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  小型液压升高和降低平台-机械工程及自动化本科毕业设计 本科毕业设计说明书 小型液压升高和降低平台 SMALL HYDRAULIC LIFT PLATFORM 学院,部,: 机械工程学院 专业班级: 机设11-7班 学生姓名: xxx 指导教师: xxx讲师 2015 年 05 月 29 日 xx理工大学毕业设计 小型液压升高和降低平台 摘要 剪叉式升降平台作为一种平面升降机械，大多数都用在抬升重物，在很多领域都存在广泛的用途，如用作货场装卸货物的升降台、各种工程中操作人员的工作平台等等。剪叉式液压升降平台是一种结构最简单、举升力大、升降平稳、噪音低、操作便捷、维修简便，并可以停留在升降范围内的任意位置上的一种大范围的应用的升降平台。它目前广泛地应用在各行各业，是一种货物装卸流通领域中较为理想合理的升降平台。 液压系统是剪叉式液压升降平台的驱动和控制部分，通过液压缸驱动剪叉改变幅度，完成升降任务，通过平衡阀、调速阀和溢流阀的控制作用，完成调速、保压、制动、平衡的功能。 本次设计主要进行了升降平台功能特点分析求解，升降平台总体布局方案和主要性能参数确定，各机构和各部件的结构方案设计，主要控制方案设计，上、下台架机构、剪叉机构设计计算，整机稳定性、可靠性验算。 该课题属于横向课题。该升降平台作业区域属于容易燃烧、易爆等场所。要求安全、可靠，自动化程度高。为保证仓储区域管理人员的人身安全和提高升降物品的安全性，采用无人化作业方式，安全保护装置及各种电器保护设施齐全、可靠，便于操作和维修。 关键词:升降平台;剪叉;液压系统 I xx理工大学毕业设计 SMALL HYDRAULIC LIFT PLATFORM ABSTRACT Scissors-style take-off and landing platform as a plane movements machinery, mainly used for lifting heavy objects, in many fields have a wide range of uses, such as loading and unloading cargo freight yard for the lifting platform, operating in various projects of the work platform, and so on. Scissors hydraulic lifting platform is a relatively simple structure, the lifting force, a smooth take-off and landing, low noise, easy to operate, maintenance is simple, and can remain in the take-off and landing anywhere within the scope of a wider application of the take-off and landing platform. It is currently widely used in various trades and industries, is a cargo flow in the area more desirable and reasonable take-off and landing platform. Hydraulic system is the scissors-type hydraulic lifting platform for the drive and control of the hydraulic cylinders driven by changes in the rate scissors, complete lifting tasks, through balance valve, relief valve and the governor valve control, the governor completed , Packing, braking and balance function. The design for the main features of the take-off and landing platform for analysis, the take-off and landing platform for the general layout programmes and identify key performance parameters, agencies and parts of the structure of the programme design, the main control programme design, on-step down, scissors mechanism design and calculation With two stability, reliability checking. The topic of cross-cutting issues. The take-off and landing platform for regional operations are flammable, explosive, and other places. Require safe, reliable, high degree of automation. In order to ensure regional warehouse management and improve the personal safety of movements of goods safety, use of unmanned operations, security installations and all kinds of electrical protection device complete, II xx理工大学毕业设计 reliable and easy to operate and maintenance. KEYWORDS: lifting platform; scissors; hydraulic system III xx理工大学毕业设计 目录 摘要................................................................ I 1绪论 .............................................................. 1 1.1 引言 ........................................................ 1 1.1.1 剪叉式液压升降平台发展状况............................. 1 1.1.2 升降平台分类及各自优缺点............................... 1 1.1.3 升降平台的选用......................................... 3 1.2 课题任务 .................................................... 4 1.2.1 课题背景和研究意义..................................... 4 1.2.2 本课题主要研究的内容................................... 4 1.2.3 课题核心问题及难点:................................... 5 设计的具体方案的确定.................................................... 6 2 2.1总体设计的具体方案的确定........................................... 6 2.2 主要技术参数的确定 .......................................... 8 2.2.1当升降平台处于最低位置时 ............................... 8 2.2.2当升降平台处于最高位置时 ............................... 9 2.2.3各机构和各部件的结构方案设计 .......................... 10 3各部件受力分析计算 ............................................... 11 3.1 升降平台的参数 ............................................ 11 3.2升降平台处于最低位置时的力学模型及受力分析.................. 11 3.3升降平台处于最高位置时的力学模型及受力分析 ................. 17 4液压系统模块设计 ..................................................... 24 4.1液压传动简介................................................ 24 4.2液压传动的组成及工作原理.................................... 24 4.3液压系统原理图.............................................. 25 4.4 液压系统参数计算 ........................................... 25 4.5液压缸的设计................................................ 26 4.5.1液压缸压力计算 ........................................ 26 4.5.2液压缸的选用 .......................................... 27 5基于Solidworks Simulation的有限元分析 ........................... 28 5.1 利用solidworks 建立新算例.................................. 28 5.2网格划分.................................................... 28 29 5.3有限元分析结果.............................................. 5.3.1有限元分析应力 ........................................ 29 5.3.2有限元分析位移 ........................................ 29 5.3.3 有限元分析应变........................................ 30 6小型液压升高和降低平台使用需要注意的几点 ..................................... 31 7有关规定法律法规以及对环境的影响 ..................................... 32 7.1相关法律和法规................................................ 32 7.2对环境的影响................................................ 32 总 结.............................................................. 33 参考文献........................................................... 34 致谢............................................................... 35 xx理工大学毕业设计 附图............................................................... 36 xx理工大学毕业设计 1绪论 1.1 引言 1.1.1 剪叉式液压升降平台发展状况 剪叉式液压升降平台是一种结构比较简单，但举升力大、升降平稳、噪音低、操作方便、维修简便。并可以停留在升降范围内的任意位置上的一种升降平台。它目前广泛地应用在各行各业，是一种货物装卸流通领域中较为理想合理的新颖机具。 当前国外生产升降平台的国家比较多，如日本、德国、美国、英国等国家。升降平台在国外有的国家生产已有几十年的历史了，有多节和单节升降平台，有移动式、固定式、超低式等各种型式，绝大多数采用液压驱动。并广泛地应用在工业、航空、造船、商业、仓库、码头等场所，特别在商业系统货物装卸作业中已形成系列化的。如英国UK起重有限公司，他们生产多种形式的升降平台来适应商业系统方面各类仓库的装卸需求，而且绝大多数配套笼车搬运装卸是一种先进的装卸作业。在日本大多数升降平台应用在仓库中高站台运送叉车上下站用。所以说在国外应用升降平台是很普及的。 从国内情况来看，生产升降平台比国外起步晚(主要分二大类:一类是生产多节剪叉或液压升降平台。主要应用在高空作业中: 如清冼、安装、维修等方面。另一类生产单节剪叉式液压升降平台，主要应用在生产流水线中配套使用、当然也有应用在其它方面的。目前生产升降平台的单位较多(但应用在商业系统仓库装卸货物作业方面的，据不完全了解还没有一家专业生产创造厂家。 目前，剪式升降平台的国内厂家主要有广州高昌、福州强伦、上海序达、汉麦克森等;国外品牌主要有美国的杰奔(JohnBean)、德国的好富满(Hofmann)。其中，2006 年8 月下线 型超薄型剪式举升机是同类型产品的技术佼佼者，其产品在流水线上生产，钢材薄且强度大、造型美观、安全性能良好，将有更好的市场前景。 1.1.2 升降平台分类及各自优缺点 在物流系统中，应用于升降设备的类型众多，如:手动升降、气动升降、电动升降等，各有利弊。手动升降对一般较小量的物品垂直吊运。如在建筑工地上运输泥瓦工具、泥灰桶等。气动升降和电动升降，一般采用减速电机带动丝杠螺母，并靠设置丝杠螺母一端的挤压块，利用杠杆原理挤压升降叉的方式实现升降， 1 xx理工大学毕业设计 由于其扭力大，可使丝杠螺母易损坏，从而降低了设备使用年限。而且上述设备只能单一使用，没有通容性。 剪叉升降台是常用的升降机械设备，由剪叉机构、传动装置、升降平台和机座等部件构成。剪叉机构起着传力和导向的作用，在传动装置的推动下，使升降平台平稳升降。目前，我国的升降平台的种类比较多，按传动装置的形式，可分为液压剪叉升降台和电动剪叉升降台两类，这两种不同形式的剪叉升降台都得到了广泛使用。 电动剪叉升降台其工作原理是置于升降台内的电动机、减速器传动系统，推动剪叉机构使升降平台做升降运动。电动剪叉升降台有着结构紧凑、运行平稳、调速性能好、组合灵活、安装工程量小、易于操作与维护等优点。在剧场、会堂、多功能厅、展览馆等处，人们可以按自己需要的方式，使用单台或数台电动剪叉升降台进行任意组合。 液压剪叉升降台的工作原理是电动机直接带动液压泵，输出压力油经控制阀直接推动液压缸，带动剪叉机构使升降平台做升降运动。液压剪叉升降台有着结构紧凑、运行平稳、噪声小、频响快、传递功率大、易于操作等优点。电动机、液压泵、油箱等构成的液压站，使用时噪声大，但可以远离主机安装，单独进行隔声降噪处理。由于有多种液压控制阀件、复杂的油路系统，安装和清理管路难度大，对液压油介质质量要求高，以及油路系统较容易漏油(因使用质次廉价的液压元件加上缺少维护，常见液压站附近到处是油污)和制造成本高等因素的影响。 目前，我国的升降平台的种类比较多，按动力传递形式，主要可以按电动机机械传动和液压传动两种方式来划分，它们都有各自的优点和不足之处。 电动机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，不足之处在于它的机械间的磨损很难克服，振动较大。其中以电机为动力源来提升平台又可分为以下几种: (1)钢丝绳式和齿轮齿条式 两者都是目前应用最广的施工升降机，是垂直运送人员及物料的提升机械。随着我国建筑行业的蓬勃发展，各种大型建筑物不断增多，施工升降机的应用市场也在不断地扩大。特别是在1992年以来，施工升降机的发展最为迅猛。施工升降机不但可以应用在这些场合，它还可以应用在大型化工厂冷却塔、发电厂的烟囱、电视广播塔、大型桥式起重机及煤矿等位置。施工升降机己成为各行业建设中一种必不可少的建筑机械。 (2)蜗轮丝杠直顶式升降平台 2 xx理工大学毕业设计 作为基础起重部件，它具有结构紧凑、体积小、重量轻、无噪音、安装方便、能自锁、可靠性高的特点。对于大面积平台，采用多点提升，即每个顶点都安装一组蜗轮丝杠。其好处在于:?可以减少台板主梁断面尺寸及应力，减小其挠度，增加平台自身刚度，提高运行平稳性。?可以减少每个支点的受力，从而减小蜗轮丝杠的提升力，增强压杆稳定性，并能减轻设备重量。 液压传动方式的特点是结构紧凑、工作较平稳、磨损小、布局灵活、易于控制。但液压件加工精度要求较高，密封泄漏难以控制，工作介质适应温度受限。液压传动是后来才发展起来的，以它为动力源来带动的升降平台又可分为以下几种: (1)链轮—承重链条机构的升降平台 该机构是由一个动滑轮和若干定滑轮以及承重链条组成的，根据动滑轮的特点，利用较短的液压行程来获得大的平台升降高度，该平台根据环境条件可以用在地下车库等有较大的提升高度以及宽敞空间的场合。 (2)自行剪叉式高空作业平台 它是一种轻型的升降平台，广泛用于高空作业专用设备，可以移动。它的剪叉式机械结构，使升降台起升后有较高的稳定性，宽大的作业平台和较高的承载能力，使高空作业范围更大，并适合多人同时作业。它使高空作业效率更高，更安全。 (3)固定液压剪叉式升降平台 它也是一种剪叉式结构，承载量较大，升降稳定性好，适用范围广的货物举升设备。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。剪式升降平台作为一种平面升降机械，主要用于抬升重物，在很多领域都有着广泛的用途，如用作货场装卸货物的升降台、各种工程中操作人员的工作平台等等。 总之，随着经济的发展，目前出现了不同类型的升降平台，传动方式由以前单一的 靠机械电力传动转向液压传动，升降平台的特点是根据不同的使用环境和所想达到不同 的目的来进行设计的。 1.1.3 升降平台的选用 本次设计技术参数如下，额定承载量:1000kg，长:1200mm，宽:600mm，平台最低高度:200mm，最大高度:700mm。 3 xx理工大学毕业设计 根据所需平台的设计要求和技术参数，在额定承载量给定的情况下，齿轮齿条式和钢丝绳式的升降平台尽管结构简单，经济性好，但由于受到承载能力、爬坡度、使用寿命以及空间位置的影响，它们不能满足实际要求，故不能采纳; 蜗轮丝杠直顶式升降平台对于平台面积大，一般采用多点提升，即每个顶点都用一组蜗轮丝杠。从使用范围来考虑，它主要使用于大面积微动平台，升降高度受到限制;从加工成本来考虑，丝杠加工起来比较复杂，造价比较高，而且在升降高度比较大时，稳定性要求会更高，使其成本很高，故也不予采纳。 经过比较分析，选用剪叉式还是比较合适的。剪叉式升降平台是一种结构比较简单、举升力大、升降平稳、噪音低、操作方便、维修简便，并可以停留在升降范围内的任意位置上的举升机构。它目前广泛地应用在各行各业，是一种货物装卸流通领域中较为理想台理的新颖机具。它的剪叉式机械结构，使升降台起升后有较高的稳定性，宽大的作业平台和较高的承载能力，使高空作业范围更大，效率更高，更安全。 1.2 课题任务 1.2.1 课题背景和研究意义 背景:随着经济的发展，科学技术的进步，在市场经济的竞争大潮中，为了提高企业生产速度，人们想法设计了可以减少人力物力并且能够出色完成任务的设备，这其中之一就是人们现在经常会用到的升降平台。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。 意义:剪叉式升降平台具有结构紧凑、承载量大、通过性强和操控性好的特点, 因此在现代物流、航空装卸、大型设备的制造与维护等场合中得到广泛应用。剪式升降平台作为一种平面升降机械，主要用于抬升重物，在很多领域都有着广泛的用途，如用作货场装卸货物的升降台、各种工程中操作人员的工作平台等等。 因此，这次的设计是非常有用的，也是非常必要的。在这次的设计中，不仅要考虑到其结构的合理布置性，还要考虑材料的节省即经济性问题 。 1.2.2 本课题主要研究的内容 (1)升降平台功能特点分析求解; (2)升降平台总体布局方案和主要性能参数确定; (3)主要控制方案设计; (4)上、下台架机构、剪叉机构设计计算; 4 xx理工大学毕业设计 (5)整机稳定性、可靠性验算。 1.2.3 课题关键问题及难点: 本课题要求通过对升降平台功能特点分析求解，确定升降平台的总体布局方案，然后对其上下台架机构、剪叉机构进行设计计算，并进行整机稳定性、可靠性的验算。 难点:1、正确计算一个油缸所需的最大推力及油缸的布置位置; 2、计算上平台及外叉臂在极限载荷下的变形，校核它们的强度; 3、为平台设计一个合格的、保压性能好的液压系统。 4、材料的选择及热处理方法。 关键问题:该升降平台作业区域属于易燃、易爆等场所。要求安全、可靠，自动化程度高。为保证仓储区域管理人员的人身安全和提高升降物品的安全性，采用无人化作业方式，安全装置及各种电器保护装置齐全、可靠，便于操作和维修。为保证操作物品及周围环境的安全，要求该平台运行平稳、可靠性好。该设计要在保证可靠性的前提下，尽量减轻机构重量和提高机构刚性为原则;在具体机构设计上贯彻标准化、通用化的原则。 5 xx理工大学毕业设计 2 设计方案的确定 剪叉式液压升降平台的设计，从以下四个方面进行设计:一是对起升机构进行运动学分析;二是剪叉式起升机构各构件进行受力分析;三是升降平台的液压系统设计;四是对升降平台部分零件进行有限元强度分析。升降平台的剪叉起升机构是整个平台的骨架，承受和传递整个平台所负担的载重量及其自身的重量。 2.1总体设计方案的确定 1t升降平台主要要求及技术参数: 1)为保证操作物品及周围环境的安全，要求该平台运行平稳、可靠性好; 2)平台外形尺寸为1200mm×600mm×200mm;升降高度500mm; 由于外形尺寸为1200mm×600mm×200mm，所以剪叉臂的最大长度为1200mm，为保证货物与工作人员的安全，剪叉臂与水平的最大允许夹角为45?，因此，每一层剪叉臂的最大上升高度为 :1200mm，cos45,850mm 因此，使平台上升到700mm的高度，需要一层剪叉臂，850mm,700mm，满足设计要求。 根据设计要求，拟定了剪式液压升降机的基本方案，升降机由起升机构，驱动机构，工作平台以及底座组成，本次设计中，起升机构为一层，在底座上安装工作时的锁紧装置以及保险装置，驱动装置采用液压传动方式，在此结构基础上，对升降平台进行几何受力分析，以确定其结构参数。 根据液压缸位置的不同设定，可以得到不同形式的升降平台，下面以固定单剪叉来说明，用长度相等的两根支撑杆AC和BD铰接与两杆的中心点E，两杆的A、D端分别铰接于平板和机架上，两杆的B、C端分别于两滚轮铰接，并可在上平板和机架上的导向槽内滚动。如图2.1所示的三种结构形式示意图，它们的不同之处在于驱动气液压缸的安装位置不同。 6 xx理工大学毕业设计 (a)直立固定剪叉式 (b)水平固定剪叉式 (c)双铰接剪叉式 图2.1 结构形式示意图 图 2.1(a)中的驱动液压缸的下部固定在机架上,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台铅直升降。 图 2.1(b)中的卧式液压缸活塞杆与支撑杆BD铰接于B处。液压缸驱动活塞杆控制平台铅直升降。 图 2.1(c)中的液压缸缸体尾部与支撑杆BD铰接，活塞头部与支撑杆AC铰接。液压缸活塞杆可控制平台铅直升降。 按照液压缸的安装形式，本文称图2.1(a)的形式为直立固定剪叉式结构，图2.1(b)的形式为水平固定剪叉式结构，图2.1 (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，且铰链加工复杂，在实际中应用较少。 水平固定剪叉式结构，通过分析可知，平台的升降行程大于液压缸的行程，但不足之处是活塞杆受横向力作用，影响密封件的使用寿命。 双铰接剪叉式结构避免了上述缺点。结构比较合理，平台的升降行程可到达液压缸行程的二倍以上。故选用双铰接式的基本形式设计制造升降平台。 7 xx理工大学毕业设计 2.2 主要技术参数的确定 2.2.1当升降平台处于最低位置时 图2.2 升降平台处于最低位置 当升降平台处于最低位置时，如图2.2所示，因A、B、C、D几点均要使用铰链铰接，固AB、DC应小于平台所给尺寸1200mm，暂取AD=h=200mm、AB=1100mm、OE=100mm AD2000,,arctan,arctan,10.305在中， ,ABDAB1100 2222AB，AD,1100，200,1118mm剪叉AC、BD的长度为:AC=BD= AC1118,在中，AO==559mm ,ABE22 0 AE=AO+OE=559+300=859mm =10.305 ,,, 0AE,sin,,859，sin10.305,153.66mm因此，EE= EE153.66AE,,,854.14mm 0,tantan10.305 BE,AB,AE,1100,854.14,264.86mm EE153.660,,arctan,,30.120液压缸与水平面夹角 BE264.86 2222BE,EE，BE,153.66，264.86,406.21mm此时液压缸长度总体长度 8 xx理工大学毕业设计 2.2.2当升降平台处于最高位置时 BD,AC,1118mm当升降平台处于最高位置时，如图2.3所示。， AD,H,700mmOE=300mm， 图2.3 升降平台处于最高位置 2222AB,BD,AD,1118,700,871.74mm在中， ,ABD AD7000,,arctan,arctan,38.76 AB871.74 0,559mm,,,,38.76在中，AO，AE=859mm, ,ABE 因此: 0EE,AE,sin,,859，sin38.76,537.79 mm ,AE,AE,cos,,859，cos38.76,669.83 mmBE,AB,AE,871.74,669.83,201.91 mm EE537.790,,arctan,,69.42液压缸与水平面夹角 BE201.91 2222BE,EE，BE,537.79，201.91,574.61mm此时液压缸长度 因此，液压缸的伸缩长度:L= -BE=574.61mm-306.21mm=268.4mm BE 9 xx理工大学毕业设计 2.2.3各机构和各部件的结构方案设计 上平台台面选用一块1200mm×600mm×4mm的优质碳素结构热轧钢板，然后用角钢焊接成长1200mm宽600mm的框架，并将其点焊在上平台台面的下方，增加槽钢焊接框架是为了增加上平台强度及其抗弯能力，避免上平台因重物太重而发生弯曲或变形。 剪叉臂的材料选用空心矩形钢管，为了避免剪叉臂在起升和下降过程中与上平台或底座发生干涉，因此要将空心矩形钢管的头部做一下处理。剪叉臂的一端通过支座与上平台和底座铰接在一起，另一端通过滚轮轴安装滚轮，以便在轨道上行走，从而完成剪叉臂的变幅。因剪叉臂要与上平台和底座铰接，为了增加其强度及刚度，应在剪叉臂各铰接连接孔处均增加轴套。 底座采用槽钢焊接成所需的框架即可。在底座的四个角上加四个由槽钢做成的立柱。加立柱的目的是:(1)当升降平台处于最低位置时，液压缸卸荷，不再提供推力来支撑升降平台，这时立柱就起了支撑升降平台的作用。(2)在升降平台工作过程中，液压缸损坏突然卸荷，升降平台的上平台就可以直接落在立 )在柱上，既起到支撑作用，也防止了液压原件或升降平台各部件的损坏。(3工作人员检修过程中，立柱还可以防止升降平台突然落下而导致人员的伤亡。 根据所需的最大液压缸推力选择合适的液压缸，在两个内剪叉臂之间位置安装油缸。在内剪叉臂和外剪叉臂之间分别焊接一根无缝钢管，在钢管的中间部位分别连接两个连接板，作为液压缸的支撑，通过液压缸的举升与伸缩带动与剪叉臂连接的滚轮在轨道上行走，从而改变剪叉臂的变幅，从而完成升降平台的升降。 各销轴和滚轮均采用调质处理的45钢制成。 10 xx理工大学毕业设计 3各部件受力分析计算 3.1 升降平台的参数 主要参数: 本文所研究升降平台的主要技术参数如下: 1)升降平台最低高度为200mm; 2)升降平台最高高度为700mm; 3)上平台重力为:G=22.46×9.8N=220.15N; 4)重物重力为:W=1500kg×9.8N=14700N(为确保平台安全性，W为额定货载的1.5倍); 5)角钢以及剪叉臂和液压缸等零部件的自重在此受力分析中，数值较小，忽略不计; 6)升降平台处于最低位置时，a=550mm,a+b=1100mm，α=10.305?，β=30.120?; 7)升降平台处于最高位置时，a=550mm,a+b=871.74mm，α=38.76?，β=69.42?; 3.2升降平台处于最低位置时的力学模型及受力分析 升降平台处于最低位置时:a=550mm，a+b=1100mm，α=10.305?，β=30.120?。 1、总体受力 总体受力模型如图3.1所示。 图3.1 总体受力模型 11 xx理工大学毕业设计 从图中可以得出力学公式为: F,0,F,0,x3 G，W (3—1) F,0,,F，F,y122 G，WM,0,,0,F,b,F,a,,O122 将各数据代入公式(3—1)，得 F,03 220.15，14700 ,F，F122 220.15，14700，0,F，550,F,550122 F,3730.038N1解得: F,3730.038N2 2、上平台的力学模型及受力分析 上平台受力模型如图3.2所示。 G+W ab F6F4F5 图3.2 上平台受力模型 从图中可以得出力学公式为: 图,-, 上平台受力模型 F,0,F,0,x6 G，W (3—2) F,0,,F，F,y452 G，W，，M,0,,a,Fa，b,D52 将各数据代入公式(3—2)，得 F,06 220.15，14700,F，F 452 220.15，14700，550,F，110052 12 xx理工大学毕业设计 F,3730.038N4解得: F,3730.038N5 3、剪叉BD的力学模型及受力分析 剪叉BD受力模型如图3.3所示。 图3.3 剪叉BD的受力模型 从图中可以得到力学公式为: F,0,F,T,F,xx76 F,0,F，T,F，F,yy481 hh (3—3) M,0,F,a，F,，T,，F,b,T,b,xy0461122 T,T,tan,yx 将各数据代入公式(3—3)，得 F,Tx7 3730.038，T,F，3730.038y8 200200 3730.038，550，0，，T，，3730.038，550,T，550xy22 0T,T,tan30.120yx ,,F,FFF注: 为 的反作用力，为的反作用力，故， F,FF13 xx理工大学毕业设计 T,18735.351Nx T,10866.503Ny 解得: F,18735.351N7 F,10866.503N8 将各力按照平行于剪叉方向和垂直于剪叉方向分解，只有垂直于剪叉方向的力对剪叉的强度产生影响，因此可以得到简力图，如图3.4所示。 F4 y F8y F 1y+Txy O 7y+Gy F Tyy 图3.4 剪叉BD的简力图 ,F,F,cos,3730.038，cos10.305:,3669.870Ny44 ,F,F,cos,10866.503，cos10.305:,10691.220Ny88 ,F,F,sin,18735.351，sin10.305:,3351.531N 其中 y77 ,F,F,cos,3730.038，cos10.305:,3669.870Ny11 ,T,T,sin,18735.351，10.305:,3351.531Nxyx T,T,cos,,10866.503，10.305:,10691.220Nyyy 在B0段内，剪力方程和弯矩方程分别为: F(x),T,F,T,3469.799NSyy1yxy ，，M(x),,T,F,Tx(0,x,559mm),0~,1939617.641N,mmSyy1yxy 在OD段内，剪力方程为: F(x),,F,,3669.870N Sy4 由此可以得到剪叉BD的剪力图和弯矩图，如图3.5所示。 14 xx理工大学毕业设计 图3.5 剪叉BD的剪力图和弯矩图 4、剪叉AC的力学模型及受力分析 剪叉AC的受力模型如图3.6所示。 图3.6 剪叉AC的受力模型 其各力大小分别为: F,3730.038N2 F,03 F,3730.038N5 F,18735.351N7 T,18735.351Nx T,10866.503Ny F,10866.503N 8 15 xx理工大学毕业设计 将各力按照平行于剪叉方向和垂直于剪叉方向分解，只有垂直于剪叉方向的力对剪叉的强度产生影响，因此可以得到简力图，如图3.7所示。 Txy+Tyy F2 y O , F5 y F7y+F8y+GACy 图3.7 剪叉AC的简力图 ,F,F,cos,3730.038，cos10.305:,3669.870N22y ,F,F,cos,10866.503，cos10.305:,10691.220N88y ,其中 F,F,sin,18735.351，sin10.305:,3351.531N77y ,F,F,cos,3730.038，cos10.305:,3669.870N55y ,T,T,sin,18735.351，sin10.305:,3351.531Nxyx T,T,cos,,10866.503，cos10.305:,10691.220Nyyy 在CE段内，剪力方程和弯矩方程分别为: F(x),F,3669.870NSy5 M(x),,Fx(0,x,259mm),0~,950496.33N,mmSy5 在EO段内，剪力方程和弯矩方程分别为: F(x),F,T，T,,10372.881N，，Syxyyy5 ，，，，M(x),,Fx，259，T，Tx(0,x,300mm),,950496.33~2161367.97N,mmSyxyyy5 在OA段内，剪力方程为: F(x),F,3669.870N S2y 由此可以得到剪叉AC的剪力图和弯矩图，如图3.8所示。 16 xx理工大学毕业设计 图3.8剪叉AC的简力图 3.3升降平台处于最高位置时的力学模型及受力分析 升降平台处于最高位置时:a=550mm，a+b=871.74mm，α=38.76?，β=69.42? 1、总体受力 总体受力模型如图3.9所示。 图3.9 总体受力模型 从图中可以得出力学公式为: 17 xx理工大学毕业设计 00F,,F,,x3 G，W (3—4) 0F,,,F，F,y122 G，W，，M,0,,a,Fa，b,A12 将各数据代入公式(3—4)，得: F,03 220.15，14700 ,F，F122 220.15，14700，550,F，871.7412 F,4706.726N1解得: F,2753.349N2 2、上平台的力学模型及受力分析 上平台受力模型如图3.10所示。 G+W abF6F4F5 图3.10 上平台受力模型 从图中可以得出力学公式为: 图,-7 上平台受力模型 00F,,F,,x6 G，W0F,,,F，F,y452 (3—5) G，W0，，M,,,a,Fa，b,A52 将各数据代入公式(3—5)，得: F,06 220.15，14700,F，F 452 220.15，14700，550,F，871.7452 18 xx理工大学毕业设计 F,4706.726N4 解得: F,2753.349N5 3、剪叉BD的力学模型及受力分析 剪叉BD受力模型如图3.11所示。 图3.11 剪叉BD的受力模型 从图中可以得到力学公式为: ,F,0,F,T,F6,xx7 F,0,F，T,F，F,yy481 HH (3—6) ,M,0,F,a，F,，T,，F,b,T,b,xy046122T,T,tan,yx 将各数据代入公式(3—6)，得 F,Tx7 4706.726N，T,F，4706.726Ny8 700700 4706.726，550，0，，T，，4706.726，550,T，321.74xy22 0T,T,tan69.42yx ,,FF,F注: 为 的反作用力,为F的反作用力，故， F,FF19 xx理工大学毕业设计 T,10214.189Nx T,27203.238Ny解得: F,10214.189N7 F,27203.238N8 将各力按照平行于剪叉方向和垂直于剪叉方向分解，只有垂直于剪叉方向的力对剪叉的强度产生影响，因此可以得到简力图，如图3.12所示。 F8y F4yO TXy+F1y GF7y Tyy 图3.12 剪叉BD的受力图 ,F,F,cos,4706.726，cos38.76:,3670.188Ny44 ,F,F,cos,27203.238，cos38.76:,21212.411Ny88 ,F,F,sin,10214.189，sin38.76:,6394.691N 其中 y77 ,F,F,cos,4706.726，cos38.76:,3670.188Ny11 ,T,T,sin,10214.189，sin38.76:,6394.691Nxyx T,T,cos,,27203.238，cos38.76:,21212.411Nyyy 在BO段内，剪力方程和弯矩方程分别为: F(x),T,F,T,11147.532NSyy1yxy ，，M(x),,T,F,Tx(0,x,559mm),0~,6231470.388N,mmSyy1yyy 在OD段内，剪力方程为: F(x),,F,,3670.188NSy4 由此可以得到剪叉BD的剪力图和弯矩图 ，如图3.13所示。 20 xx理工大学毕业设计 图3.13 剪叉BD的剪力图和弯矩图 4、剪叉AC的力学模型及受力分析 剪叉AC的受力模型如图3.14所示。 图3.14 剪叉AC的受力模型 其各力大小分别为: 21 xx理工大学毕业设计 F,2753.349N2 F,03 F,2753.349N5 F,10214.189N7 T,10214.189Nx T,27203.238Ny F,27203.238N8 FFF注:为的反作用力，为的反作用力，为的反作用力。 FFF578578将各力按照平行于剪叉方向和垂直于剪叉方向分解，只有垂直于剪叉方向 的力对剪叉的强度产生影响，因此可以得到简力图，如图3.15所示。 Txy+Tyy OF5y F2y ACy+F7y+F8y G 图3.15 剪叉AC的简力图 ,F,F,cos,2753.349，cos38.76:,2146.993N22y ,F,F,cos,27203.238，cos38.76:,21212.411N88y ,其中 F,F,sin,10214.189，sin38.76:,6394.691N77y ,F,F,cos,2753.349，cos38.76:,2146.993N55y ,T,T,sin,10214.189，sin38.76:,6394.691Nxyx T,T,cos,,27203.238，cos38.76:,21212.411Nyyy 在CE段内，剪力方程和弯矩方程分别为: 22 xx理工大学毕业设计 F(x),F,2146.993NSy5 M(x),,Fx(0,x,259mm),0~,556071.187N,mmSy5 在EO段内，剪力方程和弯矩方程分别为: F(x),F,T，T,,25460.109N，，Syxyyy5 M(x),(T，T)x,F(x，259)(0,x,300mm),,556071.187~7081961.513N,mmSxyyyy5 在AO段内，剪力方程为: F(x),F,2146.993NS2y 由此可以得到剪叉AC的剪力图和弯矩图，如图3.16所示。 图3.16 剪叉AC的剪力图和弯矩图 23 xx理工大学毕业设计 4液压系统设计 4.1液压传动简介 液压传动和机械传动相比，具有许多优点，因此在机械工程中，液压传动被广泛采用。一个完整的液压系统往往是多个不同功能的基本回路组成，去完成各执行机构的动作顺序和工作要求。在一个工作循环中的各个工况对力、速度和方向这三个参数，不仅有量的限制，而且有质的要求。本章将通过几种典型液压系统分析，把各种液压元件和基本回路有机地联系起来加以综合应用，并要求学会阅读液压系统原理图和分析液压系统方法。 液压传动与控制目前在机械制造、冶金、工程机械、航空等部门均有广泛应用。其液压系统种类繁多，工况对液压系统提出的要求也不尽相同。 液压传动的优缺点表如4-1。 表4-1 液压传动的优缺点 优点 缺点 传动平稳 液压元件制造精度要求高 质量轻体积小 实现定比传动困难 承载能力大 油液受温度的影响 容易实现无级调速 不适宜远距离输送动力 易于实现过载保护 油液中混入空气易影响工作性能 液压元件能够自动润滑 油液容易污染 容易实现复杂的动作 发生故障不易检查和排除 简化机构 便于实现自动化 便于实现“三化”(系列化、标准化和 通用化) 4.2液压传动的组成及工作原理 液压传动中由液压泵、液压控制阀、液压执行元件(液压缸和液压马达等)和液压辅件(管道和蓄能器等)组成的液压系统。液压泵把机械能转换成液体的压力能，液压控制阀和液压辅件控制液压介质的压力、流量和流动方向，将液压泵输出的压力能传给执行元件，执行元件将液体压力能转换为机械能，以完成要求 24 xx理工大学毕业设计 的动作。 工作原理: 电动机带动液压泵从油箱吸油，液压泵把电动机的机械能转换为液体的压力能。液压介质通过管道经节流阀和换向阀进入液压缸左腔，推动活塞带动工作台右移，液压缸右腔排出的液压介质经换向阀流回油箱。换向阀换向之后液压介质进入液压缸右腔，使活塞左移，推动工作台反向移动。改变节流阀的开口可调节液压缸的运动速度。液压系统的压力可通过溢流阀调节。在绘制液压系统图时，为了简化起见都采用规定的符号代表液压元件，这种符号称为职能符号。 4.3液压系统原理图 1 2 3 1.单作用液压缸9 2.单向节流阀 3.二位二通阀8 4节流阀 5油箱 6.过滤器 7 7.液压泵 8.二位二通电磁 4阀 9.单向阀6 5 图4.1 液压升降平台液压系统图 4.4 液压系统参数计算 液压系统参数的确定与很多方面有关，本次设计参照下表对液压系统进行设定。 本次设备的类型是小型机械，通过表中选取，初始工作压力定在10~16Mpa 25 xx理工大学毕业设计 之间，最终取10Mpa进行计算。 表4-2系统初定工作压力表 机床 设备类型 小型机械 工程机械 磨床 组合机车窗铣齿轮加工机拉床龙 床 床 床 门刨床 工作压力MPa ?20 30-50 20-40 ?63 ?100 10-16 20—32 4.5液压缸的设计 液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动(或摆动运动)的液压执行元件。它结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。液压缸输出力和活塞有效面积及其两边的压差成正比;液压缸基本上由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置与排气装置组成。缓冲装置与排气装置视具体应用场合而定，其他装置则必不可少。 再设计液压干的设计过程中要考虑的因素有:压力、行程、连接形式、内外径等。 4.5.1液压缸压力计算 在本设计中回油压力靠重力，因此液压缸选用单作用活塞缸。活塞缸特点是:结构比较简单，成本低，制造方便。 图4.2液压缸分析 26 xx理工大学毕业设计 当压力油进入无杆腔的流量为q，活塞右移速度为、输出力为 vF21 ,2 ,PA,DPF14 q4q ,,V22,AD 2222由之前算得最大为 FF,2T，T,210214.189，27203.238,58115.258Nxy11 58115.258F1D,,,0.0860m,86mm,3.146P，10，10得出 44 暂取0.01m/s V2 3得出 q,AV,0.0058，0.01,0.000058m/s,3.48L/min2 4.5.2液压缸的选用 目前液压技术已经很成熟，在本设计中液压缸就直接选用常州市通渡机械设备有限公司的工程机械专用小型液压缸。主要技术性能如表4-9。 表4-3液压缸参数选择 主要技术性能 工作压力 p=7--26Mpa 适应介质 矿物油、水一乙二醇其它介质 介质工作温度范围 -20?~+80?特殊温度可提高 22介质粘贴范围 运动强度2.8mm/s--380mm/s 运行速度 0--0.5m/s 行程 50--1000(mm) 长度 80--1400(mm) 缸径 30-150(mm) 杆径 20-100(mm) 速比 1.2 从表4-9中选用适合设计要求的液压缸，选用的技术性能如下:工作压力10Mpa，适应介质矿物油，运行速度0.01m/s,长度375mm，缸径90mm，杆径65mm。 27 xx理工大学毕业设计 5基于Solidworks Simulation的有限元分析 本节介绍三维建模软件有限元分析软件Solidworks Simulation对小型液压升降平台进行三维有限元分析，有限元分析能够得出零部件在特定受力条件下的变形，变应力情况，以使零部件满足特定条件。 有限元分析的步骤如下 进行有限元分析的主要步骤为:(1)从solidworks中打开所需要分析的零件 ;(2)在simulation中建立一个新的算例 ;(3)约束和加载 ;(4)网格形成 ;(5)结果显示。 5.1 利用solidworks 建立新算例 图5.1上平台 (1)左键双击solidworks图标，进入后点击装配体，然后将上图中的三个零配合起来，这样就见了一个新的算例，如图5.1所示 (2)在simulation study树中，右键单击夹具并选择固定几何体。模型约束好后，单击外部载荷，在模型中选择一个面，输入里的大小14700N，这样就完成对其初步定义。 5.2网格划分 Solidworks simulation 使用高级技术将模型的网格划分为有限单元。基于曲率的网格算法用可变的单元大小来生成网格，有利于在几何体的细小特征处获得精确结果。 网格单元大小是体现网格特征单元尺寸，是按一个单元的外接圆球直径定义的。网格单位为毫米，网格大小为6毫米，网格比例为1.5。生成的网格如下图5.2所示 28 xx理工大学毕业设计 图5.2网格划分 5.3有限元分析结果 5.3.1有限元分析应力 如下图5.3由应力图可知最大应力为220Mpa,小于许用应力620Mpa， 满足条件。 图5.3应力图 5.3.2有限元分析位移 位移图如下图5.4所示,由图可知最大位移为0.00591mm,小于许用值2.3mm 满足条件。 29 xx理工大学毕业设计 图5.4位移图 5.3.3 有限元分析应变 应变图如下图5.5所示，由图可知最大应变为0.00123mm小于许用值2.1mm， 满足使用要求。 图5.5应变图 30 xx理工大学毕业设计 6小型液压升降平台使用注意事项 1.升降机在出厂前均已检验调试，各项技术指标达到设计要求，使用时只需接通电源，液压、电气系统不需调整。 2.升降机在使用中要注意，必须放置在坚实平整的地面上，以防工作时倾翻。 3、按下“上升”或“下降”按钮，使工作台升降。如果工作台不动，应立即停机进行检查。 4.每月定期检查轴销工作状态，如发现轴销、螺丝松脱，一定要锁紧，以防轴销脱落造成事故。 5.载荷的中心应尽量处于工作台面的中心位置。 6.液压升降平台应严格根据其规定的承载量工作，超载工作可能导致人员和设备损伤。升降台在上升和下降过程中严禁作业人员走动、摇晃。 7.液压升降平台工作时有异常响声，应立即停机检查，以免造成设备和人员伤害。 8.工作完毕后，应降下平台，切断电源，并收拢支腿，将平台推放与指定位置。 31 xx理工大学毕业设计 7有关规定法律法规以及对环境的影响 7.1相关法律和法规 由于用户未按照使用要求操作机器或未能遵守设备中标出的注意事项、警告等，造成工作人员的人身伤害，在成对机器的损坏，或者对环境造成污染，本人不承担任何责任。 根据《支持产权保护法》未经本人许可，任何机构和个人不得对本人设计升降机进行复制、销售等，否则，行为人将承担相应的民事责任和行政责任。 7.2对环境的影响 在升降机安装、运行、维护过程中都要注意其对环境的影响。液压系统的泄露是其中重要的污染源，普遍存在各种工程机械产品中，因此，汽车双柱液压举升机液压系统中的液压管路应采取耐腐蚀、防老化、密封性能优良的优质胶管，为减少损坏软管的废弃量，应尽量少用硬管，若在使用过程中有替换下的液压元件，应该集中收集，不能随意丢弃。 在使用过程中，应尽量避免机械间摩擦等产生的噪音污染，做好隔音处理。 32 xx理工大学毕业设计 总 结 通过几个月的毕业设计，我主要完成了以下工作: 1. 通过查阅文献资料，了解了小型升降平台的设计等方面的知识，掌握了小型液压升高和降低平台的基本原理与方法; 2. 进行了小型升降平台总体布局方案和主要性能参数确定; 3. 主要控制方案设计; 4. 进一步熟悉了力学计算和结构设计方法，并且完成上、下台架机构、剪叉机构设计计算; 5. 完成了小型液压升降平台装配图和零件图的绘制。 通过对小型液压升降平台的设计，让我学会了如何检阅资料，如何在在大量文献中提炼出经典，提炼出设计所需的资料，以及设计的具体步骤。通过本次的毕业设计，让我深深的体会到一句话的真理，“书到用时方恨少” ，让我认识到还有很多的东西需要我去学习。 这次的毕业设计，不仅培养了我严谨的工作态度，也使我学习到了科学与实践要亲密结合的必要性和重要性。在以后的工作和学习过程中，我会更加努力。我相信有了这次宝贵的设计经验，在以后的设计工作中我会更加出色的完成自己的任务。 33 xx理工大学毕业设计 参考文献 [1]许贤良，韦文术.液压缸及其设计[M].北京:国防工业出版社，2011. [2]吴宗泽.机械设计手册[M].北京:机械工业出版社，2002 [3]成大先.机械设计手册 气压传动[M].化学工业出版社，2004 [4]濮良贵，纪名刚.机械设计[M].北京:高等教育出版社，2006 [5]莫雨松，李硕根，杨兴骏.互换性与技术测量，北京:中国计量出版社，2000 [6]王章忠.机械工程材料[M].北京:机械工业出版社，2005 [7]陈作模，葛文杰.机械原理[M].北京:高等教育出版社，2006 [8]邓文英，郭晓鹏.金属工艺学[M]，高等教育出版社，2000年 [9]朱冬梅，胥北澜.画法几何及机械制图[M]，高等教育出版社，2000年 [10]史美堂，金属材料[M]，上海科学技术出版社，1996年 [11]张学政，李家枢.金属工艺学实习材料[M]，高等教育出版社，1999年 [12]邓文英，郭晓鹏.金属工艺学[M]，高等教育出版社，2000年 [13]G. Campion.Traffic regulation of an underground railway transportation system by state feedback[J].Optimal Control Applications and Methods,2009,6(4). [14] DL.Service Reliability Measurement Using Automated Fare Card Data Application to the London Underground [J].TRANSPORTATION RESEARCH RECORD,2010(2143). 34 xx理工大学毕业设计 致谢 经过半年的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。 在这里首先要感谢我的导师王鹏彧老师。王老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从查阅资料到设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。我的设计较为复杂烦琐，但是王老师仍然细心地纠正图纸中的错误。除了敬佩王老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。 其次要感谢我的同学对我无私的帮助，尤其是在软件的使用方面，正因为如此我才能顺利的完成设计，我要感谢我的母校——安徽理工大学，是母校给我们提供了优良的学习环境;另外，我还要感谢那些曾给我授过课的每一位老师，是你们教会我专业知识。在此，我再说一次谢谢～谢谢大家～～ 35 xx理工大学毕业设计 附图 附图1小型液压升降平台 附图2内侧剪叉臂 附图3外侧剪叉臂 36 xx理工大学毕业设计 附图4底座 附图5上平台 37

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