100KG手動液壓升降平臺的設(shè)計含proe三維及8張CAD圖,kg,手動液壓,升降,平臺,設(shè)計,proe,三維,cad -I- 摘 要 液 壓 升 降 平 臺 手 動 的 ， 結(jié) 構(gòu) 非 常 緊 湊 ， 外 表 看 上 去 簡 單 ， 不 需 要 用 太 大 的 力 ， 效 率 很 高 ， 修 理 起 來 很 靈 活 很 便 利 ， 在 工 廠 ， 倉 庫 ， 超 市 等 地 方 都 有 使 用 ， 用 來 進 行 對 貨 品 搬 運 ， 移 動 。 論 文 中 設(shè) 計 的 液 壓 升 降 平 臺 是 手 動 的 ， 最 開 始 將 它 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 出 來 ； 之 后 對 貨 品 的 具 體 大 小 進 行 調(diào) 查 ， 將 貨 物 的 模 型 建 立 起 來 ， 這 樣 升 降 平 臺 的 整 體 結(jié) 構(gòu) 大 小 就 都 確 定 了 ； 之 后 ， 將 升 降 平 臺 的 力 學(xué) 模 型 建 立 起 來 ， 升 降 平 臺 機 構(gòu) 所 處 地 點 不 一 樣 ， 那 么 還 要 分 析 他 們 的 受 力 ， 對 桿 件 ， 銷 軸 ， 螺 栓 的 強 度 進 行 校 核 ； 之 后 設(shè) 計 升 降 平 臺 液 壓 系 統(tǒng) ， 最 后 一 步 用 CAD 軟 件 將 升 降 平 臺 的 裝 配 圖 ， 零 件 圖 都 畫 出 來 ， 用 Pro/e 將 三 維 模 型 建 立 起 來 。 完 成 這 篇 論 文 ， 將 我 學(xué) 校 學(xué) 習(xí) 的 專 業(yè) 知 識 又 溫 習(xí) 了 一 次 ， 并 且 對 于 畫 圖 軟 件 CAD,PRO/E 現(xiàn) 在 的 熟 悉 程 度 都 變 高 了 ， 相 信 對 我 將 來 的 工 作 有 很 大 幫 助 。 關(guān)鍵詞：液壓升降平臺；手動；校核；液壓系統(tǒng)；設(shè)計 -II- Abstract Hydraulic lifting platform is manual, compact in structure, simple in appearance, no need to use too much force, high efficiency, very flexible and convenient to repair. It is used in factories, warehouses, supermarkets and other places to carry and move goods. The hydraulic lifting platform designed in this paper is manual, and its structure is designed at first; then the specific size of the goods is investigated, and the model of the goods is established, so that the overall structure size of the lifting platform is determined; then, the mechanical model of the lifting platform is established, and the location of the lifting platform mechanism is different, so they need to be analyzed. Force, check the strength of rods, pins and bolts; then design the hydraulic system of the lifting platform. The last step is to draw the assembly drawings and parts drawings of the lifting platform with CAD software. The three- dimensional model is established with Pro/e and simulated. Finishing this paper, I reviewed the professional knowledge of my school, and now I am more familiar with the drawing software CAD, PRO/E. I believe it will be very helpful for my future work. Key words: hydraulic lifting platform; manual; check; hydraulic system; design -III- 目 錄 摘 要 .......................................................................I ABSTRACT ...................................................................II 第 1 章 緒 論 ................................................................1 1.1 研究背景及意義 .......................................................1 1.1.1 研究背景 .......................................................1 1.1.2 研究意義 .......................................................1 1.2 升降平臺概述 .........................................................2 1.2.1 升降平臺定義 ...................................................2 1.2.2 手動液壓升降平臺的作用 .........................................2 1.2.3 手動液壓升降平臺的特點 .........................................2 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .......................................................2 1.3.1 國外 ...........................................................2 1.3.2 國內(nèi) ...........................................................3 第 2 章 總體結(jié)構(gòu)方案及參數(shù)選定 ...............................................5 2.1 設(shè)計要求 .............................................................5 2.2 升降平臺結(jié)構(gòu)確定 .....................................................5 2.2 確定各結(jié)構(gòu)尺寸 .......................................................6 2.4 平臺與叉桿的設(shè)計計算 .................................................7 2.4.1 確定平臺的結(jié)構(gòu)材料及尺寸 .......................................7 2.4.2 確定叉桿的結(jié)構(gòu)材料及尺寸 .......................................8 第 3 章 受力分析與校核計算 ..................................................13 3.1 位置參數(shù)計算 ........................................................13 3.2 動力參數(shù)計算 ........................................................15 3.3 液壓缸布置方式的分析 ................................................15 3.4 強度校核計算 ........................................................18 3.4.1 叉桿 ..........................................................18 3.4.2 橫軸 ..........................................................18 3.4.3 連接螺栓的校核 ................................................19 -IV- 第 4 章 液壓系統(tǒng)設(shè)計 ........................................................23 4.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計要求 ....................................................23 4.2 液壓系統(tǒng)的設(shè)計 ......................................................23 4.3 液壓缸的計算 ........................................................24 4.3.1 液壓缸內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑 d 的確定 ..............................24 4.3.2 液壓缸的安裝位置 ..............................................24 4.3.3 液壓缸推力及行程的確定 ........................................25 第 5 章 基于 PRO/E 的三維設(shè)計 ................................................26 5.1 PRO/E 軟件概述 .......................................................26 5.2 三維模型設(shè)計 ........................................................27 5.2.1 底座 ..........................................................27 5.2.2 平臺 ..........................................................28 5.2.3 支架 ..........................................................28 5.2.4 其他 ..........................................................28 5.3 三維裝配設(shè)計 ........................................................29 結(jié) 論 ......................................................................30 參 考 文 獻 ................................................................31 致 謝 ...................................................................32 -1- 第 1 章 緒 論 1.1 研 究 背 景 及 意 義 1.1.1 研 究 背 景 電子商務(wù)一直在發(fā)展，在這樣背景下物流行業(yè)也發(fā)展的很快，物品擺放在倉庫里面 需要進行整理還有運輸，一定要非常輕便，靈活的機器來進行。手動式的液壓升降平臺 車就是這里面的一個，它的結(jié)構(gòu)很緊湊，外表也很簡單，不需要耗費太大的力，效率很 高，養(yǎng)護起來很靈活，也非常便利，用在工廠，倉庫，物流運輸中心等這些地方，對貨 品進行搬運，進行移動。圖 1.1 就是它的簡單圖紙： 圖 1.1 手動式液壓升降平臺 在升降裝置里面用的最多的升降平臺是剪叉式的，因為它的結(jié)構(gòu)就定下來它具備哪 些特征，有什么功能。這種機器的結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，牢固，用起來可靠性高，非常安全， 效率也高，不怎么會出現(xiàn)故障，維護起來非常便利等這些好多，在車站，廠房等這些地 方用的非常。 1.1.2 研 究 意 義 在工業(yè)生產(chǎn)上，平時的生活里面都會用到升降平臺，幫助我們做了很多事情，非常 便利，快捷。升降平臺的功能非常多，比方說電梯，在很多的地方都可以看到它，其實 升降平臺的性能跟電梯是差不多的，在用的時候按照自己真正的需要，設(shè)計升降平臺詳 細的數(shù)據(jù)。平時的生產(chǎn)里面，升降平臺到處都可以看到，所以說它有多重要就不需要再 詳細闡述了。但是在進行生產(chǎn)的時候，升降平臺也很重要，特別是在很高的地方對貨品 進行搬運。 -2- 1.2 升 降 平 臺 概 述 1.2.1 升 降 平 臺 定 義 升降平臺實際上就是可以對人或者物品來進行升降的機器。在倉庫，工廠這些物流 體系里面，運輸在垂直方向的時候，還裝有很多平面運輸機器在升降平臺上，就算是高 度不一樣，也能夠在這個層面上進行運輸。驅(qū)動要是液壓的，就叫手動液壓升降平臺， 在不一樣的高度進行運輸貨品，大范圍的用在很高的地方進行運輸，進行安裝的工作。 1.2.2 手 動 液 壓 升 降 平 臺 的 作 用 手動液壓升降平臺用在貨品，集裝箱，生產(chǎn)木材等這些單位里面還有加工流水線上 面，對于工作時候不一樣的高度需要都可以滿足，能夠?qū)Ω鞣N臺面來進行裝配，比方說 滾筒，轉(zhuǎn)盤，匹配各式各樣的控制辦法，升降時候很穩(wěn)定，很精準，來回進行啟動，并 且承受的載荷很大等，對于工業(yè)生產(chǎn)單位里面各種升降工作的困難都克服掉了，所以說 加工時候的工作就比較輕松了。 1.2.3 手 動 液 壓 升 降 平 臺 的 特 點 升降平臺升降系統(tǒng)，它的動力是液壓，所以還有個名字叫液壓升降平臺。這種機器 的功能是非常多的，在加工模具，集裝箱等這些行業(yè)用的很多。手動液壓升降平臺，在 不一樣高度時候進行工作，對于升降需求都能夠滿足，跟各種各樣的臺面來進行配合安 裝，控制的辦法應(yīng)該是合適的，這樣升降起來就非常穩(wěn)定，也很準確，啟動次數(shù)多也沒 有事，并且承受的載荷不小，這樣對于工業(yè)生產(chǎn)單位里面各種升降工作時候的困難都可 以克服，那么生產(chǎn)就比便利很多。 1.3 國 內(nèi) 外 研 究 現(xiàn) 狀 1.3.1 國 外 現(xiàn)在國外對升降平臺進行生產(chǎn)的地方是很多的，比方說美國，英國等。他們對于升 降平臺的生產(chǎn)歷史已經(jīng)有了幾十年了，在所有的機械產(chǎn)品里面，生產(chǎn)平臺這種產(chǎn)品的份 額是很大的。按照叉臂的個數(shù)來進行劃分，有單節(jié)的，還有多節(jié)的，有固定式的，有移 動式的，還有超低式的等等，下面圖紙 1.2,1.3,1.4 里面有幾種升降平臺的展示。 圖 1.2 固定式升降平臺 圖 1.3 超 低式升降平臺 圖 1.4 移動式升降平臺 -3- 現(xiàn)在升降平臺基本上都用液壓作為動力，在航空，倉庫等地方用的很多。尤其是工 作地點高度比較高的工作平臺，還有一些商業(yè)貨品平臺，現(xiàn)在的生產(chǎn)已經(jīng)系列化了，比 方說英國起重單位，按照每一種倉庫對于裝卸時候的要求，對于商業(yè)貨品系統(tǒng)研發(fā)了很 多型號不一樣的升降平臺，很多進行高空搬運工作的，它的技術(shù)更是非常先進。另外 Geda 公司的 Multilift 系列施工升降平臺，它在控制高度預(yù)定控制系統(tǒng)的時候用電子顯 示裝置來進行。使用這個系統(tǒng)，升降平臺需要停在哪個高度都可以，操作的人只要將按 鍵按下去就行了。這個升降平臺的控制裝置是嵌入式的，那么升降平臺出現(xiàn)緊急剎車， 緊急啟動的狀況就不會出現(xiàn)了。美國人生產(chǎn)的手動液壓升降平臺，它的結(jié)構(gòu)是并聯(lián)連接 剪叉臂，以前的升降平臺剪叉臂都是串聯(lián)的，這樣的形式對于工作面積有一定的限制， 連接實行并聯(lián)之后，工作面積加大了，并且它的穩(wěn)定性也變好了很多。 圖 1.5 剪叉式手動液壓升降平臺 1.3.2 國 內(nèi) 中國現(xiàn)在城鎮(zhèn)化發(fā)展很快，基礎(chǔ)建設(shè)大范圍進行，所以對于升降平臺的需求量是很 大的，并且也需要更多品種的升降平臺，現(xiàn)在對于手動液壓升降平臺來說，市場的發(fā)展 環(huán)境是相當(dāng)不錯的，并且慢慢的成為產(chǎn)業(yè)化，發(fā)展模式變?yōu)榧旱摹?在很多地方都可以看到升降平臺，比方說酒店，建筑工地，工廠，裝潢單位等等， 用的是非常多的，所以說，升降平臺的市場行情還是相當(dāng)不錯的，中國的升降平臺市場 現(xiàn)在的發(fā)展非?？?，并且這種發(fā)展態(tài)勢一直還會維持很久。 現(xiàn)在國外對升降平臺進行生產(chǎn)的單位很有名的是 JLG 公司和 Alter 公司等。在我們 國家，有兩大地區(qū)專門對升降平臺進行生產(chǎn)，一個是山東濟陽，還有一個是江蘇鎮(zhèn)江。 在中國比較有名的生產(chǎn)升降平臺的單位是徐州重工，浙江定力等等 6。 中國加工升降平臺的年頭沒有國外的早，這幾年的發(fā)展是很快的，表現(xiàn)在出現(xiàn)了很 多的品種。比方說沈陽北方交通集團研制了高空消防救援車，高度達到了 54 米。現(xiàn)在徐 -4- 州重工開始研發(fā)更高的消防車，高度達到八十米，之前他們已經(jīng)成功研究出的消防救援 車高度從 22 米到 68 米這個范圍的。 圖 1.6 高空升降平臺（高空消防救援車） 研究了剪叉裝置的強度，剛度，研究人員對比了檢查裝置的變化，并且進行了比較， 這樣就出現(xiàn)了變異的檢查結(jié)構(gòu)，接著對它繼續(xù)進行研究，分析了這個空間里面展開式剪 叉裝置的強度，那就知道這個裝置的結(jié)構(gòu)有多大，這樣就能夠設(shè)計出一款更新的的機構(gòu)， 可以在很多特別的地方的平臺上進行使用 9。胡小舟等人對于作用在剪叉式升降平臺 上的力進行了研究，將它的力學(xué)模型給建立出來，之后分析用的是 Matlab 軟件，將對油 缸最大推力影響的數(shù)據(jù)給研究出來 10。張榮敏等人分析了檢查裝置結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，用 ANSYS /APDL 對模塊設(shè)計進行優(yōu)化，也就是優(yōu)化了剪叉臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計，并且對它進行分析， 這樣剪叉臂最合適的數(shù)據(jù)就有了 11。鄧宏光等人按照剪叉式升降平臺結(jié)構(gòu)的特點，將 起升裝置的力學(xué)式子給建立起來，還將起升部分的關(guān)鍵數(shù)據(jù)給定下來 12。 圖 1.8 空間展開式剪叉機構(gòu)升降平臺 -5- 第 2 章 總 體 結(jié) 構(gòu) 方 案 及 參 數(shù) 選 定 2.1 設(shè) 計 要 求 這次液壓升降平臺設(shè)計的是反剪叉式的，它的主要數(shù)據(jù)是： 承載力 Fl=100kg；用的最低的高 300mm，起升時候最大的高 1000mm，平臺的大小是 400mm*300mm，平臺車自身的重量是 20kg。 2.2 升 降 平 臺 結(jié) 構(gòu) 確 定 剪切式升降平臺發(fā)展是很快快的，種類很多。根據(jù)剪切力有多大來進行劃分，有大 的剪式升降平臺，還有小的剪式升降平臺；根據(jù)驅(qū)動的形式不一樣，進行劃分，有機械 式的，液壓是的，氣液驅(qū)動式的；按照裝時候的樣子來進行劃分，有藏地安裝，地面安 裝。通過前述對圖 1.11.8 各種類型升降平臺的特點進行對比，因此次設(shè)計的升降平臺 為適用于工廠、企業(yè)、倉庫、商務(wù)樓、超市、物流配送中心等行業(yè)的貨物移動搬運，因 此選定本次為剪切式手動液壓升降平臺，根據(jù)本次設(shè)計尺寸要求：最低使用高度 300mm， 最高起升高度 1000mm，平臺尺寸 400mm*300mm，因此采用 3 個以上剪叉才能滿足要求， 其整體結(jié)構(gòu)形式如圖 2.1 所示。 -6- 圖 2.1 手動液壓升降平臺整體結(jié)構(gòu)形式 剪切式液壓平板升降平臺的組成有機架還有液壓系統(tǒng)。要想平臺使用安全，將限位 裝置，升程自鎖保護裝置裝在上面，那么使用人員就不會出現(xiàn)危險。升降平臺是剪切式 的，它的升降平臺有兩組，并且完全一樣，分別在左邊還有右邊兩個車輪的中間，因為 兩邊的結(jié)構(gòu)是完全一樣的，所以左邊右邊能夠進行更換。電氣系統(tǒng)對升降平臺進行控制， 動力就是液壓系統(tǒng)輸出來的液壓油，可以將活塞桿帶著進行伸縮動作，這樣兩邊的舉升 臂就能同一時間向上，向下，停止 2。 升降平臺一邊是上面跟下面都是固定的鉸支座，另外一邊上面跟下面都是進行滑輪 的滑動，舉升臂在跟滑輪進行連接的時候用的軸。升降平臺工作的時候，一邊的支點就 是固定鉸支座，滑輪向里面，向外面進行滑動，這樣升降平臺就能夠向上，向下了，這 樣到一個恰當(dāng)?shù)母叨鹊臅r候，液壓缸上面的機械鎖自然就鎖止了。 2.2 確 定 各 結(jié) 構(gòu) 尺 寸 （1）升降平臺降低到 0.3m 時 將升降平臺壓縮到最低的地方，高度是 300mm，就是底座到平臺面有多遠。就像圖紙 2.3 展示的，底座厚是 10mm，滾輪的直徑是 50mm，滾輪這個地方軸的直徑是 24mm，要想 防止?jié)L輪直接把底座給弄壞，設(shè)計的時候，對滾輪滑到進行生產(chǎn)，滑道厚就是 10mm，寬 度在 35mm，長度是 20mm。上面的滾輪跟下面的滾輪中間空檔是 ,支承點距離支承點有 根據(jù)勾股定理將舉升臂Hd=30-125-6=1 m Ld=340m 的長可以算出來 L： 22165L=b()3 算出來 舉升臂的寬就是 50mm，厚是 15mm。34. （2）將這個平臺升高一米，它尺寸的改變 向上舉升這個升降平臺，滑輪就滾到里面去了，液壓系統(tǒng)向上伸縮，鉸支座進行固 定，距離滑動鉸支座就近了，平臺相距底座是越來越遠。升降平臺升高了一米之后，升 降平臺上面，下面兩個滑輪，他們的空檔是 ，已經(jīng)感知Hg=10-25-6=8m 到舉升臂的長是 ，固定鉸接的這個地方和滑輪中間的空檔就是 Lb,用勾股定34.Lm 理算出來 22865Lb=()3 -7- 那么 ，滑動輪移動的距離是 。平臺升高了一182.Lbm340182.57.Lxm 米之后，它的結(jié)構(gòu)還有狀態(tài)都在圖紙 2.2 里面展示了。 圖 2.2 升高到 1m 時升降平臺主視圖 已經(jīng)知道舉升臂寬是 50mm，那么進行連接的這個螺栓，軸的直徑是 ，滑24Dsm 動滾輪這個地方軸的直徑是 ，滑輪總的寬就是 30mm，碰到滑道這個部分真正24Dzm 的大小是 25mm，階梯凸臺只有 5mm,它跟舉升臂直接碰到，這樣摩擦就變小了 2.4 平 臺 與 叉 桿 的 設(shè) 計 計 算 2.4.1 確 定 平 臺 的 結(jié) 構(gòu) 材 料 及 尺 寸 升降臺最上面的地方是平臺，對于支承件來說是一個組成。在升降臺上，貨品擺放 平穩(wěn)，這個是相當(dāng)關(guān)鍵的，要說的是平臺不光是一個鋼板，還有滑道在下面，將滑輪裝 在升降臺叉桿臂上面，滑道實際上就讓滑輪在里面前后進行移動，這樣升降臺就能夠向 上舉升，向下回落。下面的底板也是一樣，圖紙 2-3 展示。 -8- 圖 2-3 下底板結(jié)構(gòu)簡圖 按照前面貨品的大小，定這個平臺的大小，長 400mm，寬 300mm，用的是熱軋鋼板來 加工。圖紙里面有它的樣子，要說的是，這個平臺鋼板不簡單，滑道裝在下面，滑輪裝 在升降臺叉桿臂的上面，滑輪在滑道里面進行來回的移動，這樣升降臺就能夠向上舉升， 向下回落。 對升降臺來說，主要的舉升零件是叉桿，這個部分主要對力進行承受。設(shè)計是不是 好，直接關(guān)系到整個設(shè)計工作的成功與否，材質(zhì)用的 45 鋼，用的是熱軋鋼板。2-4 圖紙 里面是叉桿外面的形狀。 圖 2-4 叉桿的外形圖 2.4.2 確 定 叉 桿 的 結(jié) 構(gòu) 材 料 及 尺 寸 分析作用在支撐叉桿上的力： 最開始要將每個桿的名稱，編號都定義好，就像圖紙 2-5 里面展示的： 圖 2-5 支撐叉桿受力分析圖 桿 3 還有桿 4 能夠活動的鉸連接，只有摩擦力在水平面上對它作用，別的力是沒有 的，不需要考慮。現(xiàn)在只要將豎直方向力進行思考就行了，分析之后，可以知道桿 3 承 -9- 受的力的作用： 將彎矩的最大值還有軸向力都算出來： 進行力學(xué)分析，在升降臺是在最低的地方的時候 時，作用在上面的彎矩最大，5 就像圖紙展示的。 225678maxWlcoscosMl.Nm 升降臺在最高的地方， 時，軸方向的力是最大的，圖紙展示30 ， （正值為拉力，負值為壓力） 。 1254DBWNsinN125BAN 作用在桿 4 上面的力狀況就跟桿 3 是一樣的。 之后對桿 1 承受的力來進行分析，圖紙里面展示 分析 D 這個點的力矩： ，就有 = 423Ax PWllFlsinlcoscsin()AxF -110.1N。 將彎矩算出來，將上面的圖轉(zhuǎn)換成為下面的圖紙，并且進行分析： -10- 按照前面的要求對彎矩圖進行分析，在下面： 圖 2-6 桿 1 彎矩圖 查看這個圖紙，桿 1 上面彎矩最大就是在 C 這個點。算出來，在 時， 的數(shù)值5cR 是最大的，也就是彎矩是最大的，一樣的這個時候軸向力也是最大的。將 ， （P 跟 W 的式子用前面的式子 算出9806WN.， 2cossin()i()lPWa 來）放到上面的式子里面，將大小算出來，圖紙里面展示： 。 215236maxABM(R)lNm 將軸向力算出來，一樣分析桿 1 上面承受的力圖紙進行轉(zhuǎn)化，這樣就有了軸向力分 析的圖紙： 進行分析，計算之后，CD 這個部分的軸向壓縮力是最大的， 。因為才5492CDTN 算到桿 3 還有桿 4 這個部分彎矩的最大 -11- 值還有軸向力的最大值都沒有桿 1 的大，所以沒有必要將桿 3 還有桿 4 的工作應(yīng)力給算 出來。將桿 1 這個狀況下的工作應(yīng)力給算出來，那么假設(shè)叉桿截面的大小是 就像,Abh 圖紙畫的那樣： 這個時候工作應(yīng)力的大小 max22651649,C sNhMbhAbn 叉桿真正的工作應(yīng)力, 材料應(yīng)力的許用值， 材料的極限應(yīng)力，要是 45 號鋼，大小是 340Mpa s n安全系數(shù),正常都比 1 大，論文里 n=2。 按照經(jīng)驗來定 h=0.1m。 用這個式子可以發(fā)現(xiàn)，彎矩對于工作應(yīng)力影響很大，對軸向力沒太大影響，那么算 的時候，主要算的是最大彎矩。最大工作應(yīng)力作用在桿 1 上面，最大彎矩在截面 C 這個 地方，也就是說 C 截面這個地方的工作應(yīng)力是最大的，根據(jù)他來確定叉桿合適的截面， 把 h=0.1m 放到上面的式子： 工作應(yīng)力的最大值 。在這定 ，那么叉桿 36157021.3.MPabmb25bm 的橫截面大小是 100 25 。h2m -12- 第 3 章 受 力 分 析 與 校 核 計 算 3.1 位 置 參 數(shù) 計 算 在進行校核計算時為簡化力學(xué)模型，只對最底下的一個剪叉進行校核即可，其余剪 叉受力情況相同，因此計算時按照單剪叉結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型進行。 由圖 3-1 可知 圖 3-1 位置參數(shù)示意圖 （1） 21/sin(cos),CLHll （2） 22()co;T 上頭式子里面： H不管什么地點升降平臺有多高； C不管什么地點鉸接點 F 跟液壓鉸接點 G 之間有多遠； L支撐桿有多長； 支撐桿固定鉸支點 A 跟鉸接點 F 之間有多遠；l T機架有多長，從 A 到 G 這兩點之間多遠； 活塞桿跟水平線形成的角度。 下面都是一樣。 把（2）式放到（1）式，進行整理就有 。 （3） 221/()HLTCll 如果 放到式子（3）就有00/,/,H -13- 。 （4） 221/200()HTClLlC （4）這個式子里面， 升降平臺最開始多高；0 液壓缸最開始多長。 算出來雙鉸接剪叉式升降平臺機構(gòu)的運動數(shù)據(jù)： 圖 3-2 運動參數(shù)示意圖 就是點 F 這個地方的絕對速度； 就是 B 這個點的絕對速度； 就是支撐桿 ABFVV1 有多快；圖 3 里面都可以知曉：11112,sin()sin(),,coscs,in()FBllVLl （5）1si() LVl。 （5）的式子里面， 液壓缸活塞彼此之前運動的快慢；1 升降平臺進行升降有多快；2 支撐桿跟水平線形成的角度。 下面都一樣。 -14- 3.2 動 力 參 數(shù) 計 算 圖 3-3 動力參數(shù)示意圖 在圖紙里面，P 就是活塞桿上液壓缸產(chǎn)生的推力，Q 作用在升降平臺上面的重力載荷。 對這個裝置承受的力的狀況進行承受，并且算出來： 升降平臺向上升起的時候 ； coscosincostantan()( )sin()22icosLfLbfbbfl （6） 升降平臺向下降落的時候 （ coscosincostantan()( )sin()22icosQLfLbfbPbfl 6） 、 （7）式中， P活塞桿受到液壓缸給它的推力； Q作用在升降平臺上的重力載荷； b載荷 Q 的作用線跟上面的平板左鉸支點 M 在水平面上多遠。 因為滾動輪和導(dǎo)向槽中間就是滾動摩擦，這個系數(shù)非常小，只有 0.01，要想計算簡 單點，基本上不需要考慮，簡單化（6） 、 （7）兩個式子： 。 （8） cosin()PLl 3.3 液 壓 缸 布 置 方 式 的 分 析 分析的時候從直觀來進行，就像下面圖紙： -15- 圖 3-4 液壓缸工作示意圖 查看圖紙，液壓缸后面部分跟右邊支撐桿活動的地方連接起來，液壓缸的一頭跟桿 1 右邊一頭連接。所以，對于真正在升降平臺的剪叉裝置里面，液壓缸有些問題存在，也 就是它的格局有些問題，還有一種對稱格局提出來了，安排液壓缸在對稱的左邊，也就 是剪叉裝置的固定支點都是在一邊的，下面詳細的探討。 （1）提出來問題 在很多升降臺里面都在用液壓缸驅(qū)動剪叉裝置，因為裝的地方不一樣，那么折合之 后的高自然就不一樣了，那么折合之后的高肯定會影響液壓缸在剪叉裝置里面的格局。 查看資料，就知道液壓缸放在左邊。 液壓缸活塞動作的速度跟臺面升降的速度存在下面的聯(lián)系 （1） 2cos2in()yalv vl 活塞推力跟升降平臺承受載荷的重之間有下面的聯(lián)系 （2） cssin()i()lPWa111,tatn,si(in)2hlal d 。 上面的這兩個式子就是工程上用的比較多的液壓缸的格局，也就是液壓缸下面的支 點跟剪叉裝置進行固定的支點都是在一邊，就像上面圖紙畫的。這樣的格局好處是液壓 缸有效行程不長，平臺升降范圍很大的 -16- 地方都能拿來用。只是有一個問題，折合剪叉裝置之后，高度比較小的話，那么液壓缸 需要的推力是很大的。液壓缸工作壓力最高的時候，那么液壓缸的直徑就會變大了，這 樣折合之后的剪叉裝置就沒法布局了；或者不用一個直徑很大的液壓缸，用了兩個直徑 比較小的液壓缸，這樣就會多用一對液壓缸的制作，并且安裝液壓缸的時候非常復(fù)雜， 還有液壓系統(tǒng)也比較復(fù)雜，這樣整個部分花銷自然就加大了。 （2）分析這兩種布局并且進行對比 要想將這些問題都解決掉，那么液壓缸的布局應(yīng)該是反向的，將這個方案里面的有 關(guān)數(shù)據(jù)算出來，并且對比他們兩個。就像圖紙里面： 圖 3-6 液壓缸布置在右側(cè) 在算活塞運動速度的時候按照一瞬間的速度中心法來進行。桿上點、點的 瞬時轉(zhuǎn)動中心為 F 點，D 點、A 這個點的速度就是：2()DAvla 臺面進行升降時候的速度： cos2csyDvl 這個點運動時候的快慢： ()2cosyAlav 活塞運動的快慢： -17- （） ()sin()cos2coAlav 式子里頭， 11()sini,tcohlalL 用虛位移的原理來進行計算： （） ()0ixixixpypWFFzP 分析圖 2 就可以有： cos,sin()()i,2sinxyppwPPlalayl 經(jīng)變分后： in()cospwyl 放到式子（） ，整理之后，就可以知道活塞的推力： （） 2cos()in()lPWa 式（）和式（）是不是正確證明的時候按照機械能量守恒進行： yv 對比（）式子還有（）式子，再 每個數(shù)據(jù)都一樣的時候，液壓缸右,,ylaWv 邊的推力是沒有液壓缸布局在左邊的時候要小一點；但是式（）與式（）對比，那 么液壓缸安排在右邊的話，活塞的速度跟液壓缸安排在左邊比就高了不少，可以看到， 要想將活塞的推力變小，那么活塞速度就要快。 液壓缸放在剪叉裝置的右邊，這樣液壓缸產(chǎn)生的活塞推力就變小了，液壓缸用的是 直徑比較小的，方便在剪叉裝置里面布局液壓缸，有一個問題就是液壓缸的有效行程太 長了，要是臺面進行升降沒有太大范圍的話，那么想要讓液壓缸行程變多也不可能。 3.4 強 度 校 核 計 算 3.4.1 叉 桿 前述 2.2.4 在進行尺寸計算時即是基于強度理論，因此針對叉桿無需再進行強度校 核。 3.4.2 橫 軸 在活塞桿頂部的橫軸上裝套鏈，按照總的結(jié)構(gòu)將定橫軸的長定下來，是 220mm，因為 連接是單耳環(huán)的，它里面的直徑是 CD=50，橫軸外面的直徑是 50mm,因為這兩個是要進行 -18- 相對滑動的，那么橫軸外面的直徑?jīng)]有 50mm 大論文里面定 d=48mm。單耳環(huán)的寬是 EW=60mm。叉桿跟橫軸這個地方的孔進行連接，并且要加長，那么他們兩個接觸的面積要 大一點，那么彎曲應(yīng)力，剪應(yīng)力就能小一點，所以根據(jù)下面圖紙來對橫軸承受的應(yīng)力進 行分析： 在 ， ，算出來 。在橫軸上作用的力是勻稱513680PN 568402ABPRN 的，距離只有 60mm，所以它的集度就是： ，在截面 O 這個地 613.91/.qm 方彎矩的最大值就是 ，截面 C 還有截面 D 的剪力 00.8.542.AMR 就是 。5684AQRN 它的彎曲應(yīng)力大小是 3 2540.16Mpad 剪應(yīng)力 22568401.Pad 跟別的軸銷進行對比，作用在上面的應(yīng)力都比它小，材質(zhì)沒有改變的話，確定直徑 是 35mm、40mm，在這不詳細校核了。這里就不一一校核了。 3.4.3 連 接 螺 栓 的 校 核 升降平臺里面螺栓進行連接，可以對剪切形狀改變進行承受。校核的時候，只需要 注意剪切形狀的改變就好了。下面就是圖 2.4 里面，1,3,4 這三個地方的螺栓，校核他們 的強度。用 Q235-A 鋼生產(chǎn)螺栓，許用剪切應(yīng)力 =98MPa。 （1）1 這個地方螺栓承受的剪切力就像圖紙 3.15 里面展示的 -19- 圖 3.15 1 處螺栓所受剪切力圖 （a）升降平臺在最低的地方的時候，算出來螺栓剪切力的強度 作用在水平方向的應(yīng)力 31284.1059.62QkFMPaAd 作用在豎直方向的應(yīng)力 32228.105.74Qkad 按照第三強度的原理 = 53.89MPa1298MP 對于強度的需要能夠符合。 （b）舉升高度達到一米螺栓的剪切力強度算出來 應(yīng)力作用在水平方向上的大小 312216.901.84QkFPaAd 應(yīng)力作用在豎直方向上的大小 3222604.54QkMad 按照第三強度原理 12.857.698P 算出來之后強度滿足需要。 （2）三個螺栓能夠承受的剪切力在圖紙 3.16 里面展示 圖 3.16 3 處螺栓所受剪切力圖 （a）升降平臺最低的時候，算出來螺栓剪切力的強度 應(yīng)力作用在水平方向上的大小 3122684.1059.6QkFMPaAd -20- 應(yīng)力作用在豎直方向上的大小 22504QkFMPaAd 按照第三強度原理 1259.698 算出來之后強度滿足需要。 （b）舉升高度達到一米螺栓的剪切力強度算出來 應(yīng)力作用在水平方向上的大小 31226104.54QkFMPaAd 應(yīng)力作用在豎直方向上的大小 2253.814Qkad 按照第三強度原理 120.9MP 算出來之后強度滿足需要。 （3）5 個螺栓能夠承受的剪切力在圖紙 3.17 所示 圖 3.17 5 處螺栓所受的剪切力圖 （a）升降平臺最低的時候，算出來螺栓剪切力的強度 應(yīng)力作用在水平方向上的大小 312284.1059.6QkFMPaAd 應(yīng)力作用在豎直方向上的大小 2276.54Qkad 按照第三強度原理 1253.0798MP 算出來之后強度滿足需要。 （b）舉升高度達到一米螺栓的剪切 力強度算出來 -21- 應(yīng)力作用在水平方向上的大小 312285.910.84QkFMPaAd 應(yīng)力作用在豎直方向上的大小 32227.510.4Qkad 按照第三強度原理 12.598MPa 算出來之后強度滿足需要。進行校核可以知道螺栓用 Q235 來生產(chǎn)滿足設(shè)計需要。 -22- 第 4 章 液 壓 系 統(tǒng) 設(shè) 計 4.1 液 壓 系 統(tǒng) 設(shè) 計 要 求 手動液壓升降平臺液壓系統(tǒng)，不光需要將貨品從一個地方搬運到另外一個地方，還 要將他們從一個高度升高到另外一個高度，需要讓貨品不管在多高的地方，能夠停下來， 維持不動彈，這樣工人升高不一樣的，維修地點不同的話，對高度能夠調(diào)整，維修就能 夠非常便利。所以液壓系統(tǒng)一定要能夠定位，還有，貨品很重，體型很大，只要是液壓 系統(tǒng)出現(xiàn)問題了，那么舉升臂因為貨品的重量，很快向下滑，那么在車底下進行修理的 工人就會有危險，并且對于升降平臺上面的貨品也會被摔壞。那么為了避免這種狀況出 現(xiàn)，一定要安裝機械鎖在升降平臺上。在舉升油缸外面安裝機械說，也可以在活塞桿上 面還有舉升臂有關(guān)聯(lián)的銷軸來進行安裝，它實際上就是兩個齒形齒條。在油缸外面安裝 的齒條沒有動，在銷軸上裝的齒條能夠跟著活塞桿向上向下動作，跟著銷軸進行擺動， 這兩個齒條能夠分離，也能夠齒合。在舉升臂是定位的狀況下，后者是液壓系統(tǒng)有問題 出現(xiàn)的時候，油壓非常低的話，因為動齒條自身有重力，再加上彈簧的原因，就齒合靜 齒條，機械鎖完全鎖起來了，舉升臂不會向下滑動，這樣確保進行修理的工人，貨品不 會有任何意外狀況出現(xiàn)。 4.2 液 壓 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計 升降平臺的液壓回路16如圖 4.1 展示的，它的組成有手動泵油加上手動泄油： -23- 圖 4.1 手動液壓升降平臺液壓控制回路 4.3 液 壓 缸 的 計 算 對液壓系統(tǒng)來說，執(zhí)行零件就是油缸，他也是升降平臺的動力。對它進行該分類， 有活塞式的，還有浮柱式的?；钊降淖饔檬菃蜗虻模母左w很長，并且伸縮性不大， 油缸的壓力很??；浮柱式的基本上都是伸縮式的，正常伸縮節(jié)有兩個到五個，結(jié)構(gòu)很緊 湊，但是又短又粗，伸出去縮回來比較長，油的壓力也很大，布局起來比較容易等好處。 基本上液壓缸是活塞式的會用在剪切時升降平臺上，可以直接對動力進行傳動。 4.3.1 液 壓 缸 內(nèi) 徑 D 和 活 塞 桿 直 徑 d 的 確 定 根據(jù)受力平衡，求得液壓缸無桿腔面積為: -421 6108.510.9mFNAmp-442.8.63.2d 活塞桿直徑可以由 值算出，由計算所得的 D 與 d 的值分別按表 4-4 和表 4-5 圓整d/D 到相近的標準直徑，以便采用標準的密封元件。 表 4-4 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列 (GB2348--1980) (mm) 8 10 12 16 20 25 32 -24- 40 50 63 80 （90） 100 （110） 125 （140） 160 （180） 200 （220） 250 320 400 500 630 注：括號內(nèi)數(shù)值為非優(yōu)先選用值 表 4-5 活塞桿直徑系列 (GB2348--1980) (mm) 4 5 6 8 10 12 14 16 18 2 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 由 GB/T2348-1980 查得標準值為 D=50mm， d=36mm。 4.3.2 液 壓 缸 的 安 裝 位 置 前面已經(jīng)分析了升降平臺的力學(xué)模型，并且也建立了模型，論文里面安裝液壓缸的 地點給定下來。D 就是安裝液壓缸的地點距離舉升臂中心銷孔有多遠，f 就是安裝的這個 地點跟舉升臂的頭上銷孔有多遠， 。舉升臂跟水平面形成的角度 250, 0dmf 是 ，液壓缸跟水平方向的形成的角度是 通過 tan 1253.49 o506317tantan5.4916.2oo 升降平臺在最低的地方的時候，在平臺上均勻布局舉升的重量，在它向上舉升的時 候，左邊的滑輪就移動到里面去，上升的時候，舉升質(zhì)量沒有改變，對于升降平臺上來 說，豎直方向的作用力來說，舉升的這個東西質(zhì)心就移動前面去了，避免出現(xiàn)向前翻的 狀況，液壓缸活塞桿直接在滑動輪在的舉升臂上進行作用。左邊就是這個車子的頭，升 降平臺到了最低的地點的時候，安裝液壓缸就像圖紙 4.2 展示的。 -25- 圖 4.2 液壓缸的安裝方向 4.3.3 液 壓 缸 推 力 及 行 程 的 確 定 按照前面算的，液壓缸需要的推力最大值是 P=1000N。 確定液壓缸的行程：這個升降平臺要從最低的地方 300mm 上升到 1000mm，真正向上 升起的距離是 700mm。在升降平臺上活塞桿跟水平方向上形成的角度跟 的聯(lián)系： ，在這個升降平臺處在最低點的時候，它的長就是 2tantanLfdf 。在這個平臺上升到 1000mm 50si(6.5170si)94.0837.2iSc m 時， tan= = 算出來 液壓缸長的總數(shù)是 2HgLb6.589o72.8o ，那么液壓缸的活塞伸出來的 50sin(47510sin).078.14iSc mz 長是 65mm，定位 70mm，那么液壓缸的行程就是 70mm。19...36.9HgmfdmLb（ ） -26- 5 章 基 于 Pro/E 的 三 維 設(shè) 計 5.1 Pro/E 軟 件 概 述 Pro/Engineer 軟件是美國參數(shù)公司設(shè)計出來的，這是個三維軟件，它最出名的就是 參數(shù)化，現(xiàn)在市面上的三維軟件中，它是占據(jù)很大份額的。這個軟件在現(xiàn)在 CAD/CAE/CAM 領(lǐng)域的新標準，業(yè)界都是非常認可的，現(xiàn)在最流行的一個軟件就是 CAD/CAM/CAE，在 中國的設(shè)計行業(yè)，這個軟件是非常重要的。 Pro/E 第一個將參數(shù)化設(shè)計的理念提出來了，用了一個數(shù)據(jù)庫對于特征的難題都解決 掉了，還有用了模塊化的辦法，使用者根據(jù)自己的實際需要進行調(diào)用，沒必要將所有模 塊都裝上去。Pro/E 的在特征的基礎(chǔ)上，將從設(shè)計到生產(chǎn)都集成起來，這樣就可以進行工 程設(shè)計了。不光可以用在工作站上，還可以用在一個機器上。Pro/E 用了版塊的辦法，可 -27- 以將草圖畫出來，加工零件，設(shè)計裝配，鈑金，進行生產(chǎn)處理等等，按照使用者的需要， 自行來進行選擇。 （1）參數(shù)化設(shè)計 對于產(chǎn)品來說，能夠看做是幾何模型，不管它有多復(fù)雜，都能夠進行分解，分解成 很多個構(gòu)成部分，但是每一個部分的特征，都可以用有限的數(shù)據(jù)來實現(xiàn)完全約束，這就 是參數(shù)化的基本意識。只是沒有辦法在零件板塊下對實體特征進行隱藏。 （2）基于特征建模 Pro/E 是在特征的實體模型化形成的系統(tǒng)，進行設(shè)計的工作人員，用的是有只能特性 的特征，將模型建立起來，可以隨便畫一個圖紙，很簡單就把模型給改掉了，這個功能 對于設(shè)計人員來說，靈活性是很高的，并且也很簡單。 （3）單一數(shù)據(jù)庫（全相關(guān)） Pro/Engineer 在同一基層的數(shù)據(jù)庫上建立的，之前的系統(tǒng)有好多個數(shù)據(jù)庫。什么是 單一數(shù)據(jù)庫，就是說工程里面所有的資料都是從一個庫里面來的，這樣不管哪個獨立用 戶都可以專門加工產(chǎn)品的造型，無論是什么部門的。換句話來說，設(shè)計的時候，不管什 么地方出現(xiàn)更改，都可以體現(xiàn)在前后的設(shè)計環(huán)節(jié)上。因為這個好處，設(shè)計就更高優(yōu)秀， 質(zhì)量更好，推廣的時候行情相當(dāng)不錯，花的錢也不多。 Pro/Engineer 是軟件包，不是模塊，對這個系統(tǒng)來說是最基本的，它能夠定義參數(shù)， 組裝造型，模型上色等。Pro/Engineer 的系統(tǒng)是功能定義的，專用功能的設(shè)計都不一樣， 用這個辦法將形體建立起來，對工程師來說，直觀性更好，更加自然，不需要用復(fù)雜的 幾何方式來進行設(shè)計。在這個系統(tǒng)里面，參數(shù)比用符號來代表，別的系統(tǒng)都是用固定數(shù) 據(jù)來代表的，那么工程師可以隨意在形體上尺寸跟功能關(guān)系進行表示，不管哪個數(shù)據(jù)變 了，別的特征自己也會進行修正。這樣的功能就讓修改更加便利，并且設(shè)計也是更優(yōu)的。 屏幕上可以顯示它的造型，并且可以傳送到繪圖機上，用彩色打印機打印出來，pro/e 還 可以把二維圖，三維圖輸出來，并且用的別的軟件上，比方說有限元分析，對它們進行 些后置的處理等等，主要是用標準數(shù)據(jù)交換來進行的，還能夠用 C 語言進行該程序的編 寫，這樣軟件功能就更好了，工作環(huán)境要是單用戶的話，它是可以進行設(shè)計，進行組裝， 將工程圖紙畫出來，滿足工業(yè)標準的繪圖儀，用打印機將二維，三維圖紙都打印出來。 Pro/e 的功能有下面幾點： （1）特征驅(qū)動； （2）參數(shù)化； -28- （3）設(shè)計的時間用零件的特征，載荷跟特征數(shù)據(jù)的關(guān)系來進行設(shè)計； （4）能夠設(shè)計的組件體型非常大，并且是很復(fù)雜的。 （5）對全部應(yīng)用的完全相關(guān)性進行貫穿。別的輔助板塊對于 pro/e 的功能進行擴展 還有提高。 5.2 三 維 模 型 設(shè) 計 5.2.1 底 座 下面圖紙里面是底座： 圖 5-1 底座 5.2.2 平 臺 下面圖紙里面是平臺： 圖 5-2 平臺 -29- 5.2.3 支 架 下面圖紙里面是支架： 圖 5-3 支架 5.2.4 其 他 下面圖紙里面是油缸銷還有手動撥叉手柄： 圖 5-4 油缸銷及手動撥叉手柄 5.3 三 維 裝 配 設(shè) 計 下面圖紙里面是手動液壓升降平臺的總裝配： -30- 5-5 手動液壓升降平臺總體裝配 -31- 結(jié) 論 畢業(yè)論文實際上就是對學(xué)校學(xué)到專業(yè)知識的復(fù)習(xí)，將學(xué)到的理論知識跟實踐聯(lián)合起 來，考驗了我們能否獨立進行思考，能否獨立將設(shè)計問題解決，制圖水準怎么樣。 論文設(shè)計的手動液壓升降平臺，設(shè)計總體結(jié)構(gòu)的時候，感覺非常困難，修改了很多 次的數(shù)據(jù)最終才定了下來，開始畫圖，老師給了我很多的幫助，指導(dǎo)，現(xiàn)在基本上能夠 根據(jù)設(shè)計的需要設(shè)計出手動液壓升降平臺，只是我自己的專業(yè)水準還沒有那么高，設(shè)計 之中肯定還有不完善的地方，希望老師幫我指出來，我好進行修改，我知道我還接著要 繼續(xù)進行學(xué)習(xí)，繼續(xù)努力。 -32- 參 考 文 獻 1 王秀彥，蔡勝利 . 升降式工作臺的液壓系統(tǒng)設(shè)計. 液壓傳動,1999,3. 2 魏發(fā)孔. ，水平驅(qū)動剪刀撐樂池升降平臺的動力性能研究.甘肅工業(yè)大學(xué)學(xué)報,1997 . 3 管萍, 張風(fēng)池 . 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的交流異步電機定位系統(tǒng),2001. 4 北京機械工業(yè)學(xué)院學(xué)報,2000 ,15. 5 郭華，舞臺機械設(shè)備控制系統(tǒng)上位機監(jiān)控軟件的實現(xiàn)計算機自動測量與控制,2001 ,9. 6 陽憲惠. 現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用.北京:清華大學(xué)出版社,1999. 7 樊錦波等 ,車抗移動式手動液壓升降平臺的設(shè)計計算.機床與液壓,2002. 8 雷天覺主編 ,新編液壓工程手冊.北京.北京理工大學(xué)出版社,1998. 9 美 MSC.Softwate 著.刑俊問,陶永忠譯.MSC. AD-AMS/View.北京: 清華大學(xué)出版, 2004. 10 HU Jun-an ，F(xiàn)ormulation of Neural Network Model for the Auto Lifts Vertical Prop， 2001.4 -33- 致 謝 本次設(shè)計過程中，指導(dǎo)我設(shè)計的老師給了我很多的幫助，從開始確定設(shè)計題目，到 查資料，后來設(shè)計，將設(shè)計資料交給老師，老師幫我嚴格把關(guān)，一次又一次的對設(shè)計進 行修改，老師一點都沒有嫌煩，在這里我要謝謝老師。另外還要謝謝各位幫我審查設(shè)計 的老師，還有我的同學(xué)們，祝你們一切順利。 完成設(shè)計的過程實際上是再一次對所學(xué)知識復(fù)習(xí)的過程。大學(xué)生活馬上就要結(jié)束了， 我永遠都會記得我是母校的一員，將來去別的地方工作，也會將在學(xué)校學(xué)到的東西帶到 工作中去。謝謝各位老師對我的指導(dǎo)。