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XX大学毕业设计开题报告设 计 题 目: 柱式举升机 院 系 名 称: 机电工程学院 专 业 班 级: 机械设计08-4班 学 生 姓 名: 导 师 姓 名: 开 题 时 间: 20XX年3月1日 指导委员会审查意见： 签字： 年 月 日21课题研究的目的和意义1.1 设计目的80年代初，柱式举升机在我国起重运输机械中作为一个独立的分支，与其他起重设备的设计及生产并存。由于众多企业争相生产该品种，很快形成了一套比较完善和相对成熟的机械机构和液压系统，并逐步固定下来。这种液压作业平台具有以下特点：起重高度比较高；载重量能满足作业人员及其所带工具重量的需要；以载人作业为主。1.2设计意义柱式举升机是检修载人机械最主要最普通的设备之一，用于检修时，放置在柴油机旁检修人员站在平台上，可以跟随升降台垂直升降及向着柴油机方向水平进退，使检修工作易于操作。本设计基于目前常见的升降台进行重新改装，力求更适合实际检修的需要。具有结构紧凑、安装维护方便、泄露少、振动小、利于实现典型液压系统的集成化和标准化等优点。2文献综述液压升降机的核心部件在于液压提升设备,因此国内外对液压提升设备主要进行动力分析和运动分析，确定液压缸的主要性能参数和主要尺寸。如液压缸的推力速度，作用时间，内径，液压升降机行程及活塞杆直径等。为避免液压缸体积大且沉重、不便拆装、用途单一、价格高、长时间暴露在外面易老化腐蚀，造成无谓的损害，久后会使连接处漏水等缺点。它通常采用35、34号或无缝钢管做成实心杆或空心杆，为了提高耐磨性的防锈蚀，目前国内传统工艺是表面镀硬铬（镀层厚度0.020.05mm）并抛光，其表面粗糙度Ra为1.60.4m。由于镀铬对人、环境污染严重，属国家环保线值项目，且镀层不均匀，液压提升设备的工作液压提升设备其实也就是个最简单的油缸了.通过手动增压秆(液压手动泵)使液压油经过一液压提升设备是液压缸的重要部件。随着全球科学技术的迅猛发展，世界液压升降台工业相继发生了一系列重大的技术革命，极大地提高了劳动生产率和产品质量，扩大了生产规模，降低了产品热耗、能耗，有效控制了烟尘、粉尘、有害气体的排放，由此引发了世界液压技术工业快速发展，解决了全球对液压产品的巨大需求。在最近20年，世界液压工业新技术绝大部分是在上世纪几大创新技术的基础上开发或发展的，这些新技术包括降低热耗、提高自动化程度、扩大生产规模、利用废物、环境保护、产品深加工等方面。其中玻璃钢/复合材料的技术有着良好的发展前景，就是要大力开拓玻璃钢/复合材料的应用范围，不断提高先进性能。此外，随着人们生活水平的提高，建筑面积不段增加，像车间、仓库等面积小又急需节省人力资源，提高劳动效率高，减少噪音和污染的场所，脚踏式液压升降平台车应运而生。国内外研究人员正针对这些场所，根据人们的不同需要在不断的完善升降平台车的结构性能，改变体积的大小！研发出能够更加实现重物的平稳升降、节省人力、占用空间小、安全可靠并能迅速地对承载物重量的改变做出反应的脚踏式液压升降平台。2.1 我国柱式举升机发展历程我国升降机行业从仅能对升降机进行简单的维护、保养，逐步发展成为集研发、生产、销售、安装、服务五位一体的高新科技产业。据统计，2004年底，中国大陆的在用升降机总数已达651794台。有关专家曾表示，我国已超过日本成为世界最大的新装升降机市场。由于房地产业、城市公共建设等产业发展迅速，预计未来10年，我国的升降机市场仍将保持每年20%的递增速度，年平均销售额至少500亿美元。2006年，中国巨大的升降机市场吸引了全世界几乎所有升降机企业的关注，中国国际升降机展在廊坊成功举办，为全球升降机企业展示、交流提供了平台。2006年全球升降机市场销售额为300亿欧元，其中中国市场销售额占33%，在全球销售额中名列前茅。2007年，随着中国房地产业的迅猛发展，升降机市场需求不断扩大，外资品牌主导中国升降机市场，国内品牌保持了发展的强劲势头同时中国升降机产品的结构调整速度加快，20062007中国升降机产量虽然略有波动，但仍保持良好的发展势头。2008年，中国的升降机市场被世界看好，随着中国升降机产业的不断成熟，对升降机技术要求越来越高，升降机价格竞争也越演越烈。2008年4 月中国国展升降机展在廊坊盛大开幕，再次为全球升降机企业提供交流发展平台，展会其间各大升降机企业，如：日立、东芝、永大等不仅展出了先进的产品和技术，现场活动也都各具特色，各各方面都彰显升降机行业繁荣景象。然而，08年8月受美国次贷危机的影响,全球经济市场出现内需萎缩。在中国本土市场，受房地产下滑，以及各种不利因素影响，直接降低了升降机市场的增幅，中国升降机市场风光大减。中国本土的升降机企业正经受着考验，迎来了中国升降机发展史上第一个严冬，各大、中、小升降机企业为度过这个严冬都做出了最大的努力。这个冬天虽然冷,但对加速中国升降机行业整合，提高企业竞争力，进一步适应国际市场是一种积极的推进。纵观中国升降机业发展历程，升降机企业在飞速发展，不论是技术革新、企业规模、管理方法，中国升降机企业的竞争力在加强。现在的局势正是对中国本地升降机企业最严峻考验，有专家分析，全球金融危机虽然在短期内为中国经济增长带来了负面影响，但长期来看，却不失为一次机遇与挑战并存的战略性转折机会。企业需要理性的思索，并通过提高战略能力来掌控未来。2.2 柱式举升机的应用 随着国际化经济的高速发展,物流市场对升降台即登车桥产品的需求量也在不断上涨，装卸货平台是企业快速、安全周转产品及货物的一个操作平台。但来往运输车厢的厢地高度不一，运输车辆与装卸货站台之间总是形成一定的高度落差或间隙。造成搬运车不能进出运输车辆直接装卸货物。利用登车桥提供可靠的连接。使搬运叉车能够安全快速地进出运输车辆进行装卸货作业。随着市场竞争的加剧，为了提高自身竞争力，大力公司已经意识到升降台产品多元化的重要性，不断加大投入科研经费，研究符合国内市场需求的新产品。移动登车桥、固定登车桥、移动液压登车桥、固定液压登车桥、DCQY系列移动式登车桥、登车桥产品性能不断优化并呈现多元化的发展趋势，移动式液压登车桥广泛用于无装卸设备的货台及流动装卸场所，是与叉车配合使用的货物辅助设备。借助该设备，叉车能直接驶入汽车车厢和集装箱内部进行批量装卸作业。只需单人操作，即可实现货物的安全快速装卸。可使您减轻劳动强度，又能成倍提高装卸作业效率，获取更大经济效益。2.3 柱式举升机的设计3基本内容、拟解决的主要问题3.1基本内容：柱式举升机的运动原理 首先，升降台的升降是通过液压缸的伸缩运动来实现的。液压缸一端通过轴和两肋板与外绞架相连。另一端通过轴固定在底座导轨槽的中部位置；其次，内外绞架与导轨槽连接的方式为：绞架右端通过安装了轴承的滚轮与上下导轨槽相连接，绞架左端通过铰支连接固定在上下导轨槽左部；液压泵经过油管与液压缸相连，则当脚踩液压泵脚踏板是，油压将顶起液压缸使柱塞伸出，当卸荷时，重物的重力将使肋板压缩柱塞，使柱塞回缩进去。由前述的连接方式得，与外绞架右侧，内绞架右侧相连接的滚轮将左右滚动，从而工作平台将上升或下降，起到升降的作用。此外，万向脚轮上安装有刹车，方便在升降台的固定。4技术路线或研究方法本课题在现有升降台的基础上进行重新改进，设计出更适合实际检修需要的液压升降台。技术路线如下：了解学习液压系统相关知识查阅液压升降台的相关技术确定升降台的机械结构实现液压系统，机械结构2项技术的连续化工作并设计出整体机构依照自己的设计做出总体布局设计用CAD软件画出零件图、装配图等编写毕业论文5进度安排2月27日 3月16日：调研，查阅资料，提交开题报。3月17日4月3日：初步确定设计方案。4月4日5月18日： 确定方案、结构尺寸、及相关计算。5月19日6月1日； 绘制工程图纸，编写设计说明书。6月2日6月15日；提交设计文件，准备答辩。6主要参考文献1 张利平、邓钟明. 液压系统气压系统设计手册. 机械工业出版社，1997. 2 雷天觉. 液压工程手册. 机械工业出版社，1990.3 刘延俊.液压元件及系统M. 北京：化学工业出版社，2010.4 章宏甲，黄渲. 液压传送M. 机械工业出版社， 2002.5 高建庆.机床与液压M. 广州机床研究所， 1992.6 王三民主编.机械原理与课程设计M. 北京：机械工业出版社,2004.7 杨培元.简明液压系统设计手册S. 北京： 机械工业出版社，2002.8 解同信，金英姬. 液压与气压传动技术入门M. 北京：化学工业出版社，2007. 9 工程制图基础/武汉理工大学等五院校：工程制图基础编写组编M.北京：高等教育出版社，2003.10 Goodwin A B. Fluid Power System,1976.11 Magazine:HYDAULICS AND PNEUMATICS12 l Hydraulics Power and its Industrial Applications,Walter Ernst,1960.13 张占宽.双剪叉液压升降台动态受力分析J林业机械与木工设备，1997,25（7）：16-18 14 谢立生.剪式液压升降台相关参数的确定J.工程机械，2008.11（39）：46-4915 须雷.现代升降机的特征和发展趋向J .起重运输机械，1997 （10）:3-716 须雷.升降机的现代设计方法J.起重运输机械，1996（8）：3-817陈道南等.升降机课程设计M.北京：冶金工业出版社，1983. 摘 要柱式举升机具有载重量大，结构坚固，升降平稳，操作简单，维护方便等特点。适用于工厂，仓库，车站等需要高空作业，搬运的场所。本文介绍了剪叉式液压升降平台的液压系统和工作特性。液压系统采用液压阀集成配置，可以显著减少管路联接和接头，降低系统的复杂性，增加现场添加和更改回路的柔性，具有结构紧凑、安装维护方便、泄漏少、振动小、利于实现典型液压系统的集成化和标准化等优点。其次，文中介绍了同步阀在双缸同步系统中的应用，剖析了其工作原理。关键词： 液压升降平台；液压系统；液压集成块； 同步阀；同步系统ABSTRACT The hydraulic lift tables are characterized by their heavy loading, rugged construction, smooth rise, simple operation and easy maintenance. They are applicable to mid-air operation and transporting in factories, warehouses and railway stations and so on. This paper introduces the work characteristics and the hydraulic system of the lift tables of with twin scissors2truss support. Integrated hydraulic system (IHS) offers many advantages including reduced connectors, size and complexity, and enhanced flexibility for installation and maintenance. It provides a cleaner, leak-free, less vibrant and more reliable solution to difficult machine control systemproblems. The next, this paper introduces application of the synchronous valve in hydraulic synchronous system, analyzes its work principle.Key words：hydraulic lift tables；hydraulic system；hydraulic manifold block ；synchronous valve hydraulic ；synchronous system目 录摘要Abstract第1章 绪 论11.1选题背景及目的11.2选题意义11.3液压传动的特点21.4液压传动的现状2第2章 设计任务及总体设计方案 42.1 设计任务42.2 结构简介及总体设计方案42.3 本章小结5第3章 主要参数设计计算63.1 确定臂架组有关结构参数63.1.1 臂长63.1.2 臂架组的级数和剪数63.1.3 臂架组的起始角和中止角73.1.4 剪叉活动绞位移S83.1.5 平台的最低位置和最高位置83.2 计算液压缸行程93.3 计算液压缸推力113.4 计算平台升降速度123.5 计算起升液压缸133.5.1 确定液压缸内径D和活塞杆直径d133.5.2 核算液压缸推力143.5.3 液压缸所需流量143.5.4 液压缸导向距离、活塞宽度、外径及壁厚143.5.5 验算液压缸强度153.6 计算水平液压缸163.6.1 确定液压缸内径D和活塞杆直径d163.6.2 核算液压缸推力163.6.3 验算水平缸强度173.7 平台受力分析183.7.1 求绞点约束反力183.7.2 画臂架弯矩图223.8 臂架、轴、销等零件强度校核253.8.1 臂架253.8.2 油缸体连接轴253.8.3 活塞杆连接轴263.8.4 液压缸销轴273.8.5 臂架销轴Q273.9 本章小结28第4章液压传动的工作原理和工作特征294.1 液压传动294.2 液压传动装置的组成294.3 液压传动的基本特征294.4 传动方式比较及液压传动的特点304.5 液压传动的应用领域314.6 本章小结32第5章液压系统图及工况分析335.1 系统结构设计335.2 本章小结33第6章 液压集成块设计356.1 阀块设计的一般步骤：356.1.1 制作液压元件样板356.1.2 确定通道的孔径356.1.3 布置液压元件的位置356.2 布置液压元件位置的程序356.2.1 电磁换向阀的布置356.2.2 溢流阀的布置366.2.3 回油口366.3 绘制阀块的装配图366.4本章小结36第7章 液压升降平台同步控制377.1 分析比较多种同步技术方案377.2 分流集流阀结构及工作原理分析377.2.1 性能特点387.2.2 结构特点387.3本章小结39结论 40参考文献 41致谢 424毕业设计（论文）柱式举升机设计学生姓名： 学生学号： 院（系）： 机电工程学院 年级专业： 指导教师： 二*六月摘 要柱式举升机具有载重量大，结构坚固，升降平稳，操作简单，维护方便等特点。适用于工厂，仓库，车站等需要高空作业，搬运的场所。本文介绍了剪叉式液压升降平台的液压系统和工作特性。液压系统采用液压阀集成配置，可以显著减少管路联接和接头，降低系统的复杂性，增加现场添加和更改回路的柔性，具有结构紧凑、安装维护方便、泄漏少、振动小、利于实现典型液压系统的集成化和标准化等优点。其次，文中介绍了同步阀在双缸同步系统中的应用，剖析了其工作原理。关键词： 液压升降平台；液压系统；液压集成块； 同步阀；同步系统ABSTRACT The hydraulic lift tables are characterized by their heavy loading, rugged construction, smooth rise, simple operation and easy maintenance. They are applicable to mid-air operation and transporting in factories, warehouses and railway stations and so on. This paper introduces the work characteristics and the hydraulic system of the lift tables of with twin scissors2truss support. Integrated hydraulic system (IHS) offers many advantages including reduced connectors, size and complexity, and enhanced flexibility for installation and maintenance. It provides a cleaner, leak-free, less vibrant and more reliable solution to difficult machine control systemproblems. The next, this paper introduces application of the synchronous valve in hydraulic synchronous system, analyzes its work principle.Key words：hydraulic lift tables；hydraulic system；hydraulic manifold block ；synchronous valve hydraulic ；synchronous system目 录摘要Abstract第1章 绪 论11.1选题背景及目的11.2选题意义11.3液压传动的特点21.4液压传动的现状2第2章 设计任务及总体设计方案 42.1 设计任务42.2 结构简介及总体设计方案42.3 本章小结5第3章 主要参数设计计算63.1 确定臂架组有关结构参数63.1.1 臂长63.1.2 臂架组的级数和剪数63.1.3 臂架组的起始角和中止角73.1.4 剪叉活动绞位移S83.1.5 平台的最低位置和最高位置83.2 计算液压缸行程93.3 计算液压缸推力113.4 计算平台升降速度123.5 计算起升液压缸133.5.1 确定液压缸内径D和活塞杆直径d133.5.2 核算液压缸推力143.5.3 液压缸所需流量143.5.4 液压缸导向距离、活塞宽度、外径及壁厚143.5.5 验算液压缸强度153.6 计算水平液压缸163.6.1 确定液压缸内径D和活塞杆直径d163.6.2 核算液压缸推力163.6.3 验算水平缸强度173.7 平台受力分析183.7.1 求绞点约束反力183.7.2 画臂架弯矩图223.8 臂架、轴、销等零件强度校核253.8.1 臂架253.8.2 油缸体连接轴253.8.3 活塞杆连接轴263.8.4 液压缸销轴273.8.5 臂架销轴Q273.9 本章小结28第4章液压传动的工作原理和工作特征294.1 液压传动294.2 液压传动装置的组成294.3 液压传动的基本特征294.4 传动方式比较及液压传动的特点304.5 液压传动的应用领域314.6 本章小结32第5章液压系统图及工况分析335.1 系统结构设计335.2 本章小结33第6章 液压集成块设计356.1 阀块设计的一般步骤：356.1.1 制作液压元件样板356.1.2 确定通道的孔径356.1.3 布置液压元件的位置356.2 布置液压元件位置的程序356.2.1 电磁换向阀的布置356.2.2 溢流阀的布置366.2.3 回油口366.3 绘制阀块的装配图366.4本章小结36第7章 液压升降平台同步控制377.1 分析比较多种同步技术方案377.2 分流集流阀结构及工作原理分析377.2.1 性能特点387.2.2 结构特点387.3本章小结39结论 40参考文献 41致谢 42第1章 绪 论在中国，很多行业仍然在使用着较为原始的吊船、脚手架及梯子等辅助工程设施，随着经济的发展，行业规定的规范，这些设施将慢慢的被淘汰掉，液压升降平台将在中国拥有更大的应用市场。液压升降平台具有载重量大，结构坚固，升降平稳，操作简单，维护方便等特点。适用于工厂，仓库，车站等需要高空作业，搬运的场所。一部完整机器是由原动机部分、传动部分、控制部分和工作机构部分等组成。液压传动系统作为一种重要的传动形式，对它设计的优劣对整机性能影响很大。液压传动系统设计的任务是根据机器的用途、特点而提出的。在机器的设计过程中，要充分发挥各种传动方式的优点，扬长避短，注意机、电、液等技术的融合与渗透。1.1 选题背景及目的随着我国经济建设的迅速发展，液压升降台作为众多起重运输机械中的一员，在越来越多的行业和场合得到广泛应用。80年代初，液压高空作业平台在我国起重运输机械中作为一个独立的分支，与其他起重设备的设计及生产并存。由于众多企业争相生产该品种，很快形成了一套比较完善和相对成熟的机械机构和液压系统，并逐步固定下来。这种液压作业平台具有以下特点：起升高度比较高；载重量能满足操作人员及其所带工具重量的需要；以载人作业为主。1.2选题意义机车柴油机检修液压升降台设备的研究任务来源于工厂设备检修的实践需要，机车柴油机检修液压升降台是检修载人机械最主要最普遍的设备之一,用于大型柴油机检修时,放置在柴油机旁,检修人员站在平台上,可以跟随升降台垂直升降及向着柴油机方向水平进退,使检修工作易于操作。本文叙及的升降工作平台设计，是基于广州机务段研制的升降平台多年使用经验重新改进的设计。该设计更适合实际检修的需要。液压系统采用液压阀集成配置，可以显著减少管路联接和接头，降低系统的复杂性，增加现场添加和更改回路的柔性，具有结构紧凑、安装维护方便、泄漏少、振动小、利于实现典型液压系统的集成化和标准化等优点。液压集成块作为集成式液压系统的关键零件，在当前的液压生产企业中，其设计工作却仍处于相当落后的局面，大多数设计人员依靠经验和空间想象能力进行可行方案的制定，无法达到自动决策和方案优化的目的。原因在于该问题的复杂性，其设计内容包括外部布局和内部布孔。液压系统向两组油缸分别供油,由于两组油路流量误差或各自机械阻尼的不同、液压阀或平台外伸时两边承载不同等原因,致使两片台速度误差设备不能正常运行。因此,同步技术成为该设备的关键技术之一。1.3液压传动的特点液压传动的特点主要有以下方面：（1）与电动机相比，在同等体积下，液压装置能产生更大的动力，也就是说，在同等功率下，液压装置的体积小、重量轻、机构紧凑、即它具有大的功率密度或力密度，力密度在这里指工作压力。（2）液压装置容易做到对速度的无级调解，而且调速范围大，并且对速度的调节还可以在工作过程中进行。（3）液压装置工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向。（4）液压装置易于实现过载保护，能实现自润滑，使用寿命长。（5）液压装置易于实现自动化，可以很方便地对液体的流动方向、压力和流量进行调解和控制，并能很容易地和电气、电子控制或气压传动控制结合起来，实现复杂的运动和操作。（6）液压元件易于实现系列化、标准化和通用化，便于设计、制造和推广。（7）由于液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使这种传动无法保证严格的传动比。（8）液压传动有较多的能量损失，因此，传动效率相对低。（9）液压传动对油温的变化较敏感、不易在较高或较低的温度下工作。（10）液压传动在出现故障时不易诊断。1.4 液压传动的现状液压传动和气压传动统称为流体传动，它是工农业生产中广为应用的一门技术。如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的标志。液压传动有许多突出的特点，因此它的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的治金机械、提升装置、；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；发电厂用的涡轮机调速装置、核发电厂等；船舶用的甲板起重机械、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；军事工业用的火炮操纵装置、舰船减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。改革开放 20 多年来，我国经济取得了持续高速发展，社会主义市场经济日臻完善。为满足我国现代化生产突飞猛进的需要，提高竞争力，促进国民经济的持续发展，单件生产已经不能满足现在生产的要求，大量组合机床涌现而出！据国外机床工业资深人士预测,今后10年,世界最大的10家公司的机床销售量,将占到世界机床市场的30%;20家最大的机床企业的机床销售量,将达到世界机床市场的45%。而在上一个10年中,这一数字只有14%。此外,其他方面还包括,机床工业的日益国际化、信息化及产品零部件外源化(out-sourcing)趋势等。目前,世界机床年产量约150万台,其中NC机床产量约15万台。NC机床占机床总产量的10%。美、德、日、中的NC机床消费量在全世界是数量较多的国家,加在一起共为99711台,约占66.5%。这四国加工中心之消费量约为2万台左右,占全世界产量的50%。预计今后加工中心等组合机床之生产与消费量增长速度较快,其中廉价加工中心所占比例很大。因此组合机床液压系统也随之不断的改进和发展。国内目前应用的组合机床液压系统使用的液压元件较多,油路较复杂,导致压力损失较大,效率较低,油温较高。而且液压电磁换向阀的电磁铁数目较多,电气控制系统较复杂。这对液压系统的性能和电气控制系统的工作可靠性造成一定的影响。液压技术是重要的机械基础技术,是现代机械工程不可缺少的重要组成部分。随着世界科学技术的飞速发展,工作介质的更换,加速了液压元件更新换代,液压系统的绿色设计,按照环境意识制造的设计思想,设计的产品在使用中应该保持良好的性能,不对环境造成污染,改变液压技术的脏乱现象,满足可持续发展的需要。因此,探讨液压系统绿色设计的途径和方法,以便节约资源,使液压元件与系统在其生命周期中,对环境的总体影响减到最小。第2章 设计任务及总体设计方案2.1 设计任务柱式举升机设计升降平台尺寸：42001500 mmmm平台移动距离：500 mm平台起升范围：6002400 mm载 重 量：1000 kg2.2 结构简介及总体设计方案升降平台总体结构如图2.1所示柴油机检修升降平台的升降机构采用剪叉机构。该机构具有载重量大，结构坚固，升降平稳，操作简单，维护方便等特点。目前世界上已有多种剪叉式升降机。采用剪叉结构免去了卷扬式升降必需的几个高立导柱对天车调运工件的障碍。并且由于制造中偏差的存在，而安装铰链销时须铰孔配装，因此不存在因活动构件多、各间隙累加而产生的台面侧向晃动问题。平台升降由两个升降油缸提供动力，其升降同步问题靠分流集流阀解决。平台水平移动由两水平油缸推动。剪叉式液压升降平台设计应注意以下几点：正确计算一个油缸所需的最大推力；校核个主要销轴的抗剪切强度；校核上平台在极限载荷下的强度；为平台设计一个合格、性能好的液压系统。2.3 本章小结本章主要是设计任务及总体的设计方案的制定，简单介绍了升降平台总体的总体结构,本次设计通过以下步骤完成：（1）明确液压系统的设计要求，进行工况分析；（2）确定液压系统的主要参数；（3）拟订液压系统原理图；（4）计算和选择液压元件；（5）液压装置结构设计；（6）液压系统的性能验算;（7）绘制正式工作图，编写技术文件，并提出设计任务书。第3章 主要参数设计计算3.1 确定臂架组有关结构参数3.1.1 臂长按平台宽度1500mm，定臂长L=1300mm(图3.1)，图3.1 臂架臂架两端装绞链体，铰链孔距为 (3.1)=1312.68mm3.1.2 臂架组的级数和剪数按北京有色冶金设计研究总院经验图3.2 臂架组B/H1.5 多级剪；B/H=1.52 一级剪；B/H=2 双剪，多剪式中：B-臂架组最低位置h1时的宽度；H-平台行程；B/H=1300/1800=0.721.5，定二级剪叉，如图3.3所示。平台宽度要求为4200mm，尺寸较大，为保证平台侧向刚度，采用双排剪叉，每排检查各由一台液压缸驱动，两台液压缸的同步，由液压系统中的分流集流阀保证。图3.3 双排剪叉3.1.3 臂架组的起始角和中止角由图3.1和图3.2可见，臂架组起始角为arc tg=arc tg（d+e）/L (3.2)arc tg=7.97 H/2= 0.5()=R(-) (3.3) (3.4) =H/2L（+ ） (3.5)cos7.97+sin7.97=0.836得 =56.673.1.4 剪叉活动绞位移S由图3.3可见：S=R-R-(d-e)sin (3.6) S=(d-e) sin (3.7)S=(110-72)sin(56.67-7.97)=597.99mm3.1.5 平台的最低位置和最高位置上下平台边框采用 8槽钢，底架采用 10槽钢，臂架取截面为120矩形钢管，按这些钢材尺寸，平台最低位置时高度为720mm,按用户要求，平台最低位置为600mm，故升降平台安装时基础下挖120mm，由图3.4可见：平台最低位置时高度为2400+120=2520mm；平台最高位置时上下绞点距离为2164mm，则单级剪上下绞点距离为1082mm。图3.4 平台最低位置为了绘制臂架组件求图需要，上绞点和中绞点水平距离和(图3.5)。 (3.8) 692.72mm (3.9) 692.72+228.55 =749.82图3.5 臂架3.2 计算液压缸行程令 , b, n=AC, x=AB 令 由结构需要确定a=450, b=1000, c=72, 得A=1799712, B=208800, C=323236 (3.10)当时，平台达到最大高度，此时液压缸两端绞点距离达到最大值， mm当时，平台下降到最低位置，此时液压缸两端绞点距离达到最小值, mm液压缸行程为 (3.11)l,圆整到 mm为便于液压缸的结构设计，取液压缸安装长度L=1000m，则连杆长度为 (3.12),圆整到 mm3.3 计算液压缸推力取臂架、液压缸为平衡系统，不计摩擦及自重，此系统具有理想约束，如将系统上的负载Q和液压缸推力P作为主动力，给活塞以x方向的虚位移dx，则平台在y方向的虚位移为dy，计算主动力在虚位移上的元功，得虚功方程 (3.13)负载Q包括外载荷和平台、臂架、升降液压缸等自重，现已知外载荷为10000N，估计上、下平台等部件自重8000N，臂架自重3500N，两只起升液压缸自重1300N，则单只液压缸负载为 N当平台在最低位置时，,液压缸推力为：N当平台在最高位置时,，,液压缸推力为：N同理可求出其它角时的液压缸推力为P，列表如下：表3.1 -P关系7.97101520304056.67P(N)7221161.69128.19222.36717.77415.96120.521P和Q关系曲线如图3.6所示。图3.6 P和Q关系曲线3.4 计算平台升降速度由虚位移原理即可画出(或)与关系曲线。式中-平台升降速度； P-油缸推力；-液压缸运动速度； Q-平台负载。已知液压缸运动速度cm/s当时， cm/s当时， cm/s同理可求出其它角时的平台运动速度，如表3.1：表3.2角度与速度关系7.97101520304056.67V cm/s17.7015.0910.077.996.355.705.03可见V与Q变化关系与图3.6相似。3.5 计算起升液压缸3.5.1 确定液压缸内径D和活塞杆直径d按生产厂情况取D=125mm，取速比=1.46，则 (3.14)mm，圆整d=70mm3.5.2 核算液压缸推力选定液压缸工作压力p=8.5MPa，回油背压p=0.5MPa，则液压缸推力为： (3.15)P,推力足够。考虑液压缸进油管路有压力损失，液压泵出口压力，由溢流阀调定到9MPa，升降台在最大负载下也能正常工作。3.5.3 液压缸所需流量 (3.16)l/min液压泵供油流量 (3.17) l/min式中：K-泄漏系数K=1.11.33.5.4 液压缸导向距离、活塞宽度、外径及壁厚导向距离： (3.18)活塞宽度：B=(0.61.0)D (3.19)取B=0.8D=0.8125=100mm外径：按JB1068-67，取D=146mm壁厚 (3.20)3.5.5 验算液压缸强度(1)验算壁厚 ，按壁厚筒计算 (3.21)取 MPa (3.22)MPamm10.5mm壁厚满足要求。(2)验算活塞杆直径 (3.23)对低碳钢MPa，P=72.211Nmm活塞杆强度足够.(3)校核活塞杆稳定性当时，采用高登.拉金公式 (3.24)式中： f-材料强度试验值，对于钢f=490MPa；-活塞杆截面积，cm2；a-系数，对钢；n-系数，油缸两端绞接n=1；m-柔性系数，对钢m=85；r-活塞杆横截面回转半径； (3.25)J-活塞杆横截面转动惯量。 (3.26)所以稳定性符合要求。3.6 计算水平液压缸3.6.1 确定液压缸内径D和活塞杆直径d按生产厂情况D=50mm，取速比=1.33，则mm,圆整d=30mm。3.6.2 核算液压缸推力(1) 确定水平缸外负载上平台由滚轮支承在下平台导执中，并由水平缸去动作水平方向往复运动，上平台部件约重5300N，加上载重量10000N，故上平台垂直方向载荷为N=15300N滚轮滚动阻力矩为M=NK=Rr，R=式中：M-滚动阻力矩；N-垂直方向载荷，N=15300N；R-水平缸水平方向负载；r-滚轮半径r=30mm；K-滚动摩擦力臂，K=1mm；N采用两只水平液压缸，则每只缸负载为510/2=255N。(2)水平缸推力选定水平缸工作压力p=1MPa，回油背压p=0.5MPa，则水平缸推力为： N推力足够。(3)水平缸所需流量l/min液压泵供油流量 l/min(4)水平缸导向距离、活塞宽度、外径及壁厚导向距离mm，取H=60mm活塞宽度B=0.8D=40，取40mm外径按结构要求取D=76mm80mm壁厚所以3.6.3 验算水平缸强度(1)验算壁厚 按厚壁筒计算 (3.27)取 MPaMPamm7mm壁厚满足要求。(2)验算活塞杆直径取MPa，P=1268Nmm32mm活塞杆强度足够(3)校核活塞杆稳定性当长细比时，采用高登.拉金公式N稳定性满足要求。3.7 平台受力分析3.7.1 求绞点约束反力在平台起升到最高位置，上平台外移最大距离，且额定载重量作用于最大外伸端时，平台受力情况最为恶劣，求出该工况下的各绞点约束反力，作为臂架、轴、销等零件强度校核的依据。上下平台及栏杆自重G=8000N作为均布载荷，为简化计算，将空间力系简化为平面力系，计算单排臂架各绞点的约束反力，每排臂架均布载荷为G=8000/4=2000N。 N N由于不存在着水平力，可得NN图3.7 平台受力分析外臂架受力情况，如图3.8所示。图3.8 外臂架受力由上面两式解得 分析内臂架受力情况如图3.9所示。图3.9 内臂架受力由图3.5可见 ， ，由上两式解得： N，N N N N N由上面计算结果，各绞点约束反力（N）如表3.2。3.7.2 画臂架弯矩图上段臂架NNm表3.3-情况各点约束力2843916439164392843901643926209186432169849388797341134NNNm上段臂架受力图及弯矩图如图3.10所示。图3.10 上段臂架受力图及弯矩图下段臂架NNmNNN Nm下段臂架受力图及弯矩图如图3.11所示图3.11 下段臂架受力图及弯矩图3.8 臂架、轴、销等零件强度校核3.8.1 臂架材料选16Mn，其kgf/mm2，取n=1.5 (3.28) (3.29) 图3.12臂架材料结构Nm (3.30)满足要求。3.8.2 油缸体连接轴N取无缝钢管，n=2 ,Nm Nm (3.31)mm3油缸体连接轴受力分析如图3.13所示。图3.13油缸体连接轴分析3.8.3 活塞杆连接轴取70实心轴，45号钢，取n=2， (3.32) (3.33)满足强度要求3.8.4 液压缸销轴Nmm，n=2 (3.34) (3.35) (3.36)满足强度要求。液压缸销轴受力分析如图3.14所示。图3.14液压缸销轴受力分析3.8.5 臂架销轴N (3.37)取d=35，满足强度要求。3.8.6 臂架销轴N取d=35，满足强度要求。3.9 本章小结本章是设计的主要部分，进行了主要参数的设计和校核，运用力学和液压知识设计了主体支架，液压缸，及平台受力分析以及臂架，轴销等零件强度校核。第4章 液压传动的工作原理和工作特征4.1液压传动一般一部完整的机器主要由三部分组成：即原动机、传动机构、工作机。 原动机包括：电动机、内燃机等。原动机的作用是把各种形态的能量转变为机械能，是机器的动力源。 工作机是利用机械能对外作功。 传动装置设在原动机与工作机之间，起传递动力和进行控制的作用。传动的类型有多种，按照传动所采用的机件或工作介质的不同分为：机械传动、电力传动、气压传动和液压传动。 用液体做工作介质进行能量传递和控制的称为液体传动。按其工作原理不同，又可分为液压传动和液力传动。前者主要利用液体的压力能（势能）来传递动力；后者主要利用液体的动能传递动力。4.2液压传动装置的组成由五大部分组成：1.液压泵：它把机械能转变为液压能，是液压系统的能源装置。2.执行元件：它把液压能转变为机械能，包括作直线运动的液压缸和作回转运动的液压马达。3.控制元件：包括对系统中液体压力、流量和方向进行控制和调节的压力阀、流量阀及方向阀等。4.辅助元件：为保证系统正常工作所需的上述三类元件以外的装置，在系统中起到输送、贮存、加热、冷却、过滤及测量等作用。5.工作介质：利用它进行能量和信号传递。4.3液压传动的基本特征特征一：力（或力矩）的传递是按帕斯卡定律（静压传递定律）进行的压强相等。 特征二：速度或转速的传递按“容积变化相等”的原则进行。综上所述：液压传动的基本特征，以液体为工作介质，靠处于密闭窗口内的液体、静压力来传递力，静压力的大小取决于负载；负载速度的传递是按液体容积变化相等的原则进行的，其速度大小取决于流量。如果忽略损失，液压传动所传递的力与速度无关。液压千斤顶工作原理如图4.1所示。 图4.1 液压千斤顶工作原理图4.4 传动方式比较及液压传动的特点 1、机械传动：通过齿轮、齿条、带、链条等机件传递动力和进行控制，其优点是：传动准确可靠、制造容易、操作简单、维护方便和传动效率高。缺点：不能进行无级调速，远距离传动较困难、结构较复杂。 2、电力传动：利用电力设备并调节电参数来传递动力和进行控制。优点是：能量传递方便，信号传递迅速；标准化程度高；易于实现自动化等。缺点：动力平稳性差，易受外界负载的影响；惯性大，电机正反转时，起动及换向慢；成本较高；受温度、湿度、振动、腐蚀等环境影响较大。 3、气压传动是用压缩空气作为工作介质进行能量传递和控制。优点是：结构简单；成本低、易于实现无级调速；阻力损失小；动作迅速反应快；防火、防爆，对工作环境适应性好。 缺点：空气易压缩，负载对传动特性的影响较大；工作压力低（一般小于0.8MPa），只适用于小功率传动。4、液压传动：是以液体为工作介质、利用液体压力势能传递能量和进行控制的为液压传动（液力传动则以液体的动能传递能量）。 优点： （1）单位功率的重量轻，即能比较轻的设备重量获得很大的力和转矩。如液压缸的力与重量比、比直流电动机约大100倍。 （2）由于体积小、重量轻，因而惯性小，起动、制动迅速。 （3）在运行过程中能方便地进行无级调速，且调速范围大，可达100:1到2000:2，低速性能好。 （4）借助结构简单的液压缸可轻易地实现直线往复运动。 （5）易于实现自动化。即控制阀调节较简单，操作较方便、省力。 （6）易于实现过载保护，工作安全可靠。溢流阀、安全阀。 （7）液压系统的各种元件可随设备的需要任意把马达或液压缸安置在远离原动机的任意位置，不需中间的机械传动环节。 （8）液体工作介质具有弹性和吸振能力，使液压传动运转平稳、可靠。 （9）易于实现标准化系列化和通用化，便于设计、制造和推广使用。缺点：（1）液压传动以液体作为工作介质，在液压元件相对运动摩擦间无法避免泄漏，再加上液体、压缩性及管路弹性变形等原因，难以实现严格的传动比。注意泄漏、能量损失、效率降低、环境污染等问题。 （2）液体粘度和温度有密切关系，当粘度随温度变化时，将直接影响泄漏。压力损失及通过节流元件的流量等，从而引起执行元件运动特性的变化。注意高温、低温不可。 （3）传动效率低，两次能量转换。机械摩擦损失，压力损失及泄漏损失。 （4）液压系统的工作可行性目前还不如电力传动和机械传动，主要原因是：工作中液压元件的摩擦承受很大的比压和相对运动速度，容易导致磨损失效。 （5）液压元件的制造精度要求高，造价较贵。 （6）液压能的获得与传递不如电能方便，不易远距离传送。 （7）液压系统中各元件、辅件及工作介质均在封闭的系统中，故障难以确定。4.5液压传动的应用领域（1）工业应用：锻压、注塑、挤压、冶金机械、轧钢、矿山、食品、包装、提升、机床加工中心、机器人、试验机以及其他生产设备等工业液压技术。（2）行走机械：工程机械、农业机械、汽车以及其它可移动设备等行走机械液压技术。 （3）航空及航天：包括应用于飞机、宇宙飞船及卫星发射装置等航空航天液压技术。 （4）船舰（艇）：包括应用于船舶、舰艇中的甲板机械、操作系统及控制系统等船舶液压技术。 （5）海洋开发工程：包括应用于海洋开发平台、海底钻探、水下作业工具等海洋工程液压技术。4.6 本章小结 液压传动是以液体作为工作介质，通过各种液压元件实现能量转换、传动和控制的技术。它作为现代传动和控制的关键技术之一，已被广泛应用于各类机械装备中。 液压元件和系统是技术性很强，对主机性能影响极大的一类基础件。世界工业发达国家都将液压工业列为竞相发展的产业，其发展速度也远远高于机械工业的发展速度。现代液压元件、系统及其控制已发展成为综合的液压技术，但我国的发展水平还比较低。主要表现为产品水平低、品种规格少、自我开发能力薄弱成套性差；产品质量不稳定，可靠性差、寿命短；一些新领域几乎处于空白、航天、生物、自然环境等；计算机数字电路的发展，动的行业进步，跟的不紧。如数据采集、软件更为缺乏。第5章液压系统图及工况分析5.1系统结构设计图5.1液压系统图表5.1电磁铁动作顺序工况电磁铁上升下降左移右移卸荷1DT+2DT+3DT+4DT+5DT+5.2本章小结 本章主要介绍了液压系统图的工作状况涉及到很多液压知识，迫使我不得不从新学习了一下以前的知识，获益匪浅,液压传动是以液体作为工作介质，通过各种液压元件实现能量转换、传动和控制的技术。它作为现代传动和控制的关键技术之一，已被广泛应用于各类机械装备中。液压元件和系统是技术性很强，对主机性能影响极大的一类基础件。世界工业发达国家都将液压工业列为竞相发展的产业，其发展速度也远远高于机械工业的发展速度。现代液压元件、系统及其控制已发展成为综合的液压技术，但我国的发展水平还比较低。主要表现为产品水平低、品种规格少、自我开发能力薄弱成套性差。液压系统的设计是整个机器设计的一部分，它的任务是根据机器的用途、特点和要求，利用液压传动的基本原理，拟订出合理的液压系统图，再经过必要的计算来确定液压系统的参数，然后按照这些参数来选用液压元件的规格和进行系统的结构设计。第6章 液压集成块设计液压系统采用液压阀集成配置，集成块设计是液压控制系统设计的一个重要环节，其主要内容包括：阀块图纸的定义、液压集成块孔道信息的提取，实现了由图形信息向数据信息的转换。6.1 阀块设计的一般步骤：6.1.1 制作液压元件样板为了在阀块上合理布置液压元件和油路通道，先制作元件样板。按照液压元件产品样本，在图画纸上画出各主要面的轮廓尺寸，并用虚线画出元件底面上各油路口的位置尺寸，剪下来作成样板。在制作样板时注意：（1） 产品样本上的尺寸可能与实物不符合，应与实物核对。（2） 样本上的图样是液压元件的底视图，制作样板时应将底视图翻转，该画成顶视图。6.1.2 确定通道的孔径通道的孔径的根据液压元件的内径来确定。6.1.3 布置液压元件的位置电磁阀应按装在阀块的前，后侧面。在电磁铁伸出处要避免与侧面的元件相碰。尽良减少钻孔的数量。阀块中的油孔分公共通道油孔和与阀孔相通的油孔两类。布置元件垂直位置时应使个元件相通的油孔尽量放在同一水平平面内，或在油孔直径范围之内，否则必须增加连接的工艺孔。对于不相通的油孔，孔间壁厚应该大于3毫米。同理，布置元件水平位置时，应将与公共孔相通的油孔排列在公共孔的直径范围之内，否则必须增加连接的工艺孔。同样，阀块前，后侧面相通的油孔也应排列在油孔的直径范围之内，否则必须增加连接的工艺孔。阀块前，后与左，右侧面相通的油孔，首先考虑相互垂直的油孔相连，必要时才增加中间的工艺孔。6.2 布置液压元件位置的程序6.2.1 电磁换向阀的布置电磁换向阀应安装在阀块的正面或背面。因为电磁换向阀结合面的长度较大，在电磁换向阀伸出处要避免与侧面的元件相碰。电磁换向阀水平方向的位置应与溢流阀的进口相适应。电磁换向阀垂直方向的位置应该考虑与主溢流阀的出油口相通。6.2.2 溢流阀的布置主溢流阀的进油口应该考虑和单向阀的油路出油口在一个平面内。并确定合适的位置。另外两个小溢流阀的进油口位置应和电磁换向阀的两个出油口位置在同一高度的水平面上。6.2.3 回油口由于电磁换向阀和两个小溢流阀的出油靠近在一起，又难于和主回油口相连，因此开一个付回油口。6.3 绘制阀块的装配图为让装配工人更好的完成装配任务，绘制阀块的装配图。阀块的装配图显示整个阀块的外型尺寸，各个阀的安装位置和方向，以及所占空间的尺寸。6.4本章小结 本章大概介绍了集成块设计的一般步骤，集成块设计是较有难度的事情，并无过多介绍。第7章 液压升降平台同步控制7.1 分析比较多种同步技术方案方案1 利用分流集流阀控制同步液压系统设置分流集流阀,按等流量将油液分为两股供给左右组油缸,可以使两组油缸在承受不同载荷时仍能获得相等(或成比例) 的流量,从而实现左右组油缸的同步运动.其方案结构简单,成本不是太高,一般应能满足要求. 但是,不利因素有:根据市场供货选用的分流集流阀与系统流量不完全匹配,实际分流精度较低;分流集流阀是利用载荷压力反馈来补偿因载荷压力变化而引起流量变化的原理来调节流量变化的,而动态频繁的系统速度调节误差较大;此同步方案还应根据上述分析因素进一步探讨改进。方案2 利用水平外置传感器反馈闭环系统控制同步，利用水平外置传感器反馈闭环控制系统控制同步,是在左右剪刀撑水平走轮处分别设置一直线传感器,测出左右走轮的同步误差,将信号传递给计算机运算后控制电液比例流量阀调节流量,达到控制同步的目的。方案3 利用垂直外置传感器反馈闭环控制系统控制同步，利用垂直外置传感器反馈闭环控制系统控制同步,是将位置传感器置于台面行程的垂直面内,直接测试行程误差,并反馈信息给流量阀调整流量来控制同步。 当直线式位置传感器在升降平台全行程内伸长时,安装会感到有一定的困难,在有些条件下甚至将不易实现。 因此,又可采取改进的方式,即通过钢丝绳绕过滑轮将台面直线运动转换为回转运动,再通过旋转编码器测试误差,从而控制同步。上述2，3方案应用于多台升降台,同步控制效果良好,且都已有成功的实例. 但对于单台双片结构的升降平台来说,成本偏高,而且对左右两片台分别测试其运行误差再反馈给执行机构进行调节,在动态频率较高的情况下,台面始终受到瞬时误差的影响而受力。 因此,在用户特定要求的情况下,才宜采用。每种方案都有重要的运用价值,同时也有一定的限定条件考虑综合技术效益及成本因素, 利用分流集流阀控制同步具有更实际的意义。7.2分流集流阀结构及工作原理分析分流集流阀亦称速度同步阀，是分流阀、集流阀、单向分流阀、单向集流阀的总称。分流阀采用柱塞式结构；单向分流阀由分流阀和特殊的单向阀块组成；分流集流阀采用换向活塞结构