声 明
本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得研究结果。论文在引用他人已经发表或撰写的研究成果时，已经作了明确的标识；除此之外，论文中不包括其他人已经发表或撰写的研究成果，均为独立完成。其它同志对本文所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表达了谢意。
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摘 要
升降机是一种将人或者货物升降到某一高度的升降设备。在工厂、自动仓库等物流系统中进行垂直输送时，升降机上往往还装有各种平面输送设备，作为不同高度输送线的连接装置。一般采用液压驱动，故称液压升降机。
本次本是对液压升降机进行设计，首先确定了该液压升降机结构的结构；接着调查汽车尺寸建立汽车模型以确定升降机的整体结构尺寸；其次建立了升降机构的力学模型并对升降机构不同位置状态进行了受力分析及校核杆件、销轴、螺栓的强度是否满足要求；然后对该剪式液压升降机的液压系统及电气控制系统进行了设计；最后采用AutoCAD软件绘制了该液压升降机的装配图及主要零部件图，并构建了Pro/E的三维模型及运动仿真。
通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了起重机械产品的设计方法并能够熟练使用AutoCAD、Pro/E机械设计软件，对今后的工作于生活具有极大意义。
关键词：液压；升降机；剪式；三维
Kinematics and mechanics analysis and
three dimensional modeling of hydraulic lift
Abstract
A lift is a lifting device to lift a person or goods to a height. In the factory, automatic warehouse and other logistics system for vertical transportation, the elevator is often also equipped with a variety of plane transportation equipment, as a different height of the transmission line of the connection device. It generally adopts hydraulic drive, hydraulic lift.
The design of hydraulic elevator, first determine the structure of the hydraulic elevator structure; then survey - sized car vehicle model was established to determine the overall structure and dimension of the elevator; secondly, establishing the mechanics model of the lifting mechanism and of lifting mechanism of different position state of by force analysis and checking of the bar, a pin shaft, bolt strength whether meet the requirements; then the scissors hydraulic lifts, hydraulic system and electrical control system design. Finally, the software AutoCAD to draw the assembly drawing of the hydraulic elevator and main parts figure, and the construction of the three dimensional modeling and motion simulation of Pro / E.
Through the design, the consolidation of the University of the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerance and interchangeability theories, mechanical drawing; master the design method of hoisting machinery products and be able to skillfully use AutoCAD, Pro / E mechanical design software, for future work in life is of great significance.
Key words: Hydraulic; Lift; Shear type; Three dimensional
目 录
摘 要 1
Abstract 2
引 言 3
1 绪 论 4
1.1研究背景及意义 4
1.1.1研究背景 4
1.1.2研究意义 4
1.2升降机概述 4
1.2.1升降机定义 4
1.2.2液压升降机的作用 4
1.2.3液压升降机的特点 5
1.3国内外研究现状 5
1.3.1国外 5
1.3.2国内 5
2总体结构方案及参数选定 7
2.1 升降机结构确定 7
2.2 确定各结构尺寸 8
2.2.1 建立轿车模型 8
2.2.2主要结构尺寸确定 8
2.3初定电机功率 10
2.4平台与叉杆的设计计算 11
2.4.1确定平台的结构材料及尺寸 11
2.4.2确定叉杆的结构材料及尺寸 12
3 受力分析与校核计算 17
3.1位置参数计算 17
3.2动力参数计算 19
3.3液压缸布置方式的分析 20
3.4强度校核计算 23
3.4.1叉杆 23
3.4.2横轴 26
3.4.3连接螺栓的校核 27
4 液压、电气系统的设计与选择 30
4.1液压系统设计与选择 30
4.1.1液压系统设计要求 30
4.1.2液压系统的设计 30
4.2液压缸的计算与选型 31
4.2.1 液压缸的安装位置 32
4.2.2液压缸推力及行程的确定 32
4.2.3液压缸的选型 33
4.3液压泵的计算与选型 33
4.3.1 液压泵工作压力的计算 33
4.3.2 液压泵功率的计算 34
4.3.3 油泵流量的计算 34
4.3.4 油泵的选型 35
4.4电气系统设计 35
4.4.1 电气系统控制设计 35
4.4.2电动机的选择与验算 37
5 基于Pro/E的三维设计 39
5.1 Pro/E软件概述 39
5.2三维模型设计 40
5.2.1底座 40
5.2.2平台 41
5.2.3支架 41
5.2.4油缸 42
5.3三维装配设计 42
结 论 43
参 考 文 献 44
致 谢 45
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引 言
升降机是一种将人或者货物升降到某一高度的升降设备。在工厂、自动仓库等物流系统中进行垂直输送时，升降机上往往还装有各种平面输送设备，作为不同高度输送线的连接装置。一般采用液压驱动，故称液压升降机。除作为不同高度的货物输送外，广泛应用于高空的安装、维修等作业。升降机包括：固定升降机、牵引式升降机、车载式升降机、导轨式升降机和特殊形式的升降机等。
液压升降机广泛适用于汽车、集装箱、模具制造，木材加工，化工灌装等各类工业企业及生产流水线，满足不同作业高度的升降需求，同时可配装各类台面形式（如滚筒、转盘、转向、倾翻、伸缩），配合各种控制方式（分动、联动、防爆），具有升降平稳准确、频繁启动、载重量大等特点，有效解决工业企业中各类升降作业难点，使生产作业轻松自如。
要是通过液压油的压力传动从而实现升降的功能,它的剪叉机械结构，使升降机起升有较高的稳定性，宽大的作业平台和较高的承载能力，使高空作业范围更大、并适合多人同时作业。它使高空作业效率更高，安全更保障。
1 绪 论
1.1研究背景及意义
1.1.1研究背景
工程机械是我国装备工业的重要组成部分。为了保证各种工程建设高速度、高质量、低成本施工的进行，工程机械是重要手段。现代化建设速度的快慢取决于工程建设的速度。工程机械发展水平的高低直接影响工程建设的速度，因此工程机械是世界工业发达国家的重点发展行业。我国的机械工业发展较晚，基础较差，但是经过多年的努力，从无到有，从模仿一般的小型机械到自主研发制造大型精密设备，我国的工程机械行业不断地发展为一个机械产品门类齐全，产品技术具有先进水平的工业体系[15]。
剪叉式液压升降台具有结构简单、承载量大、安装空间小、自动化程度高且易于实现集中控制等特点，因此在现代物流、航空、自动化生产线等场合中得到广泛应用[17]。剪叉式升降平台是应用非常广泛的一种升降装置，剪叉式升降平台的结构决定了其功能和特点，具有结构稳固、运行可靠、安全高效、故障率低、维护方便等一系列优点，因此广泛用于车站、码头、桥梁、大厅、厂房、室内外机械安装、设备维修、建筑保养等场合。
1.1.2研究意义
升降机不论是在工业生产还是我们的日常生活中都有着非常重要的作用。给我们带来许多便捷、便利。升降机有许多特色的功能，电梯在我们生活中的好多地方都会用到，升降机就如电梯的性能大同小异，我们在升降机的使用过程中也可以针对自己的需求对升降机的具体参数进行设置。升降机在我们生产中的应用非常普遍，可见升降机在我们的生活中的重要性。然而在我们生产中升降机也有着非常重要的作用，尤其是货物高空操作。
1.2升降机概述
1.2.1升降机定义
升降机是一种将人或者货物升降到某一高度的升降设备。在工厂、自动仓库等物流系统中进行垂直输送时，升降机上往往还装有各种平面输送设备，作为不同高度输送线的连接装置。一般采用液压驱动，故称液压升降机。除作为不同高度的货物输送外，广泛应用于高空的安装、维修等作业。升降机包括：固定升降机、牵引式升降机、车载式升降机、导轨式升降机和特殊形式的升降机等。
1.2.2液压升降机的作用
液压升降机广泛适用于汽车、集装箱、模具制造，木材加工，化工灌装等各类工业企业及生产流水线，满足不同作业高度的升降需求，同时可配装各类台面形式（如滚筒、转盘、转向、倾翻、伸缩），配合各种控制方式（分动、联动、防爆），具有升降平稳准确、频繁启动、载重量大等特点，有效解决工业企业中各类升降作业难点，使生产作业轻松自如。
1.2.3液压升降机的特点
升降平台升降系统是靠液压驱动的，所以叫做液压升降台。是一种多功能的装卸机械设备。它主要广泛适用于模具制造，化工罐装以及集装箱，汽车之类的各种工厂企业及生产流水线。液压升降平台可以满足于不同作业高度的升降需求，配装各类台面形式，采用合适的控制方式，使得升降是平稳准确，可以频繁启动，且承载量大，从而能够有效的解决工业企业中各类升降作业时的难题，方便生产。
1.3国内外研究现状
1.3.1国外
当前国外制造升降平台的国家比较多，如意大利、芬兰、美国、英国等国家。国外升降平台生产在有的国家已有几十年的历史，升降平台在机械产品中占有相当大的比重。根据叉臂的数量分单节和多节升降平台，还有固定式（图1.1）、超低式（图1.2）、移动式（图1.3）等各种型式。目前升降平台的驱动力多用液压驱动，在仓库、航空、工业、码头等场所广泛运用。特别在高空作业升降平台及商业货物平台中己形成系列化的生产，如英国起重有限公司，他们根据各类仓库的装卸需求，生产适应商业货物系统方面不同型号的升降平台，大部分高空作业搬运作业其技术先进。还有Geda公司的Multilift系列施工升降平台，这台施工升降机可以通过电子显示装置对“高度预定控制系统”进行操作。通过该系统，要使升降平台轻松地停靠在不同高度，操作员只需简单的按钮操作就可。该升降平台配有嵌入式的控制装置，使升降平台的急停急走不再发生。美国专家Hashem 等根据剪叉式液压升降机的特点提出采用并联连接剪叉臂的结构形式，之前的升降机主要是串联连接剪叉臂，串联连接限制了其工作台面的增加，并联连接不仅可以增加工作面积，还能够大大增加其稳定性[1-2]。
1.3.2国内
随着中国城镇化的扩展，道路，桥梁等基础设施的建设不断增多，需求不断扩大，升降平台以及升降机的种类需求也不断增加。而且近几年，液压升降平台发展正处在一个发展的高峰期，并且逐步向产业化和集群模式发展。
现在不管是在建筑工地、市政施工、企业、工业、工厂、装潢、酒店还是私家庭院，升降机以及是到处可见，使用也是非常广泛。因此，升降平台市场发展前景广阔。我国升降平台市场进入高速发展阶段，有望保持高速发展态势。
目前国外生产升降机比较知名的企业有爱知公式、JLG公司和 Alter 公司等。在国内主要有山东济阳和江苏镇江两大生产基地。比较知名的国内企业有徐州重工，浙江定力和京城重工等企业 [6]。
国内的升降平台的制造起步比国外的晚，但是近几年的发展相对较为迅速，主要表现在产品种类的不断增加。如沈阳北方交通中共集团研制了 54m 的高空消防救援车。目前，徐州重型机械有限公司正在研发 80m 的高空消防车，在此之前，它已经成功研制了 22-68m 的高空消防救援车。杭州爱知公司也研发完成了绝缘型高空作业车。
在剪叉机构的强度、刚度方面的研究，郭克希等人通过对剪叉式机构的演变方式的分析对比，得到了变异剪叉结构，并对该结构进行了研究，通过对该空间展开式剪叉机构的强度分析，得出了该机构的关键结构尺寸，从而设计出一种新型的能够广泛应用于各种特殊的场合的机动平台[9]。胡小舟等人分析了剪叉式升降机的受力，建立了其力学模型，然后利用 Matlab 软件进行分析，研究了影响油缸最大推力的关键参数[10]。张荣敏等人对剪叉机构的结构参数进行了分析，并利用 ANSYS /APDL 的优化设计模块对剪叉臂进行结构优化分析，得出剪叉臂的最优参数[11]。邓宏光等人根据剪叉式升降平台的结构特征，建立了起升结构的力学方程，并确定了起升结构的关键参数[12]。
2总体结构方案及参数选定
2.1 升降机结构确定
此次课题设计的内容为剪切式液压升降机，剪切式升降机的发展较迅速，种类也很齐全。按照剪切的大小分为大剪式升降机（又叫子母式），还有小剪（单剪）升降机 ；按照驱动形式又可分为机械式、液压式、气液驱动式；按照安装形式又可以分为藏地安装，地面安装。因为此次设计所要举升的重量为2t以下的轿车 ，所以采用小剪式液压驱动升降机就完全可以。为
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