1、摘 要雙雙鉸鉸接剪叉式升降臺的接剪叉式升降臺的設計設計是在原由的剪叉式升降臺的基是在原由的剪叉式升降臺的基礎礎上，上，運用運用現現在的靈活性、安全性、在的靈活性、安全性、經濟經濟性等指性等指標標； ；結結構以能構以能夠滿夠滿足靈活性足靈活性要求要求較較高的汽高的汽車維車維修需要修需要為為前提前提,通通過過不同型號和響不同型號和響應應福建達到福建達到滿滿足足物流、汽物流、汽車維車維修等性能要求。修等性能要求。通通過對過對雙雙鉸鉸接剪叉式升降臺機構位置參數和接剪叉式升降臺機構位置參數和動動力參數的技力參數的技術術， ，結結合具體合具體實實例，例，對對機構中良種液機構中良種液壓壓缸布置方式分析比缸布

2、置方式分析比較較，并根據要求，并根據要求對對液液壓傳動壓傳動系系統統個部分個部分進進行行設計計設計計算最算最終終確定液確定液壓執壓執行元件行元件-液液壓壓缸，缸，通通過對過對叉桿的各叉桿的各項項受力分析確定臺板與叉桿的受力分析確定臺板與叉桿的載載荷要求，最荷要求，最終終完成剪完成剪叉式液叉式液壓壓升降臺的升降臺的設計設計要求。要求。關鍵字：升降臺；剪叉式 ；液壓 目 錄摘摘 要要1目目 錄錄2第一章第一章 緒緒 論論1.1 舉升機的發展簡史 41.2 汽車舉升機的設計特點 .61.3 汽車舉升機的安全保證措施.61.3.1 設計制造方面的安全保證措施71.3.2 使用維護方面的安全保證措施7第

3、二章第二章 剪叉式升降臺的應用及其受力分析的討論剪叉式升降臺的應用及其受力分析的討論2.1剪叉式升降平臺的三種結構形式 92.2 雙鉸接剪叉式升降平臺機構的位置參數計算102.3 雙鉸接剪叉式升降平臺機構的動力參數計算12第三章液壓傳動系統的設計計算第三章液壓傳動系統的設計計算3.1明確設計要求183.2確定液壓系統的主要參數183.2.1確定液壓執行元件的形式 183.2.2確定液壓缸的類型 203.2.3確定液壓缸的安裝方式 203.2.4擬定液壓執行元件運動控制回路 203 .2. 5液壓源系統203.3確定液壓系統的主要參數 213.3.1載荷的組成與計算21 3.3.2初選系統壓力2

4、33.3.3計算液壓缸的主要結構尺寸243.3.4確定液壓泵的參數263.3.5管道尺寸的確定283.3.6油箱容量的確定293.4液壓缸主要零件結構、材料及技術要求293.4.1缸體293.4.2活塞303.4.3活塞桿313.4.4繪制液壓系統原理圖31第四章第四章 臺板的設計臺板的設計4.1確定臺板的結構材料及尺寸35結結 論論36致致 謝謝37參考文獻參考文獻38第第一一章章 緒緒 論論汽車舉升機是現代汽車維修作業中必不可少的設備，它的主要作用就是為發動機、底盤、變速器等養護和維修提供方便。舉升機的從上世紀 20 年代開始使用，發展至今經歷了許多的變化改進，種類也比較多，一般有柱式、剪

5、式，其驅動方式有鏈條傳動，液壓傳動，氣壓傳動等。本章就從舉升機的產生、發展以及制造工藝等方面進行簡單的介紹。1.11.1 舉升機的發展簡史舉升機的發展簡史汽車舉升機在世界上已經有了 70 年歷史。1925 年在美國生產的第一臺汽車舉升機，它是一種由氣動控制的單柱舉升機，由于當時采用的氣壓較低，因而缸體較大；同時采用皮革進行密封，因而壓縮空氣驅動時的彈跳嚴重且又不穩定。直到 10 年以后，即 1935 年這種單柱舉升機才在美國以外的其它地方開始采用。1966 年，一家德國公司生產出第一臺雙柱舉升機，這是舉升機設計上的又一突破性進展，但是直到 1977 這種舉升機才在德國以外的其它國家出現。現在雙

6、柱舉升機在市場上以占據牢固的地位，其銷量還在持續增長。它和四柱舉升機相比，既有優點，也有缺點，以下將作一簡要說明。 我們所見到的絕大多數舉升機均采用固定安裝方式。在舉升前汽車必須駛上舉升機。在移動式舉升機方面也有幾項成功設計，如剪式舉升機、菱架式舉升機等。但這類舉升機仍存在兩個主要問題，接近汽車下部較難；在車間移動舉升機時難逾越地面上的障礙物。當然，可移動性是這類舉升機的突出優點。現在固定安裝的單柱、雙柱、四柱舉升機已在維修現場廣泛采用，而移動式舉升機卻相對要少得多。 最初設計單柱舉升機外，車輛較大，其底盤也能明顯辨認，因而汽車檢修區遠遠大于舉升器件。而今絕大多數汽車均為“緊湊型”或“半緊湊型

7、”，導致汽車檢修區域接近主要舉升機器件而不便操作。但在南美洲卻屬例外，那里仍然采用較大的車輛，這可能是單柱舉升機在該地區的市場上仍然受到歡迎的重要原因。單柱舉升機有兩大優點：當其下降后，不致成維修車間的障礙物；汽車可在舉升機上轉動。但美國卻受到了責難，主要是舉升機的旋轉會帶來撞擊操作人員的危險。單柱舉升機的主要缺點是：第一，它需要在車間的地面挖掘一個相當大的坑穴后才能安裝；其次，它只能為使用提供車輪支撐方式；第三，使用時難于接近汽車下部的一些重要檢修區域。舉升用的油缸潛藏在地下也給維修帶來兩大問題：第一是檢修這些零部件頗為困難；其次是由于油缸所處的環境條件差，容易生銹，特別是地下水位較高時更是

8、如此。雙柱舉升機（包括液壓式或機械式），均具有以下優點：第一，檢修汽車下部具有很高的可接近性（幾乎達到 100%）；其次，采用車輪自由型的方式支撐汽車，因而拆卸車輪時不需要其它輔助性的舉升措施；第三，結構緊湊，占地面小。雙柱舉升機的缺點是：第一為確保安全，安置舉升機時要求非常嚴格，否則在舉升過程中容易搖晃或顛覆；第二，由于舉升機常采用車輪自由型的方式支撐汽車，如需采取車輪支撐型的方式維修汽車則甚感不便，如檢查懸掛系統、檢查轉向機構間隙或進行車輪定位檢驗等；第三，由于舉升臂和立柱承受懸臂或載荷所產生的巨大應力，其承力件易于磨損，因而雙柱舉升機的安全工作壽命一般要比四柱舉升機低。 四柱舉升機有四根

9、立柱、兩根橫梁、用于支撐汽車的兩個臺板。舉升前，汽車很容易正確無誤地駛上四柱舉升機的臺板。由于臺板內側設備有凸緣，當汽車駛上臺板時也不致墜入其間的空隙中。車輪支撐型四柱舉升機的優點是：第一，舉升機裝載汽車時勿需較高的技術，操作也很簡便；第二，承載時非常穩定；第三，支撐載荷受力簡單，應力較低，從而延長了設備的使用壽命；第四，由于具有較高的使用價值，從經濟上來看也是合算的；第五，易于維修；第六，在車間現場進行安裝也較方便，只要地面平坦，其混凝土厚度能夠固牢立柱的地腳螺栓即可。四柱舉升機的缺點是：和雙柱舉升機相比，戰地面積教大，對汽車檢修區域可接近性較差。 解放后，特別是改革開放以來，我國的汽車維修

10、行業有了很大的發展，為之服務的汽車維修設備行業已成為我國的新興行業不斷發展壯大。各種舉升機設備如雨后春筍，不斷涌現，質量不斷提高，銷量逐年增加。 有人說，對于汽車維修企業來說，汽車舉升機可能是除廠房而外的最重要的投資，因為它具有至關重要和不可替代的作用，甚至直接影響到汽車維修業務的興衰。汽車舉升機是汽車維修設備行業的支柱設備之一，讓我們生產出更多、更好、更受用戶歡迎的汽車舉升機，為汽車維修企業服務。1.21.2 汽車舉升機的設計特點汽車舉升機的設計特點（1）舉升機臺板降到下位時，與地面應盡可能在同一平面上，為達到此目的，雖然可在地面上挖掘凹坑，但需增加投資費用，也破壞了車間地面的平整性。為此，

11、在保證強度和剛度的前提下，應盡可能降低舉升機臺板和橫梁的高度；這樣，既便于汽車駛上舉升機，又使駛上臺板的斜面長度盡可能短，節約車間的占地。在條件許可時，舉升機臺板（或橫梁）應選擇專用型鋼或用鋼板拆彎成形。（2）正確選擇傳動方式。采用機械傳動（螺母、螺桿）或液壓傳動（油缸），均用電動機驅動。機械傳動的成本較高，耗能較多，但安全性較好。經驗證明：機械傳動的能耗為液壓傳動所需能耗的兩倍（在舉升載荷、舉升時間均相同的條件下）。機械式舉升機的螺母、螺栓磨損較快，而液壓式舉升機的維修量卻相對要小些。雖然液壓式舉升機的技術難度較大，但多數零部件（液壓泵、液壓缸、閥門、密封元件等）均可外購或外協，當然一定要選

12、用優資產品。（3）絲繩的選擇。為了減少滑輪直徑從而縮小寄生機立柱的斷面尺寸，應該選用高柔度的鋼絲繩。鋼絲繩應有較高的安全系數，一般應達 8。為此，應增加鋼絲繩鋼絲的數目。如英國某公司 3t 系列的舉升機所采用的鋼絲繩的直徑為 9mm，兩根并列，每根 37 股，每股 6 根鋼絲。滑輪通常用鋼材制成，而該公司采用玻璃纖維與尼龍混合制成（50%的玻璃纖維、50%的尼龍）。這樣，不僅價格便宜，還能減輕鋼絲繩的磨損，延長其使用壽命。1.31.3 汽車舉升機的安全保證措施汽車舉升機的安全保證措施 今天全世界都對在危險作業環境下工作的人們的安全寄予極大的關注。汽車舉升機具有潛在的危險，因為人們要在其下面工作

13、；當其升降時如不小心，也會碰傷手足。近年來不少國家還制定了專門性法規，以防止或至少使安全事故的可能性降低到最低限度。汽車舉升機的安全保證措施主要從兩方面著手：一方面從設計制造方面采取措施，好提高汽車舉升機的安全技術特性；另一方面則應在使用維修過程中遵循嚴格的操作規程，保證汽車舉升機能在良好的技術狀態下正確地運行。現分別說明與后。1.3.1 設計制造方面的安全保證措施 當今世界上的許多先進技術，如自動控制光電開關等，已廣泛應用到各種安全裝置的設計領域，因而在設計制造舉升機時，應結合產品的特點，積極采用先進可靠實用的現代安全技術。以下僅列舉多數舉升機普遍采用的安全措施。（1）舉升機應能經受超負荷試

14、驗(包括舉升和支撐)，一般應為最大舉升能力的 125%此時舉升機的構件不得有任何永久性的變形和損壞。（2）所有的操作控制機構均采用“雙重保險”，以防誤操作，即舉升機運行前必需操作兩個控制機構(或按鈕開關)后才能驅動。（3）所有的控制電路均采用失效保護，即任何單個元件失效，也不會使舉升機墜或上升所造成非常危險的局面。（4）所有的舉升機器件均應有第二支撐系統。原有的提升系統失效時，它能自動進行有效的支撐。（5）所有的柔性提升手段，如鋼絲繩，鏈條等，均應有足夠的安全系數，并在制造廠設置的保護罩內傳動。（6）所有的運動零件均應有防護裝置，以免撞擊操作人員的任何部位，特別是手，足，衣服等。（7）所有舉升

15、機的設計均應把舉升重物滑移的可能性降低到最低限度。1.3.2 使用維護方面的安全保證措施使用維護方面的安全保證措施涉及的范圍很廣，包括舉升機有使用前的準備工作，舉升汽車時應該注意的事項，承載時的穩定性，降下汽車時的注意事項，日常和定期維修檢查工作等。雖然汽車舉升機已有 70 年的歷史，其設計原理并無多大改變;但如果忽視安全要求，超載使用，疏忽大意，仍然會造成嚴重事故，甚至發生人身傷亡。因此安全問題一定要引起使用單位和操作人員的高度重視。首先，應選購那些安全性能良好的汽車舉升機，另外，還應認真學習和理解說明書中的各項安全注意事項并認真貫切執行。這里僅就使用維護舉升機時普遍應當注意的事項說明于后。

16、（1）使用中的舉升機每天都應進行檢查。發現有效故障或零部件損壞時，不得再使用。維修時應采用該舉升機的制造廠所提供的配件，不得隨意代替或自制。（2）舉升機不得超載使用。每臺舉升機的額定載荷均注明在設備的銘牌上。特別要注意防止偏載，即整機雖未超載而某一舉升臂確已超過允許的額定載荷。故欲舉升那些前后軸載荷嚴重分配不均的汽車時應特別注意，能滿足要求的才能裝載使用。（3）安置汽車和使用舉升機均應由經過培訓并經考核合格的人員操作。（4）舉升汽車時，車內不得有人。舉升機升降和使用時，顧客和無關人員應遠離舉升機。（5）舉升機區域內不得有任何障礙物，如油脂、廢物、瓦礫等。（6）當汽車駛上舉升機前，應清除通道，不

17、得駛過或撞擊舉升臂，連接器，車軸支撐器等，以防損壞舉升機或汽車。（7）在舉升機上承載汽車時應仔細操作。將舉升機的支撐器安置到汽車制造廠推薦的舉升機逞力接觸點。只有當支撐器與汽車上的承力點接觸嚴密后才能將舉升機升起;對其接觸的嚴密性進行認真檢查后，才能將汽車舉升到需要的工作高度。（8）要注意某些汽車上的零部件由于移動或安裝位置的不同會引起重心的急劇變化，從而導致舉升汽車時的不穩定。（9）舉升機降下前，應將汽車下面的工具箱，臺架及其它設備全部移開。要降下舉升機前，還必須松開鎖緊裝置。注意:如欲在汽車下面進行維修作業時，應將舉升機提升到足夠的高度，以便鎖緊裝置嚙合。第二章 剪叉式升降臺的應用及其受力

18、分析的討論2.1 剪叉式升降平臺的三種結構形式本討論的目的通過分析氣液動類的剪叉式升降平臺機構特點，論述了設計時應注意的問題及其應用范圍。氣液動剪叉式升降平臺具有制造容易、價格低廉、堅實耐用、便于維修保養等特點。在民航、交通運輸、冶金、汽車制造等行業逐漸得到廣泛應用。本設計中主要側重于小型家用液壓式的升降平臺。在設計氣液動剪叉式升降平臺的過程中，一般我們會考慮如下三種設計方案，如簡圖 2-1 所示：圖 2-1 結構簡圖 圖中表示氣液動剪叉式升降平臺的三種結構形式。長度相等的兩根支撐桿AB 和 MN 鉸接于二桿的中點 E，兩桿的 M、A 端分別鉸接于平板和機架上，兩桿的 B、N 端分別與兩滾輪鉸

19、接，并可在上平板和機架上的導向槽內滾動。圖中的三種結構形式的不同之處在于驅動件液壓缸的安裝位置不同。圖 a 中的驅動液壓缸的下不固定在機架上，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板鉛直升降。圖 b 中的臥式液壓缸活塞桿與支撐桿 MN 鉸接于 N 處。液壓缸驅動活塞桿控制平臺鉛直升降。圖 c 中的液壓缸缸體尾部與機架鉸接于 G 處，活塞桿頭部與支撐桿 AB 鉸接于 F 處。液壓缸驅動活塞桿可控制平臺鉛直升降。按照液壓缸的安裝形式，稱圖 a 的形式為直立固定剪叉式結構，圖 b 的形式為水平固定剪叉式，圖 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

20、升降行程，整體結構尺寸龐大，且球鉸鏈加工負載，在實際種應用較少。水平固定剪叉式機構，通過分析計算可知，平臺的升降行程大于液壓缸的行程，在應用過程中可以實現快速控制升降的目的，但不足之處是活塞桿受到橫向力的作用，影響密封件的使用壽命。而且活塞桿所承受的載荷力要比實際平臺上的載荷力要大的多。所以實際也很少采用。雙鉸接剪叉式結構避免了上述缺點。結構比較合理，平臺的升降行程可以達到液壓缸行程的二倍以上。因此，在工程實際中逐漸得到廣泛的應用。本設計就重點對雙鉸接剪叉式結構形式加以分析、論述。2.2 雙鉸接剪叉式升降平臺機構的位置參數計算由圖 2-2 可知圖 2-2 位置參數示意圖 （1） （2）上式中：

21、H任意位置時升降平臺的高度；C任意位置時鉸接點 F 到液壓鉸接點 G 的距離；L支撐桿的長度；支撐桿固定鉸支點 A 到鉸接點 F 的距離；T機架長度（A 到 G 點的距離）；活塞桿與水平線的夾角。以下相同。將（2）式代入（1）式，并整理得。 （3）設代入（3）式得。 （4）在（4）式中，升降平臺的初始高度；液壓缸初始長度。雙鉸接剪叉式升降平臺機構的運動參數計算：圖 2-3 運動參數示意圖 圖 2-3 中，是 F 點的絕對速度；是 B 點絕對速度；是 AB 支撐桿的速度；是液壓缸活塞平均相對速度；是升降平臺升降速度。由圖 3 可知： （5）在（5）式中，液壓缸活塞平均相對運動速度；升降平臺升降速

22、度；支撐桿與水平線的夾角。以下相同。2.3 雙鉸接剪叉式升降平臺機構的動力參數計算圖 2-4 動力參數示意圖圖 2-4 中，P 是由液壓缸作用于活塞桿上的推力，Q 是升降平臺所承受的重力載荷。通過分析機構受力情況并進行計算（過程省略）得出： 升降平臺上升時； （6）升降平臺下降時（6）、（7）式中，P液壓缸作用于活塞桿的推力；Q升降平臺所承受的重力載荷；f滾動摩擦系數；b載荷 Q 的作用線到上平板左鉸支點 M 的水平距離。由于滾動輪與導向槽之間為滾動摩擦，摩擦系數很小（f=0.01）,為簡化計算，或忽略不計，由（6）、（7）式簡化為：。 （8）實例計算根據以上分析結果，結合實例進行對比計算，實

23、例結構簡圖如 2-9 圖所示，其中左右兩側分別為兩種布置情況。圖 2-9 剪叉機構實例結構簡圖剪叉機構的結構尺寸：h=4001 200mm, =2 000mm,=535mm,=770mm,=3210mm.兩種布置方式主要參數計算結果見表（一）：參 數液壓缸布置在左側液壓缸布置在右側桿 FD 傾角液壓缸傾角起始角/( )5.7395.739起始角/( )20.23620.236起始活塞速度0.1850.279起始活塞推力5.42W3.58W終止角/( )17.45817.458終止角/( )50.47322.262活塞有效行程 L/mm253365 表（一）從統計表中的數值比較可以看出，液壓缸在

24、剪叉機構中的布置方式對其運動參數和動力參數有著較明顯的差異。當起始角為最小值、時，活塞推力為最大值。在臺面荷重 W 相同的情況下，液壓缸布置在右側時的推力明顯小于液壓缸布置在左側時的情況，兩者的比值為 0.66，而活塞的有效行程 L 則是液壓缸布置在右側時較長，比在左側時增加了 112mm。如果載荷量不是很大的話（即載荷量 W1.5kN），這時可以考慮采用左側的布置方案，因為這樣可以縮短液壓缸的伸長長度。如果伸長度過大的話，不僅在材料上會有所浪費，而且在長期承受載荷的同時也會相應的增大液壓缸及活塞部分的彎曲應力。綜合以上考慮，可以初步設想采用液壓缸布置在左側的方案。而在該方案中活塞起始的速度小

25、于液壓缸布置在右側時的速度，兩者比值=0.66。為了彌補在速度方面的不足，以及減小舉升及整體的體積，可以考慮采用雙級支撐桿共同舉升平臺以達到提升速度的目的。如圖 2-10 所示：圖 2-10 機構各項參數其轉換過程如圖 2-11 所示,將兩根支撐桿的右側部分折合到左側，產生四根相對比較短的支撐桿，即可達到目的。 圖 2-11 首先我們就要計算一下這樣的設計方案所采用的液壓缸的各項參數，然后再根據已求得的各項參數來具體確定一下此方案是否合理。下面按照本設計的基本要求，進一步選擇合適的布置方案。為了使舉升機使用范圍廣泛，載荷更具有代表性，本設計首先建立了一個轎車模型，它的有關參數是：車自重 1.5

26、t, 寬 1.42m,高 1.4m,軸距 2.4m。在載荷方面沒有超出允許的范圍內，是可以采用該方案的。為了工作安全起見，要求舉升機在各高度上工作時都應自鎖，完工后可原速或緩速下降，在空載時也可實現快速下降，這在下面的液壓系統回路分析中會探討到。為了便于維修人員在升降臺底部維修，不僅要在升降高度方面要加以合理化，還要留有維修人員站立維修的位置。為此，可以選擇采用雙升降臺同步舉升并采用共同底板的方式以滿足要求，此布置方案需要兩個液壓缸，16 根支撐桿舉升。為了增強其安全可靠性，可以設其總承載量為，則平均每個升降臺的承載量為。由于這樣平均每個液壓缸承受的臺面載荷僅為 9800N，所以采用左側布置液

27、壓缸是完全可以的。第第三三章章液液壓壓傳傳動動系系統統的的設設計計計計算算3.1 明確設計要求 液壓傳動系統是液壓機械的一個組成部分，液壓傳動系統的設計要同主機的總體設計同時進行。著手設計時，必須從實際情況出發，有機地結合各種傳動形式，充分發揮液壓傳動的優點，力求設計出結構簡單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡單、維修方便的液壓傳動系統。 1.明確設計要求 設計要求是進行每項工程設計的依據。在制定基本方案并進一步著手液壓系統各部分設計之前，必須把設計要求以及與該設計內容有關的其他方面了解清楚。 1）主機的概況：用途、性能、工藝流程、作業環境、總體布局等； 2）液壓系統要完成哪些動作，動作順序及

28、彼此聯鎖關系如何； 3）液壓驅動機構的運動形式，運動速度； 4）各動作機構的載荷大小及其性質； 5）對調速范圍、運動平穩性、轉換精度等性能方面的要求； 6）自動化程序、操作控制方式的要求； 7）對防塵、防爆、防寒、噪聲、安全可靠性的要求； 8）對效率、成本等方面的要求。3.2 確定液壓系統的主要參數3.2.1 確定液壓執行元件的形式液壓執行元件大體分為液壓缸或液壓泵。前者實現直線運動，后者完成回轉運動，二者的特點及適用場合見下表。名 稱特 點適 用 場 合雙活塞桿液壓缸雙向對稱雙作用往復運動單活塞桿液壓缸有效工作面積大、雙向不對稱往返不對稱的直線運動，差動連接可實現快進，A1=2A2 往返速度

29、相等柱塞缸結構簡單單向工作，靠重力或其他外力返回擺動缸單葉片式轉角小于 360度雙葉片式轉角小于 180度小于 360 度的擺動小于 180 度的擺動齒輪泵結構簡單，價格便宜高轉速低扭矩的回轉運動葉片泵體積小，轉動慣量小高轉速低扭矩動作靈敏的回轉運動擺線齒輪泵體積小，輸出扭矩大低速，小功率，大扭矩的回轉運動軸向柱塞泵運動平穩、扭矩大、轉速范圍寬大扭矩的回轉運動徑向柱塞泵轉速低，結構復雜，輸出大扭矩低速大扭矩的回轉運動表（二）注：A1無桿腔的活塞面積 A2有無桿腔的活塞面積對于本設計實現單純并且簡單直線及回轉運動的機構，可以采用齒輪式液壓泵及雙活塞桿液壓缸，這樣不僅簡化液壓系統降低設備成本，而且

30、能改善運動機構的性能和液壓執行元件的載荷狀況。3.2.2 確定液壓缸的類型工程液壓缸主要用于工程機械、重型機械、起重運輸機械及礦山機械的液壓系統。根據主機的運動要求，按表 37-7-5 選擇液壓缸的類型為：直線運動單活塞桿雙作用緩沖式液壓缸。其特點：活塞雙向運動產生推、拉力。活塞行程終了時減速制動，減速值不變。3.2.3 確定液壓缸的安裝方式工程液壓缸均為雙作用單活塞式液壓缸，安裝方式多采用耳環型。由于本設計中液壓缸在作用過程中是一端固定，一端在垂直面上自由擺動的形式，因此根據表 37-7-6 選擇液壓缸的安裝方式為：尾部耳環聯接。3.2.4 擬訂液壓執行元件運動控制回路 液壓執行元件確定之后

31、，其運動方向和運動速度的控制是擬訂液壓回路的核心問題。方向控制用換向閥或是邏輯控制單元來實現。對于一般中小流量的液壓系統，大多數通過換向閥的有機組合實現所要求的動作。對于高壓大流量的液壓系統，現多采用插裝閥于先導控制閥的組合來實現。本設計剪叉式液壓升降臺其特點：起升壓力大，運行緩慢、平穩，能人工控制起升至某一固定高度時并保持該高度自鎖。3.2.5 液壓源系統 液壓系統的工作介質完全由液壓源提供，液壓源的核心是液壓泵。在無其他輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統的需油量，多余的油經過溢流閥回油箱，溢流閥同時起到開展并穩定油源壓力的作用。容積調速系統多數是用變量泵供油，用安全閥限定系統的最高

32、壓力。 為節省能源并提高效率，液壓泵的供油量要盡量于系統所需流量相匹配。對在工作循環各階段中系統所需油量相差較大的情況下，則采用多泵供油或變量泵供油。對于本設計，由于工作周期短，循環次數少，供油量可以適當減少以節省能源，采用單泵供油即可，不需蓄能器儲存能量。 對于油液的凈化：油液的凈化裝置在液壓源中是必不可少的。一般泵的入口要裝有粗濾油器，進入系統的油液根據被保護元件的要求，通過相應的精濾，再次過濾。為防止系統中雜質流回油箱，可在回油路上設置磁過濾或其他形式濾油器。根據液壓設備所處環境及對溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。3.33.3 確定液壓系統的主要參數確定液壓系統的主要參數 液壓系統

33、的主要參數是壓力和流量，它們是設計液壓系統，選擇液壓元件的主要依據。壓力決定于外載荷。流量取決于液壓執行元件的運動速度和結構尺寸。3.3.1 載荷的組成與計算： 首先，需要確定液壓缸處于最大工作壓力時的位置，即支撐桿與地面夾角為最小值時，液壓缸處于最大的工作壓力狀態下。根據軸距 2.4m，將支撐桿的長度選定 2.1m/根。當液壓缸下降至最低高度時（設此時支撐桿與地面夾角=）=，根據上述公式得=。圖 3-2 機構各參數 現在值還是一個未知量，但值的大小必須在之內，初步設定。根據活塞推力與臺面荷重量關系式得出P=13.3W。若設的話，就得出 P=11.6W。通過二者比較，時，活塞的最大推力 P 要

34、小于時。即在值不變的條件下，與 P 是成反比的。但考慮到活塞桿與支撐桿的鉸接點 A 又不能太靠近兩支撐桿的鉸接點 B，否則將會在兩處鉸接點產生很大的應力集中，以致降低疲勞強度。因此，應選比較合適。這時將代入公式得 ，當平臺處于最低位置時，液壓缸荷重 P 最大，P=11.6W=11.69800=113680N。下面就根據載荷量來選取合適的液壓缸。圖 3-3 液壓缸圖 3-3 表示一個以液壓缸為執行元件的液壓系統計算簡圖。各有關參數標注于圖上，其中是作用在活塞桿上的外部載荷， 是活塞與缸壁以及活塞桿與導向套之間的密封阻力。作用在活塞桿是的外部載荷包括工作載荷 ，導軌的摩擦力和由于速度變化而產生的慣

35、性力。（1）工作載荷 常見的工作載荷有作用于活塞桿上軸線的重力、切削力、擠壓力等，這些作用力的方向與活塞的運動方向相同為負，相反為正。在實際工作過程中，由于載荷量較大，活塞自身的重力可以忽略不計，切削力與擠壓力共同組成的外力即為工作載荷，在圖 3 中，=P。由于本設計按最大載荷量定為 2 噸來計算，所以每個液壓缸=P=113680N。（2）導軌摩擦載荷 對于直動型安裝的液壓缸一般都附有活塞導軌以固定其運動方向，導軌摩擦相對于總載荷可以忽略不計，因此=0。 以上兩種載荷之和稱為液壓缸的外載荷， Fw=Ff+Fg=113680 工作載荷并非每階段都存在，如該階段沒有工作，則=0。但在計算和校核時，

36、應按照最大值取。 除了外載荷外，作用于活塞上的載荷 F 還包括液壓缸密封處的摩擦阻力，由于各種液壓缸的密封材質和密封形式不同，密封阻力難以精確計算，一般估算為 式中液壓缸的機械效率，一般取 0.900.95，這里取 0.95，F=Fw/=113680/0.95=119663N3.3.2 初選系統壓力 液壓缸的選擇要遵循系統壓力的大小，要根據載荷的大小和設備類型而定。還要考慮執行元件的裝配空間、經濟條件及元件供應情況等限制。在載荷一定的情況下，工作壓力低，勢必要加大執行元件的結構尺寸，對某些設備來說，尺寸要受到限制，從材料消耗角度看也不是很經濟；反之，壓力選的太高，對泵、缸、閥等元件的材質、密封

37、、制造精度也要求很高，必然要提高設備成本。一般來說，對于固定尺寸不太受限的設備，壓力可選低一些，行走機械重載設備壓力要選的高一些。按下表初步選取 15Mpa。各種機械常用的系統工作壓力表（四）機 床機械類型磨床組合機床龍門刨床拉床農業機械小型工程機械建筑機械液壓機大中型挖掘機重型機械工作壓力0.20.8352881010182032MPa3.3.3 計算液壓缸的主要結構尺寸 液壓缸的相關參數和結構尺寸液壓缸有關的設計參數見圖 3-4 所示：圖 3-4 液壓缸設計參數圖 a 為液壓缸活塞桿工作在受壓狀態，圖 b 表示活塞桿受拉狀態。活塞桿受壓時活塞桿受拉時 式中無桿腔活塞有效工作面積 有桿腔活塞

38、有效工作面積 液壓缸工作腔壓力 Pa液壓缸回油腔壓力 Pa，其值根據回路的具體情況而定，一般可以按照下表估算D活塞直徑 md活塞桿直徑 m 表（三） 執行元件背壓力表背 壓 力 MPa簡單系統或輕載節流調速系統0.20.5回油帶調速閥的系統0.40.6回油路設置有背壓閥的系統0.51.5用補油泵的閉式回路0.81.5回油路較復雜的工程機械1.23回油路較短，可直接回油路可忽略不計 在這里我們取背壓力值 在本設計中，液壓缸不存在受拉的狀態，所以只考慮其收壓。一般液壓缸在收壓狀態下工作時，其活塞面積為： 用運此公式須事先確定與的關系，或是活塞桿徑 d 與活塞直徑 D 的關系，令桿徑比=d/D，其比

39、值可按表（四）選取。按工作壓力選取 d/D 表（四）工作壓力 MPa5.05.07.07.0d/D0.50.530.620.70.7按速度比要求確定 d/D（）1.251.331.460.1612d/D0.40.50.550.620.71 注：速度比 ，為活塞兩側有效面積與之比。即如按工作壓力應選取 d/D=0.7，則相應的速度比=2，由于活塞不受拉力作用，所以活塞桿收縮時可以適當提高其速度， =2 也是完全可以的。 運用直徑求法公式，可以求的d=71.8mm。液壓缸的直徑 D 和活塞桿徑 d 的計算值要按國家標準規定的液壓缸的有關標準進行圓整，如與標準液壓缸參數相近，最好選用國產液壓缸，免于

40、自行設計加工。按照機械手冊中工程液壓缸的技術規格表 37-7-7 可以選擇圓整后的參數：缸徑 100mm，活塞桿 70mm,速度比=2，工作壓力 16Mpa，推力125.66kN。計算活塞桿的行程 當平臺處于最低位置時，此時活塞桿應處于完全收縮狀態,液壓缸的長度為最小值，=1320mm。平臺的高度。 再計算一下平臺上升的最大高度，這里設上升至最大高度的，計算得出最大高度 H=2.1m。此時活塞桿伸長至。 當活塞桿處于完全收縮狀態時，液壓缸的長度就等于，選定液壓缸速度為 1320mm。計算其行程： 。,查表 37-7-9 可以查得液壓缸長度不得小于，實際長度滿足要求。3.3.4 確定液壓泵的參數

41、 .確定液壓泵的最大工作壓力 Pa，式中液壓缸最大工作壓力，根據可以求從液壓泵出口到液壓缸入口之間的總的管路損失。初算可按經驗數據選取：管路簡單、流速不大的取 0.20.5Mpa；管路復雜，進油口有調速閥的，取 0.51.5 Mpa。這里取 0.5Mpa。即 .確定液壓泵的流量 K系統泄漏系數，一般取 1.11.3，這里取 1.2液壓缸的最大流量，對于在工作中用節流調速的系統，還需加上溢流閥的最小溢流量，一般取 在前面已經初步選定臺面速度變化量=0.16m/s， 我們就設定臺面起升的最大速度，則活塞的運動速度應用公式，所以 選擇液壓泵的規格 根據以上求得的和值，按系統中擬訂的液壓泵的形式，從手

42、冊中選擇相應的液壓泵產品。為使液壓泵油一定的壓力儲備，所選泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大 2560%。查找手冊 P37-135 選擇 CB-型齒輪泵，其參數如表（五）表（五）壓 力轉 速型號排量額定最高額定最高特點生產廠CB-CB-1040162018002400鋁合金殼體，可作雙聯泵榆次液壓件廠確定液壓泵的驅動功率 在工作中，如果液壓泵的壓力和流量比較恒定，則，其中液壓泵的總效率，參考表（六）選擇=0.7液壓泵類型齒輪泵螺桿泵葉片泵柱塞泵總效率0.60.70.650.800.600.750.800.85則，據此可選擇合適的電機型號。3.3.5 管道尺寸的確定 在液壓、氣壓傳動及潤滑的管道

43、中常用的管子有鋼管、銅管、膠管等，鋼管能承受較高的壓力，價廉，但安裝時的彎曲半徑不能太小，多用在裝配位置比較方便的地方。這里我們采用鋼管連接。管道內徑計算 m式中 Q通過管道內的流量v管道內允許流速 ，取值見下表：允許流速推薦值油液流經的管道推薦流速 m/s液壓泵吸油管道0.51.5，一般取 1 以下液壓系統壓油管道36，壓力高，管道粘度小取大值液壓系統回油管道1.52.6 取=0.8m/s，=4m/s, =2m/s.分別應用上述公式得=20.2mm,=10.7mm,=15.2mm。根據內徑按標準系列選取相應的管子。表 37-9-1 經過圓整后分別選取=20mm，=10.7mm, =15mm。

44、對應管子壁厚。3.3.6 油箱容量的確定 在確定油箱尺寸時，一方面要滿足系統供油的要求，還要保證執行元件全部排油時，油箱不能溢出，以及系統最大可能充滿油時，油箱的油位不低于最低限度。初設計時，按經驗公式 選取。式中液壓泵每分鐘排出油的容積 經驗系數,按表（八）取 =4：表（八）系統類型行走機械低壓系統中壓系統鍛壓系統冶金機械12245761210則。3.4 液壓缸主要零件結構、材料及技術要求3.4.1 缸體1. 缸體端部聯接模式 采用簡單的焊接形式，其特點：結構簡單，尺寸小，重量輕，使用廣泛。缸體焊接后可能變形，且內徑不易加工。所以在加工時應小心注意。主要用于柱塞式液壓缸。2. 缸體的材料（4

45、5 號鋼）液壓缸缸體的常用材料為 20、35、45 號無縫鋼管。因 20 號鋼的機械性能略低，且不能調質，應用較少。當缸筒與缸底、缸頭、管接頭或耳軸等件需要焊接時，則應采用焊接性能比較號的 35 號鋼，粗加工后調質。一般情況下，均采用 45 號鋼，并應調質到 241285HB。缸體毛坯可采用鍛剛，鑄鐵或鑄鐵件。鑄剛可采用 ZG35B 等材料，鑄鐵可采用 HT200HT350 之間的幾個牌號或球墨鑄鐵。特殊情況可采用鋁合金等材料。3. 缸體的技術要求缸體內徑采用 H8、9 配合。表面粗糙度：當活塞采用橡膠密封圈時，Ra為 0.10.4，當活塞用活塞環密封時，Ra 為 0.20.4。且均需衍磨。缸

46、體內徑 D 的圓度公差值可按 9、10 或 11 級精度選取，圓柱度公差值應按 8 級精度選取。缸體端面 T 的垂直度公差可按 7 級精度選取。當缸體與缸頭采用螺紋聯接時，螺紋應取為 6 級精度的公制螺紋。當缸體帶有耳環或銷軸時，孔徑或軸徑的中心線對缸體內孔軸線的垂直公差值應按 9 級精度選取。為了防止腐蝕和提高壽命，缸體內表面應鍍以厚度為 3040的鉻層，鍍后進行衍磨或拋光。3.4.2 活塞1. 活塞與活塞桿的聯接型式見下表（九） 表（九）聯接方式備注說明整體聯接用于工作壓力較大而活塞直徑又較小的情況螺紋聯接常用的聯接方式半環聯接用于工作壓力、機械振動較大的情況下這里采用螺紋聯接。2. 活塞

47、與缸體的密封結構，隨工作壓力、環境溫度、介質等條件的不同而不同。常用的密封結構見下表（十）表（十）密封形式備注說明間隙密封用于低壓系統中的液壓缸活塞的密封活塞環密封適用于溫度變化范圍大，要求摩擦力小、壽命長的活塞密封 1O 型密封圈密封密封性能好，摩擦系數小；安裝空間小，廣泛用于固定密封和運動密封Y 型密封圈密封用在 20MPa 下、往復運動速度較高的液壓缸密封 結合本設計所需要求，采用 O 型密封圈密封比較合適。3. 活塞的材料 液壓缸常用的活塞材料為耐磨鑄鐵、灰鑄鐵（HT300、HT350）、鋼及鋁合金等，這里采用 45 號鋼。4. 活塞的技術要求 活塞外徑 D 對內孔的徑向跳動公差值，按

48、 7、8 級精度選取。 端面 T 對內孔軸線的垂直度公差值，應按 7 級精度選取。 外徑 D 的圓柱度公差值，按 9、10 或 11 級精度選取。畫圖3.4.3 活塞桿 1. 端部結構活塞桿的端部結構分為外螺紋、內螺紋、單耳環、雙耳環、球頭、柱銷等多種形式。根據本設計的結構，為了便于拆卸維護，可選用內螺紋結構外接單耳環。 2. 端部尺寸（畫圖 P37-173）如圖，為內螺紋聯接簡圖。查表 37-7-4，按照本設計要求，選用直徑螺距-螺紋長=。3.4.4 繪制液壓系統原理圖 整機的液壓系統圖油各自擬訂好的控制回路及液壓源組合而成。各回路相互組合時去掉重復多余的元件，力求系統結構簡單。注意各元件間

49、的聯鎖關系，避免誤動作發生。要盡量減少能量損失環節，提高系統的工作效率。 為了便于液壓系統的維護和監測，在系統中的主要路段要裝設有必要的監測元件，如壓力表，溫度計等。 在設計中可以考慮在關鍵部位，附設備用件，以便意外事件發生時能迅速更換，保證主機連續工作。 各液壓元件采用國產標準件，在圖中按國家標準規定的液壓元件職能符號的常態位置繪制。對于自行設計的非標準元件可用結構原理圖繪制。 在系統圖中注明了各液壓執行元件的名稱和動作、各液壓元件的序號以及各電磁鐵的代號，并附有相關說明。首先考慮，在升降臺回落時，可以有兩種驅動方式，一是采用液壓缸加壓回落，這種方式一般是在液壓缸平放，而且活塞桿一端在回落時

50、沒有施加外力的情況下采用；另一種是由活塞桿的自重和一端施加的外力使液壓缸回油，活塞桿回落。在這里我們采用第二種方式，可以省去很多功率，略去很多的機械設備，符合我們的設計原則。其次，由于采用柱塞式液壓缸在下降時依靠本身的重量，在使用過程中，會出現過升降機處于某個位置時，向上或向下漂移的現象（如圖 3-6），主要原因是在滑閥處于中位時，A、P、B、T 口雖均不相通，但實際上存在著內泄漏量（約 3ml/min），久而久之，會產生不同程度的向上或向下漂移。當 P 口有向上的壓力時，會產生上移現象；當 P 口無壓時，由于自重會產生下移現象。而且在長期這種高壓沖擊下會逐漸加劇這種現象，這增加了設備不安全的

51、因素，此種布局需要加以改進。圖 3-6 改進前的液壓系統改進后如下圖所示，液壓系統所做的改變包括：變換向閥的中位機能 O 為Y 型；換向閥的 B 口節控制油路到液控單向閥的液控口。這樣當升降機下降到最低位置時，由于換向閥的 A 口（柱塞缸）與 T 口相通，如果 T 口又與油箱直接連接，則柱塞缸處于降下的位置時，只要回油管壓力產生的使升降機向上的力小于升降機的負載和摩擦力，升降機是不會向上漂移的。一般地說，制造泄漏量幾乎為零的液控單向閥在技術上是可以做到的，因此，也不必擔心向下漂移的現象。圖 3-7 改進后的液壓系統臺板的升降由液壓泵和液壓缸來驅動, 當液壓缸的下腔進油而上腔排油時, 活塞桿伸出

52、,剪叉鋼架擺動, 鋼架端和為滾輪，如下圖。這時兩滾輪分別沿著升降臺板和小車底橋向中心方向滾動, 從而抬升升降臺板。當液壓缸上腔進油下腔排油時, 液壓缸活塞在液壓力和臺板鋼架自重作用下, 活塞桿向缸內縮回, 使鋼架端和滾輪向離開臺板、底橋中心方向移動, 升降臺板下降, 通過控制液壓缸活塞桿的伸縮長度來控制升降臺板的升降高度位置。液壓系統工作原理圖見圖紙 2。由圖分析, 當電機起動后，泵開始供油。系統由定量泵 3 供油, 溢流閥 5 調整系統壓力 16MPa, 執行器不動作時系統壓力經單向閥 4 和換向閥 6 后卸載。當電磁鐵 EV 1、EV 2a 通電時, 壓力油經換向閥 6、8、液控單向閥 1

53、0、單向調速閥 11 及管道破裂保護閥 12 后至升降缸 13 的下腔, 頂出活塞桿(缸上腔油液經過換向閥 14 被擠回油箱) , 升降臺板上升。當電磁鐵 EV 1、EV 2b 通電時, 液控單向閥 10 被打開, 此時雙向導通, 升降缸下腔油液在臺板、鋼架自重和活塞的作用下, 經由管道破裂保護閥12、單向調速閥 11、液控單向閥 10、換向閥 8 右位后流回油箱,升降臺板下降。當 EV 1、EV 2 都不通電時, 臺板支承重物,系統卸載。若需要快速下降時，可在 EV 2b 通電的同時，EV 3 也通電。此種情況還適合空載時自重不能完全克服液壓缸阻力而促進臺板快速下降。小車在上升過程中，即電磁

54、鐵 EV 1、EV 2a 通電時，當鋼架端滾輪向左移動直至接觸到限位開關 LS 時，限位開關將通過繼電器從而制動電磁閥 6，電磁鐵 EV 1 斷電，系統卸載。臺板保持高度不變，臺板支承重物。此舉措是為了限制臺板上升的最大高度。由于液壓升降臺的荷重較大, 慣性也較大,為使臺板升降平穩安全, 系統主要有以下特點:1) 為防止臺板載荷重物下移, 系統采用密封性良好的液控單向閥自鎖；2) 為使重物能平穩下降,采用單向調速閥調速, 噪聲更小；3) 系統不動作時, 直接卸載, 節約能耗；4) 為使升降臺結構更緊湊, 采用便于安裝和維護的疊加元件，液壓系統元件統一布置在液壓站內；5) 為防止臺板在工作中意外安全事故的發生, 系統采用了管道破裂保護閥安裝在缸下腔進油口接頭上, 一旦管路或其他部分發生管道突然爆破、接頭松動、泄壓或臺板出現異常失控超速下墜時, 它能根據壓差自動切斷油路, 防止發生墜落事故, 保護設備和人身安全； 另外, 在電氣控制上, 在升降平臺下緣設置限位開關,臺板上升時, 一旦升至所限定的最大高度, 限位開關發出電信號, 強制系統卸載以確保臺板上升到合的高度。第四章第四章 臺板的設計臺板的設計4.1 確定臺板的結構材料及尺寸臺板