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剪叉式液压升降台的设计 剪叉式 液压 升降台 设计

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内容简介：

附录ALifts optimization design Cars with glass lifts is key to guide gibs problem. Guide gibs function is to make window glass up and down movement, can in vertical, front and back, the or so direction assurance guidance; General use metal, leather, felt or rubber is made. The above test method although considered the guide friction factors, but DuoZhong and all kinds of automobile glass lifts the actual trajectory there are still differences, a lack of corresponding conversion method. Such as xiali, mai hing industrial vehicle glass lifts, its lifting movement track are big radius arc (R1250mm. 2500 mm). Xiali car window of installed in lifting arm brackets, the window in lifting movement, is to use the groove and roll in the bracket the axial clearance, to constantly adjust Angle brackets, in order to adapt to the window glass in the guide groove movement up and down, so the actual working condition and test on the stage of the simulation working condition is showed in the. In order to make the test requirements close to the actual working condition, through the nearly sample comparative experiments, the statistics and analysis, find the suitable correlation coefficient, is the production of all kinds of glass lifts to all kinds of models of the door, that ensure the match door window product performance, also improve the quality of the test bed of practical value. Because arm type glass lifts manufacturing process relatively simple, low cost, at present our country about 80% of the automobile glass lifts the arm type glass lifts. And soft type glass lifts from stability and resistance movement is much better than the former more compact structure, and the installation and layout are more convenient, but at present our country about soft type lifts, there is no formal national standards.Soft shaft type glass lifts in the world of high-grade vehicle especially cars has been used in great quantities, it is a more advanced glass lifts. In recent years the introduction of domestic automobile products, such as the truck, Beijing, nanjing Cherokee and tell YiWeiKe provided by the lifter. At present some domestic auto parts factory has in such as Beijing automobile glass lifts factory, nac accessory tools factory, sichuan car factory accessories factory completed the soft shaft type glass lifts production technology of technological development (introduction), can provide the product localization. With its low value-added production level, can also be used to replace arm type glass lifts.As the car structure layout design, manufacturing cost, manufacturing technology, the requirements of the manual push-pull type window of adjusting mechanism for many still vehicle in use. At present the arm type and manual (mechanical) glass lifts as the main use the type, the gentle type glass lifts is limited to introduce the application of the model, and electricity-powered glass lifts application is less.Electric glass lifts in foreign high-grade car is very normal, due to the application of the complicated structure, and high cost, and domestic small motor performance instability, the products in our country at present is used in automobile products is less. Can foresee, along with the car design, manufacturing level enhancement, electric glass lifts will more and more application in automobile products.Glass lifts the door system of the door is the attachment. Glass lifts is to realize the car door glass doors accessories lifting movement. Through the glass lifts drive glass bracket for up and down movement, thus make the glass door window frame of door along the guide groove or guide for lifting movement. The common glass lifts main has a fork arm type transmission and rope wheel drive two common form. The latter can adapt to the glass in the big curvature of the surface movement and arc. In addition there is a hand control type two kinds of control ways he electric. The door design and layout. Proper selection and arrangement glass lifts is to guarantee the glass lift control light and reliable work of the key.As the door system of moving parts, lifts and body not only of the layout related internal and external board, at the same time also and the door both sides of guide rail and glass of water cut, sealed inside and outside the door, even have a certain correlation and speakers. In the door system especially inside and outside door plank and glass shape after confirmation, need to be in preliminary based on the door system and glass lifts associated parts layout and analysis. At the same time in the leg levelers mathematical model (CAD) before building also need on the door system and the mutual relationship between nt together.this may and related mechanical analysis.附录B升降器优化汽车用玻璃升降器的关键是导向槽问题。导向槽的功能是使车窗玻璃上下运动时，能在垂直、前后及左右方向上保证导向作用；一般用金属、毛毡或橡胶制成。上述试验方法虽然考虑了导轨摩擦等多种因素，但与各种汽车用玻璃升降器的实际运动轨迹仍有差异，也缺少相应的换算方法。如夏利、华利车用玻璃升降器，其升降运动轨迹均为大半径圆弧(R1250mm2500mm)。夏利车的车窗玻璃安装在举升臂托架上，车窗玻璃在升降运动中，是利用托架内的凹槽与滚轮轴轴向间隙，来不断调整托架角度，以适应车窗玻璃在导向槽内的上下运动，因此实际工况与试验台上模拟的工况是有出入的。为了使试验要求贴近实际工况，通过近百个样件的对比试验，采用统计与分析方法，找到了适宜的相关系数，是生产的各种玻璃升降器能与各种车型的车门门窗匹配，即保证了产品性能质量，也提高了试验台的实用价值。由于臂式玻璃升降器制造工艺相对简单，成本低，目前我国80左右的汽车玻璃升降器采用臂式玻璃升降器。而柔式玻璃升降器从平稳性、运动阻力来说大大优于前者结构更紧凑，且安装和布置都较为方便，但目前我国关于柔式升降器尚无正式的国家标准。软轴式玻璃升降器在世界各种中高档车辆特别是轿车上已被大量采用，是一种比较先进的玻璃升降器。近年来国内的引进汽车产品，如重汽斯泰尔、北京切诺基和南京依维柯等均采用这种升降器。目前已在国内一些汽配厂如北京汽车玻璃升降器厂、南汽随车工具厂、四川汽车厂附件厂等完成了有关软轴式玻璃升降器的生产工艺的技术开发(引进)，可提供国产化产品。随着其批量化生产水平的提高，亦可用于替代臂式玻璃升降器。由于汽车结构布局设计、制造成本、制造技术的要求，手动推拉式的车窗调整机构仍为许多车辆采用。目前臂式及手动(机械式)玻璃升降器为主要使用类型，柔式玻璃升降器的应用尚限于引进车型，而电动式玻璃升降器应用较少。电动玻璃升降器在国外中高档车上应用已很普通，由于其结构复杂、成本高、且国内小型电机产品性能不稳定，故目前在我国汽车产品中应用尚少。可以预见，随着我国汽车设计、制造水平的提高，电动玻璃升降器将越来越多地应用于汽车产品。玻璃升降器是车门系统中的车门附件。玻璃升降器是实现轿车车门玻璃升降运动的车门附件。通过玻璃升降器带动玻璃托架作上下运动，从而使得车门玻璃沿着车门窗框的导槽或导轨作升降运动。目前常用的玻璃升降器主要有叉臂式传动和绳轮式传动两种常见结构型式。后者能够适应玻璃在大曲率的弧形升降面上移动。此外有手操纵式卒电动两种操纵方式。车门设计和布局中正确选择和布置玻璃升降器是保证玻璃升降操纵轻便、工作可靠的关键。作为车门系统中的运动部件，升降器不仅仅和车身内外板的空间布局相关，同时也和车门两侧导轨、玻璃内外水切、密封条、门锁甚至和扬声器都有一定关联。在车门系统特别是内外门板和玻璃形状初步确认后，需要在基于车门系统和玻璃升降器相关联部件进行布局和分析。与此同时在升降器数学模型(CAD)构建之前也需要对车门系统和升降器之间相互关系进行运动校核及相关的力学分析。塔里木大学毕业论文（设计）任务书学 院班 级学生姓名学 号课题名称剪叉式液压升降台的设计起止时间2011年12月01日2012年5月28日（共14周）指导教师职 称讲师课题内容：适合于室内作业使用的主要以垂直升降形式为主,如剪叉式和桅柱式(云梯形结构)。剪叉式升降台升降机构为多层架杠杆铰链结构,载货平台安装在杠杆铰链架上方,升降车回收状态工作平台离地面距离较大,人和货物必须通过梯子才能上下,极其不方便,桅柱式(云梯形结构)升降车升降机构为不同导轨相互重叠,载货平台固定在最内侧一节导轨上,由于相邻2节导轨为单面接触,导轨导向性和整体刚度较差,平台的承载能力受到限制,而且由于导轨相互重叠,使工作平台的尺寸大大减小。主要设计要求和参数：1、 最大承载量1000kg。2、升降范围为2m；可自由移动。拟定工作进度（以周为单位）1.第12周 查阅相关文献，撰写开题报告，初步确定大致方案。 2.第36周 确定方案,初步完成相关设计。 3.第710周 完善有关细节设计，编写设计说明书。 4.第1112周 整理资料，检查设计及任务说明书。 5.第13周 制作PPT，准备答辩。 6.第14周 答辩。主要参考文献1.宋锦春,苏东海.液压与气压传动.M.北京:科学出版,20062.李壮云,葛宜远.液压元件与系统.M.北京:机械工业出版社,20043.雷天觉.新编液压工程手册.M.北京:北京理工大学出版社,19994.成大先.机械设计手册.M.北京:化学工业出版社,2004任务下达人（签字）年 月 日任务接受人意见任务接受人签名 年 月 日 12 届毕业设计剪叉式液压升降台设计说明书学生姓名 学 号 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 农业机械化及其自动化 班 级 指导教师 日 期 塔里木大学教务处制前 言高空作业平台行业发展最关键的还是用信息技术带动和提升高空作业平台工业的制造技术水平。目前，CAD/CAE/CAM技术、快速模型制造技术在高空作业平台工业中的应用，使高空作业平台的设计制造技术发生了重大变革。另外，数控精密高效加工设备在高空作业平台的开发和制造水平的应用，如五轴加工机床、高速铣等也大大提高了高空作业平台行业的发展水平。但是，目前我国高空作业平台行业发展中仍存在很多不完善的地方，需要继续加以改进。具体表现为：技术含量低的高空作业平台已供过于求，而技术含量较高的中、高档高空作业平台还远不能适应国民经济发展的需要，诸如精密、复杂的冲压高空作业平台和塑料高空作业平台、轿车覆盖件高空作业平台、电子接插件等电子产品高空作业平台等高档高空作业平台仍有很大一部分依靠进口。本课题为顺应整个社会经济、科技和工业发展的要求，主要针对目前市面液压升降机的一些不足，比如导轨导向性和整体刚度较差，平台的承载能力受到限制，受力不均匀，工作平台的尺寸小等不足，提出了新型的桅柱式液压升降台的设计，主要目的是能减小台面的横截面积，大大提高升降台的整体刚度、导向性和稳定性。主要设计的要求和所需要达到的参数如下：1、最大承载量1000kg。2、升降范围为2m；前后推进距离为1m。与本课题相关的研究工作已经取得了一些经验累积和成果，在此基础上开展这项研究会比较顺利。其次，利用我们学校图书馆丰富的馆藏图书资料和充足的数据库资源，很方便查阅相关资料。另外，我院有机械设计实验室、机械电子实验室、机械制造实验室等，为本课题的进行提供了必要的理论研究资源和实验条件，能保证课题的顺利完成。目 录1 绪论.12 机械部分的受力分析力.33 机械部分的强度校核.53.1外连杆强度校核.53.2内连杆强度较核.53.3连接两连杆的销轴的强度校核.64 确定液压系统方案.84.1确定基本回路.84.1.1卸荷回路.84.1.2调速回路的确定.94.1.3保压回路的确定.104.2 液压传动系统的形式确定.114.3 液压系统原理图.115 设计、选择液压元件、辅件.135.1确定液压缸系数.135.1.1初选系统压力.135.2液压辅助元件的计算及选择.135.3油箱的设计.135.3.1油箱的设计要点.145.3.2油箱容积计算.145.4其它元、辅件的选择.145.4.1吸油滤油器.145.4.2选择滤油器的基本要求.145.4.3溢流阀的选择.155.4.4压力表开关选择.155.4.5单向节流阀.155.4.6液控单向阀的选择.155.5阀块的设计.155.6效率的计算.155.6.1计算沿程压力损失.165.6.2效率计算.175.6.3系统发热与温升计算.175.6.4液压系统的一般使用和维护.186 液压堆高车外型结构设计.206.1后轮的设计.206.1.1轮架的选择.206.1.2阶梯轴的材料选择及结构设计.206.1.3后轮轴的结构设计.206.1.4轮子的材料选择.216.1.5被动轮架.216.2机架的设计.226.2.1机架的主要组件的材料及尺寸的选择.22 6.3货叉架的设计.22 6.3.1货叉架材料、尺寸的选择.277 结论.24致谢.25参考文献.26塔里木大学毕业设计1 绪论液压传动能在运动过程中实现无级调速、调速方便。液压传动简化了机器结构，减少了零件的数目。由于系统充满了油液，对各液压件有润滑和冷却的作用，使之不易磨损，又由于容易实现过载保护，因而寿命长。液压传动易于实现标准化、系列化、通用化，便于设计、制造和推广。液压升降平台由于升降平稳、安全可靠、操作简单，经济实用，被广泛应用于生产流水线和仓库、造纸、医药等行业，主要用于生产流水线高度差之间货物运送；物料上线、下线；工件装配时调节工件高度；高处给料机送料；大型设备装配时部件举升；大型机床上料、下料；仓储装卸场所与叉车等搬运车辆配套进行货物快速装卸等。因此，对于液压升降平台的设计与研究具有重要意义。我国液压、气动和密封工业虽取得了很大的进步，但与主机发展需求，以及和世界先进水平相比，还存在不少差距，主要反映在产品品种、性能和可靠性等方面。以液压产品为例，产品品种只有国外的1/3，寿命为国外的1/2。为了满足重点主机、进口主机以及重大技术装备的需要，每年都有大量的液压、气动和密封产品进口。据海关统计及有关资料分析，1998年液压、气动和密封件产品的进口额约2亿美元，其中液压约1.4亿美元，气动近0.3亿美元，密封约0.3亿美元，比1997年稍有下降。按金额计，目前进口产品的国内市场占有率约为30%。1998年国内市场液压件需求总量约600万件，销售总额近40亿元；气动件需求总量约500万件，销售总额7亿多元；密封件需求总量约11亿件，销售总额约13亿元。社会需求永远是推动技术发展的动力，降低能耗，提高效率，适应环保需求，机电一体化，高可靠性等是液压气动技术继续努力的永恒目标，也是液压气动产品参与市场竞争是否取胜的关键。为了适应这些目标和满足用户的需要，现代液压气动产品发展呈如下主要趋势。(1)减少能耗，充分利用能量 液压技术在将机械能转换成压力能及反转换方面，已取得很大进展，但一直存在能量损耗，主要反映在系统的容积损失和机械损失上。如果全部压力能都能得到充分利用，则将使能量转换过程的效率得到显著提高。为减少压力能的损失，必须解决下面几个问题： 减少元件和系统的内部压力损失，以减少功率损失。主要表现在改进元件内部流道的压力损失，采用集成化回路和铸造流道，可减少管道损失，同时还可减少漏油损失。 减少或消除系统的节流损失，尽量减少非安全需要的溢流量，避免采用节流系统来调节流量和压力。 采用静压技术，新型密封材料，减少磨擦损失。 发展小型化、轻量化、复合化、广泛发展3通径、4通径电磁阀以及低功率电磁阀。 改善液压系统性能，采用负荷传感系统，二次调节系统和采用蓄能器回路。 日本小松、日立、川崎、德国Rexroth，Linde，美国Eiton-Vickers，Parker都采用负荷传感系统，可节省功率20-30%。 为及时维护液压系统，防止污染对系统寿命和可靠性造成影响，必须发展新的污染检测方法，对污染进行在线测量，要及时调整，不允许滞后，以免由于处理不及时而造成损失。(2)主动维护液压系统维护已从过去简单的故障拆修，发展到故障预测，即发现故障苗头时，预先进行维修，清除故障隐患，避免设备恶性事故的发展。 要实现主动维护技术必须要加强液压系统故障诊断方法的研究，当前，凭有经验的维修技术人员的感宫和经验，通过看、听、触、测等判断找故障已不适于现代工业向大型化、连续化和现代化方向发展，必须使液压系统故障诊断现代化，加强专家系统的研究，要总结专家的知识，建立完整的、具有学习功能的专家知识库，并利用计算机根据输入的现象和知识库中知识，用推理机中存在的推理方法，推算出引出故障的原因，提高维修方案和预防措施。要进一步引发液压系统故障诊断专家系统通用工具软件，对于不同的液压系统只需修改和增减少量的规则。另外，还应开发液压系统自补偿系统，包括自调整、自润滑、自校正，在故障发生之前，进市补偿，这是液压行业努力的方向。(3) 机电一体化电子技术和液压传动技术相结合，使传统的液压传协与控制技术增加了活力，扩大了应用领域。实现机电一体化可以提高工作可靠性，实现液压系统柔性化、智能化，改变液压系统效率低，漏油、维修性差等缺点，充分发挥液压传动出力大、贯性小、响应快等优点,其主要发展动向如下： 电液伺服比例技术的应用将不断扩大。液压系统将由过去的电气液压on-oE系统和开环比例控制系统转向闭环比例伺服系统，为适应上述发展，压力、流量、位置、温度、速度、加速度等传感器应实现标准化。计算机接口也应实现统一和兼容。 发展和计算机直接接口的功耗为5mA以下电磁阀，以及用于脉宽调制系统的高频电磁阀(小于3ms)等。 液压系统的流量、压力、温度、油的污染等数值将实现自动测量和诊断，由于计算机的价格降低，监控系统，包括集中监控和自动调节系统将得到发展。 计算机仿真标准化，特别对高精度、“高级”系统更有此要求。 由电子直接控制元件将得到广泛采用，如电子直接控制液压泵，采用通用化控制机构也是今后需要探讨的问题，液压产品机电一体化现状及发展。液压元件由于制造精度高，因而造价相对于机械零件要求，为了做到经济实惠，在选择液压元件时，尽量以国内同类产品代替国外产品。比如电磁换向阀，我选择了沈阳液压件厂的产品，并且有直流电源和交流电源两种，我选择了交流电源。因为，虽然用直流电源，电磁换向阀如果卡位，电磁块不至于被烧坏。但配置一套直流电源的价格远比一个电磁块的价格高，况且电磁阀被卡住的情况也是偶而的。权衡了一下还是选择了交流电池。同理，在一些产品性能不相上下时，我尽量选用了沈阳液压件厂的产品。可以省去运费和避免一些其它问题，这都降低了成本。2 机械部分的受力分析 机械部分整体结构图如下：2-1图2-1 剪叉结构图1.上板架 2.内连杆 3.外连杆 4.下板架估算各构件的自重：上板钢板：G1=shp=2.21.20.0057.8103=102.96Kg 上板架：G2=SLp=120.24810-47.8103=96.5Kg F=(G1+G2)g=(102.96+96.5)9.8=1955N内连杆：G=SLp=25.1624.210-4+0.920.253.14(0.0832-0.0632)+0.085 0.154.27.8103=156Kg F=Gg=1569.8=1530N外连杆：G=SLp=25.1624.210-4+0.253.1410.22-8.2210-41.8+0.253.14(8.32-6.32)10-41.8+4.20.851510-47.8103=196Kg取轴自重7Kg，则 F=2059.8=2010N取滑轮与槽钢摩檫系数=0.2，外负载1000Kg。对上板进行受力分析如图2-2：图2-2 上板受力分析图 Fy1+Fy2=(P+G)0.5 Fx1= -Fx2= -uFy2 Fy22000=0.5(F+P)1000 解得 Fy2=2744N Fy1=2744N Fx1=Fx2=548.8N对内连杆进行受力分析如图2-3：图2-3 内连杆受力分析图 根据受力平衡得： Fx1+Fx3=Fx4 Fy3=F+Fy1+Fy4 Fx4=uFy4 Fy3d3+Fx4d4=Fx3d1+Fd2+Fy4d 解得： Fx3=46N Fy3=7247N Fx4=595N Fy4=2973N对外连杆进行受力分析如图2-4：图2-4 外连杆受力分析图外连杆自重2010N。根据力矩平衡原理：对O点取矩，并设x为液压缸受力，力臂为600mm。 x600=(7247+2010)1000+46200+400548.8+20002744解得 x=25000N。3 机械部分的强度校核3.1外连杆强度校核图3-1 外连杆强度校核由受力分析得：x=25000N Fx2=548.8N Fy2=2744N Fx3=46N Fy3=7247Nsin=380/2020，则=11cos=a2+b2-c2/2ab，则=10。此外连杆材料为热轧16号槽钢，高度160mm，宽65mm，Wx=117cm3, L=934.5cm4,A=25.15cm2该外连杆的危险截面为I-I截面。轴力产生正应力为 =Fr3/A=46/25.1510-4=1.8104Pa弯距Mx产生正应力为=Mx/Wx=72470.535/11710-6=33.1106Pa由两种应力叠加后，可知，危险点在I-I截面上侧和下侧边缘，分别为最大压应力和最大拉应力。最大压应力 1=+=0.018+33.1=33.118Mpa最大拉应力为 2=|-|=33.082Mpa查表4得，Q235型槽钢的弯曲静许用应力=135Mpa,1，2，因此，外连杆各个截面均为安全截面。3.2 内连杆强度较核图3-2 内连杆强度校核由受力分析得：Fx1=548.8N Fy1=2744N Fy3=7247N Fx3=46N Fx4=595N Fy4=2973N内连杆材料为16号热轧普通槽钢： Wx=117cm3，Ix=934.5cm4，A=25.15cm2此内连杆的危险截面为I-I截面。轴力产生的拉应力为 =N/A=548.8/25.1510-4=0.218Mpa弯距Mx产生弯曲正应力为 =Mx/Wa=2973/11710-6=2.5Mpa两种应力叠加后，I-I截面上、下边缘点为危险点，分别产生最大拉应力和最大压应力分别为： 1=+=25.218Mpa 2=|-|=24.782Mpa许用应力=135Mpa所以，内连杆各截面安全。3.3连接两连杆的销的强度校核图3-3 销的受力分析图图3-4弯距图图3-5扭距图Q4=x=25000N T=x0.02=5000Nm综合分析，可知，截面I-I或II-II为危险截面。 Mg=Q4L=2.5104(0.08-0.06)/2=2500Nm抗弯截面模量 w=3.14/32d3=0.1d3抗扭截面模量 wt=3.14/16d3=0.2d3由第三强度4理论得： = = = = =5.6MPa 查表4得许用弯曲应力为120Mpa，因此，此销安全。4 确定液压系统方案液压系统方案的确定是液压系统设计的一个重要环节。目的是选择回路，并把各回路组成系统，以便以后确定原理。理论课上，我们知道任何复杂的液压系统都是由一些简单的基本回路构成的。液压元件又组成了基本回路。所以根据液压系统的动作要求和性能特点选液压元件组成液压系统。这次毕业设计的液压升降平台要求为：1、举升高度为2米；2、原始高度0.6米；3 举升重量1000公斤。所设计系统必须能完成举升动作，并达到以上要求，考虑系统效率以及经济上的一些问题。我设计的液压系统如图4-1电源启动上升下降快降图4-1 液压系统图4.1确定基本回路4.1.1卸荷回路卸荷回路的作用是在电动机不熄火的情况下使液压油卸荷，即泵输出的液压油以最低压力回油箱。卸荷回路主要有以下几种： 如图4-2采用换向阀的卸荷回路，用三位四通换向阀中位M型（或H，K型）滑阀机能，或在液压泵出口旁路接二位三通阀，使液压泵输出的油液流回油箱，液压泵卸荷。它适用于低压小流量（P=2.5MPa，Qp40L/min）的液压系统，高压大流量系统用换向阀卸荷时冲击较大。图4-2 换向阀的卸荷回路图4-3 溢流阀的卸荷回路如图4-3为溢流阀的卸荷回路。当先导式溢流阀1控制管路通过二位二通电磁换向阀3 接回油箱时，液压泵输出的油液以很低的压力经溢流阀回油箱。实现液压泵的卸荷。工作过程中流量变化较大的液压系统，采用双连泵供油。如图4-4是利用特殊结构的液压缸使泵卸荷的回路。在液压缸3活塞向左运动返回终点时，缸体上带单向阀2的旁通油口开启，液压泵的油液从液压缸的有杆腔经过此油口流回油箱，液压泵卸荷。我在设计中选择了第一种卸荷方式，因为其适用于低压小流量的液压系统，并比较简单。图4-4 特殊液压缸使泵卸荷4.1.2调速回路的确定液压调速分为节流调速，容积调速和容积节流调速三种方式。节流调速，容积节流调速只能用于开式系统。容积调速多用于闭式系统。由于本系统简单，固采用开式系统，具体原因以后在述。 节流调速回路，由流量控制阀，溢流阀，定量泵和执行元件等所组成。它通过改变流量控制阀的通流面积，控制和调节流入和流出执行元件的流量，达到调速的目的。这种调速回路具有结构简单，工作可靠，成本低，使用维护方便，调速方便，调速范围大等优点。但它能量损失大，效率低，一般用于功率不大的场合。 由于流量控制阀在回路中的按放位置的不同，节流调速回路有进口节流式，出口节流式，旁路节流式和进出口同时节流式几种节流形式。(1)进口节流调速回路（如图4-5所示） 为使油液通过节流阀流入液压缸，液压泵的工作压力P必须大于P1，节流阀的压差在工作中或因负载变化或因其开度的改变，要在一定的范围内变动。其设定值一般为Pi=0.2-0.3MPa。 图4-5 进口节流调速 (2)出口节流调速回路这种调速回路是将节流阀置在回油路上，用它来控制油腔流出的油量，因而也就控制了进入液压缸的流量，从而也就控制了液压缸的速度。 (3)旁路节流调速回路（如图4-6所示）如图1-5，这种调速回路是把节流阀放在与液压缸相并联的支路上。节流阀在调节流量的同时、起溢出多余流量的作用。回路中溢流阀起安全阀作用。 当节流面积一定时，负载越大，速度刚性越大； 当负载不变时，节流阀通流面积越小，即速度越大，速度刚性越大； 当活塞面积变大时，减小节流阀指数和泄露系数均可提高速度刚性。图4-6 旁路节流调速回路(4)容积节流调速回路容积节流调速回路是利用变量泵和节流阀组合而成的一种调速回路。它保留了容积调速回路无溢流损失、效率高和发热少的长处。综合以上调速回路的特点，我选择了进油调速回路。4.1.3保压回路的确定有些机械回程时如释放过快，将引起液压系统剧烈的冲击、震动和噪声，基至导致管路和阀门的破裂。保压回路有以下几种：(1) 用液压单向阀的保压回路（如图4-7）在液压缸无杆腔油路上接入一个液控单向阀，利用单向阀锥形阀座的密封性能实现保压。一般在20MP工作压力下保压10min。图4-7 用单向阀的保压回路(2) 用辅助液压泵保压回路在回路中增设一台辅助液压泵。当液压缸加压完毕要求保压时，由压力继电器发出电讯号，使辅助液压泵供油，维持系统压力不变。(3) 用蓄能器的保压回路(如图4-8)用重锤式蓄能器在保压过程中向a点供油、保压时，蓄能器充入高压油，重锤上升，触及限位开关时，使电液换向阀的电磁铁1Y断电，主液压泵卸荷，以后由蓄能器保持系统压力。此种保压回路压力液动小，不超过0.1-0.2MP。图4-8 用蓄能器的保压回路综上所述，我选用了第一种用液控单向阀的保压回路。4.2液压传动系统的形式确定 液压传动系统可分为开式系统和闭式系统。 开式系统中，油泵自油箱吸油，供给执行机构，低压油直接返回油箱，有系统简单、系统散热条件好等优点。闭式系统中油泵进油管直接与执行机构的排油管相连通，形成一个闭合回路。为了补偿系统中泄露损失，还需有一个辅助供油泵，其优点是1）油箱所需容积小；2）无论是高压管路还是低压管路都有一定压力。因此空气难进入，运转平稳；3）系统中采用变量轴向柱塞泵，一般不需要换向阀来改变执行机构运行方向，减少了换向时的冲击。综合以上传动系统的特点我选用开式系统。4.3液压系统原理图在以上基本回路确定的基础上，拟定液压系统原理图，如图4-9所示。 图4-9 液压系统原理图5 设计、选择液压元件、辅件5.1确定液压缸系数5.1.1初选系统压力系统压力选定是否合理直接关系到整个系统设计的合理程度。在液压系统功率一定情况下，若选取的系统压力过底，则液压元、辅件的尺寸、重量就增加，系统造价也相应增加；若系统压力选的较高，则液压设备的重量、尺寸和造价会相对较低。由于对制造液压元件、辅件的材料、密封、制造精度等要求的提高，反而会增大或增加液压设备的尺寸、重量和造价、其系统效率和使用寿命也会相应下降。根据我所要设计的机器的特点，并参照有关资料，我初选系统工作压力10MP。1) 计算液压缸尺寸：活塞面积 A=F/p=2.5103/0.910106=2.7810-3m2 D=5.89cm查表4，取液压缸的内径为63mm，外径为76mm。杆径比d/D，一般按下述原则取：当活塞杆受拉时，一般选取d/D=0.3-0.5；当活塞杆手压时，一般取d/D=0.5-0.7。所以本设计我取d/D=0.7，即d=0.7D=0.758.9=44mm，取活塞杆直径为45mm。2) 泵组选择：q=2Av=21/4(D2-d2)V=20.253.1463210-6210-2=7.48 L/min3) 液压杠所需流量为 q=2Av=21/4(D2-d2)V=20.253.1463210-6210-2=7.48 L/minq=7.48L/min查表4选取齿轮泵CB3-10。理论排量10mL/r，理论流量14.5L/min，电动机最大功率P=pq/。 P=1061014.5106/0.860=3.02kw取电动机Y112M-4型：额定功率4kw，效率84.55%。5.2液压辅助元件的计算及选择1）根据齿轮泵的额定流量14.5L/min查表（JB827-66）。根据推荐管路通过流量25L/min的管径为8mm管路通过6.3L/min的管径为5.6mm，所以选取公称直径D=8mm的钢管，钢管外径为14mm.管接头连接螺纹M141.5。2）管接头的类型管接头按材料可分为金属管接头、软管接头和快速接头。通常选用金属管接头。金属管接头又可分为扩口式管接头、卡套式管接头、焊接式管接头、球面焊式管接头。各管接头的特点如下：扩口式管接头：利用管子端部扩口进行密封，不需其他密封件；结构简单，适用于薄管连接，工作压力8MPa。卡套式管接头：利用卡套变形卡住管子进行密封，装拆方便，但对管子尺寸精度要求较高，工作压力31.5MPa。焊接式管接头：利用“0”型密封圈端面密封，连接牢固可靠，对管子尺寸精度要求不高。管壁要求较厚，装配时需要焊接。工作压力31.5MPa。球面焊接式管接头：利用球面进行密封，不需要其它密封件，但加工精度要求较高，装配时需要焊接。工作压力35MPa。 根据以上介绍的各种管接头的特点，我选择了焊接式管接头，因为它的特点更适合于我所设计的系统。5.3油箱的设计油箱的作用是储油、散发油的热量、沉淀油的杂质和使油中的气泡上浮释出；有时油箱盖还可以用作油泵装置和其它液压元件的底板。5.3.1油箱的设计要点（1）油箱必须有足够大的容积以满足散热、容纳停机时因重力作用而返回油箱的油，操作时油面保持适当高度的要求；（2）油箱底部做成适当的斜度，并设放油塞；（3）从构造上应考虑清洗换油方便，应设置人孔，便于清洗污物；（4）箱壁上需装油面指示器，油箱上并装上温度计；（5）油箱上应有带空气滤清器的通气孔，有时注油孔和通气孔可兼用；（6）吸油管和回油管应尽量远隔开，吸油管离箱底的距离H2D（管径）。距箱边不小于3D，回油管插入最低油面以下，防止回油时带入空气。距箱底H2D（管径）。油的排口面向油箱，管端斜成45度；（7）吸油侧和回油侧要用隔板隔开，用以分离回油带来的气泡和赃物。隔板高度不低于油面到管底高度的3/4；（8）为了防锈、防凝水，油箱内壁应用好的耐油涂料。综合以上的设计要点，我设计我的油箱，但由于机器工作不频繁，所以没有设计温度计，并设计了两个隔板。5.3.2油箱容积计算按经验公式计算油箱容积：V=（3-5）qp=314.5=43.5L我所设计的油箱设有冷却器，在这种情况下，油箱的长:宽:高为1:1:1到1:2:3。油面达到油箱高度的80%。油箱的长为370mm，宽为365mm，高为320mm。5.4其它元、辅件的选择5.4.1吸油滤油器滤油器有以下几种形式、用途特性如下：（1）网式滤油器 装在油泵吸油管上，可以保护油泵。特性为结构简单，通油能力大，过滤效果差；（2）线隙式滤油器 过滤材料强度低，一般用于低压系统，特性为结构简单，过滤效果较好，通油能力大，但不易清洗；（3）纸芯滤油器 用于油的粗过滤，最好与其它滤油器联合使用，特性为过滤效果好，精度高，但易阻塞，无法清洗，需要换纸蕊；（4）烧结式滤油器 用于特别要求过滤质量的液压系统，最好与其它滤油器合用，特性是在高温下工作与承受较高压力，抗腐蚀能力强，制造简单，性能稳定；（5）磁式滤油器 用于滤清带磁性铁屑与磨料，特性是效果好，维护复杂； （6）片式滤油器 用于一般过滤，特性为强度大，不易损坏，通油能力大。5.4.2选择滤油器的基本要求（1）过滤精度满足要求；（2）能力满足设计系统要求；（3）滤芯应有足够的强度，不至于因油液压力而破坏；（4）在一定温度下，有一定的耐久性；（5）能抵抗滤油的侵蚀；（6）容易清洗和更换滤芯；（7）价钱低廉。由于液压系统中对油的要求很高，尤其是油的过滤过程。因此滤油器的选择非常重要。所以叙述颇多。综合各种滤油器的特性，我选择了网式滤油器。泵的流量为14.5L/min。由于经验公式告诉我滤油器过滤能力大于泵的流量的2倍，因此我选的滤油器为XV-40180j。5.4.3溢流阀的选择由于我设计的系统中有阀块，阀块上有溢流阀、换向阀、截止阀（压力表开关），所以溢流阀选板式溢流阀，系统压力为10MP，流量为14.5L/mn。所以我选择了直动式溢流阀型号为DBDS6P10。5.4.4压力表开关选择由于是板式连接，系统管道公称直径8mm。所以我选择型号为KF-L8/12E的压力表开关。5.4.5单向节流阀 由于阀块上没有安装单向节流阀，所以单向节流阀选管式，根据管路公称直径、流量，我选择了型号为MK8G10/V的单向节流阀。5.4.6 液控单向阀的选择选择液控单向阀为SV10PB120型。各种元件、辅件的详细型号如表5-1所示：表5-1 辅件选择表名称 型号 流量 备注吸油滤油器 XV-40180J 40 压力0.30.6损失液位计 溢流阀 DBDS6P10齿轮泵 CB3-10 14.5 5.7KW电动机 Y112M-4 4KW压力表 Y-60截止阀 KF-L8/12E电磁换向阀 4WEP10/AW220单向节流阀 MK8G10/V液控单向阀 3V10PB120空气滤清器 查机械设计手册取D=45mm5.5阀块的选择我所选择的阀块相安有电磁换向阀，直动式溢流阀，压力表开关。根据所选的以上几种元、辅件的外形尺寸，初选择阀块为100100100的立方体。阀块体如图5-1：图5-1 阀块体1) 为压力油入口2)回油口3)侧压口4）油液进系统口5）油液出系统口6）溢流阀泻油口7）溢流阀进油口8）换向阀进（出）油口（A）9）换向阀进油口10）B口11）换向阀出油口5.6效率的计算5.6.1计算沿程压力损失1）判断流动状态由雷诺系数Re=vd/r=4Q/3.14dr可知，在油液黏度一定的条件下，Re大小与Q成正比，与管道的内径成反比。 缸的所需流量为7.8L/min，管子公称直径为8mm，所以 Re=4Q/dr=4Q7.810-3/603.14810-34.510-5=230 由于累诺数Re小于临界雷诺数2000，由此可推论出各工况下的进、回油路中油液的状态为层流。2）计算沿程压力损失Pc=l/dv2p/2 6=75/Re=753.14dv/4QV=4Q/3.14d2上式代入沿程压力损失的计算公式得： Pc=150prl/d4Q（1）油箱到泵的进口沿程压力损失：PL1=150rl/d4Q=150917.44.510-50.214.510-3/3.14(810-3)460=2.3104Pa（2） 泵出口到阀块沿程压力损失：PL2=150rl/d4Q=150917.44.510-50.514.510-3/3.14(810-3)460=5.8104Pa（3） 阀块到油箱沿程压力损失：PL3=150rl/d4Q=150917.44.510-50.87.810-3/3.14(810-3)460=4.9104Pa（4） 阀块到单向节流阀沿程压力损失：PL4=150rl/d4Q=150917.44.510-50.17.810-3/3.14(810-3)460=0.6104Pa（5） 单向节流阀到阀块2沿程压力损失：PL5=150rl/d4Q=150917.44.510-50.47.810-3/3.14(810-3)460=2.4104Pa（6） 阀块到液压缸沿程压力损失：PL6=150rl/d4Q=150917.44.510-50.67.810-3/3.14(810-3)460=1.5104Pa（7） 液压缸到阀块沿程压力损失：PL7=PL6=1.5104Pa总的沿程压力损失为：PL=0.19106Pa3）计算局部压力损失 （1）油箱到泵有一个90度的弯头V=Q/0.25d2=14.510-3/0.253.14600.0082=4.8m/sPr1=rH=0.29Pr1=3000Pa （2）泵到阀块4个弯头 Pr2=4rH=4rv2/2g=1200Pa（3）阀快到油箱3个弯头 Pr3=3rH=9000Pa（4）阀块到液压缸1个弯头 Pr4=rH=3000Pa（5）液压缸到阀块 Pr5=rH=3000Pa所以，总的管道局部压力损失为 Pr=30000Pa4）计算阀类元件压力损失 Pr=Pn(Q/Qn)2 (5-3) 式中 Pv阀的额定压力损失。可由产品样本查出。 Q通过阀的实际流量 Qn 阀的额定流量（1）直动式溢流阀 Pv1=P(Q/Qn)2=10106(0.7/60)2=0.1106Mpa（2）电磁换向阀 Pv2=P(Q/Qn)2=1.3106(0.7/60)2=1.4105Pa（3）液控单向阀 Pv3=P(Q/Qn)2=0.2106Pa所以，总的阀类元件局部压力损失为0.34106Pa5）管路总的压力损失为： P=0.66Mpa5.6.2效率计算 升降回路效率： c1=P1Q1/PpQp=101067.48/10.6610614.5=0.48=48%系统总效率： c2=pc1m p=0.8 m=0.95 c2=0.80.950.48=0.36=36%5.6.3系统发热与温升计算升降平台上升速度0.02m/s，上升时间t=1/0.02=50s。由手册4查最高温度Q1=75 P1=KA(Q1-Q2)=162(0.320.365+0.3650.37+0.370.32)(75-20)=644w Q=(Ph-P1)/KAPin=P0Qp/=1010614.510-3/0.860=3103w Pef=0.02(2.510432010-32)=320wPh=Pin-Pef=2680wQ=4255所以，满足要求。5.6.4液压系统的一般使用和维护1）油箱中的液压油经常保持正常油面。配管和油缸容量很大时，最初应放入足够数量的油。在启动之后，由于油进入管道和油缸，油面会下降，甚至使滤油器露出油面。因此必须再一次补油。再使用过程中，还会经常发生泄露，应该在油箱上设置液位计，以便以后经常观察和补油。2） 液压油应该经常保持清洁，检查油的清洁应经常与检查油面同时进行。（1）油桶上不要积聚雨水和尘土，也不要直接放在地上；（2）在檫试泵，阀或油的容器时要极力防止不屑之类落入油中；（3）油箱要经常清洗，在灌油时应通过120目以上的滤油器；（4）洗涤配管，一般应先用透平油清洗4-5小时，然后用与使用油相同的油清洗4-5小时；（5）最好不使用铜管作为液压系统的配管，一定要使用时，可放在油中浸24小时以上，使生成不治性的薄膜后再安装； （6）油需要经常检查和更换，工作油的情况应经常加以注意和检查。更换工作油期限，由于使用条件，使用地点而有很大的出入，一般来说，大概一年更换一次，在连续运转、高温、高湿、尘土多的地方，需要缩短换油的周期。3）油温应适当，油箱的油温一定不能超过60。一般液压机械在35-60围内工作比较合适。从维护的角度看也应绝对避免油温过高。若油温有异常的上升时，应立刻停机进行检查。常见有以下原因：（1）油的黏度太高； （2）受外界的影响（例如开关炉门的液压装置等）； （3）回油设计不好，例如效率太低、采用的元件容量太小、流速过高等所至；（4）油箱容积太小、散热慢（一般来说油箱容量在油泵每分钟的3倍以上才可）； （5）阀的性能不好，例如容易发生震动就有可能引起异常发热； （6）由于油质变坏，阻力增大； （7）冷却器的性能不好，例如水量不足、管道内有水圬等。 4）回路里的空气应完全排除掉。回路里进入空气后，因为气体的体积和压力成反比。所以随着负荷的变动，油缸的运动也要受影响。另外，空气优势造成油液变质和发热的很大原因，所以应特别注意以下各列事项：(1)为了防止回油管回油时带入空气，回油管必须插入油面以下；（2）入口滤油器堵塞后，吸入阻力大大增加，溶解在油中的空气分离出来，产生所谓的空蚀现象；（3）吸入管和泵面密封部分等各个低于大气压的地方应注意不要漏入空气；（4）油箱的油面应尽量大些，吸入侧和回油侧要用隔板隔开，以达到消除气泡的目的；（5）管路及油缸的最高部分均要有放气孔，在起动时应放掉其中的空气。5）装在室外的液压装置使用时应注意以下几项：（1）屋外随着季节的不同温度变化比较剧烈，因此尽可能使用黏度指数大的液压油；（2）由于温度变化，油箱中水蒸气会凝成水滴在冬天应每星期进行一次检查，发现后应立即除去；（3）在屋外因为赃物容易进入油中，因此要经常换油。6）在初次启动油泵时，应注意以下事项：（1）向泵里灌满油；（2）检查转动反向是否正确；（3）入口和出口是否接反；（4）用手试转；（5）检查吸入侧有否漏入空气；（6）在规定的转速内启动和运转。7）在低温下启动油泵时，应注意以下事项： （1）在寒冷地带或冬天启动油泵时，应该开开停停，往复几次使油温上升、液压装置运转灵活后，再进行正式运转；（2）在短时间内用加热器加热油箱，以提高油温，是较好的。但这时泵等装置还是冷的，仅仅油是热的，很容易造成故障，应注意。 8）其它（1）在油泵启动停止时，应使溢流阀卸荷； （2）溢流阀的调定压力不得超过液压系统的最高压力； （3）应尽量保持电磁阀的电压稳定，否则可能会导致线圈加热。 （4）易损零件如密封圈等，应经常有备品，以便及时更换。6 液压升降台外型结构设计选择6.1后轮的选择6.1.1轮架的选择为了保证手动液压堆高车在运输及起重物的过程中的稳定性,应具有四个支持点,堆高车重心的投影点不论在工作位置或运输位置,都不应超出四点所形成的四边形,要使转弯时堆高车的转动方便、灵活,在转弯时必须要求各个轮子有一个共同瞬时的回转中心,所设计的两后轮轴应在同一轴线上,所以选用插头式脚轮。6.1.2阶梯轴的材料选择 （1）轴材料选择，确定许用应力材料选择Q235A普通碳素结构钢,用于承载较小或不太重的轴。其抗拉强度 180Mpa，扭转疲劳极限 105Mpa，许用静应力=176Mpa，许用疲劳应力 = 120138Mpa。 （2）轴结构的设计及轴承和挡圈的选用由于选用插头式脚轮，根据两个配合性质不同的轴，并要起到连接及为避免轮子在转动过程中倾斜，选用阶梯轴，以便装拆。 （3）轴承的选择由于该轴轴承主要承受轴向载荷，其极限转速低，所以选用推力轴承。故该轴的两个轴承分别选用型号为轴承60204/GB278-82，轴承60205/GB278-82。再根据轴承所选用的型号确定挡圈型号，故挡圈20/GB894.286，挡圈25/GB894.286, 挡圈52/GB893.286。 （4）确定尺寸根据阶梯轴的承受载荷和轴承所选用的型号查表得轴承的外劲及宽度尺寸和挡圈的型号查表得挡圈的内径及挡圈的厚度来确定轴的各段尺寸： 轴承60204/GB278-82，其内径20mm,外径47mm，宽度14mm 轴承60205/GB278-82，其内径25mm,外径52mm，宽度15mm 挡圈20/GB894.286， 其内径20 mm，厚度1 mm 挡圈25/GB894.286， 其内径25 mm，厚度1.2 mm 挡圈52/GB893.286， 其内径52 mm，厚度1.37 mm轴1直径为26.5mm。轴2直径为35 mm,长度为22 mm。轴3 直径为25mm ,与轴承配合轴直径为23.2 mm,总长为37 mm。轴4直径为18.5 mm,与轴承配合轴直径为20 mm,总长为18 mm。该阶梯轴总长为85 mm。6.1.3后轮轴的结构选择 受力分析 根据后轮轴的承载能力的受力分析,可知轴的受力简图（如图5-4所示）图5-4受力分析图由于该轴承载能力为总承载的1/6吨， F总=1/69.820000=32667N根据静力学平衡方程得出F=0F1+F2-F3=0F3=32667N再根据轴的设计计算公式得：d=C=140 根据后轮轴所轴承确定该轴的直径和长度由于该轴主要承受径向载荷，且工作转速高，而轴向载荷不大，所以采用深沟球轴承。故轴承型号选择轴承1602.4/GB279-88；查表：其内径为8mm,外径为15mm，宽度为47mm。综上所述d=80 mm。6.1.4轮子的材