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剪叉式升降平台结构设计 全套设计 维图纸 加 Q 401339828 南京航空航天大学金城学院 毕业设计（论文） 剪叉式升降平台结构设计 题 目 剪叉式升降平台结构设计 系 部 机电工程系 专 业 机械工程及自动化 学生姓名 指导教师 毕设 地点 2016 年 5 月 31 日剪叉式升降平台结构设计 全套设计 维图纸 加 Q 401339828 要 升降平台 不论是在工业生产还是我们的日常生活中都有着重要的作用。给我们带来的利益是非常的多。 升降平台 的功能特色是非常多的，在我们生活中我们在很多的商务大厦都会用到电梯， 升降平台 就如电梯的性能大同小异，我们在使用 升降平台 的时候也可以针对自己的需 求对 升降平台 进行设置。 根据本课题的研究是适用于 高处 物料升降运送。根据实际需求拟采取如下：选择 液压缸 为动力，以 剪叉式 为 传动形式 ， 主体机构 采用 剪叉式 结构设计。对 剪叉式 升降平台关键零部件进行设计计算与校核，经过验证能实现预期的设计目标和要求。 关键词： 升降平台 ， 物料升降 ， 剪叉式 ， 升降平台 ， 结构设计 in an to us is of is in we in be in as we to a to on is to to to be as of as of of of 录 摘 要 . . 录 . 1 章 绪 论 . 1 降平台在生产和生活中的作用和意义 . 2 降平台国内研究发展情况 . 2 降平台国外发展现状和发展趋向 . 4 题条件 . 5 第 2 章 剪叉式升降平台结构设计计算 . 7 降机构的设计 . 7 降机构形式的选择 . 7 接推动式升降机构 . 7 杆组合 式升降机构 . 7 降平台的两种机构形式 . 9 降平台机构中三种液压缸布置方式的分析比较 . 10 题的提出 . 10 种方案的分析和比较 . 11 叉式升降平台结构分析 . 12 叉式升降平台的运动分析 . 13 叉式升降平台的动力分析 . 16 叉式升降平台参数的确定 . 17 本几何尺寸的确定 . 17 压缸推力 T 及行程 S 的确定 . 17 叉式升降平台的校核 . 18 铰接点的受力分析 . 18 铰接点销的选择与校核 . 20 缸作用处杆件尺寸的确定与校核 . 21 V 度校核 . 22 叉臂的强度校核 . 22 液压缸底架固定横梁的强度校核 . 25 的强度校核 . 28 剪叉臂固定端销轴的强度校核 . 28 压缸缸体尾部销轴的强度校核 . 28 压缸活塞杆头部支撑轴的强度校核 . 29 第 3 章 液压传动系统的设计计算 . 30 确设计要求 制定基本方案 . 30 定液压系统的基本方案 . 30 定液压执行元件的形式 14 . 30 定液压缸的类型 . 32 定液压缸的安装方式 . 32 盖联接的类型 . 32 订液压执行元件运动控制回路 . 32 压源系统 . 32 定液压系统的主要参数 15 . 33 荷的组成与计算： . 33 选系统压力 . 35 算液压缸的主要结构尺寸 . 35 定液压泵的参数 18 . 37 道尺寸的确定 . 39 箱容量的确定 . 39 压缸主要零件结构、材料及技术要求 . 39 体 . 39 塞 . 40 塞杆 . 41 塞杆的导向、密封和防尘 . 42 压缸的排气装置 . 42 液压缸安装联接部分的型式及尺寸 . 43 章小结 . 45 第 4 章 剪叉式升降平台结构设计的运动学分析 . 46 动学分析的简介 . 46 移、速度及加速度分析 . 47 运动分析 . 47 移曲线 . 48 度曲线 . 49 速度曲线 . 49 总结 . 51 参考文献 . 52 致 谢 . 53 1 剪叉式升降平台结构设计毕业设计论文 2 第 1 章 绪 论 降平台 在生产和生活中的作用和意义 升降平台 不论是在工业生产还是我们的 日常生活中都有着重要的作用。给我们带来的利益是非常的多。 升降平台 的功能特色是非常多的，在我们生活中我们在很多的商务大厦都会用到电梯， 升降平台 就如电梯的性能大同小异，我们在使用 升降平台 的时候也可以针对自己的需求对 升降平台 进行设置。可见 升降平台 对我们作用是相当的大。 升降平台 在我们生产中的应用已经非常的普遍了，而且在我们生产中有着重要的作用，尤其是货物高空操作。 现在经济不断的发展，顺应社会的需求，生产力不断的加大，而且现在高空操作也是比较多的，所以 升降平台 在我们进行高空操作的时候就给我们带来的重要的作 用。 升降平台 就是上下操作，而且可以给我们提供一个安全稳定的平台。我们在高空作业的时候可以给我们的安全提供保障。 升降平台 不仅在生产中有着重要的作用，在我们生活中的应用也是非常的重要的，而且非常的普及。在酒店、宾馆、影院等等公共休闲娱乐场所我们都知道干净舒适是第一，所以保持干净是我们必须的。 升降平台 在这里清洁、灯具维修换修、设备的调试安装维护保养都是非常的重要的。 降平台 国内研究发展情况 自改革开放三十年，中国的城市建设和发展的突飞猛进，在中国的升降平台产业的良性发展，升降平台做为人们的出行 的垂直运输工具已经随处可见。引进外资，合作办厂在 1978，十一的第三次全体会议上的一项重大决策和改革开放。我公司自主研发，生产，升降平台的发展阶段，外国资本运行升降平台厂引进安装升降平台，从合资企业大量。如：成立于 1980 年 7 月 4 日中国迅达电梯升降平台的有限公司，是由中国建设机械总公司，股份有限公司，香港怡和迅达瑞士迅达（远东）股份有限公司 3 的合资企业，这是中国机械行业的第一家合资企业自改革开放以来。公司在中国设立的升降平台行业掀起了 1984 年 12 月 1 日的繁荣，引进外资；天津市平台公司，中国国际信托投资公司和美国美国奥的斯电梯升降平台公司合资组建的天津奥的斯电梯升降平台有限公司正式成立。 引进外资，合作办厂，不仅有利于中国地方升降平台产业的进一步发展，也为中国的城 3 市的发展产生重大而深远的影响。从 1979 以来，升降平台，生产已越来越快：不仅如此，产品结构也发生了显著的变化：直流升降平台老已被淘汰，交流双速电梯，调压调速交流调速梯逐渐取代 流变频调速电梯控制系统平台，已在 微机控制技术的采用，最高的梯形速度已达到 4m/s；行业出现了翻天覆地的变化：企业生产条件的升降平台，员工的素质，管理水平有了很大 的提高。为什么我们的技术提高很快，这不能不归功以经济建设为确定在第三届十一中心的一般原则。没有大规模的经济建设，没有升降平台市场的今天，就不会有今天的自然升降平台产业。其次，由于改革开放政策。改革开放后，党中央和国家在上海，宁波，温州，福州，广州，委员会，作为一个城市区。自 1985 以来，先后在长江三角洲，珠江三角洲，福建东南部和渤海地区开辟经济开放区。根据升降平台产业的特殊性，这些地区将成为中国工业发展集中升降平台。 随着大量的升降平台企业的建立，中国升降平台产业在技术，管理规范了。 1984 六月，中国建筑机 械制造商协会升降平台分公司工程机械协会成立大会在西安市举行的三个分会，升降平台，也是中国现在升降平台会的前身。 1986 年 1 月 1 日，“中国升降平台”建设机械制造商协会建设机械协会更名为“中国工程机械工业协会升降平台，升降协会”的两级协会平台会升级，这是在升降平台业发展史上的里程碑。从举升平台行业有自己的行业组织。 1987，国家标准 588升的建造和安装的安全规则”平台发行。标准欧洲标准 升为建筑安装“平台安全规定（ 1985 修订版，十二月）。本标准的意义是对制造和安装质量与升降平台 的保护很重要。改革的第一个十年对外开放是提升产业的萌芽时期的升降平台的初级阶段，产业链形成的平台。稳步发展，创新改革开放的第二到十年可以说是中国提升产业发展平台后，十年的创新。改革开放后的第一个十年内，中国的升降平台产业的同时吸收新技术国际升降平台，相关的管理系统也在不断的完善。 改革开放以来，我国的城市建设和发展的突飞猛进，更加有利于推动我国的升降平台产业的发展，已在 1997 的平面与上一年总产出的升降平台，良好的结果的持续增长，总产值，这证明了我们的升降平台产业比较成熟，有能力适应市场变化，抓住机遇，有了 很大的提高。 1998，升降平台，苏州江南升降平台有限，国家的自动扶梯和自动人行道的品牌已销往马来西亚，泰国，菲律宾，印度尼西亚，新加坡，阿拉伯联合酋长国，孟加拉国，埃及，叙利亚，土耳其，阿根廷，澳大利亚，德国，英国，荷兰，意大利，葡萄牙，希腊和其他近 20 个国家和我国台湾澳门地区，升降平台，生产超过 30200 台。剪叉式升降平台结构设计毕业设计论文 4 迅速改变随着我国经济的快速发展，城市建设的不断完善，升降平台不仅在高档商务写字楼，大酒店商场存在，蔓延到高层住宅楼，一个角落也走进了人们的生活，成为城市建设中不可缺少的垂直交通工具中国有 1300000000 人口，与升降平台的人均量的 1 3的世界平均水平的 1/10，发达。升降平台巨大的市场吸引了几乎所有的升降平台的业务关系。 2007，中国政府颁布了一系列的经济政策，加强宏观调控，升降平台市场逐渐趋于稳定和规范化的轨道。 降平台 国外 发展现状和发展趋向 近20年世界工程 升降平台 行业发生了很大变化。野轮胎 升降平台 )和A T(全地面 升降平台 )产品的迅速发展，打破了原有产品与市场格局，在 经济发展及市场激烈竞争冲击下，导致世界工程 升降平台 市场进一步趋向一体化。目前世界工程 升降平台 年销售额已达75亿美元 左右。主要生产国为美国、日本、德国、法国、意大利等，世界顶级公司有10多家，主要集中在北美、日本（亚洲）和欧洲。美国既是工 程 升降平台的主 要生产国，又是最大的世界市场之一。但由于日本、德国 升降平台 工业的迅速发展及 国厂商曾在20世纪6070年代世界市 场中占有的主导地位正逐步受到削弱，从而形成美国、日本和德国三足鼎 立之势。近几年美国经济回升，市场活跃，外国厂商纷纷参与竞争。 美国制造商的实力也有所增强，特雷克斯 升降平台 公司的崛起即是例证。特雷 克斯 升降平台 公司前身是美国科林 升降平台 厂。199 5年以来，其通过一 系列的兼并活动，已发展成为世界顶级公司之一。日本从20世纪70年代起成为工程 升降平台 生产大国，产品质量和数量提高很快，已出口到欧美市场，年总产量居世界第一。自1992年以来，由于受日元升值、国内基建投资下降和亚洲金融危机影响，年产量呈下降趋势。目前日本市场年需求量为3000台左右。欧洲是潜力很大的市场，欧洲各工业国既是工程 升降平台 的出口国，也是重要的进口国。德国是最大的欧洲市场，其次为英国、法国、意大利等国。在德国勃海尔占53%，格鲁夫占 16%，德马泰克占14%，多 田野和特雷克斯各占10%和5%左右。 多数厂商在争夺上 述市场的同时，还努力扩大产品系列。格鲁夫公司的汽车 升降平台 和品具有竞争优势，购买克虏伯公司后，在 公司还准备生产履带式 升降平台 。马尼突沃克公司已在履带式 升降平台 行业 居支配地位，但也希望在其他 升降平台 产品领域取得相同影响力。以往 升降平台 厂商的某些合作，大多 集中于营销协定或许可证贸易协定。许可证贸易要比全面并购方式开展 早，风险 5 也小，在行业中已有先例。但按许可证协定进行制造 ,往往在期满 后因产权争议而告终。特雷克斯与日本史联系，至今特 雷克斯还提供涂装降平台 升降平台。有人会将特雷克斯与此类协定难以持久，其结果 无非是特雷克斯要求加强对 司的控制，或者谋求独立生产履带式 升降平台 。 前尚未建立北美市场份额，仅起分承包商作用。英国格鲁夫公司从 1999 年开始销售神钢履带式 升降平台 和城市型 升降平台 。多田野和日立建机公司 在 1978 年签订的相互提供产品、扩展双方产品系列的合作协议，收效不大。在国内市场萎缩情况下，日立建机于 1999 年 2 月宣布，将再次考虑 扩大流动式 升降平台 生产与销售领域与多田野的合作。而多田野公司则希望能拥有一家美国制造基地，但目前时机尚未成熟。拥有多种类型产品可使收入多样化。特雷克斯公司既经营采矿设备又经营起重搬运设备，起重搬运设备包括 品、汽车 升降平台 、履带式 升降平台 、塔机等。林克 贝尔特公司基于其生产挖掘机的经验，成为首先将技术应用于桁架臂式 升降平台 的厂商之一。但目前住友公司已将其在日本和美国的升降平台 与挖掘机企业 (包括林克 贝尔特 )分开，其依据是 升降平台 和挖掘机属于不同行业。利勃海尔既生产挖掘机 ，也生产流动式 升降平台 和塔式 升降平台 ，还在爱尔兰生产集装箱搬运 升降平台 ，其旗下各企业均为单独实体。 题条件 升降平台在现代物流、航空装卸、大型设备的制造与维护等场合广泛应用。随着经济的发展，科学技术的进步，社会竞争也越来越激烈，为了提高企业生产速度，减轻工人的劳动强度，并且实现生产过程的自动化，人们设计了可以减少人力物力并且能够出色完成任务的升降平台。升降平台的种类比较繁多，根据不同的用途、升降平台的结构、动力传递形式以及规格会有不同的选择和设计。 剪叉式升降平台结构设计毕业设计论文 6 机械传动方式的特点是零件加工相对要求不高、结 构较简单、加工容易、维修方便、适应环境能力强、抗冲击性能好、可实现准确到位，并有自锁功能、不污染环境。研制安全、可靠的电机驱动的剪叉式升降平台，将有利于保证高空作业的安全，具有一定的实用价值。 具体研究内容及要求包括： 1. 查找相关文献，分析升降平台的研究现状和发展趋势。 2. 设计剪叉式升降平台的机械结构，并根据设计要求选用元器件和校核结构件强度。 3. 对剪叉式升降平台进行进行运动学和动力学分析。 主要技术指标： 1. 完成 剪叉式升降平台 的机械结构设计及运动分析。 2. 完成直角坐标机械手的元器件选型 。 3. 剪叉式升降平台升降高度 5 米，承载重量 1 吨 。 4. 完成 2 张 纸，并完成设计报告和资料翻译。 7 第 2 章 剪叉式升降平台结构 设计 计算 降 机构的设计 降 机构形式的选择 升降 机构分为两大类 ： 直推式和连杆组合式，它们均采用液体压力作为 升降 动力 。 直推式 升降 机构利用液压油缸直接 升降 车厢倾卸。该机构布置简单、结构紧凑、 升降 效率高。但由于液压油缸工作行程长，故一般要求采用单作用的 2 级或 3 级伸缩式套筒油缸。 接推动式 升降 机构 油缸直接作用在车厢底板上的 升降 机构称为直接推动式 升降 机构，简称直推式 升降机构。按 升降 点在车厢底板下表面的位置，该类 升降 机构又可分为油缸中置 (图 2油缸前置 (图 2种型式。前者油缸支在车厢中部，油缸行程较小，油缸的 升降 力较大，多采用双缸双柱式油缸；后者的油缸支在车厢前部，油缸的 升降 力较小，油缸行程较大，一般用于重型 升降平台 上，油缸则通常采用多级伸缩油缸。 图 2接推送式 升降 机构 he of 连杆组合式 升降 机构 油缸与车厢底板之 间通过连杆机构连接的 升降 结构称为连杆组合式 升降 机构。生产实践表明，连杆组台式 升降 机构具有很大的优越性。根据油缸的安装特点，连杆组台式升降 机构又可分为油缸前推 (后推 )连杆放大式、油缸前推 (后推 )杠杆平衡式、油缸浮动等多种结构型式。 （ 1）油缸前推连杆放大式 (马勒里式 )升降 机构 该种 升降 机构 (图 2示 )通过三角板与车厢底板相连，车厢的 升降 支点较靠近车厢的前部，故车厢受力状况较好；当达到最大 升降 角度时，油缸几乎处于垂直状态，车厢剪叉式升降平台结构设计毕业设计论文 8 上升到最置不易倾下，稳定性好；油缸最大推力较小，油压特性好。但整个机构较庞大，油缸 在 升降 过程中的摆角较大，工作行程较大。 图 2推连杆放大式 升降 机构 of 2）油缸前推杠杆平衡式 升降 机构 该种 升降 机构 (图 2示 )通过拉杆与车厢底板相连， 升降 支点较靠近车厢的前部，故车厢受力状况较好；初始时拉杆几乎是垂直顶起车厢，因此机构运动性能好。但该机构三角形连杆的几何尺寸较大，结构不紧凑，油缸摆角较大，工作行程较大，液压管路不易布置。 图 2平衡式 升降 机构 of 3）油缸后推连杆放大式 (加伍德式 )升降 机构 该种 升降 机构 (图 2示 )通过三角板与车厢底板相连推动车厢，启动性能较好，并能承受较大的偏置载荷； 升降 支点在车厢几何中心附近，车厢受力状况较好。但该机构升降 力系数较大，工作效率较低。 图 2推连杆放大式 升降 机构 he of 4）油缸后推杠杆平衡式 升降 机构 该种 升降 机构 (图 2示 )的油缸下铰点、三角板的固定铰点、车厢翻转铰点几乎均匀分布在副车架上，减少了车架后部的集中载荷；同时，这种三点支承方式有利于改善 9 机构的整体横向刚性。 升降 过程中油缸摆角小，机构的工作效率也较高，但机构 升降 力系数较大，使相同 升降 质量所需 升降 力较其他 升降 机构大。 图 2推杠杆平衡式 升降 机构 of 5）油缸浮动式 升降 机构 图 2缸浮动式 升降 机构 he of 种机构 (图 2示 )油缸的一端直接与车厢底板相连，另一端不是固定在车架上，而是可以随着车厢的翻转而运动，故称为油缸浮动式 升降 机构 该机构的拉杆也与车厢底板直接相连， 升降 支点较靠近车厢的前部，故车厢受力状况较好，工作效率较高。但该机构几何尺寸较大，结构不紧凑 ,升降 过程中油缸摆角较大，使得液压管路难于布置。 由以上分析可知，现在 的液压 升降 机构有多种型式，每种型式的性能各有千秋，要因车而异，合理选用，选用的原则是 :首先必须充分考虑车辆的使用条件和环境；其次要考虑制造工艺；最后要兼顾成本。 降平台 的两种机构形式 图 2构一 剪叉式升降平台结构设计毕业设计论文 10 图 2构二 升降平台 的两种机构形式如图 2们只是两侧相同机构的一侧。由以上两图可看出，机构一（图 2全部为固定铰支座的两平行杆同步运动的结构，机构二（图 2两固定铰支座和两个滑动铰支座的剪叉式结构。这两种机构都可以实现上板台面升降的运动，但相比较之下，机 构一有三点不足： a) 机构一在升降过程中上板不仅有竖直方向的位移变化，而且还有水平方向的位移变化，而机构二的上板在升降过程中只有竖直方向的位移变化。这样，在总体尺寸一样的情况下，机构二升降时所需的空间较小。 b) 机构一在升降的过程中， 所载物体的质心相对机构的支撑中心的变化很大，这样就要求更大的动力，即要求推力更大的液压缸。结果会增加安装尺寸和生产成本。 c) 机构一的稳定性没有机构二的对角双三角的结构稳定性好。 综上所述，机构二较机构一更合理。所以，在结构上选择机构二。 降平台 机构中三种液压缸布置方式的 分析比较 题的提出 液压缸的布置方式主要包括液压缸对机构的作用力（动力）点位置及液压缸的起始安装角度等。 在机构确定的情况下，动力的作用点是关系所需动力大小的关键。而 升降平台 的动力由液压缸提供，因此，作用点的位置直接关系液压缸的选择。此外，液压缸的安装起始角度也对所需动力大小有较大影响。 总之，液压缸的布置方式是设计的一个重要环节，是设计成功与否的关键之一。那么液压缸究竟选择怎样的布置方式？ 11 种方案的分析和比较 以下是液压缸的三种布置方式，如图 2 2 2示，基于剪叉 式机构的优点，它们都是采用剪叉式机构，可以看做三种方案： 方案一（图 2液压缸的一端在底座的固定铰支座上，另一端支撑在支架 1上靠近滚动铰支座的位置。当两支架几乎处于水平位置时，液压缸与底座的夹角 1 很小，这时要把台面升起就需要液压缸提供很大的推力，甚至不能把台面升起。此外，液压缸的布置需要在底座长度比支架还更长的基础上额外地加长底座，这样就需要跟多的底座材料。 方案二（图 2液压缸的一端在底座的固定铰支座上，另一端支 撑在支架 1与支架 2的铰支轴上。当两支架几乎处于水平位置时，液压缸与底座的夹角 2 也很小，这时要把台面升起也需要液压缸提供很大的推力。虽然液压缸推动支架的力臂会随着台面的升起而迅速增大，从而使所需的液压缸的推力迅速减小。然而，同时也使液压缸的行程增加迅速增加，最终就需要大行程的液压缸，而液压缸的布置需要更大的长度空间，可能在液压缸完全收缩时支架仍不能完全收回，造成台面的高度过高。 方案三（图 2液压缸的一端在底座的固定铰支座 上，另一端支撑在与支架 2成一定角度且同固定铰支座的杆上。这样，当两支架处于水平位置时，液压缸与底座仍有一定夹角3，且3 2 1 ，这时要把台面升起所需要液压缸提供的推力就会比前两种布置的 推力小很多。虽然液压缸推动支架的力臂随着台面的升起而增大幅度没有方案二的快，即使所需的液压缸的推力减小更平缓。然而，同时液压缸的行程增加也比较平缓，最终所需要的液压缸行程也不会很大，布置液压缸的空间也是足够的。因此，在稍微增加了液压缸推力的同时获得了更多的优点。 图 2案一 剪叉式升降平台结构设计毕业设计论文 12 图 2案二 图 2案三 综上所述，方案三是 升降平台 设计的最佳方案（如图 2示）。 叉式升降平台 结构分析 为了保证操作人员在工作平台上更加安全，剪叉臂与水平的最大允许角度为 45 。因此，每一层上 升的最大高度为 使升降机能够上升到 5少需要 4层 剪叉臂， =5m,这样就达到了 5 如图 示，臂 相等，剪叉臂 过 H 点 13 铰接，臂 过 G 点铰接，臂 过 E 点铰接，臂 过 B 点铰接； F 点与副车架铰接， C 点与托架铰接；铰接点 A 在液压缸 N 的作用下能够在水平滑槽中移动，另外铰接点 D 也能水平移动，且与 A 点的运动方向相反。由于点 A 和 D 的移动，从而车厢在垂直面内升降并伴随有少量水平位移。 叉式升降平台 的运动分析 在车厢举升过程中油缸以一定的速度推动滑快 A 向后移动， A 点的速度为 A；由于 A 点的水平移动带动双级剪式机
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