双缸驱动液压剪叉式升降平台设计——结构设计（陈明月）

1、毕 业 设 计题目：双缸驱动液压剪叉式升降平台设计结构设计姓 名： 陈明月 学 号： 07090301116 学 院： 机电学院 专 业： 机械工程及自动化 指 导 教 师： 刘建 2011年 5月 13日北京联合大学 毕业设计摘 要剪叉式升降平台是用于空中作业的升降机械。升降平台通过液压系统驱动，带动剪叉机构实现升降功能。代替了一部分用梯子，脚蹬作业的场景，给工作人员带来了安全的保证，但由于升降机经济性问题，很少用在个人的家中。主要适合于机场候机楼，飞机抢修，车站、码头、商场、体育场馆、小区物业、厂矿车间等较大范围的高空连续作业。剪叉式液压升降平台的样式比较多，分有可移动的平台，固定平台。液

2、压缸的放置位置也是多样的，有竖直放置，水平放置，双铰接放置。缸的个数也可根据设计的不同而不同，有单液压缸驱动，双液压缸驱动，以及多液压缸驱动。本文设计的剪叉式液压升降台结构尺寸大，承载能力强，平台可移动，采用双液压缸，双交接对称放置，剪叉结构也采用对称布置。在设计的过程中对结构进行合理分析，合理布置零件的位置，对部分零件的强度进行校核。关键词：升降平台 结构 放置abstractscissors platform is used for air operations in the lift machinery. instead of part of the scene with a ladde

3、r operation, brings to the staff to ensure safety, but lifts the economic issues, rarely used in individual homes. mainly for airport terminals, aircraft repair, stations, terminals, shopping malls, stadiums, residential property, factories, mines and other large plant-wide continuous operation at h

4、igh altitude. scissors style of hydraulic lifting platform, are more divided mobile platform, fixed platform. placement of the hydraulic cylinder is diverse, there is vertically, horizontally, place the double-hinged. the number of cylinders can vary according to the design, a single hydraulic cylin

5、der drive, dual hydraulic cylinders drive, and multi-cylinder drive. this paper scissors designed hydraulic lift table structure large size, carrying capacity, platform, mobile, dual hydraulic cylinders, symmetrically placed double transfer, scissors symmetrical layout structure. in the process of d

6、esigning a reasonable analysis of the structure, reasonable layout of the location of parts, some parts of the intensity of the check.key word: lifting platform design check site v引 言随着工业与经济的不断发展，为了快捷方便的满足人们高效率及安全的完成高空工作任务，人们研制出了各式各样的高空作业平台。大部分升降机械采用液压传动方式。我国高空作业机械生产企业从20世纪70年代起步，至今已有30多年的历史。近几年来，我国

7、高空作业平台产业发展迅速，升降台的发展也越来越迅速，液压系统驱动升降台使升降台安全性大幅度提高，平台的稳定性也大幅度提高。行业几个骨干企业通过近几年的技术改造，其生产规模不断扩大，都形成了各具特色的产品系列，企业的各项主要经济指标逐步上升,经济效益也逐年提高，基本能满足国内市场大中小型高空作业机械的需要，并有部分产品出口。液压传动作为一种传动方式，由于具备功率密度高，结构小巧，配置灵活，组装方便，可靠耐用等独到的特点，已成功地用于一切需要中等以上功率输出，且需对运动过程进行灵活控制和调节的地方，是现代化传动与控制的关键技术之。一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅

8、助元件和液压油。升降平台的工作原理是液压油由泵形成一定的压力，经滤油器、隔爆型电磁换向阀、节流阀、液控单向阀、平衡阀进入液缸下端，使液缸的活塞向上运动，提升重物，液缸上端回油经隔爆型电磁换向阀回到油箱，其额定压力通过溢流阀进行调整，通过压力表观察压力表读数值。液缸的活塞向下运动（既重物下降）。液压油经防爆型电磁换向阀进入液缸上端，液缸下端回油经平衡阀、液控单向阀、节流阀、隔爆型电磁换向阀回到油箱。为使重物下降平稳，制动安全可靠，在回油路上设置平衡阀，平衡回路、保持压力，使下降速度不受重物而变化,由节流阀调节流量，控制升降速度。 为使制动安全可靠，防止意外，增加液控单向阀，即液压锁，保证在液压管

9、线意外爆裂时能安全自锁。安装了超载声控报警器,用以区别超载或设备故障。电器控制系统通过防爆按钮sb1sb6来控制电机的转动，隔爆型电磁换向阀的换向，以保持载荷提升或下降，且通过“logo”程序调整时间延迟量，避免电机频繁起动而影响使用寿命。我国正在成为世界制造的中心，国人也掌握了一部份先进的制造技术，能自主研制很多高端产品。本课题设计的剪叉式液压平台种类多样结构紧凑、升降平稳、移动灵活、操作简便。目 录摘 要iabstractii引 言iii目 录iv1 绪论31.1 项目意义31.2 国外工程起重机发展动向31.3 国内高空作业机械发展现状62 方案论证82.1 剪叉式升降平台技术参数82.

10、2 剪叉式升降平台种类82.3 剪叉升降台类型选择82.4 液压缸的选择82.5 液压缸放置位置的确定82.6 方案选择92.6.1 方案一 双铰链剪叉式双液压缸左侧放置92.6.2 方案二 双铰接剪叉式双液压缸右侧放置92.7 确定设计方案102.7.1 根据台面长度选臂叉中心距102.7.2 根据垂直行程确定叉数102.8 受力分析112.8.1 剪叉式液压升降台的结构简化112.8.2 剪叉式升降台受力分析112.9 液压缸受力分析132.9.1 分析小结142.10 液压缸支点的确定153 剪叉式升降平台的机械结构和零件设计及计算163.1 升降平台机械结构形式和运动机理163.2 支

11、架的结构及强度校核163.2.1 支架的结构163.3 螺栓的选择与校核173.4 底座结构及轮轴的校核203.4.1 底座结构203.4.2 轮轴校核204 液压系统设计计算224.1 液压泵的选取及调速方式224.2 各部分元件的确定234.2.1 液压缸234.2.2 换向回路的选择234.3 液压原理图244.4 液压系统参数计算244.5 液压缸参数计算254.5.1 液压缸的主要尺寸254.6 液压泵参数计算264.7 液压元件的选型274.8 液压元件的选择274.8.1 油管的选择274.9 油箱容积的确定28结 论29致 谢30参考文献311 绪论1.1 项目意义剪叉式升降平

12、台是用途广泛的高空作业专用设备。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。是用途广泛的高空作业升降设备。它采用全液压系统控制，采用液压系统有以下特点：1） 在同等的体积下，液压装置能比其他装置产生更多的动力，在同等的功率下，液压装置的体积小，重量轻，功率密度大，结构紧凑，液压泵的体积和重量只有同等功率电机的12%。2） 液压装置工作比较平稳，由于重量轻，惯性小，反应快，液压装置易于实现快速启动、制动和频繁的换向。3） 液压传动易于实现自动化，它对液体压力，流量和流动方向易于进行调解或控

13、制。4） 液压装置易于实现过载保护。5） 液压元件以实现了标准化，系列化，通用化，压也系统的设计制造和使用都比较方便。当然液压技术还存在许多缺点，例如，液压在传动过程中有较多的能量损失，液压传动易泄露，不仅污染工作场地，限制其应用范围，可能引起失火事故，而且影响执行部分的运动平稳性及正确性。对油温变化比较敏感，液压元件制造精度要求较高，造价昂贵，出现故障不易找到原因，但在实际的应用中，可以通过有效的措施来减小不利因素带来的影响。1.2 国外工程起重机发展动向 1) 发展超大型起重机由于各重点工程向大型化发展，所需构件和配套设备重量不断增加，对超大型起重设备的需求日趋增长。1992年200t以上

14、伸缩臂式起重机的世界销量为90台，到1997年增至130台。德国厂商在起重机大型化发展进程中处于领先地位。世界市场中150t以上的大吨位起重机多数是由利勃海尔和德马泰克公司提供的。利渤海尔ltm1800型是目前世界最大的at产品，起重量800t，安装超起装置后型号变更为ltm11000d型，最大起重量增至 1000t。该机售价550万美元。1998年推出的ltm1500型(起重量500t)售价为540万德国马克。上述三种机型在行驶状态需拆下吊臂等装置分别进行运输。德马泰克公司1997年推出的ac650型安装超起装置后，最大起重量可从650t增至800t。该机售价500万德国马克。ac650是目

15、前世界上起重吨位最大的整装式伸缩臂起重机，行驶状态不需拆下吊臂分别运输。住友建机、多田野和加藤公司曾于1989年相继推出360t汽车起重机。住友建机在90年代开发出80t250t共4种at产品。多田野也在 90年代相继推出100t550t共6种特大型at产品。加藤公司则研制成nk5000型500t汽车起重机。目前日本生产的特大型起重机仅在国内销售。 2) “迷你”起重机大量涌现起重机向微型化发展，是适应现代建设要求而出现的新趋势。10年前开发的神钢rk70(7t)是世界首台装有下俯式吊臂的“迷你”(mini) rt产品。目前下俯式吊臂已成为“迷你”起重机的重要标志。这种新概念设计已成功移植到德

16、马泰克ac25(25t)和加藤cr-250(25t)等较大吨位起重机上。小松公司曾在90年代初、中期相继推出了装有下俯式吊臂的 lw80(8t)和lw100-1(10t)“迷你”rt产品。该公司还曾于1993年和1997年分别推出了另外两种别具特色的lt300型 (4.9t)和lt500型(12t)“迷你”rt。据资料介绍，lt300型与lt500型是世界首批装有全自动水平伸缩副臂的轮式起重机。它们将轮式起重机公路行驶能力与专用伸缩臂架技术融为一体，且具有塔机功能，可越过屋顶或其他障碍物靠近作业面，能替代小型自行架设塔机或大型折叠臂式随车起重机。3) 伸缩臂结构不断改进利渤海尔ltm1090/

17、2(90t)和ltm1160/2型(160t)at产品，采用了装有“telematik”单缸自动伸缩系统的卵圆形截面主臂。这种卵圆形截面主臂在减轻结构重量和提高起重性能方面具有良好效果。目前卵圆形吊臂已列入利勃海尔新产品标准部件，装有世界最长的7节84m卵圆形截面主臂的ltm1500型(500t)at产品，也采用这种单缸伸缩系统。格鲁夫开发的单缸伸缩系统要早于利勃海尔公司，但格鲁夫早期采用的单缸伸缩系统伸缩速度较慢。此外，德马泰克大吨位起重机主臂也采用卵圆形截面。格鲁夫gmk6250(250t)和gmk5180(180t)两种at产品，采用了装有双销双锁自动伸缩系统的u形截面主臂，伸臂速度较快

18、(平均9m/s左右)。伸缩系统由电子式起重机操作装置控制，可将主臂自动伸至各种选定臂长。据报道，美国谢迪格鲁夫工厂将采用德国工厂的主臂制造技术，原有梯形主臂将被淘汰，原因是焊接工艺复杂，制造成本高。4) 数据总线技术得到应用利渤海尔ltm1030/2型(30t)是世界首台装有数据总线管理系统的高技术双轴at产品。该机采用canbus(控制域网总线)技术，完成发动机传动系统各功能块之间的数字式数据传输和电子控制。canbus总线及电气、液压、绳长和风力等数据又被输入到lsb控制装置之中。lsb控制装置是liccon起重机控制系统的组成部分，可对整个系统数据流及监控特性进行编程。采用数据总线管理系

19、统，可降低起重机油耗及排放值，简化布线，提高整机可靠性与维修方便性。目前已有多种新机型装有lsb系统数据总线(包括ltm1500)。格鲁夫gmk6250和gmk5180也采用了数据总线技术。 5) 静液压传动起重机进入市场首台静液压传动起重机是原克虏伯公司1992年研制的双轴kmk2035型(35t)at产品。瑞士compact truck公司1993年推出的双轴ct2(35t)at产品是世界第一台投放市场的静液压传动起重机。意大利rigo公司在1994年推出了rt200 (20t)静液压传动rt起重机。随后compact truck公司在1997年推出了两种采用静液压传动的3轴ct3(70t

20、/80t)全地面起重机。该机装有8节7.1m40.5m主臂，最大时速 75km/h。采用静液压传动，上车发动机既可驱动起重装置，还可驱动行走装置。此外，可将发动机横向安装在上车回转式操纵室后部，起到整体式配重作用。据介绍，某些机型采用静液压传动后，可大约减重1/3。 6) 混合型起重机得到发展过去10年中日本rt产品居世界领先地位，许多产品装有传统型号不具备的适于公路行驶的驱动装置，因而可在日本公路合法行驶。这样就促使用户对欧美制造厂商也提出了新要求。据报道，1997年世界rt产品总销量达5000台，其中日本生产了2800台，美国为1250台。 起重机工业中出现了许多新概念设计。compact

21、 truck公司双轴ct2型（35t）、三轴ct3型(70/80t)和2000年将推出的4轴/6轴ct4型(110t/150t)at产品，打破了传统驱动模式，采用静液压传动，装有下俯式主臂，整机结构紧凑。德马泰克双轴ac250型(25t)、加藤双轴cr250型(25t)at产品和格鲁夫3轴 ats40型(36.3t)全地面汽车起重机也属于混合型起重机，前两种机型又称为城市型起重机。 1.3 国内高空作业机械发展现状近几年中国高空作业机械的发展主要表现在以下几个方面：1） 品种数量不断增加。十多年前，中国高空作业平台产品主要是剪叉式、套筒油缸式等产品为主，产品的移位大都靠手推为主。随着国民经济和

22、城市建设的发展，需求量逐年增加，各种规格的新产品近几年增加较快。如北京京城重工集团在短短几年时间先后开发了单桅柱铝合金平台和双桅柱铝合金平台、车载剪叉式平台、剪叉自行式平台、臂架式平台、箱型截面铝合金桅柱平台、蜘蛛式高空作业平台等近10个品种30多种规格的产品。2） 产品性能有较大提高。中国的高空作业机械产品通过学习、引进和消化国外先进技术开发了许多新产品，其产品的技术水平和产品质量都不断提高，达到和接近国际同类产品的水平，在国内市场中竞争力强，市场销路好，产量也增加较快。如北京京城重工集团开发了剪叉自行式平台、箱型截面铝合金桅柱平台，其中箱型截面铝合金桅柱平台单桅柱最大作业高度达到了16.5

23、m；开发了22m、25m和30m的蜘蛛式高空作业平台。3） 市场份额进一步扩大。一些企业利用自身的优势，在原有产品的基础上根据国内底盘品种的增加和一些基础零部件的更新，不断加大新产品的开发力度，走企业横向联合多种经营的综合开发道路，不但使企业自身的生产和销售步入了良性循环轨道，还带动了附属企业和国内相关企业产品的销售发展。如杭州园林机械厂自1995年底正式和日本爱知公司合资以来，一方面加大国产产品的更新改造，另一方面利用日本先进技术和管理经验不断开发适合国内用户需要的产品，企业在短短几年内就有10多个新产品问世并在中小高度作业车上占有较大的市场份额，并有部分产品出口。几年产品的出口量不断增大。

24、可以说，骨干企业各种产品的开发基本上能满足国内市场的需求，在国内市场中占有较大的份额，在国际市场中也有了一席之地。4） 企业品牌问题。在市场经济发展日趋深化的今天，品牌对于企业生存和发展的重要性已众所周知，品牌战略已成为众多知名企业在市场竞争中立于不败之地的法宝。特别是当前国际市场生产力已经处于过剩状态，市场竞争的环境、手段与过去相比都发生了很大的变化。可以说，未来国际市场竞争的主要形式将是品牌的竞争。目前，国内高空作业机械企业在技术和产品开发上的投入仍然很低，企业开发力量弱、水平低，品牌少，没有很亮的品牌，这直接影响了企业新产品的开发能力和竞争能力。因此，作为国内高空作业机械生产企业，要用战

25、略的眼光去谋划品牌，打造企业精品，高起点、高付出去提高企业产品的质量。同时要加大品牌国际竞争意识，从企业的组织结构、管理效率、营销策略等方面，全方位提高品牌的意识。只有这样，我们的产品才能得到国际市场的认可，我们的企业才能在市场竞争中立于不败之地。5） 产品的国际化问题。当今社会是信息技术高速发展的社会，任何一个国家和好的企业都不可能闭门造车，因此，加强国际合作和交流，通过国际合作和交流，可以进一步了解国际上先进的产品、先进的技术和发展动向，从而为我所用，为我所长。近些年国外著名厂商纷纷来华进行市场调研，并将设立办事机构，这给我们提供了很好的交流和合作机会。在当前激烈的市场竞争中，只注重自身产

26、品的研发是不够的。由于国内同类产品中，为了竞争相互压价，利润越来越低，很难取得好的利润和效益。而进口材料、部件和产品相对价格较为稳定，对于特殊的非标产品来讲，产品的利润和效益就尤为突出。因此，开展国际合作，能尽快掌握和吸收国外的先进技术。能扩大企业的知名度，有效地承接一些重点工程。总之，我国要加大本行业技术创新力度，开发先进的高空作业机械，提高中国产品的市场竞争能力是当务之急，这需要各级组织的关心和重视，需要从事本行业的同仁共同努力，只有这样企业才能赢得市场，我国的行业才能更好地发展和壮大。2 方案论证2.1 剪叉式升降平台技术参数本设计升降平台为全液压系统，相关技术参数为：额定载荷：1000

27、kg 最大高度：8000mm 平台尺寸：18001000mm 升降速度：上升速度：6m/min，下降速度：5 m/min升降台应符合jb/t 9229.1、jb/t 9229.3和基本参数的要求。2.2 剪叉式升降平台种类按升降台移动的方式不同可分为：固定式升降平台、牵引式升降平台、自行式升降平台、车载式升降平台、可驾驶式升降平台。按照升降台所安装的液压缸数量可分为：单液压缸驱动；双液压缸驱动、多缸驱动升降台。2.3 剪叉升降台类型选择我小组选择牵引式升降平台，其特点结构简单、操作灵活、移动灵活、升降平稳。它的剪叉式机械结构使升降台起升后有较高的稳定性；液压系统控制升降台的升降速度，保证升降台

28、的稳定性及安全性；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。2.4 液压缸的选择液压缸的种类样式繁多，液压升降平台机械部分运动方式是上升、下降和保持平台高度。根据外部运动情况选择双作用单活塞杆液压缸。双作用单杆活塞式液压缸它主要由缸筒、活塞、活塞杆、缸盖、缸底、活塞杆头及有关辅助装置等组成。活塞把缸筒分成左右两腔，借助于压力油的作用，在缸筒内作往复运动。液压缸使平台在升降过程保证安全稳定。2.5 液压缸放置位置的确定按照升降平台液压缸放置位置的不同可分为：直立固定剪叉式、水平固定剪叉式、双铰剪叉式。直立固定剪叉式结构驱动液压缸的下部固定在机架上，上部的活塞杆以球头

29、与上平板球窝接触。液压缸通过活塞杆使上平板垂直升降。液压缸的行程等于平台的升降行程，整体结构尺寸庞大，且球铰链加工负载，在实际中应用较少。水平固定剪叉式机构平台的升降行程大于液压缸的行程，在应用过程中可以实现快速控制升降的目的，但不足是活塞杆受到的横向力作用，影响密封件的使用寿命。活塞杆承受的载荷力比实际平台的载荷力大得多，也很少采用。双铰剪叉式机构避免了上述缺点，机构比较合理，平台的行程可以达到液压缸的两倍以上。因此得到广泛使用。图3-1 液压缸位置放置分类2.6 方案选择2.6.1 方案一 双铰链剪叉式双液压缸左侧放置剪叉机构使升降台升降平稳，液压缸放置在左侧时，升降台的起升速度快，升降台

30、所需动力大，这样对液压系统的工作压力要求高，液压缸所承受的力较大。 图3-2剪叉式升降平台（左侧液压缸）2.6.2 方案二 双铰接剪叉式双液压缸右侧放置剪叉式机构使升降台升降平稳，液压缸放置在右侧时，升降台的起升速度较左侧放置慢，液压缸活塞推力比液压缸左侧放置较小，这样对液压系统的工作压力要求降低，液压缸所承受的力较小，从而可以选用直径较小的液压缸，有利于液压缸在剪叉机构中的布置。 图3-3剪叉式升降平台（右侧液压缸）2.7 确定设计方案选用方案二双铰接剪叉式双液压缸右侧放置，并且选用双作用活塞液压缸作为驱动元件。 2.7.1 根据台面长度选臂叉中心距图3-4 剪叉式升降机支撑杆结构 （式3-

31、1）式中 ：为铰耳测距离，单位为mm；为滑轮测距离，单位为mm。根据以上公式，铰耳测距离为90mm，滑轮测距离为90mm，台面长度为1800mm，确定出支撑杆长度为1620mm。2.7.2 根据垂直行程确定叉数通过公式3-2根据升降台的垂直行程来确定支撑杆的叉数，并且支撑杆全展开时与地面的夹角为55 （式3-2）式中：为升降台支撑杆的叉数，（n为整数）根据以上公式，平台行程高度为5200mm，平台最低高度为1300mm，支撑杆长度为1620mm，对数据进行取证，则剪叉数确定为4。2.8 受力分析2.8.1 剪叉式液压升降台的结构简化剪叉式升降平台用于物流行业，生产流水线，地下室到楼层之间的货物

32、举升、装卸，也可用于升降舞台、升降操作台等。主要研究对液压装置的位置和空间尺寸的要求进行初步计算斜式放置液压缸结构简图3-5图3-5 升降平台简化结构图升降台f点为固定铰支座，a、c两点分别可沿机架底座轨道及升降台面下方轨道水平移动，a、c两点采用同样支撑结构时，其摩擦阻力系数皆为f，age、eie、bgd、bif杆件长度皆为l，且设为无重杆件。i，g两铰点位于上述四杆件中点，jm为油缸推力作用线，其一端与bgd 杆铰接于j点。另一端与bif杆铰接于f点。jm线与水平面夹角为且jbk为，mfn为，各杆件与水平面夹角为。升降台面与所载工件重量合为g，其作用线距d点为p，显见，在升降台升降过程中p

33、值不变。2.8.2 剪叉式升降台受力分析1） 剪叉式升降平台受力分析以整体为研究对象图（见图3-6）将g分解到a、d两端，则； ， ， 图3-6 升降平台简化结构图2） 以age及cie杆为研究对象age和cie杆受力如图3-7所示。列平衡方程式 图3-7受力杆的受力分析 将 值代入并整理得：3） 以bgd杆为研究对象设油缸推力为t，bgd杆受力情况如图3-8所示。列平衡方程式 将 值代人并整理得: 图3-8 bgd杆受力图静态时，bgd杆的受力见公式3-3 （式3-3）2.9 液压缸受力分析图3-9 液压缸与支撑杆平面关系从图3-9中可以看出液压缸和平面的角度与支撑杆和平面的角度存在关系：分

34、别取液压缸铰支点的距离, 。计算出和关系，并求出最高点与最低点的油缸推力，得出和的关系表3-3，从而更好的分析液压缸的摆放位置。表3-2 和关系表l=1/5ll=1/4ll=1/3ltan=7/3tantan=3tantan=5tan最低点444最低点9.2711.8519.27最高点555555最高点73.3076.8682.02t最小8953.27n8083.98n6183.84nt最大53237.57n24745.65n18559.23n从液压缸所受到的推力的大小可以看出，当时，液压缸收到的推力最小，但由于液压缸采用的是中心对称布置，所以在此位置时，无论是液压缸的放置还是伸缩距离都会受到

35、影响。所以，当时，无论从液压缸的受力角度还是负载大小，都比较合适，同时保证了整体结构的布置。因为本设计采用的是双液压缸的方案，所以，载荷1000kg，我们取其一半500kg进行计算，则单个液压缸受到的最大负载是24745.65n。2.9.1 分析小结通过受力分析，各铰点处的受力(包括油缸推力)与载荷成正比，通过上式3-3可以计算出在不同角度时，液压缸所受推力的大小，从而可以比较直接的验证与确定液压缸的放置位置，为下一步液压缸位置参数的确定提供了确切的保障。以上就是有关支撑杆的受力分析，通过施加在台面上的载荷力，将其转化成支撑杆所收到的力，然后逐层分解，在与液压缸的放置位置相结合，使分析出来的力

36、施加在液压缸上，从而得出液压缸再某个角度所收到的推力。做出载荷分析图，找出最大受力与最小受力，可以确定出液压缸的放置位置，产品规格和液压系统的分析。2.10 液压缸支点的确定在确定液压缸支点位置时考虑剪叉机构的最高位置与最低位置，在最低位置时液压缸收缩到原长，在收缩过程中不与其它零件发生干涉。同时在伸出到最大位置时也不发生干涉并且行程能够满足长度要求。支点的位置受力尽可能小，并且在结构上也要布的置合理。经受力分析可知缸的支点在第一叉和第三叉上。由平台和c1、c2的尺寸可确定剪叉臂杆的尺寸。液压缸的原长通过最低位置来确定，最大长度和行程通过最高位置来确定。在确定液压缸的参数时出现了原长小于行程的

37、现象，所以在计算的同时结合试图来分析液压缸原长、行程、最大长度得关系。经过计算分析最终确定液压缸与升降台通过支铰连接，连接位置杆长为八分之一处。液压缸与支铰连接位置为杆长的四分之一处。如图3-10所示液压缸通过铰接与剪叉机构连接。图3-10剪叉机构在最低最高位置3 剪叉式升降平台的机械结构和零件设计及计算3.1 升降平台机械结构形式和运动机理上台面与负载直接接触，其结构是用热轧槽钢焊接出平台的外形，槽钢主要其主梁的作用。中间焊接空心方钢，平台上面焊接带花纹的钢板。方钢的主要做用是防止钢板弯曲凹陷，花纹钢板的作用是给工作人员和货物提供平稳防滑的平面。为了保证人员及货物的安全，在平台上加上防护围栏

38、，围栏的高度设定为900mm，相当于人的腰部位置，长宽尺寸略小与平台尺寸，便于安装即可。如图4-1所示。 图4-1上顶板3.2 支架的结构及强度校核3.2.1 支架的结构图4-2剪叉图根据以上述计算，平台行程高度为5200mm，平台最低高度为1300mm，支撑杆长度为1400mm，剪叉组数为4。剪叉臂杆初设定为a=90、b=60、s=4mm的空心方钢，通过机械手册得知以下数据方钢厚度为6mm，材料屈服极限为355臂管截面模量 为29.39cm3 。选用空心方钢可以降低升降台得质量，减少系统的能量损失，节能环保。剪叉支架由16根形状基本相同的空心方刚组成，在方钢的两端焊接铰耳 ，以便支架的组合安

39、装。，每两根臂杆组成一个剪叉，升降台共有八个剪叉，组成一组剪叉式结构。剪叉结构平行安装，并在剪叉杆上焊接圆形钢管，严格保证剪叉结构运动的一致性，也方便液压缸的安装。支架在升降平台结构中的主要功能为支撑荷和运动转化，将液压缸的伸缩运动，通过与其铰合的支点转化为平台的升降运动，支架的结构除应满足安装要求外，还应保证有足够的刚度和强度，在升降运动中能够平稳安全运行。剪叉杆的外形如图4-3所示：图4-3剪叉臂杆3.3 螺栓的选择与校核铰制孔螺栓与普通螺栓连接的区别在于：铰制孔螺栓联接除了能承受轴向拉力和接合面间的摩擦力产生的横向载荷外，还能承受径向剪切力，可利用铰制孔螺栓的光杆部位的精密配合来定位。剪

40、叉臂杆之间，剪叉臂杆与支铰之间连接处受轴向力也受径向力，连接处在相对转动时用铰制孔螺栓连接可以保证零件之间的位置度，从而能减少零件之间的磨损，提高使用寿命，节约能源及其保证机器工作的稳定性。铰制孔螺栓的强度校核：若结合面内的摩擦力足够大，则被联接件之间不会发生相对滑动。因此螺栓所需的预紧力应为式4-1所示： （式4-1）式中：为预紧力，单位为n； 为可靠因数，一般取c=1.11.3； 结合面数； 为结合面的摩擦因数，对于钢或铸钢材料 f=0.10.15。表4-1螺栓的相对刚性因数紧螺栓联接的受载荷情况许用应力受轴向载荷、横向载荷 控制预紧力时s=1.21.5；不能严格控制预紧力时s查表 铰制孔

41、用螺栓受横向载荷静载荷（被联接件为钢）(被联接件为铸钢)变载荷按静载荷的值降低2030表4-2紧螺栓联接的安全因数s（不能严格控制预紧力时）材料静载荷变载荷m6m16m16m30m6m16m16m30碳素钢4332106.56.5合金钢5442.57.655铰制孔用螺栓连接的螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为： （式4-2）螺栓杆的剪切强度条件： （式4-3）式中：为螺栓所受的工作剪力，单位为n； 为螺栓剪切面的直径，单位为mm； 为螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度，单位为mm； 为螺栓或孔壁材料的许用挤压应力，单位为； 为螺栓材料的许用切应力，单位为。设计时应使，根据受力分析及计算可知：液压缸铰接处铰

42、制孔螺栓受力最大。受到得最大力为液压缸给的推力。选择螺栓的材料为45号钢代入公式得： 所以：能满足强度要求，故选择8.8级m30材料为45号钢的铰制孔螺栓。如图4-4所示： 图4-4螺栓3.4 底座结构及轮轴的校核3.4.1 底座结构底座由小车与下平台组成，升降机适用于不同场所进行高空作业，所以底座要设计成小车结构。小车设计用四个轮子，前侧的轮子具有导向功能，后面的轮子跟随前面的轮子。底座是与地面直接接触的部件，升降台的重力全部作用在底座上，所以设计时底座要足够满足支撑平台。升降平台由液压系统提供动力，在设计中把液压站安装在小车中，所以在设计中充分利用空间。在底座小车中最危险的部件事轱辘与车身

43、的连接处。初步确定采用选择8.8级m30材料为45号钢的铰制孔螺栓。图4-5底座小车3.4.2 轮轴校核垂直静载荷计算： （式4-4） 式中：为作用在每侧轴颈上的垂向载荷，单位为kn； 为车辆自重引起的垂向静载荷，单位为kn； 为车辆载重引起的垂向静载荷，单位为kn； 为车辆轮对数 为轮对自重引起的垂向静载荷，单位为kn； 为轴重引起的垂向静载荷，单位为kn； 为作用在每根车轴上的垂向静载荷，单位为kn。垂直动载荷计算： （式4-5）式中：为作用在每侧轴颈上的垂向动载荷 为垂向动载荷系数表4-3动载荷与静载荷的关系使用最高速度km/h垂直动载荷120以下0.41201600.5升降平台的移动采

44、用人工拖拽式取0.4，轮对自重可忽略不计。初步计算升降台自重为1300kg。计算得： 螺栓的强度校核：经螺栓的校核公式得：所以采用选择8.8级m30材料为45号钢的铰制孔螺栓符合要求。4 液压系统设计计算液压系统的设计在本升降台的设计中主要是液压传动系统的设计，根据外负载确定系统压力，根据机械运动选择液压元件。还应满足组成结构简单，工作安全可靠，操纵维护方便，经济性好等条件。本升降台对液压系统的设计要求可以总结如下：升降台的升降运动采用液压传动，升降平台的升降运动由液压缸的伸缩运动经转化而成为平台的起降，负载在一定范围内变化，负载相对平稳，工作过程中无冲击载荷作用，运行速度较低，液压执行元件有

45、两个液压缸实现同步运动，要求其工作平稳，结构合理，安全性优良，使用于各种不同场合。4.1 液压泵的选取及调速方式本次设计采用的是低压输出，工作时间以及环境都处于比较良好的状态，不必高效率的工作与运转。因此采用的是齿轮泵，由于齿轮泵比较便宜、紧凑，易于设计。可输送污油。最大吸升高度7.5 m，比较符合本设计的需求。并且本设计为双缸设定，所以为了能够实现同步起升，采用分流阀和调速阀来实现这一目的。图5-1 齿轮泵表5-1 各油泵的优缺点及性能比较：性能齿轮泵双作用叶片泵限压式变量叶片泵径向柱塞泵轴向柱塞泵输出压力低压中压中压高压高压流量调节不能不能能能能效率低较高较高高高输出流量脉动很大很小一般一

46、般一般自吸特性好较差较差差差对油的污染敏感性不敏感较敏感较敏感一般很敏感噪声大小较大大大4.2 各部分元件的确定4.2.1 液压缸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。本次设计所实现的目的是升降平台的稳定升降，并且为了方便设计，采用较为简洁的设计方案，采

47、用双作用柱塞缸作为动力缸体。柱塞缸是单作用缸的一种结构形式，其工作原理是：当压力为p的工作液体由液压缸进入，以流量q进入柱塞底腔后，液体压力均匀作用在柱塞底面上，柱塞在该液体压力的作用下，产生推力f并以速度v向外伸出。其结构特点是柱塞与缸筒内壁不接触,仅需在缸口处设置密封，因此缸筒内壁可不加工或仅作粗加工，所以结构简单、加工成本低。尤其在需长行程、大直径的工况下，其优点更为突出。4.2.2 换向回路的选择本次设计要实现可控性的起升与下降，选用三位四通电磁换向阀。本回路结构简单，易于实现，应用普遍。三位四通电磁换向阀是为g系列叉车配套研制开发的新产品,并获得国家专利。是各类叉车电液换向的必备元件

48、，为了确保质量，电磁阀的出厂试验标准，完全按照国际标准：在油温130度，额定电压负15%的苛刻条件下，满足性能要求。4.3 液压原理图图5-2 液压原理图1. 液压缸 2.分流集流阀 3.三位四通电磁换向阀 4.调速阀 5.液压表 6.直导式溢流阀 7.液压泵 8.油箱这里运用了分流集流阀进行控制，得以实现双杠的共同起升级下降，在液压泵出口处设置一个调速阀，可以对系统的流量进行调节。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1016mpa之间，最终取10mpa进行计算。因回油路上带有调速

49、阀，所以背压力定在0.50.8mpa之间，本次设计采用0.8mpa。表5-2 系统初定工作压力表设备类型机床小型机械工程机械磨床组合机床车窗铣床齿轮加工机床拉床龙门刨床工作压力mpa2030-5020-406310010-162032表5-3 系统被压力表系统类型背压p/（105pa)回油路上有节流阀的调速系统25回油路上有调速阀的调速系统58回油路上装有背压阀515带补油泵的闭式回路8154.5 液压缸参数计算4.5.1 液压缸的主要尺寸先采用活塞杆固定的单杆式液压缸，并取无杆腔有效面积等于有杆腔有效面积的两倍，即。则根据受压公式： （式5-1）式中 ：f为最大负载，单位为n；为初定系统压力

50、，单位为mpa；根据以上公式，最大负载为24745.65n，初定系统压力为10106mpa，确定出无杆腔有效面积=0.002578=2.578103mm。由公式计算出mm由 （式5-2）可知活塞杆直径mm。将所计算的与值分别元整到相近的标准直径，以便采用标准的密封装置。正圆后得mm，mm。根据以上数据计算出液压缸标准分别为：若以表示为液压缸的速度，则由公式，算出液压缸所需最大流量为4.521l/min。4.6 液压泵参数计算进油总压力损失，则液压泵最高工压力可算出 （式5-3） =8.33+0.8 =9.13mpa则额定压力可取 =11.4125mpa因为单个液压缸所需要的最大流量时3.117

51、l/min,本设计采用的是双缸设计，所以，液压泵的总流量为 =9.946l/min通过以上数据选取外啮合齿轮泵，型号为ybc-5/80，额定压力8mpa，最大12mpa,额定转速2500r/min，质量1.75kg。4.7 液压元件的选型液压元件流量l/min压力mpa型号过滤器先导式溢流阀9.94611.4y1-d6b三位四通电磁换向阀9.94611.434f316bd外啮合齿轮泵9.94611.4ybc-5/80分流阀4.97311.4调速阀9.94611.4aqf3-e610b4.8 液压元件的选择4.8.1 油管的选择油管的选择要根据系统所处的环境，以及系统的压力和流量进行确定，根据下

52、表进行油管的选择。根据所选的液压泵的型号，可选用铜管作为液压系统的油管。由于系统压力在812mpa之间，且装载的地方较为方便，因其承受的压力较高，且强度高，所以如此选择。表5-4 油管分类表种类特点和适用场合硬管钢管耐油、耐高压、强度高、工作可靠，但是装配时不变弯曲，常在装拆方便处用作压力管道。中压以上用无缝钢管，低压用焊接钢管紫铜管价高，承压能力低(6.510mpa)。抗冲击和震动能力差，易使油液表面氧化，但易弯曲成各种形状，常用在仪表和液压系统装配不便处。软管塑料管耐油，价低，装配方便，长期使用易老化，只适用于压力低于0.5mpa的回油管或泄油管。尼龙管乳白色透明，可观察流动情况，价低，加热后可随意弯曲，扩口、冷却后定形，安装方便，承压能力因材料而异(2.58mpa)，今后有扩大使用的可能橡胶软管用于相对运动部件间的连接。分高压和低压两种，高压软管由耐抽橡胶夹有几层编织钢丝编织网(层数越多耐压越高)制成，价高，用于压力管路。低压软管由耐油