毕业设计（论文）-轮式液压升降平台车总体结构设计

目录TOC\o"1-3"\h\u摘要 IAbstract II1概述 31.1液压升降平台 31.2有限元分析技术 31.3液压传动技术 41.4轮式液压升降平台车机构简介 52总体方案设计 72.1机构形式 72.2主要技术参数 82.3选择剪叉臂中心距 92.4确定剪叉机构层数 92.5液压缸布置方式 93运动分析及强度校核 113.1剪叉式升降机结构分析 113.2剪叉式升降机的运动分析 123.3剪叉式升降平台的动力分析 143.4液压缸推力T及行程S的确定 163.5剪叉式升降机构的校核 173.5.1各铰接点的受力分析 173.5.2各铰接点销轴的选择与校核 203.5.3油缸作用处杆件尺寸的确定与校核 213.5.4液压缸安装位置的确定 213.6强度校核 233.6.1剪叉臂的强度校核 233.6.2液压缸底部固定支架的强度校核 253.7.1内剪叉臂固定端销轴的强度校核 283.7.2液压缸缸体底部铰接销轴的强度校核 293.7.3液压缸活塞杆上端支撑轴的强度校核 294液压系统部分选用 314.1液压系统原理图 314.2.1初选执行元件的工作压力 314.3液压元件的选择 324.3.1管道的设计 334.3.2油箱的设计 334.3.3吸油滤油器 334.3.4溢流阀的选择 334.3.5压力表开关选择 334.3.6单向节流阀 344.3.7液控单向阀的选择 34总结 35致谢 36参考文献 38

1概述1.1液压升降平台液压升降平台技术目前已广泛应用于工厂车间、商店、仓库、建筑装修、物流、机械加工生产等日常生产、建设工作行业当中，其对应的各类液压升降设备都是不可缺少的工作设备。自这项技术投入使用至今，国内液压升降平台技术的平均技术水平已经达到一定的高度，液压升降设备的设计、生产、销售体系在长时间的积累下也得到了较好的完善，工厂产能也有了相当的规模，足以满足日常生产建设中对该类设备的需求。在金属冶炼、化学工业、煤炭矿产、电力、交通等生产制造行业中，各类起重设备早已作为无可替代的基础经济设备被广泛应用。市面上常见的几种移动式升降平台车随着现代科学技术的不断进步和发展，现代化工厂的自动化程度、生产能力不断提高，生产规模越来越大，各类起重设备也被应用到更多的领域当中，致使这些起重设备不得不与时俱进，做出相应的改变和发展。而液压升降平台技术作为起重设备技术的一类，其研究方向也有了更多的路线，大设备对应大载荷要求，特化高速度运行，考虑实际操作体验对设备设计的调整，降低设备生产和使用对环境的破坏程度，高效率小型设备的制造，合理通用零件尺寸设计，多类型多功能，生产制度规范和安全检察制度的确定。液压升降平台和液压技术的关系密不可分，两者在发展道路上共同前行。1.2有限元分析技术有限元分析（FEA，FiniteElementAnalysis），其基本的理念就是将复杂问题简单化，通过简单的路径得出相同的结论。它能将求解域视为由多个被称为有限元的小型子域相互连接组合而成，将简单的近似解代入每个对应位置，对相应的条件进行推导求解来得到对应问题的解。但是实际需要解决的问题仅仅是被简单问题所代替，其中忽略了些许因素，导致得到的解只是近似的解，并不算准确。由于大多数的实际问题通过解决简单问题得到近似解精确度是不够的，便有了现在的有限元分析技术，在现代计算机的支持下能够通过高计算精度对各种复杂形状进行计算求解，也因此成为现代相当有效的工程分析技术。在古代时，有限元的理念在通过多边形向圆推进以求得圆的周长这样的例子中早有体现，直到现代才作为一种科学研究方法被提出。最初因其在航空其结构强度计算中体现的方便、实用、有效等特点使得力学研究方面的专家对这项技术非常感兴趣，经过数十年的发展和计算机技术的飞速进步和普及，有限元分析技术的应用从最初的计算圆形周长发展到现今包括结构强度、工程力学分析计算在内的各个科学技术领域当中。当下已是一种极其有效的数值分析方法。1.3液压传动技术液压传动技术是通过以液体为媒介，利用液体压力能转换能量的形式来实现对能量传导和控制的技术。液压传动技术、气压传动技术统称为流体传动技术，初次由科学家帕斯卡在17世纪以静压传递原理为名提出，后来该原理被相继使用到液压起重机、压力机甚至军事兵器当中。到了现在，已被应用到各个民用方面当中作为提高生产力的重要手段之一，生活中早已无处不见液压传动技术的身影。液压传动通过在封闭环境内对作为工作介质的矿物油施加压力实现能量转换和动力的传递，和传统机械相比，液体、液压元件和油路的设计相当于传统机械传动中齿轮、链条、皮带等传动元件。

液压系统主要由：动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质等五部分组成。（1）、动力元件（油泵）能将发动机提供的动力转换为可以由液体传递的液体压力能的元件，属于液压传动中的动力部件。（2）、执行元件（油缸、液压马达）能够将液体传导液体压力能通过转换为机械能的形式释放出来的元件，通常有液压缸和液压马达两种形式，分别执行直线运动和旋转运动。（3）、控制元件有压力阀、流量阀、方向阀等其他具有不同功能的元件，它们能够根据需求对液压动力机进行无级调速，还可以在液压系统中起到调节控制工质的压力、流速、流量和流向的作用。（4）、辅助元件除了上述三种主要的工作装置以外，为保持液压系统的正常工作，仍然需要一些被称为辅助元件的装置，管道、滤油器、油箱、分水滤气器、蓄能装置、消音器、压力表。尽管不是主要的工作元件，但他们的作用仍然无可替代。（5）、工作介质液压系统中的液体，其主要作用是传递动力元件提供的能量到执行元件端，同时将信息传递到系统各处。通常用一些乳化液、矿物油之类的液压油作为工作介质。1.4轮式液压升降平台车机构简介轮式液压平台升降车采用的主要液压设备有液压缸、液压泵，仅需要设备提供足够的推动力和推动速度便可，不需机械传动的精确。液压设备结构简单，有充足的元件布置空间，元件放置方式灵活。在运行速度和功率上可进行无级调节的特点，以牺牲对速度的精准控制为代价规避了传统机械传动在零件布局和尺寸设计上的麻烦。有设置过载保护，使用寿命长，元件通用性使得平台升降车使用起来简单方便，性能可靠，零件的更换和维护也更为方便。轮式液压升降平台车主要机构有：剪叉臂支架，剪叉升降机构的主要工作框架，由相互交叉铰接，逐层叠加而成，由于零件的通用性，可根据需求叠加层数，对应的，动力元件也需要进行相应的调整；上结构导轨板，放置上滑块及固定滑块，固定剪叉臂支架，支撑顶板台面固定于其上；顶板台面，用于放置货物、人员，安装有围栏保护围栏内人员和货物的安全，围栏设计上能进能出，还有一定的保护作用；液压部件，包括液压缸体缸体、活塞杆、油缸、剪叉臂连接架及轴套和连接轴，活塞杆上端和液压缸缸体下端对应的轴套；下导轨版，放置滑块，固定剪叉臂支架下端，由底盘支撑；底盘，包括定向轮组、转向轮组，稳定支架板块，稳定支架，支撑蜗杆，电力及液压驱动组件安置位置，需自行调整；驱动装置，给执行元件提供动力，是平台升降的动力源。液压升降平台根据剪叉架使用层数分类有1~n级之分；安置油缸的方式也有单设备单缸，单设备多缸，单层单/多缸的区别；按有无车轮可分为，固定式和移动式；按操控驱动装置的距离有直接操控和遥控之分。举升载荷，举升高度也大有差别。现在市场上大多数升降作业器械都是大型单向移动式和固定式的，而现代生产车间中有很多地方需要使用到小型的移动式升降机，这类升降机在市场上占比较少。若能将机构缩小，安置更加灵活转向轮组，以此来制造小型的液压升降平台小车，能搭载货物，使货物在不同高度下移动至指定位置，有效利用其载重和抬升重物的能力，便能使工人劳动强度的减少，劳动状况的改善，实现工作生产速率的提高，是工业生产发展道路上的必然产物。因此，本课题的目的在于根据要求的技术指标设计出一款用于工厂车间、仓库等场所的货物搬运。此次毕业设计，除了学习和见识到机械部件的设计工作过程之外，无论是实际使用液压传动技术和有限元分析技术，还是投入到实际中实践应用学习和巩固知识，把这些工作做到如此程度都是初次。经过这次毕业设计工作和知识的运用和研究，我认识到了实际设计中会遇到的困难和设计应该考虑的条件及思考的方向，这是在以往的理论学习中无法学到的。这次毕业设计是对我大学四年学习经验的总结和考验，是一次理论联系实际的训练，对增长见识、扩充思路是一次不可或缺的经历。

2总体方案设计2.1机构形式图2-1机构一图2-2机构二本次设计中，首先考虑到可采用的两种机构，如图2-1和图2-2所展示。上图展示出的是液压升降平台车负责升降工作部分的一侧。通过上图可以了解到，机构1（图2-1）是由两根平行连杆构成，其所有的连接点均为固定铰链支架；机构2（图2-2）采用的则是一种剪叉式结构，每根连杆各具有一个固定铰链支架和一个滑动铰链支架（这意味着该部分在后续设计中可采用滑块或者滚动轴套等设计），并且连杆中点相互铰接。这两种机构都能实现上平台的运动，但相比之下，第一种机构有三个缺点：机构1上板在举升工作时不但会在垂直方向上发生位移变化，在水平方向上也会（即平行四边形结构），有导致中心偏移导致整体不稳定的可能，而机构2在进行举升作业时仅在垂直方向上有位移变化，相较前者更为稳定。这样，当总尺寸相同时，两个提升机构所需的空间较小。在机构进行举升工作时，负载重心和剪叉工作机构整体重心相对位置会随平台高度变化和水平方向唯一的变化发生较大的改变，对液压缸的推力和行程都会有较为严格的要求，若采用机构1，可能会影响安装尺寸和生产成本。机构1的平行四边形结构稳定性不如机构2的对角双三角形结构。综上所述，机构2较机构1更合理。所以，在结构上选择机构2。2.2主要技术参数根据设计需求，初步设定以下技术参数。载荷：P=500kg顶板尺寸：A工作行程：2688最大高度：3101最低高度：782剪叉架最低高度：312图2-3机构示意图选用机构的立体模型展示2.3选择剪叉臂中心距剪叉臂中心距，即剪叉臂两端铰接孔的中心距离L（2-1）C1——固定侧铰耳C2——滑块侧连接轴2.4确定剪叉机构层数为使车体在平台举升至最大高度进行工作的同时，保持车体稳定性和平台上搭载的人员及货物的安全，根据经验，剪叉臂与水平面之间允许的最大角度通常会被设置在30~42°。叉数n=L行+（2-2）=（2-3）经结果验证，若每层剪叉机构能够提供的最大举升高度为1m，那么为了使平台上升至3m的高度，至少需要3层剪叉机构才可实现。2.5液压缸布置方式液压缸位置的布置决定了液压缸受力点所在和对机构产生动力的位置，其受力大小也会随着安装位置和初始安装角度的变化而变化。确定所选择的机构以后，推力在剪叉升降机构上作用的位置是决定所需推力和功率大小的关键。因为液压平台升降时所需的动力来自液压缸，所以液压缸安装位置会成为影响到对液压缸选取的因素之一。液压缸的起始安装角度也会对举升时所需的推力直接造成影响。就以上讨论总结，液压缸的放置位置设计可以说是本次设计中的一个重点，也是完成设计的其中一个关键。按照液压缸安装位置的不同，可以得到以下所展示的几种常见的剪叉式升降机液压缸的安装位置。由内容2.1确定，设计将采用机构二（图2-2）所展示的固定式单剪叉设计。剪叉部分由2根等长剪叉臂AC、BD相互铰接于彼此的中心点E。两臂与上导轨板分别铰接于A端和D端的固定侧。与下导轨板则铰接与B端、C端的滑块移动侧，B端、C端可以沿导轨来回滑动。图2-4展示了三种不同的液压缸放置位置。图2-4(a)垂直固定安置：将动力液压缸的下端固定于底盘，液压杆上端与上导轨板以球头、球座方式连接，使动力液压缸得以通过活塞杆伸缩控制平台升降，称为垂直固(a)垂直固定安置(b)水平固定安置(c)双头铰接安置图2-4结构示意图定剪叉式结构。若采用此结构，液压缸的行程便等于平台的升降行程。因其整体机构尺寸大，加工成本较大，实际应用中不常使用。图2-4(b)水平固定安置：将动力液压杠水平放置于底盘处，液压杆一端与剪叉臂BD的B端铰接，通过控制液压杆伸缩带动剪叉臂BD的滑块端来实现平台的升降作业，称为水平固定剪叉式结构。简单分析可得出，液压缸行程小于平台的举升行程，液压缸密封件的使用寿命可能会受到横向力的影响。图2-4(c)双头铰接安置：将液压缸下端与剪叉臂BD铰接，活塞杆上端与剪叉臂AC铰接，由此种方式放置也可操控平台的垂直升降作业，称为双铰接剪叉式结构。双铰接剪叉式结构可以有效规避上述两种结构所面对的问题。若位置安排合理，平台的垂直升降高度可以达到动力液压缸工作行程的两倍以上。但该安装方式也会使后续计算变得不那么简单。该设计中将以过去采用图2-4(c)展示的双铰接结构升降机为基础来进行设计。

3运动分析及强度校核3.1剪叉式升降机结构分析出于对搭载人员和货物的安全性考虑，根据以往的经验，平台举升至最大高度时，剪叉臂与水平面的夹角一般建议在30°~42°，能使平台升降车更为安全、稳定。假设每层剪叉机构能够提供的最大举升高度为1m，那么为了使平台上升至3m的高度，至少需要3层剪叉机构才可实现。图3-1如图3-1中所展示，共有3组剪叉臂，臂AD、BC、DE、CF、EH、GF设计均相同，剪叉臂组AD和BC铰接于各自的中点I；剪叉臂组CF和DE铰接于各自的中点J；剪叉臂组EH和GF铰接于各自的中点K；臂BC的B点与上导轨板的固定滑块铰接，臂EH的H点与下导轨板固定铰耳铰接；臂AD的A端和臂GF的G端均与滑块连接，分别安置在顶板导轨和底盘导轨；液压缸两端分别与臂AD、EH连接于M'、N'点，液压缸推动剪叉臂整架展开时，滑块端3.2剪叉式升降机的运动分析在液压平台做举升工作时，液压缸从M、N两点推动AD、EH，使等臂三级剪叉机构上下展开，同时带动滑块端A、G分别朝固定端B、H方向移动，各剪叉臂与地面的夹角∠θ也随之变化，由初始角度θ变为θ'=θ+△θ，移动过程中使台面AB垂直向上举升。由于点A、C、E、G和点B、D、F、H分别处于各自垂直于底面GH的直线上，所以点A、C、E、G在x轴方向上的速度相同，而点B、D、F、H在x轴方向上无位移变化。根据等臂三级剪叉机构的运动特点，可得出在运动分析部分，以求平台升降速度与臂杆件运动、液压缸伸缩速度的关系为主要目的。规定y轴向上为正方向，x轴向右为正方向。运动分析的主要目的是得出活塞提供的推动速度与平台的垂直举升速度的关系。点M'对点D相对速度为：V(3-1)点A对点D相对速度为：V(3-2)AD与DM’同在一个机构上，相对位置固定，所以可得：ω(3-3)点J对点D相对速度为：V(3-4)对以上速度均存在V塞相关，设V塞与VM'D和VJD所形成的最小夹角分别为∠α和∠β。且液压缸M'N'经过CF相交于J点，从结构设计上J点以上的机构与J点以下的机构对称，所以液压缸对上下结构伸缩速度一致，活塞伸缩速度对DMV(3-5)V(3-6)V(3-7)得出以上结果后，以点J为参考点，分析点A和点D在垂直方向上距离的变化。V(3-8)V从结果可得出点A、点J在垂直方向上距离的变化速度为V(3-9)在三级剪叉机构中，以点J为参考，上下结构相同，总体举升速度为A、J两点垂直距离变化速度的两倍。分析VAy与VV(3-10)VV分析VJy和VV(3-11)VV(3-12)=总结得出三级剪叉机构总举升速度为：V(3-13)以上是对液压缸工作速度和平台举升速度间关系的分析。3.3剪叉式升降平台的动力分析无论剪叉机构自身所受重力和连接件间的摩擦力情况如何，剪叉平台升降机升降结束时都能保持机构的平衡，具有能够引用虚位移原理分析静止力的理想约束条件。虚位移原理：任何主动力在质点系中对作用点所做的虚位移的虚功之和为0，又被称虚功原理。对于由n个质点组成的质点系，有以下数学表达式：i(3-14)式中Fi和δri分别表示第i设以y轴正方向为正，x轴反方向为正，单剪叉臂长度为L，KN、IM长度为l，MM'、NN'长度为l',剪叉臂与地面夹角为∠θ（由3.2部分取得）。N(3-15)M(3-16)δ(3-17)δ(3-18)根据剪叉臂支架组件自重作用点变化可得出：δ(3-19)N'处的X、Y方向微位移的合位移方向与X方向微位移的夹角为ρ。M'处的的X、Y方向微位移的合位移方向与X方向微位移的夹角为σ。（液压缸与地面夹角γ差别很大）故有下式：tanρtanσ列出虚功方程：-式中PP1P2P3F——在M'、N'两点销轴上的作用力（P1由于起升过程中，在角度约为3.755°时，即起始角度时，所需的推力最大。故应将∠θ=3.755经过联立计算，最终整合后得到F=8048.6N故液压缸推力的一半至少为8048.6N。3.4液压缸推力T及行程S的确定考虑到载荷不一定时时刻刻都能保持在额定载荷范围内，存在超载的可能，为避免在使用过程中因短时超载导致意料之外的状况发生，应当在额定载荷的计算中加入一定的安全系数μ，根据3.3计算部分（已考虑平台自身重量、剪叉臂支架组件自重）得出液压缸实际应当提供的推力为：T(3-20)根据安装位置选取行程在适合范围内的液压缸，分析计算举升过程中，液压缸两铰接点间距离变化范围以作为液压缸选取的根据。已知举升过程中，起始角度为3.75°，终点角度为40.81°。经计算得两铰接点间距变化范围为1120.15mm~1734.65mm，所以可得知行程范围取S(3-21)3.5剪叉式升降机构的校核设计中的三级剪叉式轮式液压升降机在每个剪叉臂支架间的连接处使用的是销轴连接。在对工作机构计算校核中，需要计算单侧剪叉臂和各剪叉架连接处使用的连接销轴受力情况，以校核剪叉臂和连接销轴是否具有足以抵抗形变的强度。举升过程中，随着角度∠θ的变化，各受力点受力情况也会发生改变。由于部分零件的尺寸和采用的材料相同的，只需要根据各类零件同型号件中能预算到的最大的理论受力情况进行分析即可。3.5.1各铰接点的受力分析该阶段根据3.1部分描述三级剪叉式液压升降机的结构特征，对各剪叉臂支架间铰接点、剪叉臂支架和液压缸铰接点进行相应的受力分析。设负载重心与A、B两点的距离分别为a、b，滑块端A、G和各自对应导轨平面的滑动摩擦系数为ƒ，剪叉臂支架与底盘夹角为∠θ（由3.2部分中取得）。由于剪叉式升降机的举升机构属对称结构，所以剪叉机构单侧受到的重力G实为数值的一半。液压缸与底盘平面形成夹角为γ，经计算后，其变化范围为39.90°~72.66°。∠MM设y轴方向为正方向，x轴方向为正方向。作剪叉臂支架ABDC部分的受力分析：a（A、B两滑块端的受力来自滑块与导轨间的摩擦力，所以采用上述计算方式）由于载重质点变化后导致计算变化太多，所以在后续计算中，取a、b数值相等，则F(3-22)将ABDC视为整体进行受力分析，可得：作剪叉臂支架CDEF部分的受力分析：将CDEF视为整体进行受力分析，可得：x（可知CDEF支架起到传递力的作用，在后续的作用中也起到分摊负载的作用。）作剪叉臂支架EFHG部分的受力分析：将EFHG视为整体进行受力分析，可得：联立（1）、（2）部分算式得到FG、H两滑块端受力情况与A、B两滑块端受力状况类似，存在滑块面和导轨面间的摩擦力，且两者共同平分负载。故：F取与液压缸两端有交互关系的剪叉臂支架，拆分后计算独立剪叉臂各连接点受力状况以便后续分析。隔离AD臂，单独进行计算：F其中，F根据M=0，以D-经计算，可得到FDx同理，对余下的BC,DE,FG,CF,EH剪叉臂进行同样的力矩平衡列示，根据实际角度和测量所得数据，可分别求出FBx(单位：N)FxFyFxFyA65.5-936.1H-416703990B-65.5-936.1I-14526.1325.2C-14460.61261.3J-28921.22522.6D8286-4551.9KE8286-4551.9M'6174.65162.8F-14460.61261.3N'-6174.6-5162.8后续验算中将会经常涉及到连接部位最大受力情况，而整个剪叉举升机构在起始角度时各铰接点受力最大，即∠θ=3.755°，需要液压缸提供最大推力时，单侧液压缸推力F=8048.6N。因为∠θ=3.755°仅仅是近似值，为计算正常，在后续计算中改取∠θ（并非设计时液压缸能够提供的最大推力，液压缸工作压力取决于外力，F=8048.6N仅仅是满足举升负载、展开机构的推力。）（通过上述表达式可得出各铰接点的受力情况，以方便接下来继续算销轴和轴套设计是否合理）3.5.2各铰接点销轴的选择与校核设计中选择尼龙1010作为滑块材料滑块，经查表可得，取f=0.0在对个铰接点进行力学分析之后，需取出其中最大受力铰接点进行校核，根据3.5.1部分的计算结果对比，可得知点的受力最大，其数据校核最具代表性由式（3-37）知，当θ=3.756KNKN剪叉臂间连接所用的销轴采用45钢为材料进行制造，需要进行调质处理，据资料可得知其屈服强度[]=355MPa，取2为校核所用的安全系数，由安全系数可知其剪切许用应力为[]=0.5[]=177.5MPa。为使降低生产制造该销轴的边际成本，减少生产工时，尽可能使生产更为方便，升降平台剪叉机构的销轴均采用一种尺寸，取∅=32mm。MPa因此，该机构所有铰接点选用的销均满足强度要求。3.5.3油缸作用处杆件尺寸的确定与校核该处杆件较其它用作剪叉臂支架连接的销轴，其受力甚至大于包括整个剪叉机构自重、负载、平台自重的和，故在比较之后，取∅=35mmτ经过校核后，该杆件设计符合机构所需的强度需求。当工作台处于举升举升最低高度时，为防止因剪叉臂过长导致滑块脱离导轨，根据经验，应使剪叉臂长度小于导轨长度，通常情况下，这种设计思路是能行得通的。L由设计参数可知：初步设定下导轨板长1670。系数为0.8时，则根据式(3-20)可得剪叉臂的长度L=1336mm，系数为0.9时，剪叉臂的长度为L=1503，与经验公式不符。但根据实际情况比较，剪叉臂中心距L中=1530mm3.5.4液压缸安装位置的确定由前文的3.4部分和3.5.1部分，可了解到液压缸与底盘夹角γ的角度变化范围在39.9°~72.66°之间，剪叉臂支架与底盘夹角θ的大小变化范围在3.756°~41°间液压缸行程范围也已被求出，其选用范围为：

S可根据前文3.2部分列出关于液压缸有效垂直举升高度∆h的相关式子，其中α，β的大小均为SS液压缸上下铰接点M'，N'S其中J液压缸两铰接接点M'，设ΔS为液压缸的有效行程，当两铰接点M'，N'间距离最小时，为使液压杆的下端不接触到液压杠的底部，液压缸的结构尺寸K1为使两铰接点M'和根据实际需求和选用液压缸的具体情况来选用。常用的液压缸结构尺寸图最终确定，液压缸下端安装于剪叉臂EH的N'点，其中EN=235.9mm,NN'=101.6mm3.6强度校核通过3.5.1部分的计算，可比较得出，整个剪叉升降机构里内剪叉臂、液压缸连接用销轴、剪叉臂间连接销轴的受力较大，对这一部分进行校核可代表余下的相似部件。因销轴在轴向上受到的横向力力可忽略不计，所以在强度校核中忽略该销轴轴力部分的计算。3.6.1剪叉臂的强度校核由3.5.1部分可知，内剪叉臂支架aed受力情况的大小要远远大于外剪叉臂支架bec的受力情况，所以只需要校核内剪叉臂支架的单臂受力状况即可。内剪叉臂受力状况如图3-1所示。由3.3部分总结得到，θ的值越小，液压缸提供的推力F越大，故取起始角度3.756°时，推力F达到最大值。当F取到最大值时，部件的强度还能满足需求，那么所有剪叉臂的设计在运行的全过程中都满足强度需求。剪叉臂所受的力与剪叉臂本身间存在夹角，若直接计算会使计算过程变得复杂。为使计算过程变得方便，后续计算中剪叉臂受力将沿剪叉臂方向和垂直于剪叉臂的方向分解，随后列出以下式子：内剪叉臂支架单侧受力图各铰接点所受的力经分解后可得到内剪叉臂支架单侧受力解析图及其他力学分析图剪叉臂上延伸出的g点作为液压缸的一个铰接点，其与剪叉臂间存在用于支撑液压缸的支撑板，其对剪叉臂所作用的力在剪叉臂上的投影可看作液压缸推力T/2剪叉臂上的均布载荷。由上图（c）中可以判断，在臂杆k点存在最大弯矩，所以需要对e、k两点所在位置的臂杆进行强度校核，从图中可看到数据，，。已知剪叉臂的横截面数据分别为。e点处的抗弯截面系数为k点处的抗弯截面系数为图3-8剪叉臂e、k两点处的截面图当剪叉臂支架处于初始角度时，即θ=3.756°时，e、k两点处的弯矩便达到全运行过程中的最大值，并由此可算出，，则选择结构钢Q235作为剪叉臂的材料，参照参考文献[1]，，剪叉臂强度符合设计需求。3.6.2液压缸底部固定支架的强度校核液压缸底部固定支架选择的是60号方钢，下图已展示处其具体的尺寸和形状；选用的60号钢其边长为60mm，液压缸所提供的推力T其作用的铰耳圆孔中心位置的坐标和坐标系O的距离为65mm。，分别表示为推力在X，Y轴方向上的分力，故得出，。当剪叉臂支架与底盘间夹角θ为3.756°时，液压缸与底盘的夹角γ为39.90°，即顶板平台在处于最小举升高度时，液压缸所提供的推力数值最大，虽然此时最小，即,θ=3.756°，推力T在X轴方向分力最大，所以由式(3-19)可得，则。当液压缸在最大角度，即顶板台面处于最大举升高度时，虽然液压缸所提供的推力数值最小，但此时最大，即,θ=40.841°，推力T在Y轴方向分力最大，所以由式(3-19)可得，则。液压缸与底架连接的横梁图3-10液压缸与底架连接的横梁截面图将两种情况中计算得到的Tx（1）推力T在X轴方向上的分力最大时的支架横梁受力分析支架横梁X轴方向的受力图经过计算，求得支架横梁的抗弯截面系数为，结果得出（2）推力T在Y轴方向上的分力最大时的支架横梁受力分析支架横梁Y轴方向的受力图支架横梁的抗弯截面系数为，得到（3）将作用位置转移到O点后，会产生一个扭矩，该扭矩的大小为，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：选择结构钢作为液压缸底部支架横梁的材料，参照参考文献[7]，取2作为计算中的安全系数，可得到，所以液压缸底部支架横梁的强度满足需求。3.7轴的强度校核由3.5.1部分计算结果可以知道，整个剪叉举升机构中铰接点g和铰接点d两处受力最大，只要这两处铰接点使用的销轴强度满足需求，那么余下未计算的同类销轴均符合设计需要的强度需求。3.7.1内剪叉臂固定端销轴的强度校核因为销轴连接中，销轴在支架轴套间暴露的部分很短，所以可看作销轴仅受到切应力的影响。由3.6.1部分的计算过程可知，剪叉臂固定端（即d点）销轴所受的力为。当顶板台面处于最低举升高度时，即θ=3.756°时，该处销轴所受到的剪切力最大，根据之前的计算得销轴的直径为ϕ32A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]，τ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2τ=2×9.26MPa=18.523.7.2液压缸缸体底部铰接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3-13所示，因为销轴较短，所以只受切应力。又销轴的直径为ϕ35，则销轴的横截面积为A液压缸下端销轴受力状况分析图τ选择销轴材料为35，又35钢的许用应力，以2作为计算中用到的安全系数，则有2τmax=2×16.41MPa3.7.3液压缸活塞杆上端支撑轴的强度校核液压缸活塞杆上端支撑轴（即g点）所受的力为。当顶板台面位于最低举升高度时，即θ=3.756°时，液压缸对剪叉举升机构提供的推力最大，即。销轴直径为ϕ50销轴受力情况，参照参考文献[7]，校核轴的弯曲强度为活塞杆上端铰接销轴受力分析图该处销轴采用材料为Q235结构钢，经表面热处理，参照参考文献[7]，钢的许用应力。该轴满足强度需求。

4液压系统部分选用4.1液压系统原理图通过液压系统原理图可以了解到液压系统的构成及其基本的工作机理，对了解其液压传动有重要作用。液压系统的构造和机构的选择非常重要，因为这将直接决定所设计系统的性能和最终确定方案的合理程度和经济效益。在确定机器所需要的基本回路之后，仍需以此为基础，根据资料中查阅到的经典回路进行整合、调理，添加必要的液压元件和一些辅助元件，同时设置需要用到的辅助回路。最后做出结构简单易懂、性能可靠、运作安全、稳定、高效、便于修整维护的液压系统。1-油箱2-滤油器3-空气滤清器4-电动机5-联轴器6-液压泵7-溢流阀8-压力表开关9-压力表10-电磁换向阀11-单向节流阀12-液控单向阀13-液压缸液压系统原理图4.2液压缸的选用4.2.1初选执行元件的工作压力确认所需液压缸的主要结构参数：通常会根据需求在液压缸的标准件中选择需要的执行元件，但标准件也不是什么时候都能满足需求的，有时仍需要自己设计液压缸。液压缸的结构尺寸中除开安装尺寸和行程外，比较重要的还有液压缸内径D、活塞杆直径d。需要根据设计中计算出的数据确定后得到的最大总承受力和选用的工作压力大小来确定液压缸内径D和活塞杆直径d。将液压系统中用到的液压泵的机械效率η取为0.97。经查询资料可得知活塞面积A选取尺寸100mm作为液压缸内径。根据资料中找到的下述结论，选取杆径比d/当活塞杆受到的主要作用力为拉力时，杆径比d/D一般在0.3~0.5间进行数值选取。当活塞杆受到的主要作用力为压力时，便在数值0.5~0.7中选择所需的杆径比本设计的轮式液压升降平台车的液压缸在运行的全过程中都处于受压的状态，所以应当根据实际情况取d/D=0.7d=0.7（2）液压泵的选取：液压杠所需流量为q=2=2×0.25×3.14×(1002-702）=9.6Lq=9.6（3）电动机选择电动机最大功率计算公式为P=pqtP=106×4×16×10-6×960/60=1.024经查询机械手册后取Y90S（4）联轴器的选择除了电动机和液压泵的选取外，两者间还需要一个联轴器作为动力传导机构。计算转矩Tca=KAT,查询资料获得名义转矩Y=9550=9550×=11.54N·m所以Tca=KAT=2.2×11.54=25.39N·m查手册选LM3型梅花型弹性联轴器。4.3液压元件的选择为保持液压系统的正常工作，仍然需要一些被称为辅助元件的装置，管道、滤油器、油箱、分水滤气器、蓄能装置、消音器、压力表。尽管不是主要的工作元件，但他们的作用仍然无可替代。4.3.1管道的设计根据液压泵参数表上查到的额定流量13.6L/min,查询资料（JB827-66）。根据资料书中提供的推荐管路的通过流量25L/min所规定的管径为8mm，通过流量为6.3L/min的指定管径为5.6mm，所以根据结论选用公称直径4.3.2油箱的设计查阅机械手册，可得V=mqp,低压m=2-4,中压m=5-10，高压m=6-15,V本设计所需要的油箱没有设冷却器，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4.3.3吸油滤油器液压系统对作为工作介质的油品质有相当的要求，溶于油中气体、水分、腐蚀物质甚至是油液自身的变质都会对液压系统的正常运行造成影响，而滤油器则是用于去除机械在运行过程中机械零件自然磨损产生的杂志。因此，机油滤清器的选择非常重要。经过对各种滤油器特点的比较之后，选择网状滤油器作为液压系统的吸油滤油器。泵的流量为13.6L/min。根据经验公式，滤油器过滤能力一般大于泵的流量的2倍，因此由资料表11-512，选择型号TLW-254.3.4溢流阀的选择由于所选用的系统中存在阀块，阀块中整合的阀类型有溢流阀、换向阀、截止阀（压力表开关），选板式溢流阀作为液压系统的溢流阀，系统压力为4MPa，流量为13.6L/min。查资料表11-1834.3.5压力表开关选择压力表开关的作用类似于旋转阀式截止阀的小型化版本。能够控制连接压力表管道和油路的通断，通过其构造产生的阻尼效果，减少压力波动导致的压力表振动，降低了压力表因此受到的损伤，让压力表比安装开关之前更加耐用，更加持久。由于采用的是板式连接方式，选用的系统管道的公称直径为8mm。查资料表19-7-223,选择了型号KF-4.3.6单向节流阀在阀块的整合当中没有整合单向节流阀，需要根据管道的公称直径和流量单独对单向节流阀选择，由资料表11-221，选择型号L1-25B作为液压系统的单向节流阀。4.3.7液控单向阀的选择由资料表11-295,选择IY-名称型号流量备注吸油滤油器TLW25液位计YW溢流阀Y25叶片泵YB13.6转速960电动机Y1.1压力表Y截止阀KF25电磁换向阀3425单向节流阀L25液控单向阀IY25空气滤清器EF25查机械设计手册取D=40mm总结轮式液压升降平台车属于一款小型移动式液压升降设备，相较其他大型的液压起重设备来说，它尺寸更小，使用起来比较灵活轻便，适合用于一般工厂厂房、商店仓库的货物转移、搬运。工厂加工作业时，人员工作位置上的调整，底盘上加装的简易稳定支架也能给车体以及举升机构给予一定的稳定性。在机械结构方面，以上工作和设计时提出的技术要求均可满足。

致谢这是我四年大学以来，参与程度最深的一次设计，毕竟是学校布置的最后一次单人毕业设计。从刚开始的什么都只知道一点点到现在对做的东西能解释的通，经历的时间和一辈子比起来并不算长，但中间的经历实在是令人不快。为了完成任务，我也不得不为此进行一些调整，改变的过程跟生产一样，总会伴随令人难以忍受的阵痛，但是一旦过去，便发现了新的大陆和新的可能。中间没有过多的指导，只有大概的方向，方向错了，那就意味着前功尽弃，一切都要从头再来。即便如此，能够和周围的人讨论彼此的作品，交流想法，提供建议，像这样以同伴的身份相互表达自己的想法令人振奋，让人感到努力是有意义的，能给人继续努力思考的动力，为此，我在这里感谢同组里愿意和我交流的同学们还有领队的李老师，即便是简单的分享和些许肯定、理解也能给予一个孤独的工作者极大的慰藉和鼓励，谢谢。接着是大学四年的舍友，前三年，从没见过大家有什么技术交流，也没有怎么讨论学习上的问题，听到最多的话总结到一起，就是“八卦、名、利、钱”，做的最多是“玩、乐、打游戏”。最后一年，宿舍里有人走了，有人来了，后来就变得不一样了，有了能够讨论的空间、话题，有了能问、能打听新闻、知识的智囊，少了之前的戾气、争吵、令人不悦的声响，氛围发生了改变。时间冲淡了心中的不快，超长的疫情给予我在家里独自思考的时间，也让我对过去的不快逐渐释怀。回到学校后，大家都和之前不太