本科畢業論文-雙鉸接剪叉式液壓升降臺的設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 衣服等。 （ 7）所有舉升機的設計均應把舉升重物滑移的可能性降低到最低限度。 8 使用維護方面的安全保證措施 使用維護方面的安全保證措施涉及的范圍很廣， 包括舉升機有使用前的準備工作，舉升汽車時應該注意的事項，承載時的穩定性，降下汽車時的注意事項，日常和定期維修檢查工作等。雖然汽車舉升機已有 70 年的歷史，其設計原理并無多大改變 。但如果忽視安全要求，超載使用，疏忽大意，仍然會造成嚴重事故，甚至發生人身傷亡。因此安全問題一定要引起使用單位和操作人員的高度重視。首先，應選購那些安全性能良好的汽車舉升機，另外，還應認真學習和理解說明書中的各項安全注意事項并認真貫切執行。這里僅就使用維護舉升機時普遍應當注意的事項說明于后。 （ 1）使用中的舉升機每天都應進行檢查。發現有 效故障或零部件損壞時，不得再使用。維修時應采用該舉升機的制造廠所提供的配件，不得隨意代替或自制。 （ 2）舉升機不得超載使用。每臺舉升機的額定載荷均注明在設備的銘牌上。特別要注意防止偏載，即整機雖未超載而某一舉升臂確已超過允許的額定載荷。故欲舉升那些前后軸載荷嚴重分配不均的汽車時應特別注意，能滿足要求的才能裝載使用。 （ 3）安置汽車和使用舉升機均應由經過培訓并經考核合格的人員操作。 （ 4）舉升汽車時，車內不得有人。舉升機升降和使用時，顧客和無關人員應遠離舉升機。 （ 5）舉升機區域內不得有任何障礙物，如油脂、廢 物、瓦礫等。 （ 6）當汽車駛上舉升機前，應清除通道，不得駛過或撞擊舉升臂，連接器，車軸支撐器等，以防損壞舉升機或汽車。 （ 7）在舉升機上承載汽車時應仔細操作。將舉升機的支撐器安置到汽車制造廠推薦的舉升機逞力接觸點。只有當支撐器與汽車上的承力點接觸嚴密后才能將舉升機升起 。對其接觸的嚴密性進行認真檢查后，才能將汽車舉升到需要的工作高度。 （ 8）要注意某些汽車上的零部件由于移動或安裝位置的不同會引起重心的急劇變化，從而導致舉升汽車時的不穩定。 （ 9）舉升機降下前，應將汽車下面的工具箱，臺架及其它設備全部移開。要降 下舉升機前，還必須松開鎖緊裝置。 注意 :如欲在汽車下面進行維修作業時，應將舉升機提升到足夠的高度，以便鎖緊裝置嚙合。 9 第 2章 剪叉式升降臺的應用及其受力分析的討論 剪叉式升降平臺的三種結構形式 全套圖紙及更多設計請聯系 ： 360702501 本討論的目的通過分析氣液動類的剪叉式升降平臺機構特點，論述了設計時應注意的問題及其應用范圍。氣液動剪叉式升降平臺具有制造容易、價格低廉、堅實耐用、便于維修保養等特點。在民航、交通運輸、冶金、汽車制造等行業逐漸得到廣泛應用。本設計中主要側重于小型家用液壓 式的升降平臺。在設計氣液動剪叉式升降平臺的過程中，一般我們會考慮如下三種設計方案，如簡圖 21 所示： 圖 21 三種剪叉式升降臺 結構簡圖 圖中表示氣液動剪叉式升降平臺的三種結構形式。長度相等的兩根支撐桿 AB 和 MN 鉸接于二桿的中點 E，兩桿的 M、 A 端分別鉸接于平板和機架上，兩桿的 B、 N 端分別與兩滾輪鉸接，并可在上平板和機架上的導向槽內滾動。圖中的三種結構形式的不同之處在于驅動件液壓缸的安裝位置不同。 圖 a 中的驅動液壓缸的下不固定在機架上，上部的活塞桿以球頭與上 平板球窩接觸。液壓缸通過活塞桿使上平板鉛直升降。 圖 b 中的臥式液壓缸活塞桿與支撐桿 MN 鉸接于 N 處。液壓缸驅動活塞桿控制平臺鉛直升降。 圖 c 中的液壓缸缸體尾部與機架鉸接于 G 處，活塞桿頭部與支撐桿 AB 鉸接于 F 處。液壓缸驅動活塞桿可控制平臺鉛直升降。 按照液壓缸的安裝形式，稱圖 a 的形式為直立固定剪叉式結構，圖 b 的形式為水平固定剪叉式，圖 c 的形式為雙鉸接剪叉式結構。 直立固定剪叉式結構，液壓缸的行程等于平臺的升降行程，整體結構尺寸龐大，且球鉸 10 鏈加工負載，在實際種應用較少。 水平固定剪叉式機構，通過分析計算可知，平臺 的升降行程大于液壓缸的行程，在應用過程中可以實現快速控制升降的目的，但不足之處是活塞桿受到橫向力的作用，影響密封件的使用壽命。而且活塞桿所承受的載荷力要比實際平臺上的載荷力要大的多。所以實際也很少采用。 雙鉸接剪叉式結構避免了上述缺點。結構比較合理，平臺的升降行程可以達到液壓缸行程的二倍以上。因此，在工程實際中逐漸得到廣泛的應用。本設計就重點對雙鉸接剪叉式結構形式加以分析、論述。 雙鉸接剪叉式升降平臺機構的位置參數計算 由圖 22 可知 圖 22 位置參數示意圖 2 1 / 2s in (1 c o s ) ,C L C LH ll????? （ 1） 2 2 2()c o s 。2T C lTC? ??? （ 2） 上式中： H—— 任意位置時升降平臺的高度； C—— 任意位置時鉸接點 F 到液壓鉸接點 G 的距離； L—— 支撐桿的長度； l —— 支撐桿固定鉸支點 A 到鉸接點 F 的距離； T—— 機架長度（ A 到 G 點的距離）； 11 ? —— 活塞桿與水平線的夾角。 以下 相同。 將（ 2）式代入（ 1）式，并整理得 2 2 2 2 1 / 2[ ( ) ]2H L T C llC l TC???? 。 （ 3） 設 00/ , / ,C C H H????代入（ 3）式得 2 2 2 1 / 200()[ ( ) 2 ]2H T C lL lC l T C????????。 （ 4） 在（ 4）式中， 0H —— 升降平臺的初始高度； 0C —— 液壓缸初始長度。 全套圖紙及更多設計請聯系 ： 360702501 由于本設計 —— 舉升 機，主要用于車輛的維修，在工作過程中液壓缸伸縮的次數相對較少，所以磨損程度也相對較少。為了減少零件數量，降低成本可以采用缸蓋導向的導向方式。 ⑵導向套材料 導向套的常用材料為鑄造青銅或耐磨鑄鐵。由于選用的是和缸蓋一體的導向套，所以材料和缸蓋也是相同的，都選用耐磨鑄鐵。 ⑶導向套的技術要求 導向套的內徑配合一般取為 H8/f9，其表面粗糙度則為 ~ m? 。 1. 活塞桿的密封與防塵 這里仍采用 O 型密封圈，材料選擇薄鋼片組合防塵圈，防塵圈與活塞桿的配合可按 H9/f9選取。薄鋼片厚度為 液壓缸的排氣裝置 排氣閥用于排除液壓缸內的空氣，使其工作穩定。通常將排氣閥安裝在液壓缸的端部，雙作用液壓缸應安裝兩個排氣閥。常用的排氣閥結構尺寸如圖 35 12 ??????其余技術要求：錐面熱處理硬度材料：3標記：排氣塞?? 圖 35 排氣閥結構 液壓缸安裝聯接部分的型式及尺寸 1. 液壓缸進出油口接頭的聯接螺紋尺寸，按表 3778 選取標準值 ,公稱直徑 ? 螺距 ? 數量= 33 2 2M ?? 2. 液壓缸為單耳環型安裝的主要尺寸為（按 P37231 選取）： CD=50， MR=50， EW=60，Y=60。 單耳環不帶襯套式 3. 柱塞式液壓缸端部型式及尺寸 根據所選擇的液壓缸的缸徑，按照表 37759 確定液壓缸缸蓋端部的尺寸（均為對應的標準尺寸）。 4. 缸蓋的材料 液壓缸的缸蓋可選用 3 45 號鍛鋼或 ZG3 ZG45鑄鋼或 HT200、 HT300、 HT350 鑄鐵等材料。在這里選擇 ZG45 鑄鋼。缸蓋按 10 或 11 級精度選取。 繪制液壓系統原理圖 整機的液壓系統圖油各自擬訂好的控制回路及液壓源組合而成。各回路相互組合時去掉重復多余的元件，力求系統結構簡單。注意各元件間的聯鎖關系，避免誤動作發生。要盡量減少能量損失環節，提高系統的工作效率。 為了便于液壓系統的維護和監測，在系統中的主要路段要裝設有必要的監測元件，如壓力表，溫度計等。 在設計中可以考慮在關鍵部位，附設備用件，以便意外事件發生時能迅速更換，保證主機連續工作。 各液壓元件采用國產標準件，在圖中按國家標準規定的液壓元件職能符號的常態位置繪 13 制。對于自行設計的非標準元件可用結構原理圖繪制。 在系統 圖中注明了各液壓執行元件的名稱和動作、各液壓元件的序號以及各電磁鐵的代號，并附有相關說明。 首先考慮，在升降臺回落時，可以有兩種驅動方式，一是采用液壓缸加壓回落，這種方式一般是在液壓缸平放，而且活塞桿一端在回落時沒有施加外力的情況下采用；另一種是由活塞桿的自重和一端施加的外力使液壓缸回油，活塞桿回落。在這里我們采用第二種方式，可以省去很多功率，略去很多的機械設備，符合我們的設計原則。其次，由于采用柱塞式液壓缸在下降時依靠本身的重量，在使用過程中，會出現過升降機處于某個位置時，向上或向下漂移的現象（如下圖 36）， 主要原因是在滑閥處于中位時， A、 P、 B、 T 口雖均不相通，但實際上存在著內泄漏量（約 3ml/min），久而久之，會產生不同程度的向上或向下漂移。當 P 口有向上的壓力時，會產生上移現象；當 P 口無壓時，由于自重會產生下移現象。而且在長期這種高壓沖擊下會逐漸加劇這種現象，這增加了設備不安全的因素，此種布局需要加以改進。 圖 36 改進前的液壓系統 改進后如下圖 37 所示，液壓系統所做的改變包括：變換向閥的中位機能 O 為 Y 型；換向閥的 B 口節控制油路到液 控單向閥的液控口。這樣當升降機下降到最低位置時，由于換向閥的 A 口（柱塞缸）與 T 口相通，如果 T 口又與油箱直接連接，則柱塞缸處于降下的位置時，只要回油管壓力產生的使升降機向上的力小于升降機的負載和摩擦力，升降機是不會向上漂移的。一般地說，制造泄漏量幾乎為零的液控單向閥在技術上是可以做到的，因此，也不必擔心向下漂移的現象。 14 圖 37 改進后的液壓系統 臺板的升降由液壓泵和液壓缸來驅動 , 當液壓缸的下腔進油而上腔排油時 , 活塞桿伸出 ,剪叉鋼架擺動 , 鋼架端 39。A 和 39。E 為滾輪，如下圖 38。這時兩滾輪分別沿著升降臺板和小車底橋向中心方向滾動 , 從而抬升升降臺板。當液壓缸上腔進油下腔排油時 , 液壓缸活塞在液壓力和臺板鋼架自重作用下 , 活塞桿向缸內縮回 , 使鋼架端 39。A 和 39。E 滾輪向離開臺板、底橋中心方向移動 , 升降臺板下降 , 通過控制液壓缸活塞桿的伸縮長度來控制升降臺板的升降高度 位置。 桿1桿2 桿4桿3 圖 38 臺板的升降示意圖 液壓系統工作原理圖見圖紙 2。由圖分析 , 當 電機起動后，泵開始供油。系統由定量泵 3 供油 , 溢流閥 5 調整系統壓力 16MPa, 執行器不動作時系統壓力經單向閥 4 和換向閥 6 后卸載。當電磁鐵 EV EV 2a 通電時 , 壓力油經換向閥 液控單向閥 單向調速閥 11 及管道破裂保護閥 12 后至升降缸 13 的下腔 , 頂出活塞桿 (缸上腔油液經過換向閥 14被擠回油箱 ) , 升降臺板上升。當電磁鐵 EV EV 2b 通電時 , 液控單向閥 10 被打開 , 此時雙向導通 , 升降缸下腔油液在臺板、鋼架自重和活塞的作用下 , 經由管道破裂保護閥 1單向調速閥 1液控單向閥 換向閥 8 右位后流回油箱 ,升降臺板下降。當 EV EV 2 都不通電時 , 臺板支承重物 ,系統卸載。若需要快速下降時，可在 EV 2b通電的同時， EV 3也通電。此種情況還適合空載時自重不能完全克服液壓缸阻力而促進臺板快速下降。小車在上升過程中，即電磁鐵EV EV 2a 通電時，當鋼架端滾輪 39。E 向左 移動直至接觸到限位開關 LS時，限位開關將通過 15 繼電器從而制動電磁閥 6， 電磁鐵 EV 1斷電，系統 卸載。臺板保持高度不變，臺板支承重物。此舉措是為了限制臺板上升的最大高度。 由于液壓升降臺的荷重較大 , 慣性也較大 ,為使臺板升降平穩安全 , 系統主要有以下特點 : 1) 為防止臺板載荷重物下移 , 系統采用密封性良好的液控單向閥自鎖 ； 2) 為使重物能平穩下降 ,采用單向調速閥調速 , 噪聲更小 ； 3) 系統不動作時 , 直接卸載 , 節約能耗； 4) 為使升降臺結構更緊湊 , 采用便于安裝和維護的疊加元件 ，液壓系統元件統一布置在液壓站內； 5) 為防止臺板在工作中意外安全事故的發生 , 系統采用了管道破裂保護閥安裝在缸下腔進油口接頭上 , 一旦管路或其他部分發生管道突然爆破、接頭松動、泄壓或臺板出現異常失控超速下墜時 , 它能根據壓差自動切斷油路 , 防止發生墜落事故 , 保護設備和人身安全； 1) 另外 , 在電氣控制上 , 在升降平臺下緣設置限位開關 ,臺板上升時 , 一旦升至所限定的最大高度 , 限位開關發出電信號 , 強制系統卸載以確保臺板上升到合適的高度。 第四章 臺板與叉桿的設計計算 臺板位于升降臺的最上部，是支撐件的組成部分。汽車能夠在升降臺上 平穩的停放就是臺板起了關鍵的作用。在進行維修作業之前首先得駛上臺板。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，因為升降臺叉桿臂上有滑輪，滑道的作用就是使滑輪在滑道內來回滑動，使升降臺完成舉升和回落動作。下底板也如此，如下圖 41。 16 圖 41 下底板結構簡圖 根據上面汽車尺寸參數，確定臺板的長度為 2600mm，寬度 450mm，材料采用熱軋鋼板。其形狀見圖紙。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，因為升降臺叉桿臂上有滑 輪，滑道的作用就是使滑輪在滑道內來回滑動，使升降臺完成舉升和回落動作。 叉桿是升降臺最主要的舉升部件，是主要的受力機構。對其設計的成功與否關系到整個設計工作的成敗，選材 45 號鋼，熱軋鋼板。叉桿的外形圖如圖 42 所示。 圖 42 叉桿的外形圖 確定叉桿的結構材料及尺寸 1. 對支撐叉桿進行受力分析 首先定義每根桿的名稱編號，如圖 43： 圖 43 支撐叉桿受力分析圖 對于桿 桿 4 的活動鉸聯接在 水平方向上除了摩擦力沒有其它外力，所以可以忽略不計，現在只考慮其豎直方向上的受力就可以了。經過分析桿 3 的受力情況如圖： 計算其最大彎矩及軸向力： 17 經力學分析，當升降臺處于最低位置， 5?? 時，所受彎矩最大，如圖。 2 2 2 2562 78m ax W l lc os W c osM l . N ml? ?? ? ? 當升降臺處于最高位置， 30?? 時，軸向力最大，如圖 12254D 39。 B WN sin N???， 1225BA39。NN?? （正值為拉力，負值為壓力）。 桿 4 受力情況同桿 3。 下面再分析一下桿 1,對桿 1 作受力分析，如圖 對 D 點做力矩分析： 4 2 2 2 3Ax PW W l lF l s in l c o s c o s s in ( )? ? ? ? ?? ? ? ?，可得 AxF = 。 計算彎矩，由上圖可轉化成下圖來分析： 18 根據以上條件畫彎矩圖，如下： 圖 44 桿 1 彎矩圖 由此圖可知，桿 1 的最大彎矩在 C 點。經計算當 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。首先將 5?? ， W=9800N， P=（ P 與 W 的關系值根據上述的公式2 c o ss in ( ) s in ( )lPWal ?? ? ? ?? ? ? ?求得 ）代入以上各式