剪叉式物流液压升降台的设计.doc

物流液压升降台的设计物流液压升降台的设计 Logistics hydraulic pressure cage assembly design 学生学号 03410314 学生姓名 陈 亮 专业班级 机自 0303 指导教师 卢伟宏 起止日期 2006 3 21 2006 6 25 吉 林 化 工 学 院 Jilin Institute of Chemical Technology 摘 要 随着汽车行业的发展 我国的汽车维修行业有了很大的发展 为之服务的汽车 维修设备行业已成为我国的新兴行业不断发展壮大 各种举升机设备如雨后春笋 不断涌现 质量不断提高 销量逐年增加 本设计采用剪叉式液压升降台 当今世界上的许多先进技术 如自动控制 光电开关等 已广泛应用到各种安全 装置的设计领域 因而在设计制造举升机时 应结合产品的特点 积极采用先进可 靠实用的现代安全技术 以下文中仅列举多数举升机普遍采用的安全措施为了使用 维护方面的安全保证措施涉及的范围很广 包括举升机有使用前的准备工作 举升 汽车时应该注意的事项 承载时的稳定性 降下汽车时的注意事项 日常和定期维 修检查工作等 整机的液压系统图油路各自拟订好的控制回路及液压源组合而成 各回路相互 组合时去掉重复多余的元件 力求系统结构简单 注意各元件间的联锁关系 避免 误动作发生 要尽量减少能量损失环节 提高系统的工作效率 为了便于液压系统 的维护和监测 在系统中的主要路段要装设有必要的监测元件 如压力表 温度计 等 在设计中可以考虑在关键部位 附设备用件 以便意外事件发生时能迅速更换 保证主机连续工作 各液压元件采用国产标准件 在图中按国家标准规定的液压元 件职能符号的常态位置绘制 对于自行设计的非标准元件可用结构原理图绘制 关键字 升降台 剪叉式 液压 亲 由于某些原因 没有上传完整的毕业设计 完整的应包括毕业设计说明书 亲 由于某些原因 没有上传完整的毕业设计 完整的应包括毕业设计说明书 相关图纸相关图纸 CAD PROECAD PROE 中英文文献及翻译等 中英文文献及翻译等 此文档也稍微删除了一部分内容 目 此文档也稍微删除了一部分内容 目 录及某些关键内容 如需要的朋友 请联系我的录及某些关键内容 如需要的朋友 请联系我的 QQ 2215891151QQ 2215891151 数万篇现成设计 数万篇现成设计 及另有的高端团队绝对可满足您的需要 及另有的高端团队绝对可满足您的需要 Abstract With the development of automobile industry the industry automobile of our country is kept in repair has had very big development the uninterrupted growth keeping equipment industry in repair for the automobile that serves already becoming Xin Xing industry of our country has expanded The various act rises machine equipment if bamboo shoots after a spring rain ceaseless rise of mass springs up unceasingly sell amounts increasing by year by year Capital is designed adopt the dyadic scissors fork hydraulic pressure cage assembly Many advanced technology of in the world in the nowadays extensive use already arrives at the various safety device design field if the autocontrol 光 electricity switch waits should adopt the pragmatic advanced reliable modern times safety technology combining with the product characteristic actively when depending on the machine designing that the fabrication act rises as a result The following lists major acts only in culture rising machine Key Words Cage assembly Scissors forks are dyadic Hydraulic pressure 目 录 摘 要 I ABSTRACT II 目 录 III 第一章 绪 论 1 1 1 举升机的发展简史 1 1 2 汽车举升机的设计特点 2 1 3 汽车举升机的安全保证措施 3 1 3 1 设计制造方面的安全保证措施 3 1 3 2 使用维护方面的安全保证措施 4 第 2 章 剪叉式升降台的应用及其受力分析的讨论 5 2 1 剪叉式升降平台的三种结构形式 5 2 2 双铰接剪叉式升降平台机构的位置参数计算 6 2 3 双铰接剪叉式升降平台机构的动力参数计算 8 2 4 剪叉式升降平台机构设计时应注意的问题 9 2 5 针对性比较小实例 9 2 6 双铰接剪叉式升降平台机构中两种液压缸布置方式的分析比较 12 2 6 1 问题的提出 13 2 6 2 两种布置方式的分析和比较 14 2 6 3 实例计算 15 第三章液压传动系统的设计计算 20 3 1 明确设计要求 制定基本方案 20 3 2 制定液压系统的基本方案 20 3 2 1 确定液压执行元件的形式 20 3 2 2 确定液压缸的类型 22 3 2 3 确定液压缸的安装方式 22 3 2 4 缸盖联接的类型 22 3 2 5 拟订液压执行元件运动控制回路 22 3 2 6 液压源系统 22 3 3 确定液压系统的主要参数 23 3 3 1 载荷的组成与计算 23 3 3 2 初选系统压力 25 3 3 3 计算液压缸的主要结构尺寸 26 3 3 4 确定液压泵的参数 28 3 3 5 管道尺寸的确定 30 3 3 6 油箱容量的确定 31 3 4 液压缸主要零件结构 材料及技术要求 31 3 4 1 缸体 31 3 4 2 活塞 32 3 4 3 活塞杆 33 3 4 4 活塞杆的导向 密封和防尘 33 3 4 5 液压缸的排气装置 34 3 4 6 液压缸安装联接部分的型式及尺寸 35 3 4 7 绘制液压系统原理图 35 第四章 台板与叉杆的设计计算 39 4 1 确定叉杆的结构材料及尺寸 39 4 2 横轴的选取 43 结 论 44 致 谢 45 参考文献 46 第一章 绪 论 汽车举升机是现代汽车维修作业中必不可少的设备 它的主要作用就是为发动 机 底盘 变速器等养护和维修提供方便 举升机的从上世纪 20 年代开始使用 发 展至今经历了许多的变化改进 种类也比较多 一般有柱式 剪式 其驱动方式有 链条传动 液压传动 气压传动等 本章就从举升机的产生 发展以及制造工艺等 方面进行简单的介绍 1 1 举升机的发展简史 汽车举升机在世界上已经有了 70 年历史 1925 年在美国生产的第一台汽车举 升机 它是一种由气动控制的单柱举升机 由于当时采用的气压较低 因而缸体较 大 同时采用皮革进行密封 因而压缩空气驱动时的弹跳严重且又不稳定 直到 10 年以后 即 1935 年这种单柱举升机才在美国以外的其它地方开始采用 1966 年 一家德国公司生产出第一台双柱举升机 这是举升机设计上的又一突 破性进展 但是直到 1977 这种举升机才在德国以外的其它国家出现 现在双柱举升 机在市场上以占据牢固的地位 其销量还在持续增长 它和四柱举升机相比 既有 优点 也有缺点 以下将作一简要说明 我们所见到的绝大多数举升机均采用固定安装方式 在举升前汽车必须驶上举 升机 在移动式举升机方面也有几项成功设计 如剪式举升机 菱架式举升机等 但这类举升机仍存在两个主要问题 接近汽车下部较难 在车间移动举升机时难逾 越地面上的障碍物 当然 可移动性是这类举升机的突出优点 现在固定安装的单 柱 双柱 四柱举升机已在维修现场广泛采用 而移动式举升机却相对要少得多 最初设计单柱举升机外 车辆较大 其底盘也能明显辨认 因而汽车检修区远 远大于举升器件 而今绝大多数汽车均为 紧凑型 或 半紧凑型 导致汽车检修 区域接近主要举升机器件而不便操作 但在南美洲却属例外 那里仍然采用较大的 车辆 这可能是单柱举升机在该地区的市场上仍然受到欢迎的重要原因 单柱举升 机有两大优点 当其下降后 不致成维修车间的障碍物 汽车可在举升机上转动 但美国却受到了责难 主要是举升机的旋转会带来撞击操作人员的危险 单柱举升 机的主要缺点是 第一 它需要在车间的地面挖掘一个相当大的坑穴后才能安装 其次 它只能为使用提供车轮支撑方式 第三 使用时难于接近汽车下部的一些重 要检修区域 举升用的油缸潜藏在地下也给维修带来两大问题 第一是检修这些零 部件颇为困难 其次是由于油缸所处的环境条件差 容易生锈 特别是地下水位较 高时更是如此 双柱举升机 包括液压式或机械式 均具有以下优点 第一 检修汽车下部具 有很高的可接近性 几乎达到 100 其次 采用车轮自由型的方式支撑汽车 因 而拆卸车轮时不需要其它辅助性的举升措施 第三 结构紧凑 占地面小 双柱举 升机的缺点是 第一为确保安全 安置举升机时要求非常严格 否则在举升过程中 容易摇晃或颠覆 第二 由于举升机常采用车轮自由型的方式支撑汽车 如需采取 车轮支撑型的方式维修汽车则甚感不便 如检查悬挂系统 检查转向机构间隙或进 行车轮定位检验等 第三 由于举升臂和立柱承受悬臂或载荷所产生的巨大应力 其承力件易于磨损 因而双柱举升机的安全工作寿命一般要比四柱举升机低 四柱举升机有四根立柱 两根横梁 用于支撑汽车的两个台板 举升前 汽车 很容易正确无误地驶上四柱举升机的台板 由于台板内侧设备有凸缘 当汽车驶上 台板时也不致坠入其间的空隙中 车轮支撑型四柱举升机的优点是 第一 举升机 装载汽车时勿需较高的技术 操作也很简便 第二 承载时非常稳定 第三 支撑 载荷受力简单 应力较低 从而延长了设备的使用寿命 第四 由于具有较高的使 用价值 从经济上来看也是合算的 第五 易于维修 第六 在车间现场进行安装 也较方便 只要地面平坦 其混凝土厚度能够固牢立柱的地脚螺栓即可 四柱举升 机的缺点是 和双柱举升机相比 战地面积教大 对汽车检修区域可接近性较差 解放后 特别是改革开放以来 我国的汽车维修行业有了很大的发展 为之服 务的汽车维修设备行业已成为我国的新兴行业不断发展壮大 各种举升机设备如雨 后春笋 不断涌现 质量不断提高 销量逐年增加 有人说 对于汽车维修企业来说 汽车举升机可能是除厂房而外的最重要的投 资 因为它具有至关重要和不可替代的作用 甚至直接影响到汽车维修业务的兴衰 汽车举升机是汽车维修设备行业的支柱设备之一 让我们生产出更多 更好 更受 用户欢迎的汽车举升机 为汽车维修企业服务 1 2 汽车举升机的设计特点 1 举升机台板降到下位时 与地面应尽可能在同一平面上 为达到此目的 虽然可在地面上挖掘凹坑 但需增加投资费用 也破坏了车间地面的平整性 为此 在保证强度和刚度的前提下 应尽可能降低举升机台板和横梁的高度 这样 既便 于汽车驶上举升机 又使驶上台板的斜面长度尽可能短 节约车间的占地 在条件 许可时 举升机台板 或横梁 应选择专用型钢或用钢板拆弯成形 2 正确选择传动方式 采用机械传动 螺母 螺杆 或液压传动 油缸 均 用电动机驱动 机械传动的成本较高 耗能较多 但安全性较好 经验证明 机械传动的能耗为液压传动所需能耗的两倍 在举升载荷 举升时间均相同的条件 下 机械式举升机的螺母 螺栓磨损较快 而液压式举升机的维修量却相对要小些 虽然液压式举升机的技术难度较大 但多数零部件 液压泵 液压缸 阀门 密封 元件等 均可外购或外协 当然一定要选用优资产品 3 丝绳的选择 为了减少滑轮直径从而缩小寄生机立柱的断面尺寸 应该选 用高柔度的钢丝绳 钢丝绳应有较高的安全系数 一般应达 8 为此 应增加钢丝 绳钢丝的数目 如英国某公司 3t 系列的举升机所采用的钢丝绳的直径为 9mm 两根 并列 每根 37 股 每股 6 根钢丝 滑轮通常用钢材制成 而该公司采用玻璃纤维与 尼龙混合制成 50 的玻璃纤维 50 的尼龙 这样 不仅价格便宜 还能减轻钢 丝绳的磨损 延长其使用寿命 1 3 汽车举升机的安全保证措施 今天全世界都对在危险作业环境下工作的人们的安全寄予极大的关注 汽车举 升机具有潜在的危险 因为人们要在其下面工作 当其升降时如不小心 也会碰伤 手足 近年来不少国家还制定了专门性法规 以防止或至少使安全事故的可能性降 低到最低限度 汽车举升机的安全保证措施主要从两方面着手 一方面从设计制造方面采取措 施 好提高汽车举升机的安全技术特性 另一方面则应在使用维修过程中遵循严格 的操作规程 保证汽车举升机能在良好的技术状态下正确地运行 现分别说明与后 1 3 1 设计制造方面的安全保证措施 当今世界上的许多先进技术 如自动控制 光电开关等 已广泛应用到各种安 全装置的设计领域 因而在设计制造举升机时 应结合产品的特点 积极采用先进 可靠实用的现代安全技术 以下仅列举多数举升机普遍采用的安全措施 1 举升机应能经受超负荷试验 包括举升和支撑 一般应为最大举升能力的 125 此时举升机的构件不得有任何永久性的变形和损坏 2 所有的操作控制机构均采用 双重保险 以防误操作 即举升机运行前必 需操作两个控制机构 或按钮开关 后才能驱动 3 所有的控制电路均采用失效保护 即任何单个元件失效 也不会使举升机 坠或上升所造成非常危险的局面 4 所有的举升机器件均应有第二支撑系统 原有的提升系统失效时 它能自 动进行有效的支撑 5 所有的柔性提升手段 如钢丝绳 链条等 均应有足够的安全系数 并在 制造厂设置的保护罩内传动 6 所有的运动零件均应有防护装置 以免撞击操作人员的任何部位 特别是 手 足 衣服等 7 所有举升机的设计均应把举升重物滑移的可能性降低到最低限度 1 3 2 使用维护方面的安全保证措施 使用维护方面的安全保证措施涉及的范围很广 包括举升机有使用前的准备工 作 举升汽车时应该注意的事项 承载时的稳定性 降下汽车时的注意事项 日常 和定期维修检查工作等 虽然汽车举升机已有 70 年的历史 其设计原理并无多大改 变 但如果忽视安全要求 超载使用 疏忽大意 仍然会造成严重事故 甚至发生人 身伤亡 因此安全问题一定要引起使用单位和操作人员的高度重视 首先 应选购 那些安全性能良好的汽车举升机 另外 还应认真学习和理解说明书中的各项安全 注意事项并认真贯切执行 这里仅就使用维护举升机时普遍应当注意的事项说明于 后 1 使用中的举升机每天都应进行检查 发现有效故障或零部件损坏时 不得 再使用 维修时应采用该举升机的制造厂所提供的配件 不得随意代替或自制 2 举升机不得超载使用 每台举升机的额定载荷均注明在设备的铭牌上 特 别要注意防止偏载 即整机虽未超载而某一举升臂确已超过允许的额定载荷 故欲 举升那些前后轴载荷严重分配不均的汽车时应特别注意 能满足要求的才能装载使 用 3 安置汽车和使用举升机均应由经过培训并经考核合格的人员操作 4 举升汽车时 车内不得有人 举升机升降和使用时 顾客和无关人员应远 离举升机 5 举升机区域内不得有任何障碍物 如油脂 废物 瓦砾等 6 当汽车驶上举升机前 应清除通道 不得驶过或撞击举升臂 连接器 车 轴支撑器等 以防损坏举升机或汽车 7 在举升机上承载汽车时应仔细操作 将举升机的支撑器安置到汽车制造厂 推荐的举升机逞力接触点 只有当支撑器与汽车上的承力点接触严密后才能将举升 机升起 对其接触的严密性进行认真检查后 才能将汽车举升到需要的工作高度 8 要注意某些汽车上的零部件由于移动或安装位置的不同会引起重心的急剧 变化 从而导致举升汽车时的不稳定 9 举升机降下前 应将汽车下面的工具箱 台架及其它设备全部移开 要降 下举升机前 还必须松开锁紧装置 注意 如欲在汽车下面进行维修作业时 应将举升机提升到足够的高度 以便锁 紧装置啮合 第 2 章 剪叉式升降台的应用及其受力分析的讨论 2 1 剪叉式升降平台的三种结构形式 本讨论的目的通过分析气液动类的剪叉式升降平台机构特点 论述了设计时应 注意的问题及其应用范围 气液动剪叉式升降平台具有制造容易 价格低廉 坚实 耐用 便于维修保养等特点 在民航 交通运输 冶金 汽车制造等行业逐渐得到 广泛应用 本设计中主要侧重于小型家用液压式的升降平台 在设计气液动剪叉式 升降平台的过程中 一般我们会考虑如下三种设计方案 如简图 2 1 所示 图 2 1 结构简图 图中表示气液动剪叉式升降平台的三种结构形式 长度相等的两根支撑杆 AB 和 MN 铰接于二杆的中点 E 两杆的 M A 端分别铰接于平板和机架上 两杆的 B N 端分别与两滚轮铰接 并可在上平板和机架上的导向槽内滚动 图中的三种 结构形式的不同之处在于驱动件液压缸的安装位置不同 图 a 中的驱动液压缸的下不固定在机架上 上部的活塞杆以球头与上平板球窝 接触 液压缸通过活塞杆使上平板铅直升降 图 b 中的卧式液压缸活塞杆与支撑杆 MN 铰接于 N 处 液压缸驱动活塞杆控制 平台铅直升降 图 c 中的液压缸缸体尾部与机架铰接于 G 处 活塞杆头部与支撑杆 AB 铰接于 F 处 液压缸驱动活塞杆可控制平台铅直升降 按照液压缸的安装形式 称图 a 的形式为直立固定剪叉式结构 图 b 的形式为 水平固定剪叉式 图 c 的形式为双铰接剪叉式结构 直立固定剪叉式结构 液压缸的行程等于平台的升降行程 整体结构尺寸庞大 且球铰链加工负载 在实际种应用较少 水平固定剪叉式机构 通过分析计算可知 平台的升降行程大于液压缸的行程 在应用过程中可以实现快速控制升降的目的 但不足之处是活塞杆受到横向力的作 用 影响密封件的使用寿命 而且活塞杆所承受的载荷力要比实际平台上的载荷力 要大的多 所以实际也很少采用 双铰接剪叉式结构避免了上述缺点 结构比较合理 平台的升降行程可以达到 液压缸行程的二倍以上 因此 在工程实际中逐渐得到广泛的应用 本设计就重点 对双铰接剪叉式结构形式加以分析 论述 2 2 双铰接剪叉式升降平台机构的位置参数计算 由图 2 2 可知 图 2 2 位置参数示意图 1 21 2 sin 1 cos CLCL H ll 2 222 cos 2 TCl TC 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 F 到液压铰接点 G 的距离 L 支撑杆的长度 支撑杆固定铰支点 A 到铰接点 F 的距离 l T 机架长度 A 到 G 点的距离 活塞杆与水平线的夹角 以下相同 将 2 式代入 1 式 并整理得 3 222 2 1 2 2 HLTCl l ClTC 设代入 3 式得 00 C CH H 4 222 1 2 00 00 2 2 HTClL l ClT C 在 4 式中 升降平台的初始高度 0 H 液压缸初始长度 0 C 双铰接剪叉式升降平台机构的运动参数计算 图 2 3 运动参数示意图 图中 是 F 点的绝对速度 是 B 点绝对速度 是 AB 支撑杆的速度 F V B V 1 是液压缸活塞平均相对速度 是升降平台升降速度 由图 3 可知 1 V 2 V 1 11 1 1 1 2 sin sin sin cos cos sin F F B B Vl VVl V L VL l V L VV l 5 2 1 cos sin VL Vl 在 5 式中 液压缸活塞平均相对运动速度 1 V 升降平台升降速度 2 V 支撑杆与水平线的夹角 以下相同 2 3 双铰接剪叉式升降平台机构的动力参数计算 图 2 4 动力参数示意图 图中 P 是由液压缸作用于活塞杆上的推力 Q 是升降平台所承受的重力载荷 通过分析机构受力情况并进行计算 过程省略 得出 升降平台上升时 coscossincostan tan sin 222cossincos QLfLbfbb Pbfb lf 6 升降平台下降时 coscossincostan tan sin 222cossincos QLfLbfbb Pbfb lf 6 7 式中 P 液压缸作用于活塞杆的推力 Q 升降平台所承受的重力载荷 f 滚动摩擦系数 b 载荷 Q 的作用线到上平板左铰支点 M 的水平距离 由于滚动轮与导向槽之间为滚动摩擦 摩擦系数很小 f 0 01 为简化计算 或忽略不计 由 6 7 式简化为 8 cos sin PL Ql 2 4 剪叉式升降平台机构设计时应注意的问题 由式 5 和 8 可知 当 增大时 值随之减小 当 减小时 21 VV P Q 值随之增大 在确定整体结构值随之减小 当 减小时 P Q 值随之增大 在液压缸行程不变的情况下 升降平台升降行程会减小 反之 则会使液压缸行程 受力增大 因此设计时应综合考虑升降行程与液压缸受力两个因素 在满足升降行 程及整体结构尺寸的前提下 选取较高的 初始值 而且在整个机构中 AB 支 撑杆是主要受力杆件 承受有最大的弯矩 所以应重点对其进行强度校核 液压缸可采用单作用缸也可以采用双作用缸 不过要看具体情况 一般我们都 采用单作用柱塞缸 因为采用这样的缸比较经济 而且总体泄漏量少 密封件寿命 长 采用单作用柱塞缸时考虑到在空载荷时 上平板的自重应能克服液压缸活塞与 缸体间的密封阻力 否则 会导致升降平台降不下来 2 5 针对性比较小实例 如某自动生产线上 需设计一种升降平台 要求升降平台最大升降行程应大于 620mm 升降平台面最低高度应小于 300mm 最大承重载荷 0050kg 根据实际使用要求 我们选取了单作用柱塞缸式液压缸 液压缸初始长度 595mm 最大行程 320mm 升降太机构尺寸 升降台面最低高度 0 C max S 281mm 机架长度 T 1 200 支撑杆长度 L 1 230 5mm 0 H 按照上述尺寸 结合以上公式分别对双铰接剪叉式和水平固定剪叉式两种结构 形式进行了计算 计算结果见表 1 表 2 和统计图 其中滚动摩擦忽略不计 水平 固定剪叉式结构公式如下 22 1 2 2 tancos HLTS Plfb QL 此处省略 NN NNNNN NNN NN 字 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 1 活塞的技术要求 活塞外径 D 对内孔的径向跳动公差值 按 7 8 级精度选取 1 D 端面 T 对内孔轴线的垂直度公差值 应按 7 级精度选取 1 D 外径 D 的圆柱度公差值 按 9 10 或 11 级精度选取 画图 3 4 3 活塞杆 1 端部结构 活塞杆的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 画图 P37 173 如图 为内螺纹联接简图 查表 37 7 4 按照本设计要求 选用直径 螺距 螺 纹长 33 245KKtA 3 活塞杆结构 活塞杆有实心和空心两种 如下图 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 活塞杆的热处理 粗加工后调质到硬度为 229 285HB 必要时 再经过高频 淬火 硬度达 HRC45 55 在这里只需调质到 230HB 即可 活塞杆 和 的圆度公差值 按 9 11 级精度选取 这里取 10 级精度 活塞杆 的圆柱度公差值 应按 8 级精度选取 活塞杆 对 的径向跳动公差值 应为 0 01mm 端面 T 的垂直度公差值 则应按 7 级精度选取 活塞杆上的螺纹 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 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m 镀以厚度约为 40的铬层 镀后进行衍磨或抛光 m 3 4 4 活塞杆的导向 密封和防尘 1 导向套 导向套的导向方式 结构见下表 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 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 导 向 套 导 向 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 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 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 63 1 25 m 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 5mm 3 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 其余 技术要求 锥面热处理硬度 材料 3 标记 排气塞 图 3 5 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 按表 37 7 8 选取标准值 公称直径 螺距 数量 33 2 2M 2 液压缸为单耳环型安装的主要尺寸为 按 P37 231 选取 如图 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 根据所选择的液压缸的缸径 按照表 37 7 59 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 在这里选择 ZG45 铸钢 缸盖按 9 10 或 11 级精度选取 3 4 7 绘制液压系统原理图 整机的液压系统图油各自拟订好的控制回 路及液压源组合而成 各回路相互组合时去掉 重复多余的元件 力求系统结构简单 注意各 元件间的联锁关系 避免误动作发生 要尽量 减少能量损失环节 提高系统的工作效率 为了便于液压系统的维护和监测 在系统中的主要路段要装设有必要的监测元 件 如压力表 温度计等 在设计中可以考虑在关键部位 附设备用件 以便意外事件发生时能迅速更换 保证主机连续工作 各液压元件采用国产标准件 在图中按国家标准规定的液压元件职能符号的常 态位置绘制 对于自行设计的非标准元件可用结构原理图绘制 在系统图中注明了各液压执行元件的名称和动作 各液压元件的序号以及各电 磁铁的代号 并附有相关说明 首先考虑 在升降台回落时 可以有两种驱动方式 一是采用液压缸加压回落 这种方式一般是在液压缸平放 而且活塞杆一端在回落时没有施加外力的情况下采 用 另一种是由活塞杆的自重和一端施加的外力使液压缸回油 活塞杆回落 在这 里我们采用第二种方式 可以省去很多功率 略去很多的机械设备 符合我们的设 计原则 其次 由于采用柱塞式液压缸在下降时依靠本身的重量 在使用过程中 会出现过升降机处于某个位置时 向上或向下漂移的现象 如下图 主要原因是在滑阀处于中位时 A P B T 口虽均不相通 但实际上存在着 内泄漏量 约 3ml min 久而久之 会产生不同程度的向上或向下漂移 当 P 口有 向上的压力时 会产生上移现象 当 P 口无压时 由于自重会产生下移现象 而且 在长期这种高压冲击下会逐渐加剧这种现象 这增加了设备不安全的因素 此种布 局需要加以改进 图 3 6 改进后的液压系统 改进后如下图所示 液压系统所做的改变包括 变换向阀的中位机能 O 为 Y 型 换向阀的 B 口节控制油路到液控单向阀的液控口 这样当升降机下降到最低位置时 由于换向阀的 A 口 柱塞缸 与 T 口相通 如果 T 口又与油箱直接连接 则柱塞缸 处于降下的位置时 只要回油管压力产生的使升降机向上的力小于升降机的负载和 摩擦力 升降机是不会向上漂移的 一般地说 制造泄漏量几乎为零的液控单向阀 在技术上是可以做到的 因此 也不必担心向下漂移的现象 台板的升降由液压泵和液压缸来驱动 当液压缸的下腔进油而上腔排油时 活 塞杆伸出 剪叉钢架摆动 钢架端和为滚轮 如下图 这时两滚轮分别沿着升 A E 降台板和小车底桥向中心方向滚动 从而抬升升降台板 当液压缸上腔进油下腔排 油时 液压缸活塞在液压力和台板钢架自重作用下 活塞杆向缸内缩回 使钢架端 和滚轮向离开台板 底桥中心方向移动 升降台板下降 通过控制液压缸活塞 A E 杆的伸缩长度来控制升降台板的升降高度位置 杆1 杆2 杆4 杆3 液压系统工作原理图见图纸2 由图分析 当电机起动后 泵开始供油 系统由 定量泵3 供油 溢流阀5 调整系统压力16MPa 执行器不动作时系统压力经单向阀4 和换向阀6 后卸载 当电磁铁EV 1 EV 2a 通电时 压力油经换向阀6 8 液控单 向阀10 单向调速阀11 及管道破裂保护阀12 后至升降缸13 的下腔 顶出活塞杆 缸上腔油液经过换向阀14被挤回油箱 升降台板上升 当电磁铁EV 1 EV 2b 通 电时 液控单向阀10 被打开 此时双向导通 升降缸下腔油液在台板 钢架自重和 活塞的作用下 经由管道破裂保护阀12 单向调速阀11 液控单向阀10 换向阀8 右位后流回油箱 升降台板下降 当EV 1 EV 2 都不通电时 台板支承重物 系统卸 载 若需要快速下降时 可在EV 2b通电的同时 EV 3也通电 此种情况还适合空载 时自重不能完全克服液压缸阻力而促进台板快速下降 小车在上升过程中 即电磁 铁EV 1 EV 2a 通电时 当钢架端滚轮向左移动直至接触到限位开关LS时 限位 E 开关将通过继电器从而制动电磁阀6 电磁铁EV 1断电 系统卸载 台板保持高度不 变 台板支承重物 此举措是为了限制台板上升的最大高度 由于液压升降台的荷重较大 惯性也较大 为使台板升降平稳安全 系统主要有 以下特点 1 为防止台板载荷重物下移 系统采用密封性良好的液控单向阀自锁 2 为使重物能平稳下降 采用单向调速阀调速 噪声更小 3 系统不动作时 直接卸载 节约能耗 4 为使升降台结构更紧凑 采用便于安装和维护的叠加元件 液压系统元件统 一布置在液压站内 5 为防止台板在工作中意外安全事故的发生 系统采用了管道破裂保护阀安装 在缸下腔进油口接头上 一旦管路或其他部分发生管道突然爆破 接头松动 泄压 或台板出现异常失控超速下坠时 它能根据压差自动切断油路 防止发生坠落事故 保护设备和人身安全 1 另外 在电气控制上 在升降平台下缘设置限位开关 台板上升时 一旦升至所限定的最 大高度 限位开关发出电信号 强制系统卸载以确保台板上升到合适的高度 第四章 台板与叉杆的设计计算 台板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 停放就是台板起了关键的作用 在进行维修作业之前首先得驶上台板 需要说明的 是台板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 根据上面汽车尺寸参数 确定台板的长度为 2600mm 宽度 450mm 材料采用热 轧钢板 其形状见图纸 需要说明的是台板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 叉杆的外形图如图所示 4 1 确定叉杆的结构材料及尺寸 1 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 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 计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 时 所受弯矩最大 如图 5 22 2 2562 7 8 max Wl l cos W cos Ml Nm l 当升降台处于最高位置 时 轴向力最大 如图30 正值为拉力 负值为压力 1225 4 D B W NsinN 1225 BA NN 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 可得 42 22 3 Ax PWW ll F l sinlcoscossin 110 1N Ax F 计算弯矩 由上图可转化成下图来分析 根据以上条件画弯矩图 如下 由此图可知 杆 1 的最大弯矩在 C 点 经计算当时 有最大值 即拥5 c R 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 11 6W P 与 W 的关系值根据上述的公式 求得 代入以上各式 求得的值如下图 2 cos sin sin l PW al 则 21 5112 36 maxAB M RR lNm 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 经分析计算 CD 段受到的轴向压缩力最大 由于刚刚计算出54929 CD TN 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 bh 如图 则该状态下的工作应力为 max 22 65112 654929 Cs Nh M bhAbhn 其中 叉杆实际工作应力 材料许用应力 材料的极限应力 对于 45 号钢 为 340Mpa s 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 0 1m 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 0 1m 代入上式 最大工作应力 这里取 即叉杆的 36165 17021 3 0 01 MPabmm b 25bmm 横截面为100 25 h b 2 mm 4 2 横轴的选取 选取套联在活塞杆端部的横轴 根据总体结构布局确定横轴长度需要 220mm 由于是单耳环联接 其内径 CD 50 横轴的外径也应为 50mm 但考虑到二者需要相 对滑动 应使横轴的外径略小于 50mm 这里取 d 48mm 单耳环的宽度值 EW 60mm 将叉杆要联接到横轴处的孔进行加长处理 使两者接触面积适当的增 大以减小弯曲应力及及剪应力 因此可按下图分析横轴所受应力 当时 P 113680N 可求得 作用于横轴上的力 P5 56840 2 AB P RRN 是均匀分布的 分布距离为 60mm 故集度为 截面 6 113680 1 89 10 0 06 qN m O 上的最大弯矩为 截面 C 和 D 上的剪力 0 03 0 80 035402 4 2 A MRqNm 这里没有考虑剪力与弯矩的正负 56840 A QRN 其弯曲应力为 3 32 5402 4161 MMpa d 剪应力 22 56840 31 4 48 44 Q MPa d 对于其它几个销轴 由于所受的应力都小于上述值 在不改变材料的基础上选 择直径各为 35mm 40mm 是完全可以的 这里