双绞接剪式升降台设计说明书2

注：速度比中，为活塞两侧有效面积A1与气之比。即中=4_D2如按工作压力应选取d/D=0.7，则相应的速度比中=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，中=2也是完全可以的。运用直径求法公式八: 4F : 4X119568D=, =, =101.1mm，可以求出d=71.8mm。、兀[P[-P2(1—82)]W[15-0.2(1-0.712)]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的技术规格表37-7-7可以选择圆整后的参数：缸径100mm，活塞杆70mm，速度比中=2，工作压力16Mpa，推力125.66kN。⑵计算活塞杆的行程当平台处于最低位置a=5。时，此时活塞杆应处于完全收缩状态，液压缸的长度0为最小值d，d=<a2+12-2alcos2a=1320mm。平台的高度h=21xsina=2x1500xsin10。=366mm。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a=30。，计算得出最大高度H=2.1m。此时活塞杆伸长至d=\-a2+12-2a1cos2a=1760mm。m当活塞杆处于完全收缩状态时，液压缸的长度就等于d0，选定液压缸长度为1320mm。计算其行程：s=d-d0=1760-1320=440mm。，查表37-7-9可以查得液压缸长度不得小于XC+=365+s=365+440=805mm，实际长度满足要求。3.3.4确定液压泵的参数⑴确定液压泵的最大工作压力Pp>4+ZApPa，式中p 液压缸最大工作压力，根据F=Fw=pA-pA可以求出1 门11 22

p=F+0.2,2=15.3MPa1A1Z询——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0.2〜0.5Mpa；管路复杂，进油口有调速阀的，取0.5〜1.5Mpa。这里取0.5Mpa。艮口pp>15.3+0.5=15.8MPa⑵确定液压泵的流量QPQp>KQ m3/sK——系统泄漏系数，一般取1.1〜1.3，这里取1.2Qmax——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0.5x10-4m3/s在前面已经初步选定台面速度变化量Av=0.16m/s，我们就设定台面起升的最大速度v=0.16m/s，则活塞的运动速度应用公式y\：\：a2+12+2alcos2asin(0-a+y)v= v2lcosa yv0=0.22v=0.04m/s(这是在台面刚刚起升状态时，a=5)Q=2V0A]=2x0.04x7.85x10-3=6.28x10-4m3/s所以Qp>KQ=1.2x(6.28x10-4+0.5x10-4)=8.14x10-4m3/s⑶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25〜60%。查找手册P37-135选择CB-F型齿轮泵，其参数如下表A

型号排量压力转速特点生产厂额定最高额定最高CB-FA10~40162018002400铝合金壳体，可作双联泵榆次液压件厂⑷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P=l^kW，其中七——液压泵的总效率，参考下表选择七=0.7P液压泵类型齿轮泵螺杆泵叶片泵柱塞泵总效率0.6〜0.70.65〜0.800.60〜0.750.80〜0.85则P=PpQp=戚8x8.14、10一4=18.4kW，据此可选择合适的电机型号。103门 103X0.7P3.3.5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。这里我们采用钢管连接。管道内径计算d=、也/s、'兀V式中 Q——通过管道内的流量m3/sv——管道内允许流速m/s，取值见下表:允许流速推荐值油液流经的管道推荐流速m/s液压泵及油管道0.5~1.5，一般取1以下液压系统压油管道3~6，压力高，管道粘度小取大值液压系统回油管道1.5~2.6取V及=0.8m/s，V压=4m/s,V回=2m/s.分别应用上述公式得d吸=20.2mm,d压=10.7mm,d回=15.2mm。根据内径按标准系列选取相应的管子。按表37-9-1经过圆整后分别选取d及=20mm,d压=10.7mm,d回=15mm。对应管子壁厚5=1.6mm。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的要求，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，按经验公式V=aQv=4Qpm3选取。式中Qv——液压泵每分钟排出压力油的容积a——经验系数，按下表取a=4：系统类型仃走机械低压系统中压系统锻压系统冶金机械a1~22~45~76~1210则V=aQv=4Qpx60=195L。3.4液压缸主要零件结构、材料及技术要求3.4.1缸体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。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241〜285HB。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HT200〜HT350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。缸体的技术要求⑴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0.1〜0.4Rm，当活塞用活塞环密封时，Ra为0.2〜0.4Rm。且均需衍磨。⑵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。⑶缸体端面T的垂直度公差可按7级精度选取。⑷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。⑸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。⑹为了防止腐蚀和提高寿命，缸体内表面应镀以厚度为30~40m的铭层，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见下表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这里采用螺纹联接。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。常用的密封结构见下表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。活塞的技术要求⑴活塞外径D对内孔D1的径向跳动公差值，按7、8级精度选取。⑵端面T对内孔D1轴线的垂直度公差值，应按7级精度选取。⑶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。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，选用直径乂螺距-螺纹长=4KKxt-A=33x2-45。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。活塞杆的技术要求⑴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。⑵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。⑶活塞杆的圆柱度公差值，应按8级精度选取。⑷活塞杆对的径向跳动公差值，应为0.01mm。⑸端面T的垂直度公差值，则应按7级精度选取。⑹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）。⑺活塞杆上工作表面的粗糙度为Ra0.63rm,为了防止腐蚀和提高寿命，表面应镀以厚度约为40rm的铭层，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⑴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，磨损相对较快导管通导可利用压力油润滑导向套，并使向向套其处于密封状态套导 可拆导容易拆卸，便于维修。适用于工向向套作条件恶劣、经常更换导向套的场合球面导导向套自动调整位置，磨损比较向套均匀由于本设计——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。⑵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。⑶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Ra0.63~1.25m。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其余■5=41.5图3-5排气阀结构其余■5=41.5图3-5排气阀结构技术要求：锥面热处理硬度材料：3标记：排气塞3.4.6液压缸安装联接部分的型式及尺寸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x螺距x数量=M33x2x2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）。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A'和矿为滚轮，如下图。这时两滚轮分别沿着升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A'和矿滚轮向离开台板、底桥中心方向移动，升降台板下降，通过控制液压缸活塞杆的伸缩长度来控制升降台板的升降高度位置。杆3杆1杆3杆1杆2杆4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EV1、EV2a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EV1、EV2b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EV1、EV2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EV2b通电的同时，EV3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EV1、EV2a通电时，当钢架端滚轮矿向左移动直至接触到限位开关LS时，限位开关将通过继电器从而制动电磁阀6,电磁铁EV1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: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，W.一-经力学分析，当升降台处于最低位置，W.一-sina2a=5。时，所受弯矩最大，如图。Wcosa''2 22Wcosa1M= 22 1=2562.7Nm当升降台处于最高位置，a=30。时，轴向力最大，如图AfW.—sma4Ndb=孚sina=1225N，NBA,=-1225N（正值为拉力，负值为压力）。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：ElsinaIcosa+兰—cosa=——sin(a+0)，可得F=4 22 23 m-110.1N。计算弯矩，由上图可转化成下图来分析：A1 — A1 — +&)D为11r .W WO1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a=5时，R有最大值，即拥有最大弯矩，同样此时也拥有最大的轴向力。首先将a=5,W=9800N,P=11.6W(P与W的关系值根据上述的公式P= W求得)代入以上各式，asin(O+a)+1sin(9-a)求得的值如下图：14615.4TOC\o"1-5"\h\zA B~ra iz*24311 侬1.4 璃'7302.9— 2 1贝uM =-(3RA+6RB)1=-5112Nm。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，TD=54929N。由于刚刚计算出的杆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：6N 5112x6+54929h八]「abh2则该状态下的工作应力为a=M-一+y= ； <[a],[abh2maxbh2A其中，a——叉杆实际工作应力，[。]——材料许用应力，a——材料的极限应力，对于45号钢，为340Mpan——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c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：36165最大工作应力c=一6-<170MPanb>21.3mm。这里取b=25mm，即叉杆的0.01b横截面为hxb=100x25mm2。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P当a=5时，P=113680N，可求得Ra=Rb=-=56840N。作用于横轴上的力P是均匀分布的，分布距离为60mm，故集度为：q="368。=1.89x106N/m，截面O0.06上的最大弯矩为M=RAx0.8-qx0.03x003=5402.4Nm，截面C和D上的剪力Q=RA=56840N（这里没有考虑剪力与弯矩的正负）。32其弯曲应力为c=M——=5402.4=161Mpa<[c]兀d3Q56840剪应力c=V_= =31.4MPa<[t]兀，兀d2 48244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，这里就不一一校核了。结论经过这最后一个学期的毕业设计，使我真正懂得了学以致用的道理，本设计的题目是物流液压升降台的设计，本设计是在原有的剪叉式液压液压升降台的基础上，增强其通用性、灵活性、安全性、经济性等指标；结构以能够满足灵活性要求较高的汽车维修需要为前提，通过不同型号和相应附件达到满足物流、制造系统、汽车维修等性能要求。通过对双铰接剪叉式升降平台机构位置参数和动力参数的简单计算，结合具体实例，对机构中两种液压缸布置方式分析比较，最终确定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，而对于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。在设计的过程中，系统主要参数的计算最为重要，直接关系到系统的稳定和性能。最后对叉杆的结构材料及尺寸进行简要的说明，从而完成简单液压升降台的设计。由于设计时间仓促，资料缺乏，整个设计还存在一些小问题，一些尺寸的精度不够。在实际应用是要经过多次调整才能达到预期效果，望各位老师批评指正。致谢经过四个月的毕业设计，使我们真正懂得了理论联系实际的重要性。在整个设计过程中，充分运用大学所学的专业知识，查找相关资料，让我们体会到理论与实际还有很大差别。这次设计正是将它们有机的结合起来，给我们一次在面对工作前最好的锻炼机会。同时我们也体会到了每一件事靠一