液压升降机运动学和力学分析及三维造型设计【全套CAD图纸+毕业论文答辩资料】

需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 本科生毕业设计 (论文 ) 题     目 : 液压升降机运动学和   力学分析及三维造型   英文题目 :  of 系       :   专     业 :   班     级 :    学     生 :   学     号 :   指导教师 1:  职称 :   指导教师 2:  职称 :   北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文）  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。  学生签名： _                  年       月      日  导师 1 签名： _                  年       月      日  导师 2 签名： _                  年       月      日  北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文）    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 压升降机 的装配图及主要零部件图 ，并构建了 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  北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文）  of  is a to a or to a In is a of as a of of It of of  to of of of of of by of a to of of  E. of of of of be to  E in is of 京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文）    录  摘  要  . 1 . 2 引     言  . 3 1 绪  论  . 4 究背景及意义  . 4 究背景  . 4 究意义  . 4 降机概述  . 4 降机定义  . 4 压升降机的作用  . 4 压升降机的特点  . 5 内外研究现状  . 5 外  . 5 内  . 5 2 总体结构方案及参数选定  . 7 降机结构确定  . 7 定各结构尺寸  . 8 立轿车模型  . 8 要结构尺寸确定  . 8 定电机功率  . 10 台与叉杆的设计计算  . 11 定平台的结构材料及尺寸  . 11 定叉杆的结构材料及尺寸  . 12 3 受力分析与校核计算  . 16 置参数计算  . 16 力参数计算  . 18 压缸布置方式的分析  . 19 度校核计算  . 22 杆  . 22 轴  . 25 北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文）   连接螺栓的校核  . 26 4 液压、电气系统的 设计与选择  . 29 压系统设计与选择  . 29 压系统设计要求  . 29 压系统的设计  . 29 压缸的计算与选型  . 30 压缸的安装位置  . 31 压缸推力及行程的确定  . 31 压缸的选型  . 32 压泵的计算与选型  . 32 压泵工作压力的计算  . 32 液压泵功率的计算  . 33 油泵流量的计算  . 33 油泵的选型  . 34 气系统设计  . 34 气系统控制设计  . 34 动机的选择与验算  . 36 5 基于  的三维设计  . 38  软件概述  . 38 维模型设计  . 39 座  . 39 台  . 40 架  . 40 缸  . 41 维装配设计  . 41 结  论  . 42 参  考  文  献  . 43 致     谢  . 44 北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文）       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。  北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文）   绪  论  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。  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。  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北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文）  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。  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。  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 超低式（图 移动式（图 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 司的 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 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  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。  北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文）  前国外生产升降机比较知名的企业有爱知公式、 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  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  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。  北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文）  总体结构方案及参数选定  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。为了适合大小维修厂，对地基没有过多要求，地面安装即可。整体结构形式如图 示。  图 压 升降机 整体结构形式  剪切式液压平板 升降机 由机架、液压系统、电气三部分组成。设置限位装置、升程自锁保护装置等以保证 升降机 安全使用，保障维修工人的生命安全。剪切式 升降机 有两组完全相同的 升降机 构，分别放于左右两侧车轮之间，因两侧结构完全相同，可以左右互换。 升降机 由电气系统控制，由液压系统输出液压油作为动力驱动活塞杆伸缩，带动两侧举升臂同 时上升、下降、锁止 2。  升降机 一侧上下端为固定铰支座，举升臂由销连接固定在铰支座上。另一侧上下端为滑轮滑动，举升臂通过轴与滑轮连接。 升降机 在工作过程中，以固定铰支座一侧为支点，滑轮向内或向外滑动，使 升降机 上升下降，当达到适当的举升位置时，利用液压缸上的机械锁锁止。剪切式 升降机 使用方便，结构简单，占地面积小，适用于大多数轿车、汽车的检测、维修及保养，安全可北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文）   3。  定各结构尺寸  立轿车模型  根据丰田和大众轿车的车身信息确定一个使用较广的车模：它的车身参数有车身长  距 后轮距平均为 自重 轿车模型集丰田轿车外型，奥迪外型，大众车系于一体，具有较广的代表性。  （ 1）剪切式 升降机 已知的主要技术参数如表 示  表 要技术参数  技术数据  数值  单位  举升重量  3 T 举升高度  3502000 升时间  60 S 要求 升降机 的提升速度是经 1间内 升降机 能升高到 1m，实际升高 且 升降机在各高度工作时，都能自锁。  设计过程中参考了广力牌  小剪式 升降 机 ，上海繁宝剪式 升降机 ， T 剪式举升平台的外形及运动形式。  （ 2） 升降机 各部分尺寸  （ a）支撑平台尺寸  因剪切式 升降机 放于两轮胎之间的下部，所以 升降机 在使用过程中要保证 升降机 不能与轮胎发生干涉 2。根据轿车轴距为 车轮胎直径一般不超过 700避免干涉， 升降机 平台两端与轮胎边缘要有一定距离，取平台边距轮胎边缘之间距离为 150平台外型长L a = 2 6 0 0 - 3 5 0 2 - 1 5 0 2 = 1 6 0 0  m m。平台宽一般为 50000右，我们取平台宽为50升时，重量作用在整个平台上，力并不集中，所以平台不宜过厚，增加 升降机 重量，取外型高为 70厚为 15在四周加工凸台边缘，平台尺寸如图 示。  图 平台尺寸  北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文）   b）举升臂尺寸  因平台长 600定铰支座和滑动滚轮分别放于平台下，降低到最低点时举升臂不能超出平台边缘，与汽车相干涉，所以固定铰支座和滑动滚轮要与平台有一定的距离，取支座距平台边缘的距离为 150固定铰支座与滑动滚轮之间距离 L b = 1 6 0 0 - 1 5 0 2 = 1 3 0 0  m m。  升降机 压缩到最低 位置时， 升降机 高为 350底座到平台面的距离 )。  如图 示底座厚为 15轮直径 D=50滚轮处轴径 4为了避免滚轮直接磨损底座，设计时，加工滚轮滑道，滑道厚为 10道宽 35道长为 750下两滚轮之间的距离为 H d = 3 5 0 - 1 5 2 - 3 5 2 = 2 5 0  m m根据勾股定理求举升臂长 L , 22250L = L b ( )2求得L=1306升臂宽 110为 20 图 升降机 压缩到最低点时的状态  （ 3） 升降机 升高到 1m 时尺寸变化  升降机 向上举升时，滑轮向内侧滚动，液压系统向上伸缩，固定铰支座和滑动铰支座之间距离缩短，平台与底座之间距离越来越大。 升降机 升高到 1m 时， 升降机 上下两滑轮之间的距离为H g = 2 0 0 0 - 1 5 2 - 3 5 2 = 1 9 0 0 m m  ，因举升臂长 L=1306定铰接处与滑轮之间的距离为由 勾 股 定 理 得  221900L b = L ( )2 ，则 滑 动 轮 滑 动 距 离升降机 升高到 1m 时，结构状态如图 示 。  北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文）   升高到  1m 时 升降机 主视图和左视图  因我们的举升臂宽为 110以连接处螺栓轴径适当取 0动滚轮处  轴径取 4轮总宽为 30滑道实际接触尺寸为 25外 5阶梯凸台 ,直接与举升臂接触，减小摩擦。  剪切式 升降机 举升重量 2t， 升降机 自身及其附件的重量再加上一部分的余量为 以取  W=初定电机功率，不考虑工作过程损失。  举升平台上方放有汽车时，设计上升速度为   S=20001650 (                               由公式（        s=                       载车板上升功率               60w（  Fw=m g                                  （  其中 m=g=10N/公式（  10 =38 北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文）  w 取 m/公式（          38          取 W  整理前面计算的数据如表  表 切式 升降机 主要技术参数  举升重量  2000升高度  350 2000际上升高度  1650宽  2000长  2060台长 /宽  1600/550升臂长  1306台间宽  900升时间  50s 下降时间  40s 电机功率  源  220V/380V/50定油压  18机重量  800轮移动距离  平台 位于升降台的最上部，是支撑件的组成部分。汽车能够在升降台上平稳的停放就是平台起了关键的作用。在进行维修作业之前首先得驶上平台。需要说明的是平台并不是一个简单的钢板，而是在下面有滑道，因为升降台叉杆臂上有滑轮，滑道的作用就是使滑轮在滑道内来回滑动，使升降台完成举升和回落动作。下底板也如此，如下图 4 图 4底板结构简图  北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文）  据上面汽车尺寸参数，确定平台的长度为 2600度 450料采用热轧钢板。其形状见图纸。需要说明的是平台并 不是一个简单的钢板，而是在下面有滑道，因为升降台叉杆臂上有滑轮，滑道的作用就是使滑轮在滑道内来回滑动，使升降台完成举升和回落动作。  叉杆是升降台最主要的举升部件，是主要的受力机构。对其设计的成功与否关系到整个设计工作的成败，选材 45 号钢，热轧钢板。叉杆的外形图如图 4示。  图 4杆的外形图  对支撑叉杆进行受力分析：  首先定义每根杆的名称编号，如图 4 图 4撑叉杆受力分析图  对于杆 3、杆 4 的活动铰联接在水平方向上除了摩擦力没有其它外力，所以可以忽略不计，现在只考虑其竖直方向上的受力就可以了。经过分析杆 3 的受力情况如图：  北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文）  算其最大弯矩及轴向力：  经力学分析，当升降台处于最低位置， 5 时，所受弯矩最大，如图。  2 2 2 2 5 6 2 78m a xW l lc o sW c o sM l . N 当升降台处于最高位置， 30 时，轴向力最大，如图  12254D ' B WN s ， 1225B A' （正值为拉力，负值为压力）。  杆 4 受力情况同杆 3。  下面再分析一下杆 1,对杆 1 作受力分析，如图  对 D 点做力矩分析：4 2 2 2 3W W l lF l s i n l c o s c o s s i n ( ) ，可得    计算弯矩，由上图可转化成下图来分析 ：   北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文）  据以上条件画弯矩图，如下：  图 4 1 弯矩图  由此图可知，杆 1 的最大弯矩在 C 点。经计算当 5 时， 最大值，即拥有最大弯矩，同样此时也拥有最大的轴向力。首先将 5 ， W=9800N， P=P 与 W 的关系值根据上述的公式 2 c o ss i n ( ) s i n ( ) 求得）代入以上各式，求得的值如下图：  则 21 511236m a x A  R R ) l N m 。  计算轴向力，同样将杆 1 的受力分析图再转化为轴向力图分析，如图：  北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文）  分析计算， 受到的轴向压缩力最大， 54929。由于刚刚计算出的杆 3 与杆 4的最大弯矩和最大轴向力都小于杆 1 的值，故不对杆 3 杆 4 计算工作应力。计算杆 1 该状态下的工作应力，设叉杆横截面积 A=图：   则该状态下的工作应力为  m a x 226 5 1 1 2 6 5 4 9 2 9 , hM b h A b h n 其中，   叉杆实际工作应力 , 材料许用应力，  s   材料的极限应力，对于 45 号钢，为 340  n 安全系数 ,一般为大于 1 的值，这里取 n=2。  根据经验初选 h= 由此式可以看出弯矩对工作应力 的影响较轴向力要显著的多，所以在计算时应以最大弯矩为主要计算对象。杆 1 所承受的最大工作应力。杆 1 的 C 截面拥有最大弯矩，即可以认为 C 截面拥有最大的工作应力。我们按照最大工作应力来选取合适的叉杆截面。将 h=入上式：  最大工作应力 36165 1 7 0 2 1 . 30 . 0 1 M P a b m 。这里取 25b ，即叉杆的横截面为 100 25 2  北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文）   受力分析 与校核 计算  由图 3图 32 1 / 2s i n (1 c o s ) ,C L C （ 1）  2 2 2()c o s ;2T C （ 2）  上式中：  H 任意位置时升降平台的高度；  C 任意位置时铰接点 铰接点  L 支撑杆的长度；  l 支撑杆固定铰支点 的距离；