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. 本科畢業(yè)設計說明書 題 目：2t剪叉式升降平臺設計 院 （部）：機電工程學院 專 業(yè)：機械工程及自動化 班 級：機職042班 姓 名：程菲菲 學 號：2004075371 指導教師：王曉偉 完成日期：2008年6月22日 . . 目 錄 摘 要 III ABSTRACT IV 1 前 言 - 1 - 1.1 剪叉式液壓升降平臺概述 - 1 - 1.1.1 剪叉式液壓升降平臺發(fā)展狀況 - 1 - 1.1.2 升降平臺分類及各自優(yōu)缺點 - 1 - 1.1.3 升降平臺的選用 - 3 - 1.2 課題任務 - 4 - 1.2.1 課題背景和研究意義 - 4 - 1.2.2 本課題主要研究的內容 - 4 - 1.2.3 課題關鍵問題及難點： - 4 - 2 設計方案的確定 - 6 - 2.1 剪叉式液壓升降平臺功能特點分析求解 - 6 - 2.2 確定設計方案的原則 - 6 - 2.3設計方案的確定 - 6 - 2.3.1總體設計方案的確定 - 6 - 2.3.2 主要技術參數(shù)的確定 - 8 - 2.3.3各機構和各部件的結構方案設計 - 9 - 2.3.4 主要控制方案設計 - 10 - 3 上平臺及各剪叉的設計計算 - 12 - 3.1 升降平臺的參數(shù) - 12 - 3.2重物集中作用于升降平臺中央位置時的受力分析 - 12 - 3.2.1升降平臺處于最低位置時的力學模型及受力分析 - 12 - 3.2.2升降平臺處于最高位置時的力學模型及受力分析 - 17 - 3.3重物偏載于升降平臺鉸接處（即D端）時的受力分析 - 22 - 3.3.1升降平臺處于最低位置時的力學模型及受力分析 - 22 - 3.3.2升降平臺處于最高位置時的力學模型及受力分析 - 27 - 3.4重物偏載于升降平臺滾輪處（即C端）時的受力分析 - 33 - 3.4.1升降平臺處于最低位置時的力學模型及受力分析 - 33 - 3.4.2升降平臺處于最高位置時的力學模型及受力分析 - 38 - 3.5剪叉的校核 - 43 - 3.5.1剪叉BD的強度校核 - 43 - 3.5.2剪叉AC的強度校核 - 43 - 總 結 - 44 - 謝 辭 - 45 - 參考文獻 - 46 - 摘 要 剪叉式升降平臺作為一種平面升降機械，主要用于抬升重物，在很多領域都有著廣泛的用途，如用作貨場裝卸貨物的升降臺、各種工程中操作人員的工作平臺等等。剪叉式液壓升降平臺是一種結構比較簡單、舉升力大、升降平穩(wěn)、噪音低、操作方便、維修簡便，并可以停留在升降范圍內的任意位置上的一種廣泛應用的升降平臺。它目前廣泛地應用在各行各業(yè)，是一種貨物裝卸流通領域中較為理想合理的升降平臺。 液壓系統(tǒng)是剪叉式液壓升降平臺的驅動和控制部分，通過液壓缸驅動剪叉改變幅度，完成升降任務，通過平衡閥、調速閥和溢流閥的控制作用，完成調速、保壓、制動、平衡的功能。 本次設計主要進行了升降平臺功能特點分析求解，升降平臺總體布局方案和主要性能參數(shù)確定，各機構和各部件的結構方案設計，主要控制方案設計，上、下臺架機構、剪叉機構設計計算，整機穩(wěn)定性、可靠性驗算。 該課題屬于橫向課題。該升降平臺作業(yè)區(qū)域屬于易燃、易爆等場所。要求安全、可靠，自動化程度高。為保證倉儲區(qū)域管理人員的人身安全和提高升降物品的安全性，采用無人化作業(yè)方式，安全裝置及各種電器保護裝置齊全、可靠，便于操作和維修。 關鍵詞：液壓升降平臺；剪叉；液壓缸；上平臺；底座 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, reliable and easy to operate and maintenance. Key words: hydraulic lifting platform; scissors; hydraulic cylinder; on the platform; base . . 1 前 言 1.1 剪叉式液壓升降平臺概述 1.1.1 剪叉式液壓升降平臺發(fā)展狀況 剪叉式液壓升降平臺是一種結構比較簡單，但舉升力大、升降平穩(wěn)、噪音低、操作方便、維修簡便。并可以停留在升降范圍內的任意位置上的一種升降平臺。它目前廣泛地應用在各行各業(yè)，是一種貨物裝卸流通領域中較為理想合理的新穎機具。 當前國外生產升降平臺的國家比較多，如日本、德國、美國、英國等國家。升降平臺在國外有的國家生產已有幾十年的歷史了，有多節(jié)和單節(jié)升降平臺，有移動式、固定式、超低式等各種型式，絕大多數(shù)采用液壓驅動。并廣泛地應用在工業(yè)、航空、造船、商業(yè)、倉庫、碼頭等場所，特別在商業(yè)系統(tǒng)貨物裝卸作業(yè)中已形成系列化的。如英國uK起重有限公司，他們生產多種形式的升降平臺來適應商業(yè)系統(tǒng)方面各類倉庫的裝卸需求，而且絕大多數(shù)配套籠車搬運裝卸是一種先進的裝卸作業(yè)。在日本大多數(shù)升降平臺應用在倉庫中高站臺運送叉車上下站用。所以說在國外應用升降平臺是很普及的。 從國內情況來看，生產升降平臺比國外起步晚．主要分二大類：一類是生產多節(jié)剪叉或液壓升降平臺。主要應用在高空作業(yè)中： 如清冼、安裝、維修等方面。另一類生產單節(jié)剪叉式液壓升降平臺，主要應用在生產流水線中配套使用、當然也有應用在其它方面的。目前生產升降平臺的單位較多．但應用在商業(yè)系統(tǒng)倉庫裝卸貨物作業(yè)方面的，據(jù)不完全了解還沒有一家專業(yè)生產創(chuàng)造廠家。 目前，剪式升降平臺的國內廠家主要有廣州高昌、福州強倫、上海序達、漢麥克森等；國外品牌主要有美國的杰奔（JohnBean）、德國的好富滿（Hofmann）。其中，2006 年8 月下線的杰奔牌48109B 型和好富滿BLA9144 型超薄型剪式舉升機是同類型產品的技術佼佼者，其產品在流水線上生產，鋼材薄且強度大、造型美觀、安全性能良好，將有更好的市場前景。 1.1.2 升降平臺分類及各自優(yōu)缺點 在物流系統(tǒng)中，應用于升降設備的類型眾多，如：手動升降、氣動升降、電動升降等，各有利弊。手動升降對一般較小量的物品垂直吊運。如在建筑工地上運輸泥瓦工具、泥灰桶等。氣動升降和電動升降，一般采用減速電機帶動絲杠螺母，并靠設置絲杠螺母一端的擠壓塊，利用杠桿原理擠壓升降叉的方式實現(xiàn)升降，由于其扭力大，可使絲杠螺母易損壞，從而降低了設備使用年限。而且上述設備只能單一使用，沒有通容性。 剪叉升降臺是常用的升降機械設備，由剪叉機構、傳動裝置、升降平臺和機座等部件構成。剪叉機構起著傳力和導向的作用，在傳動裝置的推動下，使升降平臺平穩(wěn)升降。目前，我國的升降平臺的種類比較多，按傳動裝置的形式，可分為液壓剪叉升降臺和電動剪叉升降臺兩類，這兩種不同形式的剪叉升降臺都得到了廣泛使用。 電動剪叉升降臺其工作原理是置于升降臺內的電動機、減速器傳動系統(tǒng)，推動剪叉機構使升降平臺做升降運動。電動剪叉升降臺有著結構緊湊、運行平穩(wěn)、調速性能好、組合靈活、安裝工程量小、易于操作與維護等優(yōu)點。在劇場、會堂、多功能廳、展覽館等處，人們可以按自己需要的方式，使用單臺或數(shù)臺電動剪叉升降臺進行任意組合。 液壓剪叉升降臺的工作原理是電動機直接帶動液壓泵，輸出壓力油經控制閥直接推動液壓缸，帶動剪叉機構使升降平臺做升降運動。液壓剪叉升降臺有著結構緊湊、運行平穩(wěn)、噪聲小、頻響快、傳遞功率大、易于操作等優(yōu)點。電動機、液壓泵、油箱等構成的液壓站，使用時噪聲大，但可以遠離主機安裝，單獨進行隔聲降噪處理。由于有多種液壓控制閥件、復雜的油路系統(tǒng)，安裝和清理管路難度大，對液壓油介質質量要求高，以及油路系統(tǒng)較容易漏油（因使用質次廉價的液壓元件加上缺少維護，常見液壓站附近到處是油污）和制造成本高等因素的影響。 目前，我國的升降平臺的種類比較多，按動力傳遞形式，主要可以按電動機機械傳動和液壓傳動兩種方式來劃分，它們都有各自的優(yōu)點和不足之處。 電動機機械傳動方式的特點是零件加工相對要求不高、結構較簡單、加工容易、維修方便、適應環(huán)境能力強、抗沖擊性能好、可實現(xiàn)準確到位，并有自鎖功能、不污染環(huán)境，不足之處在于它的機械間的磨損很難克服，振動較大。其中以電機為動力源來提升平臺又可分為以下幾種： （1）鋼絲繩式和齒輪齒條式 兩者都是目前應用最廣的施工升降機，是垂直運送人員及物料的提升機械。隨著我國建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展，各種大型建筑物不斷增多，施工升降機的應用市場也在不斷地擴大。特別是在1992年以來，施工升降機的發(fā)展最為迅猛。施工升降機不但可以應用在這些場合，它還可以應用在大型化工廠冷卻塔、發(fā)電廠的煙囪、電視廣播塔、大型橋式起重機及煤礦等位置。施工升降機己成為各行業(yè)建設中一種必不可少的建筑機械。 （2）蝸輪絲杠直頂式升降平臺 作為基礎起重部件，它具有結構緊湊、體積小、重量輕、無噪音、安裝方便、能自鎖、可靠性高的特點。對于大面積平臺，采用多點提升，即每個頂點都安裝一組蝸輪絲杠。其好處在于：(1)可以減少臺板主梁斷面尺寸及應力，減小其撓度，增加平臺自身剛度，提高運行平穩(wěn)性。(2)可以減少每個支點的受力，從而減小蝸輪絲杠的提升力，增強壓桿穩(wěn)定性，并能減輕設備重量。 液壓傳動方式的特點是結構緊湊、工作較平穩(wěn)、磨損小、布局靈活、易于控制。但液壓件加工精度要求較高，密封泄漏難以控制，工作介質適應溫度受限。液壓傳動是后來才發(fā)展起來的，以它為動力源來帶動的升降平臺又可分為以下幾種： （1）鏈輪—承重鏈條機構的升降平臺 該機構是由一個動滑輪和若干定滑輪以及承重鏈條組成的，根據(jù)動滑輪的特點，利用較短的液壓行程來獲得大的平臺升降高度，該平臺根據(jù)環(huán)境條件可以用在地下車庫等有較大的提升高度以及寬敞空間的場合。 （2）自行剪叉式高空作業(yè)平臺 它是一種輕型的升降平臺，廣泛用于高空作業(yè)專用設備，可以移動。它的剪叉式機械結構，使升降臺起升后有較高的穩(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。 （3）固定液壓剪叉式升降平臺 它也是一種剪叉式結構，承載量較大，升降穩(wěn)定性好，適用范圍廣的貨物舉升設備。主要用于生產流水線高度差之間貨物運送:物料上線、下線；工件裝配時調節(jié)工件高度；高處給料機送料；大型設備裝配時部件舉升；大型機床上料、下料；倉儲裝卸場所與叉車等搬運車輛配套進行貨物快速裝卸等。剪式升降平臺作為一種平面升降機械，主要用于抬升重物，在很多領域都有著廣泛的用途，如用作貨場裝卸貨物的升降臺、各種工程中操作人員的工作平臺等等。 總之，隨著經濟的發(fā)展，目前出現(xiàn)了不同類型的升降平臺，傳動方式由以前單一的 靠機械電力傳動轉向液壓傳動，升降平臺的特點是根據(jù)不同的使用環(huán)境和所想達到不同 的目的來進行設計的。 1.1.3 升降平臺的選用 本次設計技術參數(shù)如下，額定承載量:2000kg，長:4900mm，寬:1300mm，平臺最低高度:700mm，升降高度:1500mm。 根據(jù)所需平臺的設計要求和技術參數(shù)，在額定承載量給定的情況下，齒輪齒條式和鋼絲繩式的升降平臺盡管結構簡單，經濟性好，但由于受到承載能力、爬坡度、使用壽命以及空間位置的影響，它們不能滿足實際要求，故不能采納； 蝸輪絲杠直頂式升降平臺對于平臺面積大，一般采用多點提升，即每個頂點都用一組蝸輪絲杠。從使用范圍來考慮，它主要使用于大面積微動平臺，升降高度受到限制；從加工成本來考慮，絲杠加工起來比較復雜，造價比較高，而且在升降高度比較大時，穩(wěn)定性要求會更高，使其成本很高，故也不予采納。 經過比較分析，選用剪叉式還是比較合適的。剪叉式升降平臺是一種結構比較簡單、舉升力大、升降平穩(wěn)、噪音低、操作方便、維修簡便，并可以停留在升降范圍內的任意位置上的舉升機構。它目前廣泛地應用在各行各業(yè)，是一種貨物裝卸流通領域中較為理想臺理的新穎機具。它的剪叉式機械結構，使升降臺起升后有較高的穩(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，效率更高，更安全。 1.2 課題任務 1.2.1 課題背景和研究意義 背景：隨著經濟的發(fā)展，科學技術的進步，在市場經濟的競爭大潮中，為了提高企業(yè)生產速度，人們想法設計了可以減少人力物力并且能夠出色完成任務的設備，這其中之一就是人們現(xiàn)在經常會用到的升降平臺。升降平臺的種類比較繁多，根據(jù)不同的用途，升降平臺的結構、動力傳遞形式以及規(guī)格會有不同的選擇和設計。 意義：剪叉式升降平臺具有結構緊湊、承載量大、通過性強和操控性好的特點, 因此在現(xiàn)代物流、航空裝卸、大型設備的制造與維護等場合中得到廣泛應用。剪式升降平臺作為一種平面升降機械，主要用于抬升重物，在很多領域都有著廣泛的用途，如用作貨場裝卸貨物的升降臺、各種工程中操作人員的工作平臺等等。 因此，這次的設計是非常有用的，也是非常必要的。在這次的設計中，不僅要考慮到其結構的合理布置性，還要考慮材料的節(jié)省即經濟性問題 。 1.2.2 本課題主要研究的內容 （1）升降平臺功能特點分析求解； （2）升降平臺總體布局方案和主要性能參數(shù)確定； （3）各機構和各部件的結構方案設計； （4）主要控制方案設計； （5）上、下臺架機構、剪叉機構設計計算； （6）整機穩(wěn)定性、可靠性驗算。 1.2.3 課題關鍵問題及難點： 本課題要求通過對升降平臺功能特點分析求解，確定升降平臺的總體布局方案，然后對其上下臺架機構、剪叉機構進行設計計算，并進行整機穩(wěn)定性、可靠性的驗算。 難點：1、正確計算一個油缸所需的最大推力及油缸的布置位置； 2、計算上平臺及外叉臂在極限載荷下的變形，校核它們的強度； 3、為平臺設計一個合格的、保壓性能好的液壓系統(tǒng)。 4、材料的選擇及熱處理方法。 關鍵問題：該升降平臺作業(yè)區(qū)域屬于易燃、易爆等場所。要求安全、可靠，自動化程度高。為保證倉儲區(qū)域管理人員的人身安全和提高升降物品的安全性，采用無人化作業(yè)方式，安全裝置及各種電器保護裝置齊全、可靠，便于操作和維修。為保證操作物品及周圍環(huán)境的安全，要求該平臺運行平穩(wěn)、可靠性好。該設計要在保證可靠性的前提下，盡量減輕機構重量和提高機構剛性為原則；在具體機構設計上貫徹標準化、通用化的原則。 2 設計方案的確定 2.1 剪叉式液壓升降平臺功能特點分析求解 剪叉式液壓升降平臺的原理是通過液壓缸的舉升帶動剪叉機構的變幅來推動平臺穩(wěn)定升降。根據(jù)這個原理可以設計出多種的剪叉式液壓升降平臺，它具有承載量大、穩(wěn)定性好、通過性強和操控性好的特點，是一種適用范圍廣的貨物舉升設備。它主要用于生產流水線高度差之間貨物運送;物料上線、下線;工件裝配時調節(jié)工件高度;高處給料機送料;大型設備裝配時部件舉升;大型機床上料、下料:倉儲裝卸場所與叉車等搬運車輛配套進行貨物快速裝卸等。因此它在現(xiàn)代物流、航空裝卸、大型設備的制造與維護等場合中得到廣泛應用。 2.2 確定設計方案的原則 該課題屬于橫向課題。該升降平臺作業(yè)區(qū)域屬于易燃、易爆等場所。要求安全、可靠，自動化程度高。為保證倉儲區(qū)域管理人員的人身安全和提高升降物品的安全性，采用無人化作業(yè)方式，安全裝置及各種電器保護裝置齊全、可靠，便于操作和維修。 2.3設計方案的確定 剪叉式液壓升降平臺的設計，從以下四個方面進行設計:一是升降平臺剪叉起升機構的關鍵參數(shù)設計；二是剪叉式起升機構各構件材料的確定；三是對起升機構進行運動學分析；四是升降平臺的液壓系統(tǒng)設計。升降平臺的剪叉起升機構是整個平臺的骨架，承受和傳遞整個平臺所負擔的載重量及其自身的重量。 2.3.1總體設計方案的確定 2t升降平臺主要要求及技術參數(shù)： 1）為保證操作物品及周圍環(huán)境的安全，要求該平臺運行平穩(wěn)、可靠性好；； 2）平臺外形尺寸為49001300700；升降高度1500mm； 3）操作物品參考尺寸為150011001350mm，重量500Kg；物品數(shù)量3只； 4）升降速度<5m/min。 剪叉式液壓升降平臺具有制造容易、價格低廉、堅實耐用、便于維修保養(yǎng)等特點。在民航、交通運輸、冶金、汽車制造等行業(yè)逐漸得到廣泛應用。 根據(jù)液壓油缸位置的不同設定，可以得到不同形式的升降平臺，下面以固定單剪叉來說明，用長度相等的兩根支撐桿AC和BD鉸接與兩桿的中心點E，兩桿的A、D端分別鉸接于平板和機架上，兩桿的B、C端分別于兩滾輪鉸接，并可在上平板和機架上的導向槽內滾動。如圖2.1所示的三種結構形式示意圖，它們的不同之處在于驅動氣液壓缸的安裝位置不同。 (a)直立固定剪叉式 (b)水平固定剪叉式 (c)雙鉸接剪叉式 圖2.1 結構形式示意圖 圖 2.1(a)中的驅動液壓缸的下部固定在機架上,上部的活塞桿以球頭與上平板球窩接觸。液壓缸通過活塞桿使上平臺鉛直升降。 圖 2.1(b)中的臥式液壓缸活塞桿與支撐桿BD鉸接于B處。液壓缸驅動活塞桿控制平臺鉛直升降。 圖 2.1(c)中的液壓缸缸體尾部與支撐桿BD鉸接，活塞頭部與支撐桿AC鉸接。液壓缸活塞桿可控制平臺鉛直升降。 按照液壓缸的安裝形式，本文稱圖2.1(a)的形式為直立固定剪叉式結構，圖2.1(b)的形式為水平固定剪叉式結構，圖2.1 (c)的形式為雙鉸接剪叉式結構。 直立固定剪叉式結構，液壓缸的行程等于平臺的升降行程，整體結構尺寸龐大，且鉸鏈加工復雜，在實際中應用較少。 水平固定剪叉式結構，通過分析可知，平臺的升降行程大于液壓缸的行程，但不足之處是活塞桿受橫向力作用，影響密封件的使用壽命。 雙鉸接剪叉式結構避免了上述缺點。結構比較合理，平臺的升降行程可到達液壓缸行程的二倍以上。故選用雙鉸接式的基本形式設計制造升降平臺。 2.3.2 主要技術參數(shù)的確定 (1)當升降平臺處于最低位置時 圖2.2 升降平臺處于最低位置 當升降平臺處于最低位置時，如圖2.2所示，AD=h=700mm、AB=3900mm、OE=1000mm 在中， 剪叉AC、BD的長度為：AC=BD= 在中，AO==1981mm AE=AO+OE=1981+1000=2981mm =10.18 因此，EE= 液壓缸與水平面夾角 此時液壓缸長度總體長度 （2）當升降平臺處于最高位置時 當升降平臺處于最高位置時，如圖2.3所示。，OE=1000mm， 圖2.3 升降平臺處于最高位置 在中， 在中，AO，AE=2981mm, 因此： 液壓缸與水平面夾角 此時液壓缸長度 因此，液壓缸的伸縮長度：L= -BE=1844-1100=744mm 2.3.3各機構和各部件的結構方案設計 上平臺臺面選用一塊4900mm1300mm2mm的優(yōu)質碳素結構熱軋鋼板，然后用80mm43mm5mm的槽鋼焊接成長4900mm寬1300mm的框架，并將其點焊在上平臺臺面的下方，增加槽鋼焊接框架是為了增加上平臺強度及其抗彎能力，避免上平臺因重物太重而發(fā)生彎曲或變形。 剪叉臂的材料選用200mm100mm8mm空心矩形鋼管，為了避免剪叉臂在起升和下降過程中與上平臺或底座發(fā)生干涉，因此要將空心矩形鋼管的頭部做一下處理。剪叉臂的一端通過支座與上平臺和底座鉸接在一起，另一端通過滾輪軸安裝滾輪，以便在以100mm48mm5.3mm做成的軌道上行走，從而完成剪叉臂的變幅。因剪叉臂要與上平臺和底座鉸接，為了增加其強度及剛度，應在剪叉臂各鉸接連接孔處均增加軸套。 底座采用80mm43mm5mm的槽鋼焊接成所需的框架即可。在底座的四個角上加四個由80mm43mm5mm700mm的槽鋼做成的立柱。加立柱的目的是：（1）當升降平臺處于最低位置時，液壓缸卸荷，不再提供推力來支撐升降平臺，這時立柱就起了支撐升降平臺的作用。（2）在升降平臺工作過程中，液壓缸損壞突然卸荷，升降平臺的上平臺就可以直接落在立柱上，既起到支撐作用，也防止了液壓原件或升降平臺各部件的損壞。（3）在工作人員檢修過程中，立柱還可以防止升降平臺突然落下而導致人員的傷亡。 根據(jù)所需的最大液壓缸推力選擇合適的液壓缸，在兩個內剪叉臂之間位置安裝油缸。在內剪叉臂和外剪叉臂之間分別焊接一根無縫鋼管，在鋼管的中間部位分別連接兩個連接板，作為液壓缸的支撐，通過液壓缸的舉升與伸縮帶動與剪叉臂連接的滾輪在軌道上行走，從而改變剪叉臂的變幅，從而完成升降平臺的升降。 各銷軸和滾輪均采用調質處理的45鋼制成。 2.3.4 主要控制方案設計 升降平臺的起升與下降是依靠液壓缸的伸縮實現(xiàn)的，下面就將液壓控制系統(tǒng)原理圖（圖2.4）做一下簡要說明。 圖2.4 液壓控制系統(tǒng)原理圖 1—液壓缸 2—平衡閥 3—調速閥 4—三位四通電磁換向閥 5、9、10—單向閥 6—液壓泵 7—過濾器 8—溢流閥 設液壓泵的額定壓力為10MPa （1）、當系統(tǒng)壓力過高時 液壓回路為：油箱——過濾器——液壓泵——溢流閥——油箱 （2）當系統(tǒng)壓力不超過液壓泵額定壓力時 若要實現(xiàn)升降平臺的上升過程，其液壓回路為：油箱——過濾器——液壓泵——單向閥5——三位四通電磁換向閥的左位——單向閥9——單向閥10 ——液壓缸——三位四通電磁換向閥的左位——油箱 若要實現(xiàn)升降平臺的下降過程，其液壓回路為：油箱——過濾器——液壓泵——單向閥5——三位四通電磁換向閥的右位——液壓缸——平衡閥——調速閥——三位四通電磁換向閥的右位——油箱 若要使升降平臺處于靜止狀態(tài)，其液壓回路為：油箱——過濾器——液壓泵——單向閥5——三位四通電磁換向閥的中位——油箱 3 上平臺及各剪叉的設計計算 3.1 升降平臺的參數(shù) 主要參數(shù)： 本文所研究升降平臺的主要技術參數(shù)如下： 1）升降平臺最低高度為700mm； 2）升降平臺最高高度為2200mm； 3）最大起升重量為2000kg； 4）上平臺重力為：G=290.9529.8N=2851.33N； 5）重物重力為：W=20009.8N=19600N； 6）兩剪叉重力分別為：GＡＣ＝GＢＤ＝134.649.8N=1319.472N； 7）升降平臺處于最高位置時，a=1950mm,a+b=3295mm，α=33.73，β=63.78； 8)升降平臺處于最低位置時，a=1950mm,a+b=3900mm，α=10.18，β=28.61； 3.2重物集中作用于升降平臺中央位置時的受力分析 3.2.1升降平臺處于最低位置時的力學模型及受力分析 升降平臺處于最低位置時：a=1950mm，a+b=3900mm，α=10.18，β=28.61。 1、總體受力 總體受力模型如圖3.1所示。 圖3.1 總體受力模型 從圖中可以得出力學公式為： （3—1） 將各數(shù)據(jù)代入公式（3—1），得 解得： 2、上平臺的力學模型及受力分析 上平臺受力模型如圖3.2所示。 圖3.2 上平臺受力模型 從圖中可以得出力學公式為： （3—2） 將各數(shù)據(jù)代入公式（3—2），得 解得： 3、剪叉BD的力學模型及受力分析 剪叉BD受力模型如圖3.3所示。 圖3.3 剪叉BD的受力模型 從圖中可以得到力學公式為： （3—3） 將各數(shù)據(jù)代入公式（3—3），得 注： 為 的反作用力，故 解得： 將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對剪叉的強度產生影響，因此可以得到簡力圖，如圖3.4所示。 圖3.4 剪叉BD的簡力圖 其中 在B0段內，剪力方程和彎矩方程分別為： 在OD段內，剪力方程為： 由此可以得到剪叉BD的剪力圖和彎矩圖，如圖3.5所示。 圖3.5 剪叉BD的剪力圖和彎矩圖 4、剪叉AC的力學模型及受力分析 剪叉AC的受力模型如圖3.6所示。 圖3.6 剪叉AC的受力模型 其各力大小分別為： 將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對剪叉的強度產生影響，因此可以得到簡力圖，如圖3.7所示。 圖3.7 剪叉AC的簡力圖 其中 在CE段內，剪力方程和彎矩方程分別為： 在EO段內，剪力方程和彎矩方程分別為： 在OA段內，剪力方程為： 由此可以得到剪叉AC的剪力圖和彎矩圖，如圖3.8所示。 圖3.8剪叉AC的簡力圖 3.2.2升降平臺處于最高位置時的力學模型及受力分析 升降平臺處于最高位置時：a=1950mm，a+b=3295mm，α=33.73，β=84.75 1、總體受力 總體受力模型如圖3.9所示。 圖3.9 總體受力模型 從圖中可以得出力學公式為： （3—4） 將各數(shù)據(jù)代入公式（3—4），得: 解得: 2、上平臺的力學模型及受力分析 上平臺受力模型如圖3.10所示。 圖3.10 上平臺受力模型 從圖中可以得出力學公式為： （3—5） 將各數(shù)據(jù)代入公式（3—5），得: 解得： 3、剪叉BD的力學模型及受力分析 剪叉BD受力模型如圖3.11所示。 圖3.11 剪叉BD的受力模型 從圖中可以得到力學公式為： （3—6） 將各數(shù)據(jù)代入公式（3—6），得 注： 為 的反作用力，故 解得： 將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對剪叉的強度產生影響，因此可以得到簡力圖，如圖3.12所示。 圖3.12 剪叉BD的受力圖 其中 在BO段內，剪力方程和彎矩方程分別為： 在OD段內，剪力方程為： 由此可以得到剪叉BD的剪力圖和彎矩圖 ，如圖3.13所示。 圖3.13 剪叉BD的剪力圖和彎矩圖 4、剪叉AC的力學模型及受力分析 剪叉AC的受力模型如圖3.14所示。 圖3.14 剪叉AC的受力模型 其各力大小分別為： =1319.472N 注：為的反作用力，為的反作用力，為的反作用力。 將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對剪叉的強度產生影響，因此可以得到簡力圖，如圖3.15所示。 圖3.15 剪叉AC的簡力圖 其中 在CE段內，剪力方程和彎矩方程分別為： 在EO段內，剪力方程和彎矩方程分別為： 在AO段內，剪力方程為： 由此可以得到剪叉AC的剪力圖和彎矩圖，如圖3.16所示。 圖3.16 剪叉AC的剪力圖和彎矩圖 3.3重物偏載于升降平臺鉸接處（即D端）時的受力分析 3.3.1升降平臺處于最低位置時的力學模型及受力分析 升降平臺處于最低位置時：a=1950mm，a+b=3900mm，α=10.18，β=28.61。 1、總體受力 總體受力模型如圖3.17所示。 圖3.17 總體受力模型 從圖中可以得出力學公式為： （3—7） 將各數(shù)據(jù)代入公式（3—7），得 解得： 2、上平臺的力學模型及受力分析 上平臺受力模型如圖3.18所示。 圖3.18 上平臺受力模型 從圖中可以得出力學公式為： （3—8） 將各數(shù)據(jù)代入公式（3—8），得 解得： 3、剪叉BD的力學模型及受力分析 剪叉BD受力模型如圖3.19所示。 圖3.19 剪叉BD的受力模型 從圖中可以得到力學公式為： （3—9） 將各數(shù)據(jù)代入公式（3—9），得 注： 為 的反作用力，故 解得： 將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對剪叉的強度產生影響，因此可以得到簡力圖，如圖3.20所示。 圖3.20 剪叉BD的簡力圖 其中 在BO段內，剪力方程和彎矩方程分別為： 在DO段內，剪力方程為： 由此可以得到剪叉BD的剪力圖和彎矩圖，如圖3.21所示。 圖3.21 剪叉BD的剪力圖和彎矩圖 4、剪叉AC的力學模型及受力分析 剪叉AC的受力模型如圖3.22所示。 圖3.22 剪叉AC的受力模型 其各力大小分別為： =1319.472N 注：為的反作用力，為的反作用力，為的反作用力 將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對剪叉的強度產生影響，因此可以得到簡力圖，如圖3.23所示。 圖3.23 剪叉AC的簡力圖 其中 在CE段內，剪力方程和彎矩方程分別為： 在EO段內，剪力方程和彎矩方程分別為： 在OA段內，剪力方程為： 由此可以得到剪叉AC的剪力圖和彎矩圖，如圖3.24所示。 圖3.24 剪叉AC的簡力圖 3.3.2升降平臺處于最高位置時的力學模型及受力分析 升降平臺處于最高位置時：a=1950mm，a+b=3295mm，α=33.73，β=84.75 1、總體受力 總體受力模型如圖3.25所示。 圖3.25 總體受力模型 從圖中可以得出力學公式為： （3—10） 將各數(shù)據(jù)代入公式（3—10），得: 解得: 2、上平臺的力學模型及受力分析 上平臺受力模型如圖3.26所示。 圖3.26 上平臺受力模型 從圖中可以得出力學公式為： （3—11） 將各數(shù)據(jù)代入公式（3—11），得: 解得： 3、剪叉BD的力學模型及受力分析 剪叉BD受力模型如圖3.27所示。 圖3.27 剪叉BD的受力模型 從圖中可以得到力學公式為： （3—12） 將各數(shù)據(jù)代入公式（3—12），得 注： 為 的反作用力，故 解得： 將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對剪叉的強度產生影響，因此可以得到簡力圖，如圖3.28所示。 圖3.28 剪叉BD的簡力圖 其中 在BO段內，剪力方程和彎矩方程分別為： 在OD段內，剪力方程為： 由此可以得到剪叉BD的剪力圖和彎矩圖，如圖3.29所示。 圖3.29 剪叉BD的剪力圖和彎矩圖 4、剪叉AC的力學模型及受力分析 剪叉AC的受力模型如圖3.30所示。 圖3.30 剪叉AC的受力模型 其各力大小分別為： =1319.472N 注：為的反作用力，為的反作用力，為的反作用力。 將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對剪叉的強度產生影響，因此可以得到簡力圖，如圖3.31所示。 圖3.31 剪叉AC的簡力圖 其中 在CE段內，剪力方程和彎矩方程分別為： 在EO段內，剪力方程和彎矩方程分別為： 在AO段內，剪力方程為： 由此可以得到剪叉AC的剪力圖和彎矩圖，如圖3.32所示。 圖3.32 剪叉AC的剪力圖和彎矩圖 3.4重物偏載于升降平臺滾輪處（即C端）時的受力分析 3.4.1升降平臺處于最低位置時的力學模型及受力分析 升降平臺處于最低位置時：a=1950mm，a+b=3900mm，α=10.18，β=28.61。 1、總體受力 總體受力模型如圖3.33所示。 圖3.33 總體受力模型 從圖中可以得出力學公式為： （3—13） 將各數(shù)據(jù)代入公式（3—13），得 解得： 2、上平臺的力學模型及受力分析 上平臺受力模型如圖3.34所示。 圖3.34 上平臺受力模型 從圖中可以得出力學公式為： （3—14） 將各數(shù)據(jù)代入公式（3—14），得 解得： 3、剪叉BD的力學模型及受力分析 剪叉BD受力模型如圖3.35所示。 圖3.35 剪叉BD的受力模型 從圖中可以得到力學公式為： （3—15） 將各數(shù)據(jù)代入公式（3—15），得 注： 為 的反作用力，故 解得： 將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對剪叉的強度產生影響，因此可以得到簡力圖，如圖3.36所示。 圖3.36 剪叉BD的簡力圖 其中 在BO段內，剪力方程和彎矩方程分別為： 在DO段內，剪力方程為： 由此可以得到剪叉BD的剪力圖和彎矩圖，如圖3.37所示。 圖3.37 剪叉BD的剪力圖和彎矩圖 4、剪叉AC的力學模型及受力分析 剪叉AC的受力模型如圖3.38所示。 圖3.38 剪叉AC的受力模型 其各力大小分別為： =1319.472N 注：為的反作用力,為的反作用力,為的反作用力。 將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對剪叉的強度產生影響，因此可以得到簡力圖，如圖3.39所示。 圖3.39 剪叉AC的簡力圖 其中 在CE段內，剪力方程和彎矩方程分別為： 在EO段內，剪力方程和彎矩方程分別為： 在OA段內，剪力方程為： 由此可以得到剪叉AC的剪力圖和彎矩圖，如圖3.40所示。 圖3.40 剪叉AC的剪力圖和彎矩圖 3.4.2升降平臺處于最高位置時的力學模型及受力分析 升降平臺處于最高位置時：a=1950mm，a+b=3295mm，α=33.73，β=84.75 1、總體受力 總體受力模型如圖3.41所示。 圖3.41 總體受力模型 從圖中可以得出力學公式為： （3—16） 將各數(shù)據(jù)代入公式（3—16），得: 解得： 2、上平臺的力學模型及受力分析 上平臺受力模型如圖3.42所示。 圖3.42 上平臺受力模型 從圖中可以得出力學公式為： （3—17） 將各數(shù)據(jù)代入公式（3—17），得: 解得： 3、剪叉BD的力學模型及受力分析 剪叉BD受力模型如圖3.43所示。 圖3.43 剪叉BD的受力模型 從圖中可以得到力學公式為： （3—18） 將各數(shù)據(jù)代入公式（3—18），得 注： 為的反作用力，故 解得： 將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對剪叉的強度產生影響，因此可以得到簡力圖，如圖3.44所示。 圖3.44 剪叉BD的簡力圖 其中 在BO段內，剪力方程和彎矩方程分別為： 在OD段內，剪力方程為： 由此可以得到剪叉BD的剪力圖和彎矩圖，如圖3.45所示。 圖3.45 剪叉BD的剪力圖和彎矩圖 4、剪叉AC的力學模型及受力分析 剪叉AC的受力模型如圖3.46所示。 圖3.46 剪叉AC的受力模型 其各力大小分別為： =1319.472N 注：為的反作用力，為的反作用力，為的反作用力。 將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對剪叉的強度產生影響，因此可以得到簡力圖，如圖3.47所示。 圖3.47 剪叉AC的簡力圖 其中 在CE段內，剪力方程和彎矩方程分別為： 在EO段內，剪力方程和彎矩方程分別為： 在AO段內，剪力方程為： 由此可以得到剪叉AC的剪力圖和彎矩圖，如圖3.48所示。 圖3..48 剪叉AC的剪力圖和彎矩圖 3.5剪叉的校核 3.5.1剪叉BD的強度校核 剪叉的材料為Q235A，選用的是200mm100mm8mm空心矩形型鋼，因此，機械手冊可以得到：I=2263.188cm4 ,W=214.844cm 3,通過上述的彎矩計算，可以得到最大彎矩發(fā)生在當重物偏載于滾輪處且位于最低位置時，通過上述計算分析比較可以得到 Mmax=37422248.89Nm=37.422KNmm 因此，===174MPa<[]=235MPa 剪叉BD的強度滿足條件要求。 3.5.2剪叉AC的強度校核 剪叉的材料為Q235A，選用的是200mm100mm8mm空心矩形型鋼，因此，機械手冊可以得到：I=2263.188cm4 ,W=214.844cm 3,通過上述的彎矩計算，可以得到最大彎矩發(fā)生在當重物偏載于滾輪處且位于最低位置時，通過上述計算分析比較可以得到 Mmax=40515674.67Nm=40.516KNmm 因此，===189MPa<[]=235MPa 剪叉AC的強度滿足條件要求。 總 結 通過幾個月的畢業(yè)設計，我主要完成了以下工作： 1. 通過查閱文獻資料，了解了剪叉式升降平臺的設計等方面的知識，掌握了剪叉式液壓升降平臺的基本原理與方法； 2. 進行了剪叉式升降平臺總體布局方案和主要性能參數(shù)確定； 3. 主要控制方案設計； 4. 進一步熟悉了力學計算和結構設計方法，并且完成上、下臺架機構、剪叉機構設計計算； 5. 完成了剪叉式液壓升降平臺裝配圖和零件圖的繪制。 通過對剪叉式液壓升降平臺的設計，讓我學會了如何檢閱資料，如何在在大量文獻中提煉出經典，提煉出設計所需的資料，以及設計的具體步驟。通過本次的畢業(yè)設計，讓我深深的體會到一句話的真理，“書到用時方恨少” ，讓我認識到還有很多的東西需要我去學習。 這次的畢業(yè)設計，不僅培養(yǎng)了我嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，也使我學習到了科學與實踐要親密結合的必要性和重要性。在以后的工作和學習過程中，我會更加努力。我相信有了這次寶貴的設計經驗，在以后的設計工作中我會更加出色的完成自己的任務。 謝 辭 本文是在尊敬的導師王曉偉老師的精心指導下完成的。 在本文的方案提出、修改，系統(tǒng)設計及校核的整個過程中，自始至終都得到了王曉偉老師的精心指導。王老師對我的設計工作進行定期檢查與指導，對我設計過程中所出現(xiàn)的錯誤進行及時的糾正與精心的講解，讓我少走了很多的彎路，也讓我學習到了整個的設計過程及在設計過程中應該優(yōu)先考慮什么及應該注意什么。 王老師多次為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。王老師嚴謹?shù)膶W風、高度的責任感給我留下了深深的印象，并將使我們銘記終生。在論文結束之際，謹向王老師致以衷心的感謝！ 在設計過程中我也得到了部分同學的鼓勵、幫助與支持，在此，也向所有關心、支持、幫助過我的同學表示衷心的感謝！ 四年的大學生活里，山東建筑大學機電工程學院的老師們給予了我無私的教導與精心的指導，在此一并向大學期間所有關心、支持、幫助我的老師表示衷心的感謝！ 參考文獻 [1][日]吉國宏編,自動化倉庫-堆垛機設計，人民鐵道出版社。 [2]裘為章編,物料搬運自動化，機械工業(yè)出版社，1985。 [3]起重機設計手冊,中國鐵道出版社 [4]工程起重機, 中國建筑工業(yè)出版社，1998年12月第二版 [5][德] 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