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1、固定式液壓升降機 2015 論文(設計)題目固定式液壓升降機 子課題題目小型剪叉式液壓升降機 姓名侍偉 學號1205300530 所屬院系現(xiàn)代技術 專業(yè)年級機械5班 指導教師張文東 摘要 本論文主要設計的是一款家用液壓升降梯，考慮其使用范圍，采用小型剪叉結 構。家用升降梯采用剪叉式機械結構，使升降機起升有較高的穩(wěn)定性，寬大的作業(yè) 平臺，使高空作業(yè)范圍更大。因此，它使高空作業(yè)效率更高，安全更保障。 本設計重點從結構設計、液壓系統(tǒng)設計、電路設計等方面對剪叉式液壓升降機 的工作原理、結構特點、型號說明、應用情況進行闡述、計算。其中結構設計、液 壓設計是本次設計的重點，包

2、括材料選擇、強度計算、動力元件、控制元件、執(zhí)行 元件的設計。涉及的關鍵技術有剪叉機構的設計、計算選取合適的液壓缸、電路 的設計等。預設的尺寸參數:外形尺寸1100*500*1000(mm)，工作最大尺寸 2200*2200*3500(mm)。 關鍵詞:剪叉式;液壓系統(tǒng);結構設計 ). 家用升降機設計(小型剪叉式升降機) 目錄 第一章緒 論 51.1升降機簡 介 5 1.1.1家用升降梯的設計背 景 5 1.1.2.1剪叉式液壓升降機的特 點 ...6 第二章機械系統(tǒng)的設 計 72.1結構分 析 7 2.1.1 第4層剪叉臂受力分 析 8 2

3、.1.2 第3層剪叉臂受力分 析 10 2.1.3 第2層剪叉臂受力分 析 12 2.1.4 第1層剪叉臂受力分 析 13 2.2結構設 計 15 2.2.1 材料的選 用 15 2.2.2 強度校核計 15 2.2.2.1 剪叉臂的壓桿穩(wěn)定校核計 算15 2.2.2.2 連接螺栓的強度計 16 2.2.2.3 吊籃的設 計 17 192.2.2.4底座的 設計 2.2.2.5 萬向輪的設 計 19 2.2.2.6 支撐腿的設 計 20 2.2.2.7 鎖緊機構的設 計 21 第三章液壓系統(tǒng)設 計 223.1

4、負載分析與速度分 析 22 3.1.1 負載分 析 22 3.1.2 速度分 析 233.2確定液壓缸主要參 數 3.2.1初選液壓缸的工作壓 力 23 3.2.2 計算液壓缸結構參 數 233.3擬定液壓系統(tǒng) 圖 253.4液壓元件的選 擇 28 3.4.1 確定液壓泵和電動機的規(guī) 格 28 3.4.1.1 閥類元件的選 擇 29 3.4.1.2 過濾器的選 擇 30 3.4.1.3 液壓油管的選 擇 31 3.4.3油箱的設 計 323.5驗算液壓系統(tǒng)性 能 32 3.5.1 壓力損失驗算及液壓閥調整值得確

5、 定32 3.5.1.1 上升階 33 3.5.1.2 下降階 33 第四章電路設 計 354.1總電路 圖 354.224V蓄電池自動充電電 路 35 3 獻 37 辭 38 附 圖 39 家用升降機設計（小型剪叉式升降機） 第一章緒論 1.1 升降機簡介 升降機【elevator】應該定義為:在垂直上下通道上載運人或貨物升降的平臺 或半封閉平臺的提升機械設備或裝置，是由平臺以及操縱它們用的設備、馬達、電 纜和其它輔助設備構成的一個整體。 升降機由行走機構，液壓機構，電動控制機構，支撐機構組成的一種升降機設 備。液壓油由葉片泵形成一

6、定的壓力，經濾油器、隔爆型電磁換向閥、節(jié)流閥、液 控單向閥、平衡閥進入液缸下端，使液缸的活塞向上運動，提升重物，液缸上端回 油經隔爆型電磁換向閥回到油箱，其額定壓力通過溢流閥進行調整，通過壓力表觀 察壓力表讀數值。 1.1.1 家用升降梯的設計背景 該設計，主要用于在日常生活中對家里比較高的東西例如電燈泡，天花板等進 行更換的時候起到一個升降與承載的作用。 我們發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)在日常生活中，一般的家庭里面是沒有繩梯或者升降梯之類的東 西，當需要對屋頂的電燈或者頂綴進行更換的時候是十分不方便的。我們一般采用 的是直接通過搭凳子或者是站在桌子上面來對屋頂的東西進行維修或者更換，這樣 其

7、實有很多弊端。首先這樣比較的危險，因為凳子或者桌子疊起來是很不穩(wěn)定的， 人站在上面有一定的安全隱患，并且搬凳子，桌子也十分麻煩。其次我們站在搭成 的凳子上面或者是在桌子上面，如果家中的家具是用比較名貴的木質成的話，那就 也會對家具造成比較的危害，所以這些都十分的不適合。其實還有就是我們需要取 出頂層衣柜的物品時，我們也很難辦到。所以就是在這些條件下，我們結合實際， 創(chuàng)造性的設計出了我們這次的作品——家用升降梯。 日常生活中，當我們遇到上述情況時，可以使用很方便的家用升降梯到達制定 高度，進行各種維修。使用很安全，當我們使用完之后，又可以讓其折疊，可以很 方便的存儲，不必為狹小的

8、存儲空間擔憂。 1.1.2 液壓升降機的特點 5 液壓升降機是一種升降性能好，適用范圍廣的貨物舉升機構?？捎糜谖锪仙? 線、下線，裝配部件的舉升，倉儲裝卸等場所。與叉車等車輛配套使用，更加有利 于貨物的快速裝卸等。采用液壓傳動，液壓升降機會有以下特點:優(yōu)點: 1、液壓傳動能在運行中實行無極調速，調速方便且調速范圍比較大。2、在 同等功率的情況下，液壓傳動裝置的體積小，重量輕，慣性小，結構緊湊，而且 能傳遞較大的里或轉矩。 3、液壓傳動工作比較平穩(wěn)，反應快，沖擊小，能高速啟動、制動和轉向。 4、液壓傳動的控制調節(jié)比較簡單。 5、易于實現(xiàn)過載保護，系統(tǒng)超負載。 6、易于實現(xiàn)系

9、列化、標準化、通用化、易于設計，制造推廣使用。7、易于 實現(xiàn)回轉、直線運動。 8、可以避免系統(tǒng)在某些局部位置產生過度升溫。 缺點: 1、液體為工作介質，易泄露，油液可壓縮，故不能用于傳動比要求精準的場 合。2、不易做遠距離傳動。 3、對油溫和負載變化敏感，不易在低高溫下使用，對污染很敏感。4、液壓 傳動需要單獨的能源。 5、液壓元件制造精度高，造價高。 6、液壓裝置出現(xiàn)故障不易追查原因。 總體來說，優(yōu)點大于缺點，所以液壓升降機更能勝任升降的工作。1.1.2.1剪 叉式液壓升降機的特點 剪叉式升降機是用途廣泛的高空作業(yè)專用設備。它的剪叉式機械結構，使升降 臺起升后有

10、較高的穩(wěn)定性，寬大的作業(yè)平臺和較高的承載能力，使高空作業(yè)范圍更 大，并適合多人同時作業(yè)。它使高空作業(yè)效率更高，更安全，是用途廣泛的高空作 業(yè)升降設備。 家用升降機設計(小型剪叉式升降機) 第二章機械系統(tǒng)的設計 2.1 結構分析 本機構設計的基本尺寸值為1100*500*1000(mm)。預設升降機在工作時能 使人對距離地面5m的設備進行維修。又因為剪叉臂與水平面的角度一般最大 值 為45度，以便保證剪叉機構的穩(wěn)定性。所以設定4層剪叉機構，而剪叉臂的 長 度設定為1100mm這樣算下來，剪叉機構能升高1100*0.707*4=3100mm加上 人 的身高1600mm以及

11、底座的高度，就可以滿足設計要求。 家用液壓升降梯重點從結構設計、液壓系統(tǒng)設計、電路設計等方面對剪叉式 液壓升降機的工作原理、結構特點、型號說明、應用情況進行闡述、計算。其 結構設計是本次設計的重點之一，液壓升降梯中機械部分的主要分析部分就 是 剪叉機構，以下就是家用液壓升降梯的簡圖。為便于分析升降梯的工作情況， 下 面就逐級分析其受力情況。 圖2.1升降梯機構簡圖 7 B A 4 第四層 D C 3 第三層 EG 2 第二層 HI 第一層 1 2.1.1 第4層剪叉臂受力分析 第四層ABC此直接支撐重物的機構。現(xiàn)就工作平臺，剪叉臂ABCDS

12、體受力 分析，如圖2-2a,經分析，有 F,F,G/2CD(2-1) 現(xiàn)就工作平臺的受力情況進行分析，其受力狀況如圖2-2b所示，即可看 (2-2)F,F,G/2AB 由以上分析，可得剪叉機構ABCD勺受力情況，受力狀況如圖2-2c所示。局 部分析之后，即分析剪叉臂AD的受力狀況，如圖2-2d,得 (2-3)F,04 同樣，可得到剪叉臂BC的受力狀況，如圖2-2e 圖2-2(a)升降梯第四層總體受力情況 G/2 G/2 家用升降機設計(小型剪叉式升降機) 2-2(b)升降梯工作平臺受力情況 2-2(c)升降梯工作平臺受力情況 9 B A B G/2

13、G/2A G 4 G/2 G/2 G/2 G/2 D C 圖2-2(d)剪叉臂AD受力情況圖2-2(e)剪叉臂BC受力情況 圖2-2升降梯第四層受力分析 2.1.2 第3層剪叉臂受力分析 第三層剪叉機構中有一個液壓缸，而此液壓缸是重要的舉升動力，是此機構 中重要的部分?，F(xiàn)就工作平臺、剪叉機構ABCDEG、體受力分析，具體受力情 如圖2-3a所示，可得分析結果 F,F,G/2(2-4)EG 又根據圖2-2a,剪叉臂ABC英體受力分析，有 F,F,G/2CD(2-5) 所以可得剪叉臂CDEG勺受力情況，具體如圖2-3b。從圖中可以看出，剪叉 臂CDEG勺受力情

14、況和剪叉臂ABCD勺受力情況是一樣的，那么桿CG的受力情 況B 是和AD的受力情況也是一樣的。同理，桿DE的受力情況是和BC的受力情況 是 一樣的。具體受力情況參看2-2d，2-2e。 先分析液壓缸的受力情況，將D點的力沿平行于液壓缸的方向和垂直于液壓 'F缸的方向分解，如圖2-3c，則可得到液壓缸的反作用力，記液壓缸與水平 方M 向的夾角為9,則有 F,G/2*sin,M(2-6) Aoo45又0?8?,即可算出F的最大值為G/2*sin45=0.35G,由于本設計要M 求升降梯的最大載荷為150kg。但基于工作平臺、剪叉臂自重以及安全等情 況， 令G=3000N所

15、以F的最大值為0.35*3000=1050N。M 42G/ G/2 4 G/2 G/2 C D 家用升降機設計(小型剪叉式升降機) (a) 三四層總體受力分析 (b) 第三層總體受力分析 11 G B A D C 4 G/2 G/2 D C 3 G/2 G/23G/2 G/2 E EG G (c) 液壓缸受力分析 圖2-3升降梯第三層受力分析 2.1.3 第2層剪叉臂受力分析 第2層剪叉機構中沒有液壓缸，進行受力分析時依然采取總體法，將工作平 臺，以及剪叉機構ABCDEGHf作一個整體，進行受力分析，其受力情況如圖2-4a 所

16、示，可得 F,F,G/2(2-7)HI 又根據公式(2-4),可以得出剪叉機構EGHI的受力情況，如圖2-4b。桿EI 和GH的受力情況分別和桿AD才fBC的受力情況相同。具體受力情況參看圖 2-2d 和圖2-2e,在此就不在贅述。 D Fm' G/2 E 家用升降機設計(小型剪叉式升降機) (a) 升降梯第2，3,4層總體受力情況 (b) 升降梯第2層受力情況 圖2-4升降梯第二層受力分析 2.1.4 第1層剪叉臂受力分析 第一層剪叉機構中含有液壓缸，采用總體分析法，將整個所有剪叉機構和工 作平臺看做整體，其受力情況如圖2-5a，可得 13 G B A

17、 4 E D G/2 G/2 C 2 G/2 G/2 3 EG I G/2 2 H G/2 I H (2-8)F,F,G/2JK 又根據式(2-7),即可得剪叉機構HIJK的受力情況，如圖2-5b。其桿HK 和IJ的受力情況分別和桿AD才fCB的受力情況相同。其液壓缸的受力狀況與 剪叉機構中CDEG目同，為F,G/2*sin,M (a) 第一二三四層總體受力情況 (b) 升降梯第一層受力情況 圖2-5升降梯第一層受力分析 I H B A G/2 4 G/2 D C 1 G/2 G/2 3 J K EG

18、2 HI 1 G/2 G/2 K J 家用升降機設（小型剪叉式升降機）2.2結構設 2.2.1 材料的選用 機械設計的基本要求是在滿足預期功能的前提下，性能好、效率高、成本低、 安全可靠、操作方便、維修簡單和造型美觀。顯然，材料的選擇是機械零件設計中 非常重要的環(huán)節(jié)。隨著工程實際對機械及零件要求的提高，以及材料科學的不斷發(fā) 展，材料的合理選擇愈來愈成為提高零件質量、降低成本的重要手段。本設計主要 追求一款比較輕的升降梯，所以鋁合金是首選。 鋁合金密度低，但強度比較高，接近或超過優(yōu)質鋼，塑性好，可加工成各種型 材，具有優(yōu)良的導熱性和抗蝕性，工業(yè)上廣泛使用。 本

19、設計選用的鋁合金材料是防銹鋁5A05,其主要用于輕載零件及制品。具一般力學性能如表所示。 表2-15A05的一般性能 彈性模量抗剪強度抗拉強度條件屈服強度伸長率規(guī)定非比例伸 ,,E/GPa/MPa長應力,,,b0.2/MPa/MPa% ,/MPap0.2 7022042032023120 2.2.2 強度校核計算 2.2.2.1 剪叉臂的壓桿穩(wěn)定校核計算 對于細長桿而言，壓桿穩(wěn)定問題是強度校核中的一個重要部分。若桿件失穩(wěn) 后，壓力的微小增加將引起彎曲變形的顯著增大，桿件將會喪失承載能力，甚至可 以導致整個機器或結構的損壞。 由材料力學可知，對各種柔度的壓桿，總可用歐拉公式

20、或經驗公式求出相應的 臨界壓力，乘以橫截面積A變?yōu)榕R界壓力F。F與工作壓力F之比即為壓桿crcr ,它應大于規(guī)定的穩(wěn)定安全因數n的工作安全因數n,故有st Fcr(2-9)n,,nstF 15 st n穩(wěn)定安全因數一般要高于強度安全因數?，F(xiàn)校核壓桿穩(wěn)定性，已知壓桿 的橫截面為矩形，10mm(b)*40mm(h)柔度是確定使用歐拉公式或經驗公式的 標尺，確定柔度范圍的計算過程如下: 229,(70*10)E,,(2-10),,,28.68,16120*10,p 將剪叉臂簡化成兩端鉸支桿，。截面為矩形，截面的慣性半徑為:,,1 3bh I12i,,,h/12(2-11)

21、Abh ,l1.1所以柔度為，可見剪叉臂是大柔度桿。,,,,127.02,,1,3i30*10/12 ，臨界壓力:采用歐拉公式 2293EI*70*10*(0.01*0.04/12),,F,,,30451.67(2-12)cr22l1.1 F,1050N臨界壓力與實際最大壓力之比(最大壓力為)，為壓桿的工作安m 全因數，即 F30451.67crn,,,29,n(2-13)stF1050 所以滿足穩(wěn)定要求。 2.2.2.2 連接螺栓的強度計算 在液壓升降梯的正常工作中，剪叉臂靠螺栓的連接才會起到舉升的作用。螺栓 桿與孔壁之間無間隙，接觸表面受擠壓，在連接結合面處，螺栓桿則受

22、剪切。本設 計選用內六角螺栓，直徑為8mm長度為50mm校核過程如下： 家用升降機設計(小型剪叉式升降機) F,,,[,]已知螺栓桿的剪切強度條件為，計算中的剪切力包括人的重量2d,0 4 加上工作平臺，液壓缸的重量，總計為G=3000N由本論文受力分析部分知， 。F,G/2,1500Ns F1500,,,,30MPa,[,],220MPa(2-14)22d*0.008,,0 44 即，選用D=8mrmj螺栓符合強度要求。 2.2.2.3 吊籃的設計 吊籃是工作人員的工作平臺，起到擴展空間的作用。吊籃最重要的作用是保證 操作人員的安全，并可以減輕勞動強度，提高工作效

23、率。設計吊籃的長寬高分 500mm1000mm為了擴展空間，可將吊籃設計成折疊機構，其具別為 1100mm 體結構如圖2-6 圖2-6吊籃整體結構 17 圖2-7吊籃底部設計 圖2-8折疊機構剖析 家用升降機設計（小型剪叉式升降機）2.2.2.4底座的設計 底座起到安放液壓泵及電動機、萬向輪、支撐腿的作用，是一個承載的基座設計尺寸長、寬、高分別為1100mm500mm400mm具體結構如圖3-7。 圖2-9底座總體結構 2.2.2.5萬向輪的設計 圖2-10萬向輪

24、 19 2.2.2.6支撐腿的設計 支撐腿在升降梯的工作過程中起到增大支撐面積，增加工作的穩(wěn)定性與安全性 的作用，對于升降梯的安全至關重要。 本設計的承重為150KG,自重為150KG底座部分重約80KG,支撐和工作平臺約 為70KG所以，起重重量為，支撐和平臺自重為G,150kg,1.5kN1 ,升降機工作時的跨度約為1200mm許用應力為。G,70kg,0.7kN[,],420MPa2 支架選用橫截面為20m佛40mm壁厚為5mnm勺空心方

25、鋁，計算簡圖如圖2- 8a。先按來初選截面，然后再按GG共同作用時來校核強度。F,G,G1、212 由F作用而引起的M圖(圖2-8b),其最大彎矩為:Z (2-16)M,FL/4,(1.5,1.5)*2.2/4,1.65KN,mZmax MZF,maxR考慮此彎矩白^強度條件為:,,,[,],所以maxWz M16503Z(2-17)W,,,3.9mmZ6,[]420*10 2mmff以,A=V/L=3900/2200=1.77,因此這里用20mm*40mm方鋁是合理的。 又有， FN,,(2-18),,,,A FN所以(2-19)A,,,, F,1500,1500,3KN

26、,0.003MN又知，(2-20)N 圖2-11 家用升降機設計(小型剪叉式升降機) 3,F3.0*102NA,,,7.1mm,[]420 2在設計時選用空心方鋁的尺寸為20mm*40mm,截面積為500。mm 22500mm,9.6mm 所以設計的強度符合要求。 2.2.2.6鎖緊機構的設計 由于液壓缸在工作時有一定的泄漏，并且油管有老化爆裂的情況，基于上述考慮，設計機械鎖緊機構。其中1為電磁鐵，2為杠桿，3為殼體。上升時，殼體3依靠自重，殼體3自帶的齒與然下降。要實現(xiàn)下降功能時，通過電路控制使電磁鐵3通電，通過杠桿2作用，使殼體上揚，殼體3自帶的齒與液壓缸上的齒脫離

27、，從 而解除鎖緊。具體機構如圖2-12所示 圖2-12鎖緊機構 21 第三章液壓系統(tǒng)設計 液壓傳動是主要利用液體壓力能的液體傳動。液壓傳動和氣壓傳動稱為流體傳動，是根據17世紀帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理而發(fā)展起來的一門新興技術，是工農業(yè)生產中廣為應用的一門技術。如今，流體傳動技術水平的高低已成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標志。 液壓傳動的基本原理是在密閉的容器內，利用有壓力的油液作為工作介質來實現(xiàn)能量轉換和傳遞動力的。其中的液體稱為工作介質，一般為礦物油，它的作用和機械傳動中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動元件相類似。 液壓系統(tǒng)主要由:動力元件（油泵）、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達）

28、、控制元件（各 種閥）、輔助元件和工作介質等五部分組成。動力元件（油泵）的作用是把液體利用 原動機的機械能轉換成液壓力能，是液壓傳動中的動力部分。執(zhí)行元件（油缸、液 壓馬達）是將液體的液壓能轉換成機械能。其中，油缸做直線運動，馬達做旋轉運 動?？刂圃▔毫﹂y、流量閥和方向閥等。它們的作用是根據需要無級調節(jié)液 動機的速度，并對液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力、流量和流向進行調節(jié)控制。輔助元 件是除上述三部分以外的其它元件，包括壓力表、濾油器、蓄能裝置、冷卻器、 管件及油箱等，它們同樣十分重要。工作介質是指各類液壓傳動中的液壓油或乳化液，它經過油泵和液動機實現(xiàn)能量轉換。 液壓傳動構簡單

29、，布局靈活，易實現(xiàn)遠距離操縱和自動控制。在液壓傳動中， 速度、扭矩、功率均可作無級調節(jié)，能迅速換向和變速，能實現(xiàn)系統(tǒng)的過載保護與 保壓;使用壽命長;元件易實現(xiàn)系列化、標準化、通用化;制造精度、安裝、調整和 維護要求較高，因此得到了廣泛的發(fā)展。 3.1 負載分析與速度分析 3.1.1 負載分析 F已知式2-6,可得施加在液壓缸上的工作負載=1050N,摩才S力m,,0.9F,f*N,0.1*1050,105N，慣性負載不計，取液壓缸機械效率，則負S 載為家用升降機設計（小型剪叉式升降機） F，F(xiàn)ms（3-1）F,,1283N, 3.1.2 速度分析 液壓升降梯的工作狀態(tài)有三種

30、:上升、鎖緊、下降。初設上升的速度為 0.1m/s,下降速度為0.08m/s,按上述分析可繪制出速度循環(huán)圖（略）。3.2確定 液壓缸主要參數 3.2.1初選液壓缸的工作壓力 由最大負載值查表3.1,取液壓缸工作壓力為1MPa 表3.1按負載選擇執(zhí)行元件工作壓力 負載F/kN<55—1010—2020—3030—50工作壓力p/MPa<0.8—11.5—2 2.5—33—44—5 3.2.2計算液壓缸結構參數 —m1 0^r"i Ai」A；|4 7工 qiqz 圖3-1單活塞桿缸計算簡圖 根據P=1MPa查液壓工程手冊，取柱塞缸活塞桿直徑d和液壓缸內徑D之 A,4

31、A間的關系d=0.5D,所以。再平衡回路中，總存在著背壓，當油缸下降 時，12 v即速度為，據表3.22 23 表3.2執(zhí)行元件背壓 系統(tǒng)類型簡單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調回油路帶調速閥的系統(tǒng)回油路設置有背壓閥 的 速系統(tǒng)系統(tǒng) 背壓/MPa0.2-0.50.4-0.60.5-1.5 所以取壓降，背壓值=0.3MPa=1MPa由推力計算公式，p,0.25MPapp12 (3-2)F,(A-A)*p,Ap12211 得液壓缸無桿腔的有效面積為 12832(3-3)A,,0.002851m16(1*3/4,0.3)*10 則液壓缸缸筒直徑為，由此，可查D,4*A/,,4*2851/3

32、.14,60.2mm1 表3.3。 表3.3缸筒內徑系列 810121620253240506380100125160200250320 液壓缸缸筒直徑為63ml即計算得到液壓缸的直徑d=0.5*D=31.5mm,經查表 3.4，取d=32mm。 表3.4活塞桿直徑系列 456810121416182022252832364045505663 此時液壓缸腔無桿腔的有效面積為 22(3-4)A,,D/4,3115.67mm1 家用升降機設計(小型剪叉式升降機) 活塞桿的面積為 22(3-5)A,,d/4,803.84mm2 計算上升過程中的實際工作壓力 F1283(3

33、-6)p,,,0.41MPa1,6A3115.67*101 液壓缸所需要的流量為 (3-7)q,(A,A)*v,(0.003115,0.0008)*0.1*60,13.89L/min121上升 計算得到下降液壓系統(tǒng)的實際工作壓力為 F，Ap1283，3115*0.311(3-8)p,,,0.99MPa2A-A0.003115,0.00080312 則下降過程中液壓缸所需要的流量為 下降 ,6q,Av,3115.67*10*0.08*60,14.95L/min(3-9)12 14.95L/min其中最大流量為下降流量。 3.3擬定液壓系統(tǒng)圖 本次液壓設計的重點是基本回路的選擇

34、，包括以下幾點: 選擇液壓系統(tǒng)類型。液壓傳動系統(tǒng)可分為開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)。具體特點如下 1、開式液壓系統(tǒng)中，泵從油箱直接吸油;閉式液壓系統(tǒng)馬達或缸回的油不回油箱直 接去泵的進油口。開式系統(tǒng)中，油泵自油箱吸油，供給執(zhí)行機構，低壓油直接返回 油箱，有系統(tǒng)簡單、散熱條件好等優(yōu)點。 2、閉式系統(tǒng)中油泵進油管直接與執(zhí)行機構的排油管相連通，形成一個閉合回 路。為了補償系統(tǒng)中泄漏損失，還需有一個輔助供油泵，其優(yōu)點是1)油箱所需容 積小;2)無論是高壓管路還是低壓管路都有一定壓力。因此空氣難進入，運轉平 穩(wěn);3)系統(tǒng)中采用變量軸向柱塞泵，一般不需要換向閥來改變執(zhí)行機構運行方向， 減少了換向時

35、的沖擊。 25 綜合以上傳動系統(tǒng)的特點本設計選用開式系統(tǒng)。 二、平衡回路:平衡回路的功能在于使液壓執(zhí)行元件的回油路上始終保持一定 的背壓力，以平衡掉執(zhí)行機構重力負載對液壓執(zhí)行元件的作用力，使之不會因自重 作用而自行下滑，實現(xiàn)液壓系統(tǒng)對機床設備動作的平穩(wěn)、可靠控制。平衡回路主要 有以下幾種: 1、采用單向順序閥的平衡回路，故這種回路適用于工作負載固定且液壓缸活 塞鎖定定位要求不高的場合。 2、采用液控單向閥的平衡回路:其閉鎖性能好，能夠保證活塞較長時間在停止 位置處不動，但會并產生強烈的噪音、振動和沖擊。 3.采用遠控平衡閥的平衡回路，它不但具有很好的密封性，能起到對活

36、塞長 時間的鎖閉定位作用，而且閥口開口大小能自動適應不同載荷對背壓壓力的要求， 保證了活塞下降速度的穩(wěn)定性不受載荷變化影響。 由于家用液壓升降梯的作用是給人提供一個維修的平臺，而且維修時間不會 很長，考慮其經濟因素，平衡回路我選擇采用單向順序閥的平衡回路。 三、鎖緊回路:為了是工作部件能在任一位置上停留，以及在停止工作時，防 止在受力的情況下發(fā)生移動，可以采用鎖緊回路。鎖緊回路主要有以下兩種:1、 采用。型或M型機能的三位換向閥，當閥芯處于中間位時，液壓缸的進、出口都被 封閉，可以將活塞鎖緊。這種鎖緊回路由于受滑閥泄露的影響，鎖緊效果差。 2、采用液控單向閥的鎖緊回路，在液壓

37、缸的進、回油路中都串接液控單向閥 （又稱液壓鎖），活塞可在行程任何位置鎖緊。其鎖緊精度只受液壓缸內少量的內泄 漏的影響。當換向閥的中位機能應使液控油液卸壓，此時，液控單向閥便會立即關 閉，活塞停止運動。鎖緊精度高。 綜上所述，由于采取了平衡回路，故可以選用采用。型或M型機能的三位換向 閥的鎖緊回路。 四、換向回路:為了換向穩(wěn)定，選用電磁換向閥。為便于實現(xiàn)液壓缸中位停 止，右位上升，左位下降，采用三位四通換向閥。 整理合并基本回路，得液壓系統(tǒng)原理圖如下。 家用升降機設計（小型剪叉式升降機） 圖3-1液壓系統(tǒng)圖 圖中1-過濾器2-直流液壓泵3-交流液壓泵4-溢流閥

38、 5-三位四通電磁換向閥6-平衡閥7-液壓缸 27 3.4液壓元件的選擇 3.4.1 確定液壓泵和電動機的規(guī)格 1、液壓泵的工作壓力：已知液壓缸的最大工作壓力為0.99MPq取進油路上壓 力損失為0.5Mpa,則流量泵的最高工作壓力可估算為1.5MPa,選擇泵的額定壓力應 為p=1.25*1.5=1.875Mpa。 10% 2、計算總流量：在整個工作循環(huán)過程中，液壓油源應向液壓缸提出的最大流量出現(xiàn)在下降階段，為14.95L/min,若整個回路中總的泄漏按液壓缸輸入總量的計算，則液壓油源所提供的總流量為1.1*14.95=16.4L/min。 綜上，查設計手冊，可以選擇齒輪泵，

39、型號CB-B20具體參數見表3.5 表3.5CB-B20的技術參數 額定 額定額定容積總效壓力脈驅動 轉速噪聲值重量 型號流量壓力效率率動功率 r/mi分貝kg L/minMPaqv%4t%MPakwn CB-B20201450?90?81?0.1567-701.024.82.5 圖 3-2 CB-B20 3、電動機的選擇：由于液壓缸在下降時輸入功率最大，這時液壓泵的工作壓力 為0.99MPa,流量為20L/min。取液壓泵驅動電動機所需的功率為 6pq0.99*10*20pp,3P,,*10,0.44kW(3-10),60*0.75*1000p 家用升降機設計(

40、小型剪叉式升降機) 根據上述計算數據，此系統(tǒng)選YL100L1-4型交流電動機，其具體參數見表 3.6。 表3.6YL100L1-4型電動機性能參數 產品類型額定電壓額定功率額定轉速 單相異步電動機220v2.2kw1400rpm 同時也可選用直流電動機，如168ZYT,其性能如下表： 表3.7168ZYT型電動機性能參數 產品類型額定電壓額定功率額定轉速 有刷直流電動機24v(48)1.2kw1500rmp 圖3-3YL100L1-4型交流電動機圖3-4168ZYT型直流電動機 3.4.2 閥類元件和輔助元件的選擇 3.4.2.1 閥類元件的選擇

41、 根據上述流量及壓力計算結果，對液壓系統(tǒng)原理圖中各類閥類元件及輔助元件 進行選擇。對于單向順序閥（靠近液壓缸），由于順序閥在液壓缸下行時起到背壓閥 的作用，所以順序閥的調定壓力應大于背壓值0.5MPa,選用AX-D6B?平衡閥，具 體的各種型號見表3.7。 29 表3.7閥類元件性能 元件名稱型號估計流量額定流量最高使用壓力壓力調整范圍 (L/min)(MPa)(MPa)(L/min) 平衡閥AX-D6B1520101.0-4 溢流閥 MBP-01 20 40 25 0.7-7 三位四通電磁4WE6D50/OFL206025<25 換向閥 節(jié)流閥 MG10G1.2 15

42、 30 31.5 \ 噂盤方工十a m電用閾 4WF6F62^G24H9K4 圖3-5平衡閥AX-D6B圖3-6三位四通電磁換向閥4WE6D50/OFL3.4.2.2過濾 器的選擇 過濾器的選擇應滿足以下標準： 1、過濾精度滿足要求； 2、通油能力滿足設計系統(tǒng)要求； 3、濾芯應有足夠的強度，不至于因油液壓力而破壞； 4、在一定溫度下，有一定的耐久性； 5、能抵抗濾油的侵蝕； 6、容易清洗和更換濾芯； 7、價錢低廉。 由于液壓系統(tǒng)中對油的要求很高，尤其是油的過濾過程。因此濾油器的選擇 家用升降機設計(小型剪叉式升降機)非常重要，所以敘述頗多。按照過濾器 的流量至少

43、是液壓泵總流量的2倍原則，去過濾器的流量的2.5倍。故有 (3-11)q,q*2.5,50L/minp過濾器 因此選取通用型W而列網式吸油過濾器,參數見表3.8 表3.8通用型WU(列網式吸油過濾器參數 型號過濾精度/um壓力損失/MPa流量/L/min通徑/mm聯(lián)接方式WU-63*180 180<0.016325螺紋連接3.4.2.3液壓油管的選擇 各元件見連接管道的規(guī)格可根據元件接口處尺寸確定，液壓缸進出油管的規(guī)格 可按照輸入、排出油液的最大流量計算。液壓泵選定后，現(xiàn)重新計算各個階段的流 量，計算過程見表3.9。 表3.9液壓缸上升、下降過程分析 流速、速度上升下降

44、輸入流量(L/min)q,20q,2012 q,Aq/A,A，，q(A,A)21p12212q,1A,3115*20/(3115,803)1排出流量 (L/min),20*(3115,803)/3115,26.95 ,14.85L/min qq1pv,1v,1A1A,A12,3m/s,224.85*10*60/0.003115運動速度() 20*10,,0.08m/s3115,803 ,0.14m/s 根據推薦值，當油液在壓力管中流速取3m/s時，可算得與液壓缸無桿腔和有 桿腔相連的有桿內徑分別為 6，取標準值為12mmd,2*14.85*10/(3.14*3*1000*60

45、),10.25mm 6d,2*20*10/（3.14*3*1000*60）,11.8mm，取標準值為15mm 因此與液壓缸相連的兩根油管可以按照國家標準選取公稱通徑為12mnf口15mm 的鋼管或高壓軟管。 3.4.3 油箱的設計 油箱的基本功能是:儲存工作介質;散發(fā)系統(tǒng)工作中產生的熱量;分離油液中混 入的空氣;沉淀污染物及雜質。其設計要點如下: 1、油箱必須有足夠大的容積以滿足散熱、容納停機時因重力作用而返回油箱 的油，操作時油面保持適當高度的要求; 2、油箱底部做成適當的斜度，并設放油塞，箱底應朝向清洗孔和放油塞傾斜 （通常為1/25,1/20）,油箱底至少離開地面15

46、0mm以便放油和搬運。3、從構造上 應考慮清洗換油方便，應設置人孔，便于清洗污物;4、箱壁上需裝油面指示器， 油箱上并裝上溫度計; 5、油箱上應有帶空氣濾清器的通氣孔，有時注油孔和通氣孔可兼用;6、吸油 管和回油管應盡量遠隔開，吸油管離箱底距離H?2D（t徑）。距箱邊？3D,回油管 插入最低油面以下，防止回油時帶入空氣。 7、吸油側和回油側要用隔板隔開，用以分離回油帶來的氣泡和贓物。隔板高 度不低于油面到管底高度的3/4; 8、為了防銹、防凝水，油箱內壁應用好的耐油涂料。 綜合以上的設計要點，我設計我的油箱,但由于機器工作不頻繁，所以沒有設 計溫度計，并設計了兩個隔板。

47、查資料可知，v=m*q,,低壓m=2-4，中壓m=5-10,高壓m=6-15，本設計取m=2,p V=2x20=40L。 31 我所設計的油箱沒有設冷卻器，在這種情況下，油箱的高:寬:長為1:1:1到 1:2:3。油面達到油箱高度的80%油箱白勺高為300mm寬為340mm長為400mm 3.5驗算液壓系統(tǒng)性能 3.5.1 壓力損失驗算及液壓閥調整值得確定 壓力損失的計算應按照一個工作循環(huán)中不同階段分別驗算。先校驗如下: 家用升降機設計(小型剪叉式升降機)3.5.1.1上升階段 經液壓閥的壓力損失可估算為 q實2Pp,,,()(3-12)v額q額 根據表3.5知，進油

48、路上通過各閥的流量是40L/min,如果額定流量下節(jié)流閥、 電磁換向閥、平衡閥的最大壓降分別為0.1MPa、0.5MPa、0.2MPa,則進油路上的 總壓降可估算為 222(3-13),,pv,0.1，(15/30)，0.5，(20/60)，0.2，(15/20),0.19MPa 這一壓力損失值較小，不會導致溢流閥的開啟，顧能保證正常工作。 回油路上，液壓缸有桿腔中的油液通過電磁換向閥和節(jié)流閥的流量都是 pp53.89L/min，然后回到油箱。由此可算出上升時有桿腔與無桿腔壓力之差21 22為,,pv,0.1，(14.85/60)，0.5，(14.85/30),0.13MPa

49、此壓力損失計算值小于原來的壓力損失估計值0.25MPq此時液壓泵的工作壓 力可計算為p,p,,,pv,0.41,0.13,0.54MPa,所以原設計是安全的。q1 3.5.2 .2下降階段 進油路上，液壓缸有桿腔中的油液通過電磁換向閥和節(jié)流閥的流量都是 20L/min，回油路上通過各閥的流量是20L/min,油液通過節(jié)流閥、電磁換向閥、平 衡閥的流量29.69L/min。 因此，進油路上的總壓力損失為 22(3-14),,pv,0.1，(15/20)，0.5，(20/60),0.11MPa 回油路上的總壓力損失為 222(3-15),,pv,0.1,(14.85/20),0.

50、5,(14.85/60),0.2, (14.85/40),0.11MPa 進油路上原估算壓力損失值為0.25MPq回油路上的原估計壓力損失值為0.3MPa,所以原設計滿足要求。 快退時，液壓泵的最大工作壓力為 33 (3-16)p,p一,pv,0.99,0.11,1.1MPaq1 此值遠小于原估計值，所以液壓泵驅動電機的功率是足夠的。并且溢流閥的 調定壓力應大于1.1MPa 家用升降機設計(小型剪叉式升降機) 第四章電路設計 4.1總電路圖 圖4-1總電路圖 在上圖中，刀開關SQ1開啟交流模式、SQ2?開啟充電模式、SQ3為開啟直流 模式。KM1KM刻電磁換向閥的

51、控制端,控制上升或下降。KM3空制自鎖機構解除 鎖緊。SB5開關有三個檔位1、2、3,分別控制升降梯的上升、鎖止、下降。下面介紹一下電路工作原理。當1位接通時，KM1!電，同時實現(xiàn)互鎖，三位四通換向閥右位工作，升降梯上升，同時自鎖機構實現(xiàn)自鎖。當2位接通時，KM1,KM2KM3 都不工作，電磁換向閥處于中位，升降梯鎖止。當3位接通時，繼電器KM2KM3 通電，同時實現(xiàn)互鎖，常開觸點KM3閉合，三位四通換向閥右位工作，自鎖機構接觸鎖止，升降梯下降。 4.224V蓄電池自動充電電路 本設計充電器采用24V充電器，具體電路如圖5-2所示。具體工作原理如下：單結晶體管BT33,C3,W1W2

52、等元件組成了弛張振蕩器，其產生的脈沖信號經 35 隔離二極管D4輸送至可控硅SCR1的控制極。調整W1的阻值可改變SCR1的觸發(fā)導通角，即改變了充電電流.可控硅SCR2繼電器J,W3,W4,D5等元件組成蓄電池充滿自動保護電路，當電池兩端電壓被充至W3,W4設定的上限值時，D5導通,SCR2受觸發(fā)導通，LED2顯示，繼電器吸合，同時J切換到常開，切斷了SCR1的控制脈沖集中即停止對蓄電池的充電.K2為12V,24V電池充電的轉換開關，圖示置于12V檔位.。 I-

53、[1]劉鴻文.材料力學I第四版.高等教育出版社.2003 [2] 機械設計手冊編委會.機械設計手冊單行本——液壓傳動與控制.機械工業(yè) 出版社.2007.7 [3] 李松晶.先進液壓傳動技術概論.哈爾濱工業(yè)大學出版社.2008.3[4]周恩 濤.壓系統(tǒng)設計元器件選型手冊.機械工業(yè)出版社.2007.9[5]周士昌.液壓系統(tǒng)設 計圖集.機械工業(yè)出版社.2005.10 [6]張利平.液壓傳動系統(tǒng)及設計——液壓系統(tǒng)設計叢書.化學工業(yè)出版 社.2005.8[7]西北工業(yè)大學機械原理及機械零件教研室.機械設計（第八版）.高等 教育出版社[8]機械設計實用手冊編委會.機械設計實用手冊，簡裝版下

54、冊.機械 工業(yè)出版社[9]趙關康，張國民主編.工程力學簡明教程（第2）版.北京:機械工業(yè) 出版社，1999，8[10]范欽珊主編.工程力學.北京:清華大學出版社，2005，8 [11]機械工程手冊電機工程手冊編著委員會編.機械工程手冊第6卷機械設計 （三）.北京:機械工業(yè)出版社 機械設計手冊下冊第二版.北京:化學工業(yè)出版社.[12]《機械設計手冊》聯(lián)合 編寫組編. [13] 于永泗，齊發(fā)主編.機械工程材料[M].第六版,大連理工大學,2006[14] 徐灝主編.機械設計手冊[M].機械工業(yè)出版社 [15] 王啟義主編.中國機械設計大典[M].江西科學技術出版社 [16] 楊

55、明忠，朱家誠主編.機械設計[M].武漢理工大學 [17] 王昆等主編.機械設計、機械設計基礎課程設計.北京:高等教育出版社， 1996[18]陸萍主編.機械設計基礎.濟南:山東科學技術出版社，2003.9（2008.1重 ?。? 37 謝辭 歷時十幾周的畢業(yè)設計在緊張有序中即將結束，回憶這個過程這段經歷，受益 多多。這次畢業(yè)設計是對整個大學四年間所學知識的綜合檢驗，在這次畢業(yè)設計 中，涉及到了機械設計、液壓與氣壓傳動、電工與電子技術、材料力學、理論力 學，進行了一次機電液一體化的實戰(zhàn)檢驗。我想，這次大學中的最后一課，為我以 后的長期發(fā)展打下了堅實基礎。 當然多虧了我的指

56、導老師，本次設計才得以順利完成。當我初涉設計時，主、 客觀問題層出不窮，幸得老師的正確指導與關懷，我才豁然開朗，按著設計計劃， 設計思路有序地進行，既了解了升降機的有關規(guī)范，又加強了自己的專業(yè)知識的應 用，拓寬了知識面。不得不說，老師嚴謹的治學作風讓我學到了很多。 在本次設計中，同學的幫忙也是我成功的前提。畢竟，自己在學習的過程中會 有些疏漏，同學的熱心輔導、耐心講解的情形至今歷歷在目。而本次畢業(yè)設計不僅 讓我了解了我的一些薄弱點，而且提醒我在以后的學習中注意查漏補缺。 就我個人而言，在此次設計中，我還是付出了許多。遇到不懂的地方，我經常 去查閱資料、與同學討論、請教老師。此次

57、畢業(yè)設計，我掌握了大量的關于液壓及 升降臺方面的知識，學到了屬于自己的知識，更加鍛煉了自己堅韌不拔、銳意進取 的品格。 本次畢業(yè)設計即將結束了，但是，我想這不是結束，而是整個人生的開始? 對于上述的各位老師同學，我在這里再一次向你們表示最為真誠的感謝，我想老師 需要的不是學生們給你們說了多好聽的話，你們最希望看到的是你們的學生會在今 后的道路上更加的努力，有一個美好的明天。我想對你們說:敬愛的老師，你們放 心，我會努力做好的，在未來的學習中我會嚴格要求自己。把最衷心的感謝再一次 獻給你們。 家用升降機設計（小型剪叉式升降機） 附圖 附圖1剪叉臂 附圖2吊籃 39 附

58、圖3底座 家用升降機設計（小型剪叉式升降機） 41 附圖6液壓缸及自鎖機構 附圖7支撐腿 家用升降機設計（小型剪叉式升降機） 附圖8升降梯總圖 附圖9升降梯工作細節(jié) 43 XXXV 附圖10爆炸圖