SJG0.9-0.5单叉固定式液压升降台设计-剪叉式【11张cad图纸】【WG系列】
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分 类 号 密 级 宁宁波大红鹰学院毕业设计(论文)SJG0.9-0.5单叉固定式液压升降台设计所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日诚 信 承 诺我谨在此承诺：本人所写的毕业设计（论文）SJG0.9-0.5单叉固定式液压升降台设计均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。 承诺人（签名）： 年 月 日VII摘 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，以单叉剪叉式为传动形式，主体机构采用单叉剪叉式结构设计。对单叉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，单叉剪叉式，升降平台，结构设计AbstractLifting platform in the industrial production and our daily life plays an important role. The benefit which brings to us is very much. The functional characteristics of the lifting platform is very much, in our lives we in many commercial buildings will be used in the lift, lifting platform as the elevator performance very much the same, we can also according to their own needs for lifting platform settings when using a lifting platform.According to the research on this topic is applicable to high material elevator. According to the actual demand to be taken are as follows: the selection of hydraulic cylinder as the power, the scissor transmission form, scissor structure design of the main mechanism. Design calculation and checking of scissors elevating platform of key parts and components, after the design objectives and requirements verification can achieve the desired.Key Words: Lifting platform, material lift, scissor, lifting platform, structure design目 录摘 要IIIAbstractIV目 录V第1章 绪 论11.1升降平台在生产和生活中的作用和意义11.2升降平台国内研究发展情况11.3 升降平台国外发展现状和发展趋向31.4 课题条件4第2章 单叉剪叉式升降平台结构设计计算62.1 升降机构的设计62.1.1 升降机构形式的选择62.1.2 直接推动式升降机构62.1.3 连杆组合式升降机构62.2 升降平台的两种机构形式82.3 升降平台机构中三种液压缸布置方式的分析比较92.3.1问题的提出92.3.2三种方案的分析和比较102.4 单叉剪叉式升降平台结构分析112.5 单叉剪叉式升降平台的运动分析112.6 单叉剪叉式升降平台的动力分析142.7 单叉剪叉式升降平台参数的确定152.7.1基本几何尺寸的确定152.7.2 液压缸推力T及行程S的确定162.8单叉剪叉式升降平台的校核162.8.1各铰接点的受力分析162.8.2各铰接点销的选择与校核182.8.3油缸作用处杆件尺寸的确定与校核192.9 强度校核202.9.1 剪叉臂的强度校核202.9.2 液压缸底架固定横梁的强度校核232.10 轴的强度校核262.10.1 内剪叉臂固定端销轴的强度校核262.10.2 液压缸缸体尾部销轴的强度校核262.10.3 液压缸活塞杆头部支撑轴的强度校核27第3章 液压传动系统的设计计算283.1明确设计要求 制定基本方案283.2制定液压系统的基本方案283.2.1确定液压执行元件的形式14283.2.2 确定液压缸的类型293.2.3 确定液压缸的安装方式293.2.4 缸盖联接的类型293.2.5拟订液压执行元件运动控制回路303.2.6液压源系统303.3确定液压系统的主要参数15303.3.1载荷的组成与计算：303.3.2初选系统压力323.3.3计算液压缸的主要结构尺寸333.3.4确定液压泵的参数18353.3.5管道尺寸的确定363.3.6油箱容量的确定373.4液压缸主要零件结构、材料及技术要求373.4.1缸体373.4.2活塞383.4.3活塞杆393.4.4活塞杆的导向、密封和防尘393.4.5液压缸的排气装置403.4.6液压缸安装联接部分的型式及尺寸403.5 本章小结43总结44参考文献45致 谢46第1章 绪 论1.1升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。1.2升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VVVF交流变频调速电梯控制系统平台，已在PLC和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GB 7588-87”提升的建造和安装的安全规则”平台发行。标准欧洲标准EN81-1”提升为建筑安装“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。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13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。1.3 升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。RT(越野轮胎升降平台)和AT(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RT和AT产品的兴起，美国厂商曾在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。1995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AT产品市场份额中，利勃海尔占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RT产品具有竞争优势，购买克虏伯公司后，在AT产品方面也颇具实力，该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IHI公司有历史联系，至今特雷克斯还提供涂装AmericanCrane公司产品标志的IHI履带式升降平台升降平台。有人会将特雷克斯与IHI的合作看作许可证贸易行得通的例证。但此类协定难以持久，其结果无非是特雷克斯要求加强对IHI公司的控制，或者谋求独立生产履带式升降平台。IHI目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AT和RT产品、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。1.4 课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。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、可靠的电机驱动的单叉剪叉式升降平台，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. 设计单叉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. 对单叉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：电机功率：0.75KW 额定载荷：900kg最低高度：180mm 升降行程：500 最大高度：680mm平台尺寸：1220x700mm电压：380V45第2章 单叉剪叉式升降平台结构设计计算2.1 升降机构的设计2.1.1 升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工作台倾卸。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。2.1.2 直接推动式升降机构油缸直接作用在工作台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。按升降点在工作台底板下表面的位置，该类升降机构又可分为油缸中置(图2-1a)和油缸前置(图2-1b)两种型式。前者油缸支在工作台中部，油缸行程较小，油缸的升降力较大，多采用双缸双柱式油缸；后者的油缸支在工作台前部，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2-1 直接推送式升降机构Fig.2-1 The lifting mechanism of direct-push model2.1.3 连杆组合式升降机构油缸与工作台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2-2所示)通过三角板与工作台底板相连，工作台的升降支点较靠近工作台的前部，故工作台受力状况较好；当达到最大升降角度时，油缸几乎处于垂直状态，工作台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2-2 前推连杆放大式升降机构Fig.2-2The lifting mechanism of lever magnify model from the forward（2）油缸前推杠杆平衡式升降机构该种升降机构(图2-3所示)通过拉杆与工作台底板相连，升降支点较靠近工作台的前部，故工作台受力状况较好；初始时拉杆几乎是垂直顶起工作台，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2-3前推杠杆平衡式升降机构Fig.2-3The lifting mechanism of lever balance model from the front（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2-4所示)通过三角板与工作台底板相连推动工作台，启动性能较好，并能承受较大的偏置载荷；升降支点在工作台几何中心附近，工作台受力状况较好。但该机构升降力系数较大，工作效率较低。图2-4 后推连杆放大式升降机构Fig.2-4 The lifting mechanism of lever magnitude model from the behind（4）油缸后推杠杆平衡式升降机构该种升降机构(图2-5所示)的油缸下铰点、三角板的固定铰点、工作台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2-5 后推杠杆平衡式升降机构Fig.2-5The lifting mechanism of lever balance model from the behind（5）油缸浮动式升降机构图2-6 油缸浮动式升降机构Fig.2-6 The lifting mechanism of float model该种机构(图2-6所示)油缸的一端直接与工作台底板相连，另一端不是固定在车架上，而是可以随着工作台的翻转而运动，故称为油缸浮动式升降机构 该机构的拉杆也与工作台底板直接相连，升降支点较靠近工作台的前部，故工作台受力状况较好，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。2.2 升降平台的两种机构形式图2-1 机构一图2-2 机构二升降平台的两种机构形式如图2-1和图2-2所示，它们只是两侧相同机构的一侧。由以上两图可看出，机构一（图2-1）是全部为固定铰支座的两平行杆同步运动的结构，机构二（图2-2）是两固定铰支座和两个滑动铰支座的单叉剪叉式结构。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。2.3 升降平台机构中三种液压缸布置方式的分析比较2.3.1问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？2.3.2三种方案的分析和比较以下是液压缸的三种布置方式，如图2-3，图2-4，图2-5所示，基于单叉剪叉式机构的优点，它们都是采用单叉剪叉式机构，可以看做三种方案：方案一（图2-3）：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2-4）：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2-5）：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，且，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2-3 方案一图2-4 方案二图2-5 方案三综上所述，方案三是升降平台设计的最佳方案（如图2-5所示）。2.4 单叉剪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。最低高度：180mm 升降行程：500 最大高度：680mm平台尺寸：1220x700mm2.5 单叉剪叉式升降平台的运动分析在工作台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构运动，从而使得BFA发生变化，即由初始位置的0变为1=0+；因为剪式机构的运动带动点D同时向上和向前移动，所以台面DF在整个过程中向上向后移动（为货物的倾斜做准备）。其中点B和点H的瞬时速度分别为B和H；点D的水平和垂直速度分别为Dx和Dy；工作台支撑台面的水平和垂直平移速度分别为X和Y。杆BF上B点、H点的瞬时转动中心都为F点，从而可求得（取工作台移动的方向为正方向，即水平向右和垂直向上为正向），其运动简图如图4.2所示。B点的运动速度B： （4-1）图4.2单叉剪叉式升降平台运动分析简图 （4-2）点H分别相对于点A、F以相同的角速度转动，其中点A又以速度A水平移动,而点F静止不动，于是可得：H点相对于点F的运动速度HF： （4-3） （4-4）H点相对于点A以角速度运动的速度HA： （4-5） （4-6）则点H的水平和垂直速度和: （4-7） （4-8） 且， 则： （4-9）D点相对于B点以角速度转动，则D点速度: （4-10） （4-11）将式（4-1）、（4-2）代入上式可得： （4-12）D点的升降速度与工作台支撑台面的升降速度一致，因此台面上升速度 （4-13）由于等臂双级剪式机构的运动特点点A、B、C始终在一条垂直线上，同样点D、E、F也始终在同一铅垂线上。从上述计算中可以发现，在工作台被举升的整个过程中，点D、E、F没有发生位移，即D、E、F三点只在垂直方向上有位移；那么工作台在举升过程中的水平移动量只取决于点A的水平移动量，则台面的水平运动速度：又因为滑快A由油缸直接水平推动，所以油缸活塞的运动速度：则： （4-14） （4-15） （4-16）2.6 单叉剪叉式升降平台的动力分析单叉剪叉式升降平台，不计剪式机构的重力和各种摩擦力，则该质点系具有理想约束，因此可以用虚位移原理求解其所受各力的相互关系。虚位移原理：又称分析静力学的原理是所有作用在质点系上的主动力对其作用点的虚位移所作的虚功之和为零。对n个质点组成的质点系，其数学表达式为： （4-17）式中Fi和ri分别表示第i个力和它的虚位移。图4.3中双级剪式单叉剪叉式升降平台所受的主动力为重力G（包括装载质量me，工作台质量m1，工作台支撑台面质量m2）和水平油缸的水平推力FN。由虚位移原理可得 （4-18）上式中两虚位移的关系则： （4-19）由式（4-19）可知，在一定装载质量的情况下，油缸活塞对滑块A的水平推力随角度（为杆BF绕点F转过的角度）变化而变化。根据设计要求的荷重和剪叉机构的结构尺寸，可求出在整个升程范围内油缸活塞的推力，以此作为油缸选择设计的依据。2.7 单叉剪叉式升降平台参数的确定2.7.1基本几何尺寸的确定如图4.4所示，AE、CE、BD、BF为杆长相等的四杆，AE与BF，CE与BD铰接与中点H、G、A、D为滑动铰接。设，初始位置，当到达最大升程时；由几何关系可得： （4-20） （4-21）为了使整个单叉剪叉式升降平台不超过工作台底部安装空间，需满足： （4-22） （4-23）取，联立（4-20）、（4-21）、（4-22）、（4-23）求解并圆整得：2.7.2 液压缸推力T及行程S的确定 考虑到超载的因素，因此计算台面荷重应有一定的安全系数，即台面荷重：N由式（4-19）得：N由于液压缸的作用力同时作用在两等距离的内剪叉臂上，所以油缸对单侧内剪叉臂的作用力P为：N （4-24）Smm2.8单叉剪叉式升降平台的校核本次设计的双级剪式单叉剪叉式升降平台各铰接点均采用同型号的双头螺纹销连接，因此在对该机构进行校核的时候，除了要对剪叉臂进行强度校核外，还要对各铰接点的销轴进行强度校核。由于在该机构的运动过程中各铰接点的受力在不断变化，只需最大受力点进行校核。2.8.1各铰接点的受力分析结合双级剪式单叉剪叉式升降平台的结构和运动特点，对其进行整体受力分析，如图4.5所示。设货物重心与C点的距离K，A、D点的滑动摩擦系数为f，不计双级剪式机构的自身重力和内部摩擦力。将货物对该机构的作用力分解到C、D两点上根据力学定理可得： （4-25） （4-26） （4-27）将剪式机构看作一个整体，根据力学定理可得A、F点的受力情况： （4-28） （4-29） （4-30） （4-31）对臂AHE及CGE隔离受力分析，如图4.6所示，根据力学定理可得：图4.6 剪叉臂受力简图（a）则： （4-32） 则： （4-33）联立式（4-32）和（4-33），得 （4-34）对E点取矩，（4-35）将式（4-25）、（4-26）、（4-28）、（4-29）及（4-34）代入式（4-35），则： （4-36） （4-37） （4-38）以臂BGD为隔离研究对象，如图4-7所示。图4.7 剪叉臂受力简图（b）则： （4-39）2.8.2各铰接点销的选择与校核考虑到整体布局需要，以及结合装配草图，根据摩擦副的特性，取。对上述各铰接点在任意角度时的计算公式的分析计算，可知H点承受的作用力最大，且当时作用在H点的力最大。由式（4-37）知，当时KN KN销轴均用45钢制造，作调质处理，其屈服强度=355MPa，选择安全系数为2，其许用剪切应力=0.5=177.5MPa。考虑到生产制造的方便、节省制造工时，在使用材料允许的条件下，该机构交接的双头螺纹销均采用同一直径，取mm。MPa因此，该机构所有铰接点选用的销均满足强度要求。2.8.3油缸作用处杆件尺寸的确定与校核考虑到该杆件所受的作用力比剪式机构铰接点处的力大，经比较后取mm。MPa经校核可知，该杆件满足使用的强度要求。为了使工作台面下降至最低位置时滚轮不至于脱离滑道，剪叉臂的长度应该比底座的长度b小一些，一般可取 .(3.20)由设计参数可知：，。初选底座长度，系数为0.8，则根据式(3.20)可得剪叉臂的长度 。2.液压缸安装位置的确定由图3-4可知 .(3.21) 则 所以，即 而 初选 ，,，。而液压机构的有效垂直升降高度为 .(3.22)根据，液压缸上下交接点g、f的距离S（即液压缸的瞬时长度）为 .(3.23)液压缸两交接点之间的最大距离和最小距离分别为 设液压缸的有效行程为，为了使液压缸两铰接点之间的距离为最小值时，柱塞不抵到液压缸缸底，并考虑液压缸结构尺寸和（如图3-6所示），一般应取 .(3.24)同样，为了使液压缸两铰接点之间的距离为最大值时，柱塞不会脱离液压缸中的导向套，一般应取 .(3.25)式（3.24）和式（3.25）中的和根据液压缸的具体结构决定。图3-6 液压缸结构尺寸2.9 强度校核 整个机构，受力较大的零部件有内剪叉臂，液压缸的支撑横梁，销轴等，所以进行校核时，只需对这些受力较大的零件校核即可。2.9.1 剪叉臂的强度校核 由图3-9和图3-10可知，内剪叉臂aed受力要远大大于外剪叉臂bec，所以这里只校核外臂。外剪叉臂受力如图3-1所示。又由图4-8可知，的角度越小，则推力的值越大。若取最大值时满足强度要求，则该剪叉臂即满足强度要求。当机构在最低位置时，的值最小，即值最大。参照图3-1，剪叉臂所受的力都与剪叉臂有一定的夹角，为方便受力分析，将所有的力都按沿剪叉臂方向和垂直剪叉臂方向分解，有下列式子：.(7.1).(7.2) .(7.3).(7.4).(7.5).(7.6).(7.7).(7.8)图3-1 内剪叉臂aed受力图各力分解后的受力图如图3-2(a)所示，弯矩图见图3-2(c)图3-2 内剪叉臂aed的轴向及径向分解受力图剪叉臂的g处由于是有一个肋板作用，可看作力作用在剪叉臂上为均布载荷。由图3-2（c）中可知，最大弯矩发生在k点处，但需校核e、k两点处的强度，且图中有，。又已知剪叉臂的横截面宽和高分别为，如图3-3所示，图3-3（a）是e点处的截面图，图3-3（b）是k点处的截面图。e点处的抗弯截面系数为k点处的抗弯截面系数为图3-3 剪叉臂e、k两点处的截面图因为当时，此时e、k两点的弯矩最大，且由式（7.8）得，则选择材料为，参照参考文献1，所以是安全的。2.9.2 液压缸底架固定横梁的强度校核液压缸底架固定横梁（如图3-4所示）选择的是60号方钢，其受力情况如图3-5所示；已知60号钢的边长为60mm，液压缸推力作用点到坐标系O的距离为65mm，分别为推力在X，Y轴上的分力，且，。当液压缸在最小角度，即工作台在最低位置时，液压缸推力最大，虽然此时最小，即,，分力最大，所以由式(3.19)可得，则。当液压缸在最大角度，即工作台在最置时，虽然液压缸推力最大，此时最大，即,，分力最大，所以由式(3.19)可得，则。图3-4 液压缸与底架连接的横梁图3-5 液压缸与底架连接的横梁截面图 把它们平移到O点后，有（1） 对于X轴方向，其受力如图3-6所示图3-6 横梁X轴方向的受力图因为梁的抗弯截面系数，所以（2）对于Y轴方向，液压缸固定横梁受力如图3-7图3-7 横梁Y轴方向的受力图又梁的抗弯截面系数，则（3）当作用点平移到O点时，会产生一个扭矩，该扭矩的大小为又，其中，此时，该扭矩对横梁截面产生的剪切力为参照参考文献7，又由第四强度理论带入并化简：又选材料为，参照参考文献7，取安全系数为2，则，所以是安全的。2.10 轴的强度校核 由图分析可知，剪叉臂受力最大的地方为g点和d点，所以只需校核该两处的销轴即可。2.10.1 内剪叉臂固定端销轴的强度校核 因为销轴较短，所以只受切应力。依图3-2可知，剪叉臂固定端（即d点）销轴所受的力为。当机构面处于最低位置，即时，销轴受到的剪力最大，根据式(7.7)得。又销轴的直径为，导油孔直径为，则其横截面积为 又销轴受力情况见图3-8，从图中可知销轴受剪力为双剪切，又参照参考文献7，销轴的材料为35钢，经表面热处理，参照参考文献7，35钢的许用应力。取安全系数为2，则有，所以满足要求。2.10.2 液压缸缸体尾部销轴的强度校核液压缸尾部销轴的受的力即为液压缸的推力，如图3-8所示，因为销轴较短，所以只受切应力。又销轴的直径为，导油孔的直径为，则销轴的横截面积为 图3-8 尾部销轴的受力图参照3.2.2节，有 选择销轴材料为35，又35钢的许用应力，取安全系数为2，则有，所以设计的销轴满足要求。2.10.3 液压缸活塞杆头部支撑轴的强度校核 依图3-2可知，液压缸头部支撑轴（即g点）所受的力为。当机构面处于最低位置，即时，液压缸受到的推力最大，即。又销轴的直径为，导油孔直径为，则其抗弯截面系数为又销轴受力情况见图3-9，参照参考文献7，校核轴的弯曲强度为图3-9 头部支承轴的受力图轴的材料为钢，经表面热处理，参照参考文献7，钢的许用应力。所以满足要求。第3章 液压传动系统的设计计算3.1明确设计要求 制定基本方案设计之前先确定设计产品的基本情况，再根据设计要求制定基本方案。以下列出了本设计剪式液压升降台的一些基本要求：（1）主机的概况：主要用途用于家用小型重型设备起升，便于维修，占地面积小，适用于室外，总体布局简洁；（2）主要完成起升与下降重物的动作，速度较缓，液压冲击小；（3）最大载荷量：900kg，采用单液压缸控制联接组合叉杆机构进行升降动作。最大起升高度略大于一人高度；（4）运动平稳性好；（5）人工控制操作，按钮启动控制升降；（6）工作环境要求：不宜在多沙石地面、木板砖板地面等非牢固地面进行操作，不宜在有坡度或有坑洼的地面进行操作，不宜在过度寒冷的室外进行操作；（7）性能可靠，成本低廉，便于移动，无其他附属功能及特殊功能；3.2制定液压系统的基本方案3.2.1确定液压执行元件的形式14液压执行元件大体分为液压缸或液压泵。前者实现直线运动，后者完成回转运动，二者的特点及适用场合见下表。表3.1 液压缸与液压泵特点比较名 称特 点适 用 场 合双活塞杆液压缸双向对称双作用往复运动单活塞杆液压缸有效工作面积大、双向不对称往返不对称的直线运动，差动连接可实现快进，A1=2A2往返速度相等柱塞缸结构简单单向工作，靠重力或其他外力返回续表3.1 液压缸与液压泵特点比较摆动缸单叶片式转角小于360度双叶片式转角小于180度小于360度的摆动小于180度的摆动齿轮泵结构简单，价格便宜高转速低扭矩的回转运动叶片泵体积小，转动惯量小高转速低扭矩动作灵敏的回转运动摆线齿轮泵体积小，输出扭矩大低速，小功率，大扭矩的回转运动轴向柱塞泵运动平稳、扭矩大、转速范围宽大扭矩的回转运动径向柱塞泵转速低，结构复杂，输出大扭矩低速大扭矩的回转运动注：A1无杆腔的活塞面积 A2有无杆腔的活塞面积对于本设计实现单纯并且简单直线及回转运动的机构，可以采用齿轮式液压泵及双活塞杆液压缸，这样不仅简化液压系统降低设备成本，而且能改善运动机构的性能和液压执行元件的载荷状况。它们同时也可以实现增速，常用于电梯的升降、高低位升降台等液压设备。还有一种运动转换机构，小角度的回转运动用液压缸来实现，其运动比较平稳，长行程的直线运动可以用液压马达来完成。本设计要完成的单叉剪叉式液压升降台综合了扩程、回转这两种工作形式。3.2.2 确定液压缸的类型工程液压缸主要用于工程机械、重型机械、起重运输机械及矿山机械的液压系统。根据主机的运动要求，选择液压缸的类型为：直线运动单活塞杆双作用缓冲式液压缸。其特点：活塞双向运动产生推、拉力。活塞行程终了时减速制动，减速值不变。3.2.3 确定液压缸的安装方式工程液压缸均为双作用单活塞式液压缸，安装方式多采用耳环型。由于本设计中液压缸在作用过程中是一端固定，一端在垂直面上自由摆动的形式，因此选择液压缸的安装方式为：尾部耳环联接。3.2.4 缸盖联接的类型按缸盖与缸体联接方式，可分为外螺纹联接式、内卡键联接式及法兰联接式三种。这里采用法兰联接。3.2.5拟订液压执行元件运动控制回路液压执行元件确定之后，其运动方向和运动速度控制是拟订液压回路的核心问题。方向控制用换向阀或是逻辑控制单元来实现。对于一般中小流量的液压系统，大多数通过换向阀的有机组合实现所要求的动作。对于高压大流量的液压系统，现多采用插装阀于先导控制阀的组合来实现。本设计单叉剪叉式液压升降台特点：起升压力大，运行缓慢、平稳，能人工控制起升至某一固定高度时并保持该高度自锁。3.2.6液压源系统液压系统的工作介质完全由液压源提供，液压源的核心是液压泵。在无其他辅助油源的情况下，液压泵的供油量要大于系统的需油量，多余的油经过溢流阀回油箱，溢流阀同时起到开展并稳定油源压力的作用。容积调速系统多数是用变量泵供油，用安全阀限定系统的最高压力。为节省能源并提高效率，液压泵的供油量要尽量于系统所需流量相匹配。对在工作循环各阶段中系统所需油量相差较大的情况下，则采用多泵供油或变量泵供油。对于本设计，由于工作周期短，循环次数少，供油量可以适当减少以节省能源，采用单泵供油即可，不需蓄能器储存能量。对于油液的净化：油液的净化装置在液压源中是必不可少的。一般泵的入口要装有粗滤油器，进入系统的油液根据被保护元件的要求，通过相应的精滤油器再次过滤。为防止系统中杂质流回油箱，可在回油路上设置磁过滤或其他形式滤油器。根据液压设备所处环境及对温升的要求，还要考虑加热、冷却等措施。3.3确定液压系统的主要参数15液压系统的主要参数是压力和流量，它们是设计液压系统，选择液压元件的主要依据。压力决定于外载荷。流量取决于液压执行元件的运动速度和结构尺寸。3.3.1载荷的组成与计算：1、举升机升高到0.5m时液压缸的推力举升机升高到0.5m时，tan= 由式（3.1）得举升机的重心不变 F3和F4之间的距离为1994mm ，由式（3.2）和（3.3）求得F3 =33.413KN，则F4=1.587KN。将f=662mm 、F= F3 =33.413KN代入式（3.4）中，本文得到P=128.4KN。2、举升机在最低点时液压缸的推力根据图（3.3）所示的举升机结构尺寸，可求出角度 , tan= 再根据式（3.1）， 解得将、=39、L=2770mm、f=662mm 、d=0mm代入到式（3.4）中，解得液压缸的最大推力为 P=313.08 KN。由前面分析可知，举升机在最低点时，此时液压缸的推力是整个举升过程中所需推力最大值，选择液压系统时根据推力最大值确定。当平台处于最低位置时，液压缸荷重P最大。下面就根据载荷量来选取合适的液压缸。图3.2 液压缸本图表示一个以液压缸为执行元件的液压系统计算简图。各有关参数标注于图上，其中是作用在活塞杆上的外部载荷， 是活塞与缸壁以及活塞杆与导向套之间的密封阻力。作用在活塞杆是的外部载荷包括工作载荷 ，导轨的摩擦力和由于速度变化而产生的惯性力。（1）工作载荷常见的工作载荷有作用于活塞杆上轴线的重力、切削力、挤压力等，这些作用力的方向与活塞的运动方向相同为负，相反为正。在实际工作过程中，由于载荷量较大，活塞自身的重力可以忽略不计，切削力与挤压力共同组成的外力即为工作载荷 =P。由于本设计按最大载荷量定为1t来计算，所以每个液压缸=P=108040N。（2）导轨摩擦载荷对于直动型安装的液压缸一般都附有活塞导轨以固定其运动方向，导轨摩擦相对于总载荷可以忽略不计，因此=0。（3）惯性载荷， （3.1）速度变化量m/s起动或制动时间s。一般机械0.10.5s，对轻度载荷低速运动部件取小值，对重载荷高速部件取大值。行走机械一般取=0.51.5s加速度初步选定速度变化量=0.16m/s，=0.6s，则=0.27，以上三种载荷之和称为液压缸的外载荷， =108040+0+270=108310N。起动加速时 ， 稳态运动时 ， 减速制动时 。工作载荷并非每阶段都存在，该阶段没有工作，则=0。但在计算和校核时，应按照最大值取。 除了外载荷外，作用于活塞上的载荷F还包括液压缸密封处的摩擦阻力，由于各种液压缸的密封材质和密封形式不同，密封阻力难以精确计算，一般估算为 （3.2） 式中液压缸的机械效率，一般取0.900.95，这里取0.95， 。3.3.2初选系统压力液压缸的选择要遵循系统压力的大小，要根据载荷的大小和设备类型而定。还要考虑执行元件的装配空间、经济条件及元件供应情况等限制。在载荷一定的情况下，工作压力低，势必要加大执行元件的结构尺寸，对某些设备来说，尺寸要受到限制，从材料消耗角度看也不是很经济；反之，压力选的太高，对泵、缸、阀等元件的材质、密封、制造精度也要求很高，必然要提高设备成本。一般来说，对于某些固定尺寸不太受限的设备，压力可选低一些，行走机械重载设备压力要选的高一些。按表3.2所示初步选取15Mpa。表3.2各种机械常用的系统工作压力机械类型机 床农业机械小型工程机械建筑机械液压机大中型挖掘机重型机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力MPa0.80.23528810101820323.3.3计算液压缸的主要结构尺寸（1）液压缸的相关参数和结构尺寸15液压缸有关的设计参数见图3.3所示：图3.3 液压缸设计参数图3.3a为液压缸活塞杆工作在受压状态，图3.3b表示活塞杆受拉状态。活塞杆受压时 （3.3）活塞杆受拉时 （3.4）式中 无杆腔活塞有效工作面积，；有杆腔活塞有效工作面积，；液压缸工作腔压力，Pa；液压缸回油腔压力 Pa，其值根据回路的具体情况而定，一般可以按照下表估算；D活塞直径，m；d活塞杆直径，m。表3.3 执行元件背压力系 统 类 型背 压 力 MPa简单系统或轻载节流调速系统0.20.5回油带调速阀的系统0.40.6回油路设置有背压阀的系统0.51.5用补油泵的闭式回路0.81.5回油路较复杂的工程机械1.23回油路较短，可直接回油路可忽略不计在这里本文取背压力值在本设计中，液压缸不存在受拉的状态，所以只考虑其收压。一般液压缸在收压状态下工作时，其活塞面积为： （3.5）用式（3.5）须先确定与的关系，或是活塞杆径d与活塞直径D的关系，令杆径比=d/D，其比值可按表3.4选取。按工作压力选取d/D表3.4工作压力MPa5.05.07.07.0d/D0.50.530.620.70.7按速度比要求确定d/D表3.5（）1.251.331.460.1612d/D0.40.50.550.620.71注：速度比 ，为活塞两侧有效面积与之比。即 （3.6）如按工作压力应选取d/D=0.7，则相应的速度比=2，由于活塞不受拉力作用，所以活塞杆收缩时可以适当提高其速度， =2也是完全可以的。运用直径求法公式，可以求出d=71.8mm。液压缸的直径D和活塞杆径d的计算值要按国家标准规定的液压缸的有关标准进行圆整，如与标准液压缸参数相近，最好选用国产液压缸，免于自行设计加工。按照机械手册中工程液压缸技术规格,可以选择圆整后的参数：缸径为100mm，活塞杆为70mm,速度比=2，工作压力16Mpa，推力125.66kN。（2）计算活塞杆的行程当平台处于最低位置时，此时活塞杆应处于完全收缩状态,液压缸的长度为最小值，=1320mm。再计算一下平台上升的最大高度，这里设上升至最大高度的，计算得出最大高度H=2.1m。此时活塞杆伸长至。当活塞杆处于完全收缩状态时，液压缸的长度就等于，选定液压缸长度为1320mm。计算其行程： 。可以查得液压缸长度不得小于，实际长度满足要求。3.3.4确定液压泵的参数18（1）确定液压泵的最大工作压力 ， Pa，式中液压缸最大工作压力，根据可以求出从液压泵出口到液压缸入口之间的总的管路损失。初算可按经验数据选取：管路简单、流速不大的取0.20.5Mpa；管路复杂，进油口有调速阀的，一般取0.51.5 Mpa。这里取0.5Mpa。即（2）确定液压泵的流量 K系统泄漏系数，一般取1.11.3，这里取1.2液压缸的最大流量，对于在工作中用节流调速的系统，还需加上溢流阀的最小溢流量，一般取在前面已经初步选定台面速度变化量=0.16m/s， 本文就设定台面起升的最大速度，则活塞的运动速度应用公式，（这是在台面刚刚起升状态时，）所以（3）选择液压泵的规格 根据以上求得的和值，按系统中拟订的液压泵的形式，从手册中选择相应的液压泵产品。为使液压泵油一定的压力储备，所选泵的额定压力一般要比最大工作压力大2560%。查找手册选择CB-型齿轮泵，其参数如表3.6所示。表3.6 CB-型齿轮泵型号排量压 力转 速特点生产厂额定最高额定最高CB-1040162018002400铝合金壳体，可作双联泵榆次液压件厂（4）确定液压泵的驱动功率在工作中，如果液压泵的压力和流量比较恒定，则，其中液压泵的总效率，参考表3.7所示，选择=0.7。表3.7 液压泵效率液压泵类型齿轮泵螺杆泵叶片泵柱塞泵总效率0.60.70.650.800.600.750.800.85则，据此可选择合适的电机型号。3.3.5管道尺寸的确定在液压、气压传动及润滑的管道中常用的管子有钢管、铜管、胶管等，钢管能承受较高的压力，价廉，但安装时的弯曲半径不能太小，多用在装配位置比较方便的地方。这里本文采用钢管连接。管道内径计算 （3.7）式中 Q通过管道内的流量v管道内允许流速 ，取值见表3.8所示。表3.8 管道尺寸油液流经的管道推荐流速 m/s液压泵吸油管道0.51.5，一般取1以下液压系统压油管道36，压力高，管道粘度小取大值液压系统回油管道1.52.6取=0.8m/s，=4m/s, =2m/s.分别应用公式（3.7）得=20.2mm,=10.7mm,=15.2mm，根据内径按标准系列选取相应的管子，经过圆整后分别选取=20mm，=10.7mm, =15mm，对应管子壁厚。3.3.6油箱容量的确定在确定油箱尺寸时，一方面要满足系统供油要求，还要保证执行元件全部排油时，油箱不能溢出，以及系统最大可能充满油时，油箱的油位不低于最低限度。初设计时，按式 选取。式中：液压泵每分钟排出压力油的容积； 经验系数，按表3.9所示取 =4。表3.9 油箱容量系统类型行走机械低压系统中压系统锻压系统冶金机械12245761210则。3.4液压缸主要零件结构、材料及技术要求3.4.1缸体1、 缸体端部联接模式采用简单的焊接形式，其特点：结构简单，尺寸小，重量轻，使用广泛。缸体焊接后可能变形，且内径不易加工。所以在加工时应小心注意。主要用于柱塞式液压缸。2、 缸体的材料（45号钢）液压缸缸体的常用材料为20、35、45号无缝钢管。因20号钢的机械性能略低，且不能调质，应用较少。当缸筒与缸底、缸头、管接头或耳轴等件需要焊接时，则应采用焊接性能比较号的35号钢，粗加工后调质。一般情况下，均采用45号钢，并应调质到241285HB。缸体毛坯可采用锻刚，铸铁或铸铁件。铸刚可采用ZG35B等材料，铸铁可采用HT200HT350之间的几个牌号或球墨铸铁。特殊情况可采用铝合金等材料。3、 缸体的技术要求（1）缸体内径采用H8、9配合。表面粗糙度：当活塞采用橡胶密封圈时，Ra为0.10.4，当活塞用活塞环密封时，Ra为0.20.4。且均需衍磨。（2）缸体内径D的圆度公差值可按9、10或11级精度选取，圆柱度公差值应按8级精度选取。（3）缸体端面T的垂直度公差可按7级精度选取。（4）当缸体与缸头采用螺纹联接时，螺纹应取为6级精度的公制螺纹。（5）当缸体带有耳环或销轴时，孔径或轴径的中心线对缸体内孔轴线的垂直公差值应按9级精度选取。（6）为了防止腐蚀和提高寿命，缸体内表面应镀以厚度为3040的铬层，镀后进行衍磨或抛光。3.4.2活塞1、 活塞与活塞杆的联接型式活塞与活塞杆的联接形式见表3.10所示，这里采用螺纹联接。表3.10 联接形式联接方式备注说明整体联接用于工作压力较大而活塞直径又较小的情况螺纹联接常用的联接方式半环联接用于工作压力、机械振动较大的情况下2、 活塞与缸体的密封结构随工作压力、环境温度、介质等条件的不同而不同，常用的密封结构见表3.11所示18。表3.11 密封形式密封形式备注说明间隙密封用于低压系统中的液压缸活塞的密封活塞环密封适用于温度变化范围大，要求摩擦力小、寿命长的活塞密封1O型密封圈密封密封性能好，摩擦系数小；安装空间小，广泛用于固定密封和运动密封Y型密封圈密封用在20MPa下、往复运动速度较高的液压缸密封结合本设计所需要求，采用O型密封圈密封比较合适。3、 活塞的材料液压缸常用的活塞材料为耐磨铸铁、灰铸铁（HT300、HT350）、钢及铝合金等，这里采用45号钢。4、 活塞的技术要求（1）活塞外径D对内孔的径向跳动公差值，按7、8级精度选取。（2）端面T对内孔轴线的垂直度公差值，应按7级精度选取。（3）外径D的圆柱度公差值，按9、10或11级精度选取。3.4.3活塞杆1、 端部结构活塞杆端部结构分为外螺纹、内螺纹、单耳环、双耳环、球头、柱销等多种形式。根据本设计的结构，为了便于拆卸维护，可选用内螺纹结构外接单耳环。2、 端部尺寸按照本设计要求，选用直径螺距-螺纹长=。3、 活塞杆结构活塞杆有实心和空心两种。实心活塞杆的材料为35、45号钢；空心活塞杆材料为35、45号无缝钢管。本设计采用实心活塞杆，选用45号钢。4、 活塞杆的技术要求（1）活塞杆的热处理：经粗加工后调质到硬度为229285HB，必要时，再经过高频淬火，硬度达HRC4555。在这里只需调质到230HB即可。（2）活塞杆和的圆度公差值，按911级精度选取。这里取10级精度。（3）活塞杆的圆柱度公差值，应按8级精度选取。（4）活塞杆对的径向跳动公差值，应为0.01mm。（5）端面T的垂直度公差值，则应按7级精度选取。（6）活塞杆螺纹，一般应按6级精度加工（如载荷较小，机械振动也较小时，允许按7级或8级精度制造）。（7）活塞杆上工作表面的粗糙度为Ra0.63, 为了防止腐蚀和提高寿命，表面应镀以厚度约为40的铬层，镀后进行衍磨或抛光。3.4.4活塞杆的导向、密封和防尘1、 导向套（1）导向套的导向方式、结构见表3.12所示。表3.12 导向套导向方式备注说明缸盖导向减少零件数量，装配简单，磨损相对较快导向套导向管通导向套可利用压力油润滑导向套，并使其处于密封状态可拆导向套容易拆卸，便于维修。适用于工作条件恶劣、经常更换导向套的场合球面导向套导向套自动调整位置，磨损比较均匀由于本设计举升机，主要用于车辆的维修，在工作过程中液压缸伸缩的次数相对较少，所以磨损程度也相对较少。为了减少零件数量，降低成本可以采用缸盖导向的导向方式。 （2）导向套材料导向套的常用材料为铸造青铜或耐磨铸铁。由于选用的是和缸盖一体的导向套，所以材料和缸盖也是相同的，都选用耐磨铸铁。（3）导向套的技术要求导向套的内径配合一般取为H8/f9，其表面粗糙度则为Ra0.631.25。2、 活塞杆的密封与防尘这里仍采用O型密封圈，材料选择薄钢片组合防尘圈，防尘圈与活塞杆的配合可按H9/f9选取。薄钢片厚度为0.5mm3.4.5液压缸的排气装置排气阀用于排除液压缸内的空气，使其工作稳定。通常将排气阀安装在液压缸的端部，双作用液压缸应安装两个排气阀。常用的排气阀结构尺寸如图3.4所示，图3.4 排气阀结构3.4.6液压缸安装联接部分的型式及尺寸1、液压缸进出油口接头的联接螺纹尺寸，选取标准值,公称直径螺距数量=2、液压缸为单耳环型安装的主要尺寸为：CD=50，MR=50，EW=60，Y=60。单耳环不带衬套式3、柱塞式液压缸端部型式及尺寸根据所选的液压缸的缸径，确定液压缸缸盖端部的尺寸（均为对应的标准尺寸）。4、缸盖的材料液压缸的缸盖可选用35、45号锻钢或ZG35、ZG45铸钢或HT200、HT300、HT350铸铁等材料。选择ZG45铸钢。缸盖按9、10或11级精度选取。3.4.7液压系统的设计在设计过程中，要保证汽车被水平举起而不发生侧偏，两侧举升机上升过程中必须始终保持同一高度，活塞的运行速度必须时刻保持相等。举升机液压回路必须同步。 举升机的液压回路18如图3.5所示，主要有两部分组成：机械锁回路、升降回路。1.左机械锁液压缸 2.右机械锁液压缸3. 两位三通电磁阀 4.滤油器 5.液压泵 3.溢流阀7.三位四通电磁阀 8.普通调速阀 9.比例调速阀 10. 左升降缸 11.右升降缸图3.5 汽车举升机液压控制回路1、机械锁回路机械锁回路由油缸1、油缸2和两位三通电磁阀3组成。当电磁阀YA1得电时，两位三通电磁阀3左位工作，压力油进入液压缸1、2下腔，驱动活塞向上移动，将机械锁打开，此时举升臂可自由上升或下降。当YA1失电时，两位三通阀处于右位工作时，油缸下腔与邮箱直接相通，腔内油压为零时，油缸活塞在缸内弹簧和机械锁动齿条自重的作用下收回，机械锁闭合，举升臂被锁住，不能移动。此时工人可以进行各种维修工作。2 、升降回路升降回路由三位四通阀7、普通调速阀8、比例调速阀9、左升降液压缸10、右升降液压缸11组成。当三位四通阀7的YA2得电时，YA3失电时，油液上升，通过调速阀到达缸10、11。当YA2失电时，YA3得电时，两油缸下降。汽车举升机液压控制回路是用电液比例调速阀控制的同步回路，回路中使用了一个普通调速阀8和一个比例调速阀9.它们装在由多个单向阀组成的桥式回路中，并分别控制着液压缸10、11的运动，当两个活塞出现位置误差时，检测装置就会发出信号，调节比例调速阀的开度，使液压缸11的活塞跟上液压缸10的运动而实现同步。这种回路的同步精度较置精度可达0.5mm，费用低，系统对环境适应性强。下面是剪刀式举升机液压控制回路进行总结后的工作行程表3.13所示。表3.13 工作行程表电磁铁举升机上升举升机下降YA1+YA2+-YA3-+剪刀式液压系统设计的好坏，将直接影响举升的性能和效率。剪刀
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