液压升降机的设计CAD图纸+SolidWorks三维模型+说明书
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本科毕业设计（论文） 题 目： 液压升降机的设计 学 院：_专 业：_姓 名：_学 号：_指导教师：_2016年4月9日 摘要 随着机械工业的进步和发展，各种不同类型的液压升降机将会被应用到各种场合，与此同时，由于以往液压升降机的结构以及装配工艺之间的限制，使得液压升降机的出现故障的频率越来越频繁，如果不对液压升降机进行检修，最基本的就是不能保证常规的高空作业不能顺利完成，严重的会导致出现安全事故，在以前，我国对这种现状的重视程度还是不够，即在液压升降机上有自带的检修工具，但这对于难度大点的检修工作就带来困难，如果发生故障，根本就不能够使用，而对于液压升降机的设计，主要是考虑其液压系统的设计以及连杆等等的设计校核等，只有通过对液压缸进行正确的选型，对连杆机型强度校核，才能够设计出满意的液压升降机。 本次设计是关于液压升降机的设计，通过对传统的液压升降机结构进行了改进和优化，对它的机械结构和液压系统进行设计，使得此种类型的液压升降机的使用范围更广泛，更加灵活，并且对今后的选型设计工作有一定的参考价值。关键词：机械工业；液压；液压升降机；参考I Abstract For a lot of special places, like the risk is very big, or we are difficult to reach, such as disarm bombs, unknown corresponding domains such as detection, probing deep of more dangerous situation usually need to implement the robot.Its a main part of robot for micro pedipulator, walking robots and more than six feet, compared to the Eight Legged Robot, because of strong bearing capacity, good stability, which the meritss is simple construction, So, a large number of researchers around the world, start .This paper mainly to the four bar mechanism as the main execution elements to design of micro walking the whole scheme of the four bar mechanism. Its principle is diagonal synchronization, leg activity by the structure of the crank rocker, front leg movements around the same, it detailed performance curve characteristics of the connecting rod,when the curve trajectory diagonal straight line segment, the robot is stationary, the motion trajectory when the diagonal curve is slanting line do the walking. Keywords：Manufacturing ,Location, Clamping, ProcessII 目 录摘要IAbstractII1引言1 1.1课题的来源与研究的目的和意义1 1.2本课题研究的内容3 1.3液压升降机的发展现状5 1.4液压传动的基础知识52液压升降机总体结构的设计7 2.1液压升降机的总体方案图9 2.2液压升降机的总体设计10 2.2.1确定液压升降机参数的原则11 2.2.2确定液压升降机结构参数的内容12 2.2.3液压升降机主要参数的确定13 2.2.4液压升降机间距15 2.3 支架的设计16 2.4液压元件的选取17 2.5液压缸的选型计算17 2.5.1缸体壁厚的计算18 2.5.2缸底厚度的计算19 2.5.3缸筒发生完全塑性变形的压力计算3.2.4缸筒径向变形计算20 2.5.4活塞杆强度的计算21 2.5.5 管路的设计223负载图和速度图234各主要零部件强度的校核25III 4.1升降台的强度校核265 液压升降机的控制原理27结论28致谢29参考文献30IV 1 绪论1.1 课题的来源与研究的目的和意义 由于液压工程的知识总量已经远远超越个人掌握所有，一些专业知识是必不可少的。但是过度的专业知识分割，使视野狭隘，可以多多参加技术交流，和参加科研项目，缩小范围，提升新技术的进步和整个块的技术，提高外部条件变化的适应能力。封闭的专业知识的太狭隘，考虑的问题太特殊，在工作中协调困难，不利于自我提高。因此，自上世纪第二十年代末，出现了一体化的趋势。人们越来越重视基础理论，拓宽领域，对专业合并的分化。液压工程可以增加产量，提高劳动生产率，提高生产的经济效益为目标，并研制和发展新的液压产品。在未来，新产品的开发，降低资源消耗，清洁的可再生能源，成本的控制，减少或消除环境污染作为一个超级经济目标和任务。机器能完成人的手和脚，耳朵和眼睛等等器官完全不能直接完成的任务。现代液压工程液压和液压设备创造出更多、更精美的越来越复杂，很多幻想成为过去的现实。人类现在能成为天空的上游和宇宙，潜入海洋，数十亿光年的密切观察，细胞和分子。电子计算机硬件和软件，人类的新兴科学已经开始加强，并部分代替人脑科学，这是人工智能。这一新的发展已经显示出巨大的作用，但在未来几年还将继续创造出不可思议的奇迹。人类智慧的增长并没有减少手的效果，而是要求越来越精致，手工制作，更复杂的工作，从而促进手功能。又一方面实践促进人脑智力。在人类的进化过程中，以及在每个人的成长过程中，大脑和手是互相促进和平行进化。 大脑和手之间的人工智能和液压工程的近似关系，唯一不同的是，智能硬件还需要使用液压制造。在过去，各种液压离不开人类的操作和控制，反应速度和运算精度的进化是非常缓慢的大脑和神经系统，人工智能将消除这种限制。相互促进，计算机科学和液压工程进展之间的平行，将在更高层次的新一轮发展的开始使液压工程。在第十九世纪，液压工程的知识总量仍然是有限的，大学在欧洲，它与一般的土木工程是一门综合性的学科，称为土木工程，下半场的第十九个世纪成为一门独立的学科。在第二十世纪，随着液压工程和知识增长的发展开始分解，液压工程专业，有分支机构。在第二十世纪中期趋势分解，在时间之前和之后的第二次世界大战结束时达到的峰值。由于液压工程的知识总量已经远远从个人掌握所有，一些专业是必不可少的。但是过度的专业知识使分割，视野狭隘，可以查看和统筹大局和全球工程和技术交流，缩小范围，新技术的进步和整个块的技术，外部条件变化的适应能力差。封闭的专业知识的专家太狭，考虑的问题太特殊，在工作协调困难，不利于自我提高。因此，自上世纪第二十年代末，出现了一体化的趋势。人们越来越重视基础理论，拓宽领域，对专业合并的分化。综合职业分化和发展知识循环过程的合成，是合理和必要的。从不同的专业和专业知识的专家，也有综合的知识了解不够，看看其他学科和项目作为一个整体，从而形成一种相互强烈的集体工作。综合和专业水平。有液压工程全面而专业的冲突；在综合性工程技术也有综合和专业问题。在人类所有的知识，包括社会科学，自然科学和工程技术，有一个更高的水平，更广泛的综合性和专业性的问题。1.2 本课题研究的内容 本次设计主要针对液压升降机进行设计，从液压升降机的整体方案出发，然后具体细化出具体内部结构，其具体内部结构主要包括以下几个方面：（1）到图书馆里查阅大量相关知识的资料，搜集出各类液压升降机的原理及结构，挑选相关内容记录并学习。（2）分析液压升降机的结构与参数。（3）确定设计总体方案。（4）确定具体设计方案（包括四连杆机构的设计，液压传动的设计，控制系统的设计，液压缸，轴承等的选型设计等等）。（5）液压升降机的三维图的绘制、CAD装配图、零件图的绘制。（6）说明书的整理。1.3 液压升降机的发展现状当今社会，随着机械和液压工业的蓬勃发展，各行各业的机械设备也在不断地更新，不断地完善，液压升降机同样在发展着，传统的液压升降机是采用固定的方式，这样劳动效率低，运煤效率同样低下，不适合大批量的检修汽车的场合。现代液压升降机是用来代替传统的检修液压升降机的一种新型的液压升降机。随着机械行业的大发展，液压升降机的使用也越来越广泛。如果使用传动的临时的固定式液压升降机的的话，不但劳动强度大、效率低、定位精度低，而且满足不了大批量通用型的检修要求。所以使用一个专用的液压升降机已成为发展趋势。液压升降机的产品图片如图1-1,1-2所示： 图1-1 图1-21.4 液压传动的基础知识广泛的液压工程和多方位的服务领域都需要液压系统的支持，在各行各业，特别是工程机械领域，液压缸的使用非常广泛，几乎无处不在。传统的液压传动形式已经不能够满足当今越来越快的工业脚步的进展，迫切需要液压系统进行更新换代处理，从而来满足当今社会液压工业发展的需要。总之，现代液压工程有五个业务领域：能源液压的开发和交付，用于生产各种产品的液压开发和交付，在各种液压服务的开发和交付，以及家庭和个人生活中的应用提供了各种液压的发展，液压臂的开发和交付。水利工程的理论基础的建立和发展。例如，在工程力学、流体动力学流体和压力的研究；金属和非金属材料性能的研究，材料科学与工程中的应用；热生成热力学，传导和开关；各种液压部件的研究有不同的功能，工作原理，结构，和液压原理和液压零件的科学设计计算；研究金属和非金属成型和金属切削加工技术和非技术等。研究，并开发新的液压产品，不断改进现有产品和生产新一代液压产品来满足当前和未来的需求设计。液压产品包括：规划和实施生产设施；生产调度生产计划的发展和实施的准备；制造工艺；设计和制造工具，模具和材料定额；确定工作定额；组织加工，装配，测试和包装运输；产品质量的有效控制。液压机制造企业的经营管理。液压系统的液压部件通常是由许多独特的形状组合，精密零件的加工工艺复杂的产品。一个单件、小批量的生产量，而且在批量，大批量生产，直到。销售目标在所有行业和个人，家庭。还卖的社会经济条件影响下，可能会出现大的波动。因此，液压元件制造企业的管理和经营特别复杂，和生产管理的研究，规划和管理等企业都开始在液压行业。液压产品的应用。这包括选择，排序，检查，安装，调整，操作，维护，修理和用于各种工业和成套液压设备的液压改造，液压产品保证长期使用的可靠性和经济。液压产品的应用。这包括选择，排序，检查，安装，调整，操作，维护，修理和改造各种工业用液压及成套液压设备，液压产品，保证长期使用的可靠性和经济性。2 液压升降机总体结构的设计2.1 液压升降机的总体方案图液压升降机一般常见于高空作业的场所，当需要高空作业时，启动液压升降机，液压缸打开行程，从而来推动连杆机构摆动，该液压升降机上面的工作台会慢慢上升，当高空作业完成后，液压缸缓缓缩回行程，这样人就被慢慢地放回底面。本次设计的液压升降机具体参数为：设计参数：额定载荷：2000kg 最低高度：500 mm 最大起升高度：1800mm 最大高度：2000mm 平台尺寸：3000x1000mm其总体方案图如下图2-1所示： 2-1 液压升降机总体方案图2.2.液压升降机的总体设计2.2.1 确定液压升降机参数的原则 1、要满足配套设备的相关要求； 2、与液压升降机的工作方式相适应； 3、结构紧凑，人操作方便； 4、液压升降机的工作稳定性好。2.2.2 确定液压升降机结构参数的内容 1、确定正常工作条件下，液压升降机与相应设备的位置关系； 2、确定液压升降机总体与主要部件的布置与尺。2.2.3 液压升降机主要尺寸的确定 1、液压升降机高度 液压升降机最小高度为：Hm=0.5m 液压升降机最大高度为：Hn=2m 2、液压升降机伸缩比 液压升降机的伸缩比指最大与最小液压升降机高度之比值为：代入数据得m=1.3。2.2.4 液压升降机间距 所谓液压升降机间距，就是相邻两液压升降机中心线间的距离，按下式计算：bc=Bm+nC3；式中：bc液压升降机间距（液压升降机中心距）；Bm每架液压升降机升降台总长度；C3相邻液压升降机（或框架）升降台之间的间隙；n每架所包含的组架的组数或框架数，整体自移式液压升降机。液压升降机间距bc要根据液压升降机型式来确定，本次设计取液压升降机的中心距为1.8m。2.3 支架的设计支架在o 点铰接，支架1上下端分别固定在上、下板面上，通过活塞杆的伸缩和铰接点O的作用实现人的举升。 根据以上分析，升降机的运动过程可以叙述如下：支架2、3为升降机机构中的固定支架，他们与底板的铰接点23,OO做不完整的圆周运动，支架1、4为活动支架，他们在液压缸的作用下由最初的几乎水平状态逐渐向后来的倾斜位置运动，在通过支架之间的绞合点带动2、3也不断向倾斜位置运动，以使升降机升降。根据升降台的工艺参数和他的基本运动机理来确定支架1、2、3、4的长度和截面形状。23OO之间的距离和液压缸的工作行程。设23OOx(01xm)，则1、2、3、4支架的长度可以确定为2,(1.5)2xhhm,即支架和地板垂直时的高度应大于1.5m,这样才能保证其最大升降高度达到1.5m，其运动过程中任意两个位置的示意图表示如下：设支架1、2和3、4都在其中点处绞合，液压缸顶端与支架绞合点距离中点为t ,根据其水平位置的几何位置关系可得：404xt； 下面根据几何关系求解上述最佳组合值：初步分析：x值范围为01xx,取值偏小，则上顶板23,OO点承力过大，还会使支架的长度过长，造成受力情况不均匀。X值偏小，则会使液压缸的行程偏大，并且会造成整个机构受力情况不均匀。在该设计中，可以选择几个特殊值：x=0.4m,x=0.6m,x=0.8m，分别根据数学关系计算出h和t。然后分析上下顶板的受力情况。选取最佳组合值便可以满足设计要求。（1）x=0.4 支架长度为h=2-x/2=1.8m 2OC=h/2=0.9m ;2.4 液压元件选择（一）液压缸 液压缸在整个工作循环中的最大工作压力为1.62MPa，如果取进油路上的压力损失为0.8MPa,为使压力继电器能可靠工作，取其调整压力高出系统最高工作压力0.5MPa，则小流量液压泵的最大工作压力为大流量液压泵在快进，快速运动时才向液压缸输油，如果取进油路上的压力损失为0.5MPa，则大流量阀的最高工作压力为: ，则由工况图可知：最大流量为17.64L/min,因系统比较简单，所以取泄露系数为：则两个液压泵的实际流量为由于溢流阀的最小稳定溢流量为3L/min,而工进时输入液压缸的流量为0.5L/min，由小流量液压泵单独供油，所以小液压泵的流量规格最少应为3.5L/min。根据以上压力和流量的数值查阅产品样本，最后确定选取PV2R12-6/26型双连叶片液压泵，其小液压泵和大液压泵的排量分别为6ml/r和26ml/r,当液压泵的转速时该液压泵的理论流量为20.08L/min，若取液压泵的容积效率，由于液压缸在工进时输入功率最大，这是液压泵工作压力为2MPa，流量为27.1L/min.按图标去液压泵的总效率为则液压泵驱动电动机所需的功率为：根据此数值查阅电动机产品样本选取Y100L-6型电动机，其额定功率为，额定转速。图3.11 活塞杆缸体、活塞和活塞杆的材料 1)缸体： 机床-多数采用高强度铸铁（HT200），当压力超过8MPa时，采用无缝钢管。 工程机械-多数采用35钢和45钢无缝钢管。压力高时，可采用27SiMn无缝钢管或45钢锻造。 2）活塞： 整体式活塞-多数采用35钢和45钢。 装配式活塞-常采用灰铸铁、耐磨铸铁、铝合金等，特殊需要的可在钢活塞坯外面装上青铜、黄铜和尼龙耐磨套。 3)活塞杆： 一般采用35钢和45钢，当液压缸的冲击振动很大时，可使用55钢或40Cr等合金材料（二）阀类原件及辅助原件：1）单向阀单向阀分成两类:有普通单向阀和液控单向阀.普通单向阀只允许液流向一个方向通过.液控单向阀既有普通单向阀的功能,并且只要在远程控制口通以一定压力的控制油液,液流反向也能通过.在工程应用中常用两个液控单向阀组成液压锁. 图2.11 单向阀 液控单向阀可作为单向闭锁和保压使用。它用于液压系统中，阻止油液反向流动，起到普通单向阀作用；但可利用控制压力油，通过控制活塞打开单向阀芯，使油液实现反向流动。液控单向阀可用在需要严格封闭的油路中，进行单向闭锁，起到保压作用。对单向阀的要求：1、对于正向开启压力为0.04Mpa的液控单向阀，使用时不允许阀芯锥面垂直向上方安装。2、管接头连接处，禁止用油漆、麻丝、聚四氟乙烯密封带，可用密封胶。3、对于外泄式结构的液控单向阀，控制活塞部分的泄漏油应从L口单独接回油箱。2）溢流阀 图示为球阀式直动型溢流阀。它也有一个阻尼活塞，但与锥阀式结构不同活塞与球阀之间不是刚性连接，而是通过阻尼弹簧使活塞与球阀接触（活塞两端的液压力平衡）。由于活塞的阻尼作用，可使始终与活塞相连接的球阀运动平稳。当压力油自进油口经环形槽进入油腔时，同时液压油经油道进入阀芯右面腔。当油口处压力升高到作用在阀芯右侧的力超过弹簧力的时候。阀芯左移，阀口处于某一开度，油腔和回油环形槽接通，油液从回油口排出，这时压力油作用在阀心上的力就和开度下作用在阀芯上的弹簧力保持平衡：PA=Fs=k(x0+x)由于阀芯位移量x远小于x0，所以 PA=Fs=k(x0+x)kx0P=F/A= k(x0+x)/Akx0/A=常数即压力也就基本稳定在kx0数值上。图3.13 溢流阀3）三位四通换向阀 由阀体和阀芯组成。阀体圆孔内有5条环形槽，分别对应P、A、B、T1四个油口，阀芯上有三个凸台。图3.14 三位四通换向阀2.5液压缸的选型计算液压缸的设计计算： 由于液压执行元件与主机结构有着直接关系，因此液压缸的主要尺寸包括缸筒内径D、活塞杆直径d和缸筒长度L。表3.1 液压缸工作压力与活塞杆直径液压缸工作压力p/MPa7推荐活塞杆直径d(0.50.55)D(0.60.7)D0.7D 强度校核的项目包括缸筒壁厚、活塞杆直径d和缸盖固定螺栓的直径ds。 当D/10时为薄壁，按下式校核:式中，D-缸筒内径；，当D/10时为厚壁，按下式校核:根据以上表格可知，2.活塞杆直径d查表可得，式中，F活塞杆上的作用力；活塞杆材料的许用应力，= b/1.4。3.缸盖固定螺栓直径ds查表可得，式中，F活塞杆上的作用力；k螺纹拧紧定螺栓个数；螺栓材料的许用应力，= s/（1.222.5），s为材料的屈服点。活塞杆材料的许用应力，= b/1.4。2.5.1缸体壁厚的计算按薄壁筒计算： 按中等壁厚计算：按厚壁筒计算： 缸体材料许用应力；b/n=580/4=145；b缸体材料的抗拉强度。对于45钢正火处理，b580Mpa；n安全系数；一般取3.55,在这里取 n=4；强度系数；对于无缝钢管1；c计入管壁公差及侵蚀的附加壁厚；一般按标准圆整缸体外圆值；D缸体内径(mm); 2.5.2缸底厚度的计算平形无油孔：=320-0.433X30X=11.33，取11.;平形有油孔：=320-1.5X30X=19.5，取20;d0 油口直径(mm)；2.5.3缸筒发生完全塑性变形的压力计算式中：Ppl缸筒发生完全塑性变形的压力；s缸体材料的屈服强度。对于45钢正火处理，s340Mpa；D1缸体外径；2.5.4缸筒径向变形计算式中：D 缸体材料在试验压力下的变形量；E缸体材料弹性模数；对于钢材E2.1105Mpa；缸体材料的泊松系数；对于钢材0.3；2.5.5活塞杆强度的计算活塞杆强度计算公式为：d1 活塞杆危险截面直径；整体式活塞杆的各种类型分别如下图所示： 2.5.5 管路的设计 各元件间连接管道的规格按原件接口尺寸决定，液压缸则按输入、排出的最大流量计算。由于液压泵具体选定之后液压缸在各个阶段的进、出流量已与原定数值不同，所以要重新计算，如下表所示。油液在压油管中的流速取3m/min，d2=2mm=9.3mm油液在吸油管中的流速取1m/min,d2=2mm=11.3mm两个油管都按GB/T2351-2005选用外径15mm、内径12mm的无缝钢管。流量、速度快进工进快退输入流量L/minq1=(A1qp)/(A1-A2)=(19.63x6)/(19.63-10.01)=12.24q1=0.5q1=qp=6排出流量L/minq2=(A2q1)/A1=(10.01x12.24)/19.63=6.24q2=(A2q1)/A1=(0.5x10.01)/19.63=0.25q2=(A1q1)/A2=(19.63x6)/10.01=11.763 负载图和速度图查相关表格可知，液压缸的工作效率=0.9，可以得到以下计算公式：启动：F=Ffj=880N;F=F/=1160/0.9 N=1289 N;加速：F=Ffd+Fg=580+493.20=1073.20 N;F=F/=1073.20/0.9=1193 N;快进：F=Ffd=290 N;F=F/=580/0.9=645 N;工进：F=Ffd+Fw=580+3183=3763 N;F=F/=3763/0.9=4182 N;快退：F=Ffd=290N;F=F/=580/0.9=645 N; 根据工况负载F及行程S，绘制负载图（根据工进速度V1，快进速度V2确定下图）：4 各主要零部件强度的校核4.1升降台的强度校核假定升降台支撑顶板时为均布载荷，如下图所示：升降台受力示意图由于立柱的的工作阻力为F=5000kN，柱间距l=1800mm梁总长L=2400mm计算时，均布载荷的计算公式为：q=2FL以距左端X断面计算弯矩时：Mx=0.5qx2F（xm）求导得：M（x）=qx-F=0则：x=Fq=F2FL=L2即最大弯矩处在升降台中间，最大弯矩为：Mmax=L2q（L2）2F（L2m）=q8L2F（L2m）=F4LFL2+Fm=Fm-FL4将F=5000kN，m=0.6mm，L=1.8m代入上式，得Mmax=5000*0.6-50001.84=750kN.m，所以能承受工作面所给与压力。5 液压升降机的控制原理 本次设计在液压升降机是通过单片机系统控制的，单片机系统输出指令给电磁阀，电磁阀得电控制液压缸打开行程，从而来推动连杆机构摆动，该液压升降机上面的工作台会慢慢上升，当高空作业完成后，电磁阀失电，液压缸缓缓缩回行程，这样人就被慢慢地放回底面。结 论到如今，毕业设计总算接近尾声了，通过这次对于液压升降机的设计，使我们充分把握的设计方法和步骤，不仅复习所学的知识，而且还获得新的经验与启示，在各种软件的使用找到的资料或图纸设计，会遇到不清楚的作业，老师和学生都能给予及时的指导，确保设计进度，本文所设计的是液压升降机的设计，通过初期的方案的制定，查资料和开始正式做毕设，让我系统地了解到了所学知识的重要性，从而让我更加深刻地体会到做一门学问不易，需要不断钻研，不断进取才可要做的好，总之，本设计完成了老师和同学的帮助下，在大学研究的最感谢帮助过我的老师和同学，是大家的帮助才使我的论文得以通过。致 谢 时间过得很快，论文总算完成了，我的心里感到特别高兴和激动，在这里，我打心里向我的导师和
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