液压升降台结构和液压系统设计-剪式（全套含CAD图纸）
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1 英译汉科技说明文 of be as a as in a of to of is - is an in It a is of A is in it a of It is it be to a of be in a It is a of a of of As of of is an to in a as to A is an or of by an is a of a be to a of is it is a a to MS as 1. 2. 3. a of It of In a is on a 1-2 is an of a 3 a of by 1. of 2. of 3. 4. of in MS is in of is a of a in of 1. 2. 3. 4. 5. of 6. of be a is a to is up as of MS in is of it is in is by as is of MS as MS to of or in at is is as is to of in 4 a it to MS a of As it as an of 960s 970s of of in of n At of of At of NC of in of a in a of of at a of in is in a to be is a it to of in be to or as in or at MS NC is of is to to to or in a of 1. a of 2. of 3. of 4. 5. 6. 7. to 8. to if in 960s or of to a of on a by a to by to of in ,to in as a s to a of as a of to to of on a or s as or to be is on a as in to in a MS of a or on in to or of as As a to is in a or to a of a s to in of a on be to in in on to to be in in to to 0 as to is an to at of by is In 000on By s a an as or of an 180to be of is be to a or a it at of a s or a to a to 柔性制造 柔性制造概述 柔性制造的定义 制造的演变用图表表示为一个连续统一体，如图 1示。如此图显示的那样，制造的过程和系统处在由手工操作到最后实现全面地集成制造的过渡状态。计算机集成制造的前一步叫柔性制造。 独立的 多功能 柔性 柔性 计算机 手工 制造 制 造 集成化 机器 机器 单元 系统 制造 图 1 制造的连续统一体 柔性在现代制造环境中是一个重要的特征。它意味着一个制造系统是用途多且适应性强，同时又能进行产量相对较大的制造。柔性制造系统是多用途的，这是因为它能制造多种多样的部件。它适应性强，因为它能很快地加以改变来 制造完全不同的另一种部件。这种柔性在竞争激烈的国际市场上可能成败有别。 这是一个平衡的问题。独立的计算机数字控制（ 机床有着高度的柔性，但是只能处理批量相对较小的制造。正相反，系列连续生产线能进行批量较大的制造，但都不很灵活。柔性制造试图运用工业技术在灵活性与制造运行之间达到最佳的平衡。这些工业技术包括自动化的材料、处理、成组技术及计算机和分布数字控制。 柔性制造系统 (一个独立的机床或一组机床服务于一个自动材料处理系统。它是由计算机控制的而且有对刀具处理的能力。由于它有刀具处理能力并受计算机控 制，这样的系统可以不断地重新配置来制造更加多样的部件，这就是它被称作柔性制造系统的原因。 一个制造系统要成为柔性制造系统必须具备的要素有： 1. 计算机控制。 2. 自动处理能力。 3. 刀具处理能力。 柔性制造向全面集成化制造的目标迈进了重要的一步。它实现了自动制造过程的集成化。在柔性制造中，自动化的制造机器（如车床、铣床、钻床 ） 和自动化材料处理系统之间，通过计算机网络进行即时的沟通。这是小规模的集成，图 2是柔性制造系统的一个样例。 8 图 2 柔性制造系统 柔性 制造的概况 通过综合及格自动化的制造观念，柔性制造系统向全面集成化的制造目标迈进了重要的一步，这些观念是： 1. 独立机床的计算机数字控制。 2. 制造系统的分布式数字控制。 3. 自动化的材料处理系统。 4. 成组技术（零件族）。 当这些自动化工艺、机器和观念合成到一个集成的系统时，就产生柔性制造系统。在柔性制造系统中，人和计算机起了重要作用。当然人的劳动量比手工操作的制造系统要小得多。然而，人仍然在柔性制造系统的操作中起着至关重要的作用。人的任务包括几个方面： 1. 设备故检、维护和修理。 2. 刀具的变换和设置。 3. 安装和拆卸系统。 4. 数据 输入。 5. 部件程序的变换。 6. 程序的开发。 9 柔性制造系统设备像所有制造设备一样，必须有人监管以免出现失常、及其程序错误，以及故障。当发现问题时检修人员必须确定问题的根源，然后给出正确的措施。人还要采取指定的措施来修理运行不正常的机器。甚至当所有系统都正常运转时，定期的维护也是必要的。 操作人员还要根据需要设置机床，换道具，以及重新配置系统。柔性制造系统的刀具处理能力削弱了，但并没有消除，在道具变换和设置上仍需要人力。在装卸柔性制造系统时也是这样。一旦原材料被送到自动化材料处理系统上，它就会以规定的方式，在系统中 移动。然而，初装到材料系统仍然是由操作人员完成的；成品的拆卸也是同样。 与计算机的交流人需人力完成。人开发零件程序，通过计算机控制柔性制造系统。当重新配置 造另一种类型零件时，他们还在必要的时候变换程序。人在柔性制造系统中劳动力密集型的成分越来越少，但仍然是很重要的。 柔性制造系统中的各层控制都是由计算机来完成的。在刀具柔性制造系统中独立的机床是由 控制的。整个的系统是由 控制的。自动化的材料处理材料系统是计算机来控制的，其他的功能如数据收集、系统监控、刀具控制、运输控制也是计算机控 制的。人机交互是柔性制造系统中的关键。 柔性制造的历史发展 柔性制造产生于 20 世纪 60 年中期，当时英国莫林斯有限公司开发了 24 号系统。 24 号系统是一个真正的 然而，它从一开始就注定是失败的，因为自动化、集成化和计算机控制技术还没有发展到能够恰好支持这一系统的程序。第一个 超前的开发。因此，最终因不能工作而被放弃。 在 20 世纪 60 年代和 70 年代的其余时间里，柔性制造仍是一个学术观念。然而，随着复杂计算机控制技术在 20 世纪 70 年代末和 80 年代初的出现，柔性制造便成为可能。在美国最初的主要用户是汽车、卡车和拖拉机制造商。 柔性制造的理由 在制造中，生产率和柔性之间经常存在协调一致的问题。在该领域的一端是具有高生产率却低柔性的连续生产线；在该领域的另一端是能够提供最大柔性的独立的计算机数字控制的机床，但它只能进行低生产率的制造。柔性制造处在此连续统一体的中坚。在制造中总是需要一个系统，这个系统比单个机床能制造更大批量且用于更 多制造过程，但仍保持其柔性。 连续生产线能以高生产率制造大量的零件。这条生产线需要大量的准备工作，但却能造出大量的相同的零件。它的主要缺点是即使一个部件在设计上有小的改变都能造成整个生产线的停产和结构改变。这是一个致命的弱点，因为这意味着没有高成本，耗时停工和变化连续生产线结构是不能制造出不同的零件的，即使是来自同一个零件族。 传统上计算机数字控制机床是用来制造少量在设计上稍有不同的零件。这种机床很适合这一用途，因为它们能迅速地改变程序来适应设计上小的或者更大的改变。然而，作为独立的机床它们不能大量地或搞生 产率地制造零件。 柔性制造系统比独立的计算机数控机床具有更大的生产能力和更高的生产率。它们在柔性方面比不上计算机数字控制机床、但它们却像差不多。柔性制造的中间性能的特殊意义在于大多数制造要求中等量的生产率来制造中等量的产品，同时有足够的柔性以快速改变结构来制造另一个零件或产品。柔性制造填补了制造中长期存在的空白。 柔性制造以其基本能力给制造者提供了许多优点： 10 1. 在一个零件族内具有柔性。 2. 虽已进给零件。 3. 同时制造不同的零件。 4. 准备时间和产品涉及到投产的时间减少了。 5. 机床的使用更有效。 6. 直接和间接的人力成本减少。 7. 能加工不同的材料。 8. 如一台机床出故障能继续进行部分生产。 加工中心 加工中心在 20 世纪 60 年代被称为 者自动换刀装置，它们源于其能够在工件上通过变换自己的切削刀具来进行各种加工工序的能力。这样开始了一场在制造商之间道具转换及附加特性或性能的变革，通过改进和增强交错排列的被选加工中心使其逐步提高。 甚至在早些年“六角车床”时，加工中心就已经开始影响加工工序了。在很多情况下，采用它们为车间起到数控入门的作用。它们的高效率常常迫使人们去重新思考零件编排及加工的需求。从统计来看，它们已经作为独立的一类机器 获得了较好的认可。 今天，加工中心的用途不断扩大，从独立的零活车间到柔性制造单元和系统。然而，自动化应用所提高的利用率以及更高的金属切削率，将在单元或系统内最具附加值的零件上产生更多的磨损、撕裂、应力和应变。 加工中心向车削中心一样可以分为立式或卧式两类。立式加工中心继续得到广泛的认可和使用，主要用于像铸模和磨具工件这样单一零件端面的平顶部分，以及需要三轴加工的地方。卧式加工中心也得到了广泛的认可和使用，尤其用于大型、四四方方的笨重零件上，因为当在单元或柔性制造系统内使用时，它们有助于方便的进行托板往复传递 。 选择立式或卧式加工中心主要取决于零件的种类、尺寸、重量、应用以及在很多场合下的个人偏好。 加工中心的结构已得到改进以适应更高的主轴转速、进给和输出功率以及总体更高的利用率与提高性能的需要。对于大多数零件来说，机器的床身依旧是很传统的铸铁或焊接钢镀件。然而，使用如有限元分析对最终结构进行计算机模拟已经越来越普遍。因此，现在的铸件一般以内肋以及已经优化的预制钢外形与支柱为特色，当机床处于加载或切削状态时预制钢外形与支柱仅产生少量扭曲。 主轴头的改进已经提高到适应第五（或更多）运动轴，极大地提高了加工中心的通 用性。新设计的关键就在于主轴头内的俯仰和滚转运动。额外的运动轴是必需品，尤其是在较大的加工中心内，那里工件不能轻易移动而且刀具必须倾斜并旋转以加工被固定夹紧的零件。但是对于较小的工件，在超过三个主坐标轴内移动的主轴头也变得更为流行。先前，在悬臂式万能铣床的几个设置下加工的零件正让位给能够在一种制件设置下完成加工的较小的加工中心。 现在一些机床供应商提供了卧 些机床在外观上类似于早已用过的改变主轴方向 90 度的直角主轴装置。像这样的机器继续得到认可而且很占优势，因为它们减少了没有附加值的设置时间以及 工件装卸时间并且增加了具有附加值的切屑加工时间。总体说来，有一种明显的在主轴上增加更多特性的趋势，而不仅只是为加工而旋转。这就意味着主轴头通常会变得越来越复杂。 11 加工中心主轴对高性能的现代刀具材料所需的特性包括硬度、旋转精度（跳动）、轴向承载能力、热稳定性以及热膨胀时的轴向自由度。尽管最重要的需求是速度。在某些情况下，主轴的速度超过了 6000范围，这取决于制造商以及应用的需求。 根据今天的定义，加工中心必须包括自动换刀装置。刀具存储和刀锯变换机构随各种刀具供应商而改变，有些是前面、侧面或 上面安装的。将刀具存储在与工作主轴分开的地方的优点包括较少受到飞屑的污染以及更好地保护操作工在加工时更换刀具。虽然刀具夹紧机构的各种式样的设计会随制造商而改变，但是双端 180 分度臂仍然是最常见的方法。 现代加工中心需要更多的刀具，这意味着需要更大的刀具存储能力。单元和系统的加工需求需要备用刀具可以在线提供以替换损坏的刀具；或者在刀具损坏前将不能再用的刀具换下。存储在加工中心的刀具装入机床的存储器或刀具矩阵内独立的工具箱。工具箱设计从在盘形回转车内加工出的简单的孔，和装在链上分别加工的工具箱，到连接在一起的塑 料工具箱。 毕业设计（论文）说明书 液压升降台 结构和液压系统设计 学生姓名 专业班级 指导老师 日 期 毕业设计（毕业论文） 说明书 系 别 专业班级 学生姓名 指导老师 毕 业 设 计 任 务 书 专业 、 班级 姓名 日期 1、 设计题目 液压升降台结构和液压系统设计 （专题） （ 1） 液压升降台结构 设计 、 （ 2） 液压系统设计 、 （ 3）液压缸设计 2、 设计原始资料： 载重 ： t t 、 举重高度 ： 4 5、 举升速度 ： 60 /v mm s ； 3、 设计文件 说明书 ： 一 份 图 纸 ： 十 张（ 装配图二 张、 零件图 七 张、 零件 部件 图一 张） 4、 设计任务下达日期 5、 设 计 完 成 日 期 6、 设计各章节答疑人 部分 部分 部分 部分 部分 部分 7、 设计指导 人 副教 授 8、 教研室负责人 9、 系 负 责 人 1 开题报告 1 课题名称、来源 1)课题名称 搬运式液压升降车设计 2)课题来源 指导老师给定范围内选取 2 课题研究意义、研究现状及拟采用的技术路线（可附页） 1）综述： 液压升降机 是通过液压系统将泵输出的压力油产生的压力能，转化 成使支架升起的机械能，从而引起行程，达到升降的目的。该液压升降机 是 由原动机部分、传动机构及控制部分、工作机部分（含辅助装置）组成。 原动机 是由电动机构成。工作机既完成该升降机的 工作任务 中 的直接工作部分，在此指 的是 构成支架的运动部件。由于原动机的功率和转速变化范围有限，为了适应工作机 的工作力和工作速度变化范围较宽，以及操纵性能的要求，在原动机和工作机之间设置了传动机构，其作用是把原动机输出功率经过变换后传递给工作机。该设计以液压传动为机构的传动部分。液压传动主要是利用液体的压力 能来传递能量。由于液压传动有许多优点，因此采用此传动方式更适合 环境。 电动机带动液压泵运转，将电能转化成液压泵的机械能，液压泵通过油路从油箱吸油，完成了将机械能转化成压力能的过程，在通过油路把压力油输到油缸的无杆腔，推动活塞连同活塞杆一同向外伸出 达到伸长的目的，这样连接油缸 的支架 再起推动作用下产生相对位移，使得 工 作台上升的过程。但 在载荷自重的条件下，通过利用 油路 中液压阀的不同状态下的相关功能 ， 达到工作台下降或快速下降的目的，同时 油液 流回 油箱，完成支架的复位过程。 这里要说明的是本设计采用了蓄能器的能量回收作用，它把工作台下降所释放的势能有效的回收利用，这对于载重和举升速度较大、需用频繁的机型来说，效率是相当可观的。同时用液压阀的的各种不同 机能 的组合 ，使得升降车在行程范围内任何一个位置稳定得以实现 液压升降机的完整 液压系统由以下几部分组成： （ 1） 液压泵（动力元件） 是将原动机所输出的机械能转换成液体压力能的元件，其 作用是向液压系统提供压力油，液压泵是液压系统的心脏。 （ 2） 液压缸 把液体压力能转换成机械能以驱动工作机构的元件。 （ 3） 控制元件 包括压力、方向、流量控制阀，是对系统中油液压力、流量、方向进行控制和调节的元件，在该系统中有手动换向阀、液控单向阀、溢流阀等。 （ 4） 辅助元件 上述三个组成部分以外的其他元件，有管道、管接头、油箱、滤油器等。 液压传动在同等功率下，液压执行元件体积小、重量轻、结构紧凑；各元件2 可根据需要方便、灵活地来布置；液压装置工作比较平稳，由于重量轻、惯性小、反应快，液压装置易于实现快速启动、制动和频繁的换向；操纵控制方便，可实现大范围的无级调速，它还可以在运行的过程中进行调速；一般采用矿物油为工作介质，相对运动可自行润滑，使用寿命长；易于实现过载保护。 2）课题的研究意义及拟定采用的技术路线： 发展节约型经济是当前的基本国策 ,节约能源更是当务之急。液压升降机是被广泛用于市政工程、建筑、安装、仓储、货物装运及工厂生产过程（ 例如，在铸造、焊接、喷涂、搬运、装配等工作场合，就有各种升降机被用作运送和定位的工具。）中的一种机械设备，较大型升降机的驱动装置一般都选用液压缸。由其结构原理和工作特点所决定，在升降机工作台携带着工件上升时，需要液压缸向其提供驱动力，即液压缸输出能量，把机械（液压）能转换成势能；而在升降机工作台下降时，其势能将被释放出来。这种势能如果不能有效地回收利用，则会造成能量浪费。这种能量浪费对于小型升降机来说尚不显严重，但对于载重和举升高度较大、需频繁的机型来说，就非常可观了。对于此类机型，应在其液压系统中设计储能 装置，以把升降机下降过程中释放出的势能储存起来，并在上升时重新加以利用，以减少无用功的消耗，提高能量的利用效率，并同时达到使系统运行平稳、工作可靠、安全的目的。 液压升降机的设计流程图如下所示： 做方案、选参数查资料进行支架结构设计查资料进行液压系统设计查资料进行液压缸体设计选型绘图 3 本课题的基本内容，拟采用的研究手段和可行性分析 本设计的基本内容包括： 液压升降台结构设计 、 液压系统设计 和液压缸 设计 ；先进行调研，再对现有机型进行对比分析，在此基础上作结构和势能回收液压系统的优化设 计；该液压升降机结构参数合理、工作原理清晰、设计方案可行，接近实际的工作情况，因此具有较高的设计价值。 4 实施计划 调研实习（第一周第三周） 选题并查找相关资料 （第四周第五周） 开题并完成开题报告（第六周第七周） 选方案、参数和结构设计、绘图（第八周第十五周） 撰写毕业设计（论文）说明书（第十六周） 5 指导教师意见 购 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 - 1 - 液压升降台结构和液压系统设计 摘 要： 液压升降机是被广泛用于市政工程、建筑、安装、仓储、货物装运及工厂生产过程（例如，在铸造、焊接、喷涂、搬运、装配等工作场合，就有各种升降机被用作运送和定位的工具。）中的一种机械设备。根据要求，本文主要 分三部分 ,包括 液 压升降 台 整体结构设计 、 液压缸结构设计 、液压系统设计，对此种液压升降机进行了设计；同时，利用绘图软件（ 制了结构布置图、系统原理图、零件图及装配图等。 关键词： 升降机；缸体斜放装置；液压系统； 能量回收装置 中图分类号： 文献标识码： A of of is a of is by to of of as so of as As it is be of of of to of 006 006 to of 要参 数： 举重高度为 4 5； 举升速度为 60 /v mm s ； 载重为 0 0 t t 。 选 择参 数： 举重高度为 ； 举升速度为 65 /v mm s ； 载重 为 。 购 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 - 2 - 购 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 - 3 - 购 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 - 4 - 前 言 毕业论文与毕业设计 毕业论文是对毕业生所学的专业基础知识和研究能力、自学能力以及各种综合能力的检验。通过做毕业论文，可以使学生在综合能力、治学方法等方面得到锻炼，使之进一步理解所学专业知识，扩大知识面。 毕业论文的目的是要进一步巩固和加强学生的基本知识的掌握和基本技能训练，加强对学生的多学科理论、知识与技能综合运用能力的训练，加强学生创新意识、创新能力和获取新知识能力的培养，鼓励毕业生运用所学知识独立完成课题，培养其严谨、求实的治学方法和刻苦钻研、勇于探索的精神。 毕业论文具有学术论文性质，应能表 明作者在科学研究工作中取得的新成果或提出的新见解，是作者的科研能力与学术水平的标志。毕业论文具有学术论文所共有的一般属性，应按照学术论文的格式写作。 在毕业论文的选题与写作中，要注意适应经济、社会发展需要，注意理论结合实际，特别强调对培养学生的创新精神科研能力水平。 毕业设计是学生即将完成学业的最后一个重要环节，它既是对学校所学知识的全面总结和综合应用，又为今后走向社会的实际操作应用铸就了一个良好的开端。毕业设计是作者对所学知识理论的检验与总结，能够培养和提高设计者独立分析问题和解决问题的能力，使学生学习并 掌握科学研究、工程设计和撰写技术报告的基本方法。 毕业设计主要涉及科研、技术设备的革新、改造等方面，强调设计的独创性和实用性。要求具备清晰的设计思路，具体的设计方案和步骤，准确的设计参数和计算分析，同时毕业设计也要求逻辑性强，条理清楚，语言精练。 液 压升 降台结 构和液 压系 统设计 液压升降台是现行升降输送机中较先进的一种升降装置，它 广泛用于市政工程、建筑、安装、仓储、货物装运及工厂生产过程（例如，在铸造、焊接、喷涂、搬运、装配等工作场合，就有各种升降机被用作运送和定位的工具。）中的一种机械设备 本设计中，总结了 实际生产中的多种液压升降台装置的结构与特点，同时很多类型的液压升降台装置是我们在此前的毕业实习中认识到的，也有的是本人在其他教材、杂志上了解到的。本设计主要包括章内容，分别为： 液压升降 台 整体结构设计 、 液压缸结构设计 、液压系统设计 。另外，还有前言、结束语、和参考文献。设计中，本人参考的很多有关方面书的籍在后面的参考文献中已列出，设计中的大部分标准件和设计步骤取自液压传动和参考于机械设计手册。 同时，整个设计过程中， 侯 波 老师给予了耐心的指导和帮助，在此对侯 波 老师表示深深的感谢和敬意！ 目录 购 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 - 5 - 摘 要 . 1 . 1 前 言 . 3 毕业论文与毕业设计 . 4 液压升降台结构和液压系统设计 . 4 第一章 液压升降台结构设计 . 6 l . 7 . 7 s . 7 . 9 . 11 . 12 构尺寸 . 13 . 15 第二章 液压系统设计 . 16 . 16 . 16 . 16 . 19 . 19 . 19 . 20 购 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 - 6 - . 20 . 21 第三章 液压缸设计 . 22 . 22 d . 22 . 22 . 23 . 23 . 23 . 24 . 24 . 25 . 27 . 28 . 29 油缸的整体设计 . 30 . 30 设计 . 30 . 31 . 32 . 33 . 35 致谢 . 36 参考文献 . 37 第一章 液压升降台结构设计 购 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 - 7 - l 载 重 升 到 最 高 位 置 时 ， 杆 间 夹 角 最 大 值 的 一 半 为 50 ，有杆长为 4 . 54 s i n 4 s i n 5 0 = 故可取 1 . 5 1 5 0 0l m m m 考虑载重稍有偏重现象，故可用作用在支点处的力乘以系 数 进行受力分析，有 0 . 7 5 9 . 8 7 3 5 0G t N 73501 . 1 1 . 1 2 0 2 1 . 2 544 s 如图 1示，支架杆两端各余出 250m 处安装横梁，计算 4 . 5 1 . 1 2 5 1 1 2 54b m m m m 根据正弦定理得， 5000 80a 解得 6 4 2 a 则有， 221 1 2 5 6 4 2 . 7 9 1 2 9 5 . 7c m m 所以油缸收缩后的长度为 1 5 0 0 2 5 0 2 5 0 1 0 0 0 故油缸行程必须 满足 1 2 9 5 . 7 1 0 0 0 2 9 5 . 7s m m 查手册 机械设计手册液压传动 选择油缸最大行程 500L 购 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 - 8 - 图 1 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 - 9 - 似计算 只考虑竖直方向的力） 图 1 1（ 如图 1示 ） ： 根据力矩平衡，有 0 ，得 F 1 5 0 0 - F 1 7 5 0 = 0 即 12 根据力平衡，有 0F ，得 2 1 0F F F 即 2 图 1 2（ 如图 1示 ） ： 根据力矩平衡，有 0 ，得 购 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 - 10 - 4F 2 5 0 - F 1 2 5 0 - F 1 5 0 0 = 0 即 49 根据力平衡，有 0F ，得 3 4 1 0F F F F 即 3 12 图 1 3（ 如图 1示 ） ： 根据力矩平衡，有 0 ，得 2 7 5 0 6 7 5 0 0 即 6 根据力平衡，有 0F ，得 5 2 6 0F F F 即 52 图 1 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 - 11 - 杆 4（ 如图 1示 ） ： 根据力平衡，有 0F ，得 7 3 4 5 0F F F F 即 7 由于只考虑竖直方向的力，故杆 4 不能满足力矩平衡。 再根据上下两部分各总体分析，两部分应相同，故有 杆 5 的受力应与杆 1 相同；杆 6 的受力应与杆 2 相同； 杆 7 的受力应与杆 3 相同；杆 8 的受力应与杆 4 相同。 对受剪力和弯矩最大的杆 4 进行分析： 在点 b 处截断（如图 1示 ）： 根据力平衡，图 1 0F ，得 10 即 1 根据力矩平衡，有 0 ，得 1 250 = 0 即 1 250 在点 c 处截断（如图 1示 ）： 购 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 - 12 - 根据力平衡，有 0F ，得 2 4 0 即 2 4 9F F F 根据力矩平衡，有 0 ，得 2 4 7 5 0 0 即 2 4 7 5 0 6 7 5 0M F F 轴 的受力分析 内外支架结构通过销轴连接，末端用开口销缩紧，防止销轴松脱划出。由 受力分析 知杆的中间铰接处受力最大 ,其力为 1 1 1 1 2 0 2 1 . 2 5 = 2 2 2 3 3 . 7 5 5 号钢，表面热处理，硬度 40 45服强度极限 355s 取安全系 数 5n ,有 355 7 15s M P 由 0 . 7 0 . 8 取 0 . 7 0 . 7 7 1 4 9 . 7 M P a ,有 4 2 262 2 2 3 3 . 7 5 4 . 4 7 1 0 4 4 7 4 9 . 7 1 0m m m ,有 4472 2 2 3 . 93 . 1 4Ad m m 选取公称直径为1 30d 共有三处不同长度销轴铰接 1、支架端与底座处铰接（或上面 托板处） 2、内侧支架板与外侧支架板处铰接 3、同侧支架板两端处铰接。 其相关尺寸如图 1示： 购 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 - 13 - 图 1取支架结构尺寸 （如图 1示） 购 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 - 14 - 图 1据弯曲强度选取：支架结构材料选择 65，淬火 +中温回火，屈服强度极限 800s ，取安全系数 5n ，则 800 1 6 05s M P ，取 宽 /厚 =5 也 5 又 331 2 1 2ab ，3333m a 1 2/ 2 6a b a da b a dW z I z ，满足 m ，于是有 购 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 - 15 - 43 6( 5 ) ( 0 . 0 3 )6 . 7 5 2 0 2 1 . 2 5 1 6 0 1 030aa a 得 21 1 0 即 选取板厚为 25a 板宽为 5 1 2 5b a m m 采取剪切强度校核： m a x 13 3 1 1 3 1 1 2 0 2 1 . 2 5 2 8 . 12 2 ( ) / 2 0 . 0 2 5 ( 0 . 1 2 5 0 . 0 3 )F s F M P ab h a b d 取 0 . 7 0 . 8 0 . 7 1 6 0 0 . 8 1 6 0 1 1 2 1 2 8 M P a 显然 m a x 2 8 . 1 M P a故满足剪切强度 故支架的结构如图 1示： 图 1对销轴进行 挤压强度校核： 根据 机械设计 教材 6得 45 号钢的挤压许用应力 6 0 9 0p M P a 又 12 2 2 3 3 . 7 5 2 9 . 6 3 2 5 P aA a d 0 . 0 购 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 - 16 - 第二章 液压系统设计 液压系统要能正常工作，一般包括以下四个部分组成： 一、动力部分，油泵（包括其他属于能源的附件）用以将机械能传给液体，造成液体的压力能。 二、操纵机构，又称控制调节装置，包括压力阀，流量阀，方向阀等各种不同的阀类。通过它们来控制和调节液流的压力，流量（速度）及方向，以满足机器工作的性能要求。 三、执行机构：包括柱塞马达及液压缸，液压缸通常把液压 能转换为机械能。拆装机的执行元件有两个，液压马达和液压缸。 四、辅助装置：包括油箱，油管，管接头蓄能器，冷却器，滤油器等控制仪器。 设计出一种简单、实用，并能实现能量回收的液压系统是大家追求的目标。本文提出了一种采用蓄能器来储存液压能，实现能量回收的方法，并设计了液压系统（见图 2该系统的能量回收原理为：在升降机下降过程中，势能转换成液压能，将压力能储存在蓄能器中；在升降机上升过程中，蓄能器中的压力油释放出来，补充给液压泵，使再次上升过程中液压泵消耗的电动机功率减少，达到节 能目的。 因升降机支架结构只在垂直方向运动，其下降可借助重力实现，为简化液压缸结构、降低制造成本，采用了单作用缸，两缸并联；为保证两缸同步，采用了由分流 升降高度较小的机型，可只用一个液压缸，相应省去该分流 为实现快速下降，设置了 2位 2通阀 7；为使泵的输出流量和液压缸所需要的流量相适应，采用了由限压式变量叶片泵和调速阀组成的容积 用 2 位 3 通阀控制液压缸的运动方向；为避免 2 位 3通阀的内部泄漏，可能导致工作台的缓慢下沉，采用密封性好的由二通插装阀组成的 2位 3通阀 控制液压缸的运动方向，为便于几集成安装，系统中的压力阀（安全阀）也采用了插装阀（见图 2系统工作压力由安全阀 4 限定；蓄能器的工作压力由安全阀 9 限定。该系统的优点是使用元件数量少、系统简单、运行稳定、工作可靠、效率高、蓄能器容量少。 现对用插装阀组成的液压系统（如图 2作原理分析如下： 购 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 - 17 - 图 2采用蓄能器回收势能的液压系统 购 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 - 18 - 1234、 956、 87 2 通阀； 10 3 通电磁换向阀； 11 分流 2、 13141516 （ 1） 初次举升 初始状态时，蓄能器 14 内的油液无压力（留有少量自由空间，且通过交替单向阀 16 和油箱相通，在大气压的作用下，内部充有少量无压力液体），启动后，泵 3经过滤器 2、交替单向阀 16从油箱 1吸油，再经调速阀 5、单向阀 6、 2 位 3 通阀 10 中的二通阀 b 的阀口（此时， 2 位 3 通换向阀中的先导阀电磁铁 1电，先导阀处于图示右位， 2通阀 口开启， 2 通阀 a 的控制腔通压力油，阀口关闭），和分流 1 进入升降液压缸，使液压缸 柱塞杆伸出，推动重物上升，速度大小可由调速阀 5调整。由于采用了活塞缸，初次上升时，充满液压缸所需的较多油液是从油箱吸取，可减少蓄能器的容量。 （ 2）停留 在工作台上升到位后，关闭液压泵电机，液压缸下腔由工作台自重造成的压力油经 2 位 3 通换向阀 10 中的单向阀和先导阀右位作用在 2 通阀a 的控制端，该阀口关闭，回油路被切断；此时， 2 通阀 b 的控制段通油箱，阀口虽可打开，但由于单向阀 6的作用，回油路也被切断，由于二通阀口的密封性较好，使升降液压缸的两个回油通道都被可靠封闭，工作台可较长时间地停留在工作位置。 (3）下 降 使 2 位 3通换向阀 10中先导阀电磁铁 1导阀切换到左位，二通阀 口开启（此时，二通阀 口关闭），液压缸下腔的油液经分流阀 11 和二通阀 a 的阀口、单向阀 8和交替单向阀 16（阀芯被推向右端，将油箱通道堵塞）进入蓄能器 14，将压力液体储存在蓄能器中。由于蓄能器中液体的压力，随着逐渐被充满而上升，对工作台的下降起到制动作用，使下降平稳。由于二通阀 b 的阀口被关闭，以及 2位 3 通换向阀 10 中单向阀的作用，泵的出油口被封闭，使其不能作马达工况。由于交替单向阀 16 的作用， 工作台下降时，液压缸所排出的压力油将不会进入油箱。因蓄能器中有一定的压力，可能会导致液压缸下降不到位，这时可使 2压缸下腔的油液即经 2位 2通阀 7的左位接通油箱，使液压缸完全缩回。 （ 4）快速下降 在遇到紧急情况，需快速下降时，可使 1通电， 油缸下腔的油液即经分流阀 11、二通阀 a 的阀口和 2 位 2 通阀 7 的左位接通油箱，消除回油阻力，工作台快速下降。单向阀 8可防止蓄能器中的油液在此时经 2位 2通阀 7流回油箱。 （ 5）再次上升 使 2位 3通换向阀 10中先导阀电磁铁 12通阀 接通油箱，阀口开启， 2通阀 口关闭，泵 3从蓄能器中吸取有一定压力的油液，经调速阀 5、单向阀 6、 2位 3通阀 10 中的二通阀 集流阀 11进入升降液压缸，使柱塞杆伸出，推动重物上升，速度大小由调速阀 5 调整。由于泵吸入的是有一定压力的油液，进入口的压差减小，其所消耗的电机功率将会减少，从而达到节能的效果。 若工作台再次上升的高度大于初次上升高度，蓄能器中储存的油液量不够，泵将通过交替单向阀 16 从油箱吸油，使工作台继续上升，并可防止蓄能器内出购 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 - 19 - 现真空。 以上动作各电磁铁的通、断电情 况如表 2 蓄能器的容量应略大于升降机从最大高度下降时，液压缸所排出的油液体积（由于升降机多为剪叉式结构，有较大的行程放大作用，所需蓄能器的容量不会大）；其工作压力可按下式确定： Pv= 式中 p 蓄能器的工作压力， 电磁铁 动作 1 2次举升 - - 停留 - - 下降 + -（ +） 快下 + + 再次举升 - - 表 2液压泵的计算与选择 已知泵的额定压力为 25P ，且计算出油缸所需的流量为 故两个油缸所需的流量为 2 7 . 5 1 5 / m i 查书册选取泵的流量为 1 . 1 1 . 1 1 5 1 6 . 5 / m i L 其中 据 P 、阅机械设计手册表 20 5 21选择，可选型号为： 额定流量： 10 214L/定压力： 28额定转速： 600 1800r/ 用来稳定系统的压力，以消除系统中压力的脉动冲击。也可用作液压能的蓄贮及补给装置。利用蓄能器在短时间内释放出工作油液，以补充泵供油量的不足，可使泵周期卸荷。该蓄能器购 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 - 20 - 具有使用寿命较长、油气隔离、油液不易于氧化等优点。 蓄能器的容量为 0 1 . 1V Q = 1 . 1 1 5 = 1 6 . 5 根据液压传动表 20作压力为 17根据液压与气压传动教材 油箱的有效容量为 3 1 6 . 5 4 9 . 5pV m q L 其中 V L） ; L/ m ，低压系统： 2 4m ；中压系统： 5 10m ；高压系统： 6 15m 根据液压传动表 20得型号为 作容量为 75L，工作容积为 20L，重量为 55 根据泵的额定工况（额定压力、转速、排量或流量），考虑实际使用情况下的驱动功率，可按此直接选择电动机。其驱动功率可根据下式计算： 310（ 其中 25 3 32 0 1 0 /60 ； p规格表查出； 般液压泵， ；恒功率变量液压泵， ；限压式变量叶片泵，m 8 5 ； 液压泵实际使用的最大工作压力， 根据已设计值知：刚启动时液压泵实际使用的工作压力最大为 m a x 23 9 4 3 5 9 . 2 9 1 9 . 6( 0 . 1 6 ) / 4 P 从而可求得 1 9 . 6 0 . 7 8 425m a 取得液压泵的总效率 ，有 63330 . 7 8 4 2 5 1 0 2 0 1 0 / 6 0 7 . 71 0 1 0NN k W 械零件设计手册表 12得，选择 Y 系列三相异步电动机，型号为1载转速为 1460r/量 123 购 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 - 21 - 液压升降台的阀组装置就是由液压系统所需的多种液压元件组装而成的。根据所拟定的液压系统图，以及对通过各个元件的最大流量和最高工作压力的估算，来选择液压元件的规格。选好的元件规格表如表 2 表 2 元件规格表 购 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 - 22 - 第三章 液压缸设计 析和确定 （如图 3示） 图 3虑缸本身的各种负载取一系数 （也就是即为缸的机械效率1/m n ），推出缸的输出力有（两侧杆作用故是 2倍关系） 02 1 . 1 2 3 9 4 3 5 9 . 2 9s i n s i n ( a r c t a n 0 . 1 2 5 ) 1 1 F 1 . 1 1 1 塞杆直径 d 材料选择 45 号钢，调质 +淬火处理，直径每 毫米淬深 屈服应力355s ，取安全系数 ，有 355 1 0 1 . 4 33 . 5s M P ， 则 04 4 3 9 4 3 5 9 . 2 9 7 0 . 3 8 3 . 1 4Fd m m 查手册 液压传动 选择 80d 筒直径 D 选择公称压力 25P ，查手册选择液压缸往复速比推荐值 2 有 购 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 - 23 - 1 即 2180 2D 得 1 1 3 D 查手册 液压传动 选择 125D 5 3 . 1 5 3 0 6 6 4 0 . 6 2 5 3 9 4 3 5 9 . 2 944H A N N 2 125 显然无法达到推力要求，故需调整，可加大 D ， 查手册 液压传动 选择 160D 则 1 2 11 6 0 1 1 3 . 1 42d D m m 查手册 液压传动 选择 110d 有 2 2 5 3 . 1 5 5 0 2 4 0 0 3 9 4 3 5 9 . 2 944H A N N 2 160 满足推力要求 则 25P 、 160D 、 110d 为一组参数 已选择举升速率 65 /v mm s ，则液压缸的伸缩平均速率为 1 12956 5 5 /4 5 0 0 1 2 5 4sv v m m 其中 s 为 所需 行程； h 为举升高度；1 4支架缩回后高度 液压缸所需的流 量为 Q 有 2 2 3165 6 5 5 3 . 1 4 1 6 0 6 5 3 1 2 0 0 / m i m m 考虑到缸有从活塞的一侧到另一侧的内漏和经活塞杆的密封处的外漏等因素，选实际流量要大些为 7 m 。 计算液压缸缸筒壁厚 缸筒材料要求： 1、有足够的强度和冲击韧性，具有良好的焊接性能； 2、采用热轧无缝钢管，调质处理。此处要求缸体与端盖焊接，取调质 30 号钢，抗拉强度为 530b M 安全系数为 有 购 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 - 24 - 530 1 5 1 . 4 33 . 5s M P ，则 2 5 1 6 0 1 3 . 22 2 / 2 P D 530/ 根据缸筒内径查手册 液压传动 选择缸筒外径为1 194D 满足 1 1 9 4 1 6 0 1 7 1 3 . 222DD m m m m 即缸体的壁厚为 17 。 液压缸伸到最长时约为 1 3 0 0 1 0 1 1 0m m m m 即1 10需要校核缸体压杆稳定性。已知活塞杆材料为 45 号钢，挤压强度 280p M ，弹性模量 210E ，屈服强度 355s ，安全稳定系数 5 6 ，只要求得 即可，有 柔度为 2 2 91 63 . 1 4 2 1 0 1 0 862 8 0 1 0 活塞杆简化成两端铰支杆，取 1 ，截面为圆形，有4柔度为 1 1 1 3 0 0 4 7 . 31 1 0 / 4 显然1故不采用欧拉公式，根据材料力学 I教材 61a 和 由公式（ 得 柔度为2 4 6 1 3 5 5 4 1 . 32 . 5 6 8 可见活塞杆的柔度 介与2和1之间，是中等柔度压杆。由直线公式求出临界应力为 4 6 1 2 . 5 6 8cr 4 7 . 3 = 3 4 0 M P 6) 3 4 0 1 0 3 2 2 9 4 9 04c r c N - 3 2 ( 1 1 0 1 0 活 塞杆的工作安全系数为 3229490 6 . 4502400cr 所以满足压杆稳定要求。 购 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 - 25 - 当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到导向套滑动面中点的距离，如图 3 图 3压缸的最小导向长度 H 应满足 5 0 0 1 6 0 1052 0 2 2 0 2m m 其中 油缸最大行程 500L 、缸筒内径 160D 根据 ( 1), (0 1) 取得 0 . 9 0 . 9 1 1 0 9 9A d m m ， 0 . 8 0 . 8 1 6 0 1 2 8B D m m 则 9 9 1 2 8 1 1 3 . 5 1 0 522m m m m 即 2 故选择不加隔套 C 选择有导向套的活塞材料用优质碳素钢 45 号，活塞外径的配合采用 径对内孔的同轴度公差不大于 00表面的圆度和圆柱度不大于外径公差的一半。已知活塞长度为128B ，采用整体活塞式和车氏组合密封。相关尺寸（如图 3 活塞杆的导向套和密封：导向套的材料采用摩擦系数小、耐磨性好的青铜制作；导向套外圆与端盖内孔的配合为 H8/孔与活塞杆外圆的配合为 H9/圆与内孔的同 轴度公差不大于 度和圆柱度公差不大于直径公差一半。活塞外侧在缸体中作往复运动，其密封属于动密封，且液压缸工作压力大于16以可采用孔用 知公称外径 160D ，查手册（根据 内径1 148d 长度 材料为聚氨酯 3， 购 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 - 26 - 图 3然如图 3状如图 3中间为导向套。 图 3 3 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 - 27 - 活塞内侧与活塞杆之间的密封属于静密封，采用 机械设计手册（根据 92）取 O 形密封圈规格为： 100D ， 2 5 . 3 0 . 1 3d m m， ， ；密封圈材料为：耐油通用橡胶 图 3 图 3 形密封圈的尺寸图 先对 横肋轴进行受力分析： 在点 b 处截断（如图 3示）： 根据力矩平衡，有 0 ，得 1 6 7 0 3 9 4 3 5 9 . 2 9F 3 3 5 = 0即 1 1 9 7 1 7 9 显然21 1 9 7 1 7 9 . 6F F N根据力平衡，有 0F ，得 010即01 1 9 7 1 7 9 . 6F F N根据力矩平衡，有 0 ，得 01 3 3 5 = 0即0 6
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