载使用。（3）安置汽车和使用举升机均应由经过培训并经考核合格的人员操作。（4）举升汽车时，车内不得有人。举升机升降和使用时，顾客和无关人员 应远离举升机。（5）举升机区域内不得有任何障碍物，如油脂、废物、瓦砾等。（6）当汽车驶上举升机前，应清除通道，不得驶过或撞击举升臂，连接器， 车轴支撑器等，以防损坏举升机或汽车。（7）在举升机上承载汽车时应仔细操作。将举升机的支撑器安置到汽车制 造厂推荐的举升机逞力接触点。只有当支撑器与汽车上的承力点接触严密后才能 将举升机升起；对其接触的严密性进行认真检查后，才能将汽车举升到需要的工 作高度。（8）要注意某些汽车上的零部件由于移动或安装位置的不同会引起重心的 急剧变化，从而导致举升汽车时的不稳定。（9）举升机降下前，应将汽车下面的工具箱，台架及其它设备全部移开 要降下举升机前，还必须松开锁紧装置。1.4设计任务及要求1.（ 1 ）设计一台能承受2吨的轿车剪式举升机。（2）选用材料并设计剪式举升机结构及布置形式。（3）设计油缸的尺寸。（4）关键部位计算校核。（5）绘制工程图：绘制总装图。（6）编写设计说明书。2从功能考虑人员，使用操作方便，安装方便的条件下，尽量简化结构，降低 成本。3的设计应保证系统安全可靠，功能及工作原理清晰，结构简单。4在安装，操作，维修人员的前提下满足各种功能，努力减少零件的数量。第2章 剪式举升机受力分析2.1剪式举升机的结构形式在剪式举升机构的设计，首先要考虑零件几何升油缸与底座平台之间的关系，以避 免干扰。在此基础上，设计应使几种不同的方案，然后选择一种好的。剪刀式升降机构的升降平台钢结构的关键组成部分，其力学性能对系统的性能有直 接的影响。设计团队对这部分的如果力提升机制进行了分析和计算，根据计算结果选择 合适的材料。起升机构的计算方案后才能确定。在液压缸的位置设置几个方案不同，原因是组织 剪叉液压缸布置中对运动参数和动力参数的影响方案一：液压缸尾端与剪叉臂固定支点异侧，如图 1方案二：液压缸尾端与剪叉臂固定支点同侧，如图 2方案三：液压缸尾端与剪叉臂支点在同侧（长行程），如图3I_1三种方案优劣分析：方案一：这种结构的优点是液压缸的有效行程短，表在较大范围的场合适用的电梯 在较小的高度存在的问题是折叠剪刀机构的要求后，在液压缸推力的情况下将大大增 加。液压缸和在有限的情况下的最大工作压力，这将使液压缸直径的增大而增大，即使 在折叠后剪叉机构布置困难。方案二：液压缸安装在右侧的剪叉机构，使活塞推力液压缸液压缸可以减少，小直 径的选择，有利于液压缸的布局是剪叉机构；带来的问题是有效的长行程液压缸，如果 表程不是很大，液压缸行程的增加是有限的。方案三：此方案可以看作是中风明显长于一个或两个方案，根据方案的设计参数， 初步计算发现，在液压缸的选择使用这种设计会出现矛盾，是因为行程较大，所以选择 液压缸实现的旅行必须有更大的直径，孔越大推力。基于以上分析，我们可以找到最适合的设计选择方案三。2.2双剪式举升机的位置参数计算由图2-2可知图2-2位置参数示意图HCL(1 cos2 )1/2ll(1)cos(T2 C2 I2)2TC上式中:H任意位置时升降平台的高度;C任意位置时铰接点F到液压铰接点G的距离;L支撑杆的长度；I支撑杆固定铰支点 A到铰接点F的距离;T机架长度（A到G点的距离）；活塞杆与水平线的夹角。以下相同 将（2）式代入（1 ）式，并整理得2 2 22TC,T C I .2,1/2 ( )0 设 C/Co, H /Ho,代入（3）式得HoCofl J2,)2L1/2 o2T Co在（4）式中，Ho 升降平台的初始高度；Co 液压缸初始长度。双铰接剪叉式升降平台机构的运动参数计算:图中，V是F点的绝对速度； V是B点绝对速度；1是AB支撑杆的速度;Vi是液压缸活塞平均相对速度；V2是升降平台升降速度。由图2-3可知:Vfil,Vi Vf sin()ilsin(),VbV丄l sin( )V2 VB cosML cos l sin(5)V2L cosVil sin( )在（5）式中，V1 液压缸活塞平均相对运动速度;V2 升降平台升降速度；支撑杆与水平线的夹角。以下相同。2.3双剪式举升机的动力参数计算图2-4动力参数示意图图中，P是由液压缸作用于活塞杆上的推力，Q是升降平台所承受的重力载荷。通 过分析机构受力情况并进行计算（过程省略）得出：升降平台上升时pQ L cosIsi n()2fb tan升降平台下降时Q L cosPIsi n()2fb tancosf sinL cosb fb tanb22)(cosf sincoscosf sin、/ L cosb fb tanb()2cos f sincos)（2（6）、（7）式中,P液压缸作用于活塞杆的推力；Q升降平台所承受的重力载荷;f滚动摩擦系数;b载荷Q的作用线到上平板左铰支点 M的水平距离由于滚动轮与导向槽之间为滚动摩擦，摩擦系数很小（f=0.01 ），为简化计算，或 忽略不计，由（6 ）、（ 7）式简化为:(8)P L cosQ l sin(2.4剪式举升机设计时注意问题由式（5 ）和（8）可知：当 、 增大时，3V值随之减小；当 、 减小时， P/Q值随之增大。在确定整体结构值减小；当 、 减小，P / Q值增大，在液压缸行 程的情况不变，升降平台升降行程将减少；相反，它会使液压缸的行程应力增加。在设 计时应考虑的因素和两升降行程液压缸的力。在满足升降行程、初始大小选择整体结构 的前提下、 高价值。但在AB支持杆的整个机制是对主要的受力杆，承受的最大弯 矩，所以应该检查的强度。2.5液压缸布置方式分析分析简单论述了两铰剪叉式液压升降平台机构的区别与其他两家机构的优缺点，在实际应用中存在的，但考虑到各方面的条件，如基本的单作用液压缸，双铰接连接，双 支撑杆，升降平台不同样的上述变化，将进一步优化设计方案。根据文献记载，“甘肃 大学”在液压缸驱动的运动学和一章剪机理分析动力学杂志，可以固定枢轴油缸下支点 和同侧剪机构，如图2-5所示。这种安排的好处是液压缸的有效行程短，这在台的升降 范围适用于大的场合。问题是小的条件下的高度 h后剪机构减少（即角较小），所需的 液压缸推力将大大增加。液压缸和在有限的情况下的最大工作压力，这将使液压缸直径 增大，液压缸可采用两直径较小而不是一个大直径的液压缸。液压缸安装在右当活塞速 度液压缸安装在左侧高，与液压缸的液压缸活塞推力减小，可以选择较小的直径，有利 于在剪刀机构液压缸的布局，但带来的长行程液压缸的问题是有效的，如果表升降幅度不大，提高液压缸的行程是有限的1杆7杆1图2-5液压缸布置在左侧考虑到上述提升方案的高度达不到要求，所以增加支撑杆的数量，剪刀式升降副表 的机械结构如图2-6所示。i号1:图2-6 整体机械结构首先我们就要计算一下这样的设计方案所采用的液压缸的各项参数，然后再根据已求得的各项参数来具体确定一下此方案是否合理。下面按照本设计的基本要求，进一步选择合适的布置方案。为了使举升机使用范围 广泛，载荷更具有代表性，本设计首先建立了一个轿车模型，它的有关参数是：车自重1.5t，宽1.8m，高1.4m，轴距2.8m。在载荷方面没有超出允许的范围内，是可以采 用该方案的。为了工作安全起见，要求举升机在各高度上工作时都应自锁，完工后可原 速或缓速下降，在空载时也可实现快速下降，这在下面的液压系统回路分析中会探讨到。 为了便于维修人员在升降台底部维修，不仅要在升降高度方面要加以合理化，还要留有 维修人员站立维修的位置。为此，可以选择采用双升降台同步举升并采用共同底板的方 式以满足要求，此布置方案需要两个液压缸，16根支撑杆举升。为了增强其安全可靠 性，可以设其总承载量为 W总2t 1000 9.8 19600N，则平均每个升降台的承载量为 W W总/2 9800N。由于这样平均每个液压缸承受的台面载荷仅为9800N，所以采用左侧布置液压缸是完全可以的。第3章液压传动系统的设计计算3.1明确设计要求及制定方案在确定产品设计的基本情况，然后制定一个基本方案根据设计要求。下面的列表升降平台的一些基本的设计要求：（1）主机的概况：主要用于国内重型设备吊装，维修方便，占地面积小，适用于户外，整体布局简单；（2）主要完成升降动作重，任何高度停止，速度慢，液压冲击小；最大载重量为 2t，采用双液压缸控制连接组合支撑杆机构的上升和下降。最大起升高度略大于身高；（3）良好的运动稳定性；（4 ）手动控制，按钮启动电梯控制；（5）工作环境要求：不在沙地，板砖板地面坚实的地面操作；（6）不工作在斜坡或坑洼地面，不要在外面过冷操作；（7 ）性能可靠，成本低，移动方便，没有其他的辅助功能和特殊功能。以下根据设计的基本要求，适当的进一步的方案选择。为了使一个广泛使用的提升机，负荷更具代表性，选择多数汽车的平均参数，相关参数：整车重量：1.8T，宽度有1.42m，高1.4m，轴距2.4m。为了便于在升降平台底部的维修人员维修，不仅在起升 高度是合理的，也节约了维修人员的维修站的位置。因此，可以选择采用双升降平台同 步升降和普通地板风格来满足使用要求，本方案需要两液压缸。为了增强其安全可靠性，可以设其总承载量为 W总=2 1000 9.8=19600N，则平均每个升降台的承载量为W W总/2=9800 N。这样平均每个液压缸承受的台面载荷仅为 9800 N。3.2确定液压系统参数液压系统的压力和流量的主要参数，它们是设计液压系统，液压元件的选择主要依据。压力是由负载决定的，流量取决于液压执行元件的运动速度和结构尺寸。321载荷的组成与计算首先，需要确定在最大工作压力时，液压缸的位置，通过以上讨论，当液压缸和最 小值地角度，即支撑杆与地面角度是最小的，在最大工作压力状态下的液压缸。根据 2.4m，将支撑杆选择2.1m/根长度，共16根。当液压缸下降至最低高度时（设此时支 撑杆与地面夹角 =） 0=5，根据公式：1 1 a=tan 1 tan ，得 09.91 a现在一个值或一个未知量，考虑到活塞杆的铰接点和一个不太接近两铰点吧 B支撑 杆，否则将在两铰接头的应力集中产生大，导致疲劳强度的降低。因此，应选 a 1/3比 较合适。这时将a 1/3代入活塞杆推力与台面载荷重量关系式：6cosP W， tan2tan ，可得P 11.6W，当平台处于最低位置sin3si nF面就根据载荷5 时，液压缸载荷 P最大，P=11.6W=11.69800N=113680N来选取合适的液压缸图3-2 液压缸上图显示液压缸的计算简图为执行元件的液压系统原理图。有关参数的图形表示，其中Fw活塞杆上的工作负荷，Ff是活塞与气缸壁和活塞杆与导向套之间的密封性。(1 )工作载荷Fw常见的工作负载的重力，切削力，作用在挤压压力活塞杆轴，在力的方向运动，活塞同样是负面的方向，相反的是。在实际工作过程中，由于负载量较大，活塞的重力可以忽略不计，切削力、挤压力共同构成的工作载荷 Fw，在图3中，Fw P。由于本设计按最大载荷量定为2吨来计算，所以每个液压缸Fw P 113680N(2)导轨摩擦载荷FfFf f G FRnFfs 0.2 1000 9.8N1960NFfa 0.1 1000 9.8N980N(3)惯性载荷FaFa ma， a式中：v速度变化量t 启动或制动时间，一般机械=0.010.5 s，对轻度载荷低速运动部件取最小值，对重载荷高速部件取大值，行走机械一般取0.51.5s ；0.6s，则at0.160.60.27m/s2F，即270116890NFfaFw 980113680114660Na 加速度初定速度变化量 v 0.16m/s , tFa ma 2t/2 0.27270N。以上三种载荷之和称为液压缸的外负载F Fw Ff Fa 113680 1960 980工作台上升、下降时的外负载均为 F初选系统压力液压缸的选择应遵循系统压力的大小，根据负载的大小和类型的设备。也考虑了装 配空间，对经济条件和零部件供应的限制执行元件。在负载的情况下是恒定的，工作压 力低，势必增加执行元件的结构尺寸，对某些设备，大小必须受到限制，看到的也不是 很经济的材料消耗；另一方面，压力选得太高，泵，气缸，阀门和其他部件的材料，密 封，制造精度要求很高，必须提高设备成本。一般来说，对于一个固定的尺寸不太受限 的设备，压力低的随意一些，有些高压机械行走重型设备的选择。按下表初步选取 p-i 15MPa。表3-1常用机械的系统工作压力机械类型机床农业机械小型工程 机械建筑 机械液压机大 中型挖掘 重型机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力0.80.2352881010182032MPa323液压缸设计(1 )液压缸的相关参数和结构尺寸液压缸有关的设计参数见图3-3所示:图3-3液压缸设计参数由图可知:D2PiF D2 d2 p2 Ffc44D24 F FfcPiD2d2P2Pi式中：Ai - D2 无杆腔活塞有效工作面积4A2D2 d2 有杆腔活塞有效工作面积;4Pi 液压缸工作腔压力P2 液压缸回油腔压力，初算时无法准确计算，一般可以按表3-2估算;D 活塞直径d 活塞杆直径F 工作循环中最大的外负载Ffc 液压缸密封处摩擦力，它的精确值不易求得，常用液压缸的机械效率表3-2执行元件背压的估算值系统类型背压力P2中低压系统08 MPa简单系统和一般的调速系统0.20.5回油路带调速阀的系统0.50.8回油路带背压阀0.51.5采用带补液压泵的闭式回路0.81.5中高压系统816 MPa同上比中低压高50%100%高压系统1632 MPa如锻压机械等可忽略不计cm进行估算F Ffccm式中：cm 液压缸的机械效率，一般cm0.9 0.97所以，液压缸在工作中的最大外负载为 FFwcm1136800.95119663N在这里取背压力值P2 3MPa。在本设计中，液压缸中不存在紧张状态，所以只考虑充气压力。用公式需事先确定A与A的关系，或是活塞杆径d与活塞直径D的关系，令杆径比d/D，其比值可按表3-3选取。表3-3液压缸内径D与活塞杆直径d的关系工作压力MPa7.0d/D0.50.530.620.70.7这里选取d/D 0.7由以上各式可得：DdD4 119663m3.14 1 5 1 06 0.95 13 1 0.7215109mm则可以求出d=0.7D 0.7 109mm=76.3mm，液压缸的直径D和活塞杆直径D值计算根据有关标准液压缸的圆度在国家标准。 根据技术手册规格表工程机械液压缸可以选择循环参数全缸活塞杆直径：100mm ，70mm。根据工人的最低到最低稳定转速的计算液压缸的速度，由式Aminqminvmin式中qmin 流量阀的最小稳定流量，一般从选定流量阀的产品样本中查得;可得A30.5 109.6 102cm220.52cm液压缸的最低速度，由设计要求给定;式中qmin是通过产品抽样检查力士乐系列稳定流量调速阀的最小为0.5L/min在本方案中，调节阀安装在液压缸的进油路上，所以节流腔的有效工作面积应选择 实际面积液压缸无杆腔，即AD2102 78.5cm2，可见上述不等式可以满足液压44缸，可以达到所要求的速度。(2 )计算在各工作阶段液压缸所需的流量2 2q上升= D v上升=0.19.6=75 L / min449.6=38L/min2 2 2 2q 下降=D d v 下降=0.10.0744确定液压泵的参数(1) 确定液压泵的最大工作压力 Pp P1p式中p1液压缸最大工作压力P 从液压泵出口到液压缸入口之间的总线的损失，初步计算可按经验数据选取：管路简单，速度不是0.2 0.5MPa管路复杂，达到0.5 调速阀；带进油，在这里，拿下。则 pp p1 p 15 0.5 MPa 15.5MPa(2) 确定液压泵的流量qpTP Kl q max式中qp 液压泵的最大流量；q max同时动作的各执行元件所需流量之和的最大值。如果这时溢流阀 正在工作，尚需加溢流阀的最小溢流量 23L/mi n ；Kl系统泄漏系数，一般取 Kl 1.1 1.3，现取Kl 1.2。qp Kl q max 1.2275 180L/min(3) 选择液压泵的规格根据以上算得的Pp和qp再查阅有关手册，现选用CB-Q型齿轮泵，具体如下: 表3-4 CB-Q 型齿轮泵相关参数型号排量压力转速特点生产厂ml/r额定最高额定最高CB-Q 型2063202520003000铝合金 壳体，可作双联 泵合肥液压件厂(4)选定电动机根据功率相同的条件下两上升和下降，其作为一个大的电机选择规范的价值基础。式中 0.6 0.7，还应该指出，为了使电机的选择在通过泵的流量特性曲线在最大功率点个不停，需要检查，即PbQp2Pn式中Pn所选电动机的额定功率;Pb齿轮泵的最大压力；qp压力为Pb时，泵的输出流量。计算上升时的功率，上升时的外负载为114660N，由上式可得Ppq上升 15.5 150 匸 P=55 KW60 0.715 576下降时的功率为P =28KW，检查电机的产品样本，选择的y200l2-2型电60 0.7动机，额定功率56kW，2950r / min的经验额定速度，所选的电机满足3-1能正常工作，拐点。3.3液压缸主要零件结构、材料及技术要求缸体(1) 液压缸壁厚和外径的计算内直径D和壁厚液压缸的比D/ 10称为薄壁圆筒。从液压缸起重运输机械和工程机械，一般用无缝钢管材料，大多属于薄壁筒机构，壁厚计算公式的薄壁圆筒PyD2式中液压缸壁厚；D液压缸内径；py试验压力，一般取最大工作压力的(1.251.5 )倍；缸筒材料的许用应力。其值为：锻钢：=110120MPa ;铸钢：=100110MPa ;无缝钢管：=100110MPa ;高强度铸铁：=60MPa ；灰铸铁：=25MPa。根据上式，可得 16.8 1.25 0.1 10mm，结合经验，取10mm 。2 100液压缸壁厚算出后，即可求出缸体的外径D1为D1 D 2，取D1=120mm。(2 )液压缸工作行程的确定当平台处于最低位置 0 5时，此时活塞杆应处于完全收缩状态， 液压缸的长度为最小值 dmin， dmin .a2 L? 2aLcos21416mm，平台的高度h 2Lsin 2 2100 sin5 366mm。再计算一下平台上升的最大高度，这里设上升至最大高度的30，计算得出最大高度H=2.1m。此时活塞杆伸长至dmin a2 L2 2aLcos2 1852mm。当活塞杆处于完全收缩状态时，液压缸的长度就等于dmin，选定液压缸长度为1416mm。计算其行程：s dmax dmin 1852-1416mm=436mm，查表取 500mm 。(3)缸盖厚度的确定般液压缸多为平底缸盖，其有效厚度t按强度要求可用下面两公示进行近似计算无孔时:有孔时:式中t 缸盖有效厚度;D2缸盖止口内径;d0缸盖孔的直径。将 D2=120mm ，d= 80mm ，Py=16.8MPa，=100MPa 带入以上各式，得 前缸盖t 37mm，后缸盖 t 21mm。(4) 最小导向长度的确定当活塞杆延伸，是从活塞导向轴承气缸盖表面滑动轴承表面的距离H的中点的中点的最小长度，如图3-4所示。在一般的液压缸，指导H的最小长度应满足的要求L D20 2式中L 液压缸的最大行程;D 液压缸的内径K图3-4液压缸的导向长度活塞的宽度B般取B= (0.6 1.0) D ;缸盖滑动支承面的长度h，根据液压缸内径 D而定；当D v80mm 时，取 h= (0.6 1.0) D;当D 80mm 时，取 h= (0.6 1.0) d。将L=500mm ， D=100mm 带入上式，得 H 75mm ， B=0.6 100mm=60mm 。为了保证指导H的最小长度，如果L和B的过度增加是不合适的，必要时，可增加隔 套K增加气缸和活塞之间的H值。(5) 缸体长度的确定液压缸内的长度和宽度相等的行程应与活塞的活塞。圆筒形的长度也必须考虑两个端盖的厚度。2030次液压缸长度应小于其直径。(6) 缸体与缸盖的连接形式采用外半环连接，其优点为结构较简单，加工装配方便。缸体的材料(45钢)该液压缸缸体的常用材料是20 , 35, 45，无缝钢管，灰铸铁，球墨铸铁，铸钢等。 因为20钢的力学性能略低，不能淬火和回火，较少应用。当气缸的缸底，缸头，管接头 或耳轴件需要焊接，焊接后应进行淬火和回火性能相对较好的35钢，粗加工。正常情况 下，采用45钢，并应调质241285hbw 。活塞(1) 活塞与活塞杆的连接结构用螺钉连接，结构简单，易于在工作条件下的振动是松散的，必须和锁定装置配套 使用，更多的应用。(2) 活塞的密封密封结构的活塞和气缸，与工作压力，环境温度，对不同条件和不同的介质。结合 本设计的要求，使用合适的0型密封。(3) 活塞的材料液压缸的活塞材料常用的耐磨铸铁，灰铸铁，钢，铝合金，这里采用45钢。活塞杆(1) 端部结构活塞杆的端部结构分为外螺纹，内螺纹，单耳环，耳环，各种形式的双球头销，等。 根据设计的结构，以便于拆卸和维修，可以选择单耳环结构。(2) 活塞杆结构活塞杆为空心和实心两，35，实心活塞杆材料45钢；35为空心活塞杆材料，45无缝钢管。本设计采用实心活塞杆，选用 45钢。334活塞杆的导向、密封和防尘(1)导向套导向方式备注说明缸盖导向减少零件输了，装配简单，磨损相对较快导向套导向管通导向套可利用压力油润滑导向套，并使其处于密封状态可拆导向套容易拆卸，便于维修。适用于工作条件恶劣、经常更换导向套的场合球面导向套导向套自动调整位置，磨损比较均匀由于本设计是提升机，主要用于汽车修理，在液压缸伸缩号的工作过程是比较小的,所以磨损程度比较小。为了减少零件数量，导轨可降低使用成本的头部方向。活塞杆密封和防尘：仍有使用0型密封圈，薄钢片组合防尘圈材料的选择，具有防尘圈与活塞杆可以根据H9/F9选择。3.4液压系统简述整机的液压系统图由各自拟订好的控制回路及液压源组合而成。 各回路相互组合时 去掉重复多余的元件，力求系统结构简单。注意各元件间的联锁关系，避免误动作发生。 要尽量减少能量损失环节，提高系统的工作效率。为了便于液压系统的维护和监测，在系统中的主要路段要装设有必要的监测元件， 如压力表，温度计等。在设计中可以考虑在关键部位，附设备用件，以便意外事件发生时能迅速更换，保 证主机连续工作。各液压元件采用国产标准件，在图中按国家标准规定的液压元件职能符号的常态位 置绘制。对于自行设计的非标准元件可用结构原理图绘制。在系统图中注明了各液压执行元件的名称和动作、各液压元件的序号以及各电磁铁的代号，并附有相关说明。首先考虑，在升降台回落时，可以有两种驱动方式，一是采用液压缸加压回落，这种方式一般是在液压缸平放，而且活塞杆一端在回落时没有施加外力的情况下采用；另 一种是由活塞杆的自重和一端施加的外力使液压缸回油，活塞杆回落。在这里我们采用 第二种方式，可以省去很多功率，略去很多的机械设备，符合我们的设计原则。其次， 由于采用柱塞式液压缸在下降时依靠本身的重量，在使用过程中，会出现过升降机处于 某个位置时，向上或向下漂移的现象。由于液压升降台的荷重较大，惯性也较大，为使台板升降平稳安全，系统主要有以下 特点：1）为防止台板载荷重物下移，系统采用密封性良好的液控单向阀自锁；2）为使重物能平稳下降，采用单向调速阀调速，噪声更小；3）系统不动作时，直接卸载，节约能耗；4）为使升降台结构更紧凑，采用便于安装和维护的叠加元件，液压系统元件统一布 置在液压站内；5）为防止台板在工作中意外安全事故的发生，系统采用了管道破裂保护阀安装在 缸下腔进油口接头上，一旦管路或其他部分发生管道突然爆破、接头松动、泄压或台板 出现异常失控超速下坠时，它能根据压差自动切断油路，防止发生坠落事故，保护设备 和人身安全；另外，在电气控制上，在升降平台下缘设置限位开关，台板上升时，一旦升至所限定的最大高度，限位开关发出电信号，强制系统卸载以确保台板上升到合适的高度。第4章 台板与叉杆的设计计算上压板位于升降平台，是支撑件的一部分。车可以停在固定台板升降平台是起着关 键的作用。维修工作之前必须先到压板。这里需要说明的是模板不是一个简单的板，但 下面的幻灯片，因为滑轮升降台叉臂，导轨的作用是使滑轮在滑道上来回滑动，升降台 的升降动作完成。底板下。根据以上汽车大小的参数，确定长度4000mm，台板宽度450mm，材料用热轧钢板。叉杆的升降机构的主要组成部分，是主力。设计的成功与否关系到整个设计的成功 或失败的选择，45钢，热轧钢板。叉杆的形状图如图 4-2所示。图4-1叉杆的外形图4.1确定叉杆的结构材料和尺寸1.对支撑叉杆进行受力分析首先定义每根杆的名称编号，如图4-2 :图4-2支撑叉杆受力分析图活动铰链3杆，4杆除了摩擦没有其他外力水平方向，可以忽略不计，现在只考虑垂直方向上的应力。通过对杆受力分析如图3:计算其最大弯矩及轴向力:经力学分析，当升降台处于最低位置,5时，所受弯矩最大，如图。MmaxWcos2l当升降台处于最高位置,30时，轴向力最大，如图CG5 0；2CO5CC4i2 2 W COS ,22l 2562.7Nm8W . stria4N D BWsin 1225N， NBA41225 N （正值为拉力，负值为压力）。杆4受力情况同杆3。F面再分析一下杆1,对杆1作受力分析，如图对D点做力矩分析：FAjsinW14)，可得Fax =-110.1N 。计算弯矩，由上图可转化成下图来分析:.sin(ix +&)ABd11护1F, sinoc 十一&Q3口W COSQ比142根据以上条件画弯矩图，如下:图4-4杆1弯矩图由此图可知，杆1的最大弯矩在C点。经计算当5时，Rc有最大值，即拥有最大弯矩，同样此时也拥有最大的轴向力。首先将5，W=9800N ，P=13.3W (P与AB1D2i也cIIf-眄146Y5.47302.9W的关系值根据上述的公式P21 cosa sin() lsin(W求得）代入以上各式,求得的值如下图:2 1则叽x(3RA 6RB)l5112Nm。计算轴向力，同样将杆1的受力分析图再转化为轴向力图分析，如图:经分析计算，CD段受到的轴向压缩力最大，Tcd 54929N。由于最大弯矩3和杆4和最大轴力的杆只是计算值低于票面1，所以错杆3杆4计算工作应力。工作杆1的应力条件计算，叉杆的横截面积=bh，如图:则该状态下的工作应力为6maxbh2NC 5112 6 54929hAbh2,其中，一一叉杆实际工作应力材料许用应力，s 材料的极限应力，对于 45号钢，为340Mpan安全系数，一般为大于1的值，这里取n=2根据经验初选h=0.1m。这种类型可以看出，弯矩应力明显比轴向力，因此在计算应根据最大弯矩计算的主要对象。操作杆1的最大应力。C1杆截面最大弯矩，认为应力 C部分具有最大的工 作。我们遵循的最大工作压力来选择合适的节叉杆。h = 0.1m 替代型：最大工作应力36165 170MPa b 21.3mm。这里取b 25mm，即叉杆的横0.01b截面为 h b 100 25 mm2。4.2横轴的选取选择一套连接在水平轴的活塞杆端，根据总体结构布局确定横向长度220mm，因为它是一个单耳环连接，CD=50的内径，轴的直径是50mm，但考虑到两人在相对滑 动的需要，应使水平直径大于 50mm略小，D=48mm。单耳环宽度值EW=60mm。 连接到扩展处理的横孔，叉杆，使两个适当的接触面积，减少弯曲应力和剪应力。因此根据下面的横向应力分析:P是均匀分布的，分布距离为60mm，故集度为：q噬1.89 10钿川，截面上的最大弯矩为M RA 0.08 q 0.03 四 3696.7Nm，截