1、目錄1 .前言12 .系統方案確定33 .工藝參數及工況分析94 .升降機機械機構的設計和計算94.1 升降機機械結構形式和原理94.2 升降機的機械結構和零件設計94.3 升降機在舉升過程中的受力分析及前度校核105 .液壓系統的計算135.1 缸筒的設計135.2 活塞桿的設計與計算195.3 液壓缸工作行程確定205.4 最小導向長度215.5 液壓缸的流量225.6 液壓缸的結構設計225.7 控制閥的選用286 .電機的選擇297 .液壓泵的選擇307.1 液壓泵站的組成分類307.2 液壓泵站的選擇308 .液壓回路和電氣控制系統319 .裝配圖與零件圖3310 .總結3711 .

2、參考文獻381 .前言1.1 升降機在生產和生活中的作用和意義升降機不論是在工業生產還是我們的日常生活中都有著重要的作用。給我們帶來的利益是非常的多。升降機的功能特色是非常多的，在我們生活中我們在很多的商務大廈都會用到電梯，升降機就如電梯的性能大同小異，我們在使用升降機的時候也可以針對自己的需求對升降機進行設置。可見升降機對我們作用是相當的大。隨著我們生產力的不斷加大，生活的不斷改善，對升降機的需求也就在不斷的增多，生活中的每個角落升降機的應用都會給我們帶來客觀的利益。升降機在我們生產中的應用已經非常的普遍了，而且在我們生產中有著重要的作用，尤其是貨物高空操作。現在經濟不斷的發展，順應社會的需

3、求，生產力不斷的加大，而且現在高空操作也是比較多的，所以升降機在我們進行高空操作的時候就給我們帶來的重要的作用，而且可以給我們提供一個安全穩定的平臺。我們在高空作業的時候可以給我們的安全提供保障。升降機不僅在生產中有著重要的作用，在我們生活中的應用也是非常的重要的，而且非常的普及。在酒店、賓館、影院等等公共休閑娛樂場所我們都知道干凈舒適是第一，所以保持干凈是我們必須的。升降機在這里清潔、燈具維修換修、設備的調試安裝維護保養都是非常的重要的。1.2 升降機國內外的研究發展情況(1)國內發展情況：改革開放三十年以來，我國城市建設發展突飛猛進，有利的帶動了我國升降機產業的發展，升降機做為人們出行的垂

4、直交通工具已經隨處可見。1978年，黨的H一屆三中全會作出了實行改革開放的重大決策。我們從獨立研發、生產、安裝升降機階段發展到引進外資開辦升降機廠，大批合資升降機企業拔地而起。從自1979年至今升降機的產量有了飛速的增長：不僅如此產品的結構也發生了明顯的變化：老的直流升降機已被淘汰，交流雙速梯、acvv交流調速梯逐漸被vvvf交流變頻變壓調速升降機所取代，控制系統已在大量采用plc和微電腦控制技術，最高梯速已達到4m/s；行業出現了翻天覆地的變化：升降機企業的生產條件、員工素質、管理水平有了極大的改善與提高。為什么我們的科技能夠提高的那么快，這不能不歸功于黨的十一屆三中全會確定的以經濟建設為中

5、心的總方針。沒有大規模的經濟建設，就沒有今天的升降機市場，自然就沒有今天的升降機行業。其次，不能不歸功于改革開放的政策。改革開放后，黨中央和國務院開放了上海、寧波、溫州、福州、廣州、等多個城市特區。從1985年起，又相繼在長江三角洲，珠江三角洲，閩東南地區和環渤海地區開辟經濟開放區。根據升降機行業的特殊性，這些地區也必將成為我國升降機行業發展集中地。改革開放的第一個十年是我國升降機行業的萌芽期、升降機產業鏈形成的初級階段。改革開放后的第二個十年可以說是中國升降機行業穩步發展，不斷創新的十年。經過改革開放第一個十年，我國升降機行業在吸收國際升降機新技術的同時，相關的管理體制也在不斷的完善。隨著我

6、國經濟的快速發展、城市化建設的不斷完善，升降機已不只存在于高檔商務寫字樓、大酒店、商城普及到高層住宅樓，同時也走進人們生活的多個角落，成為城市建筑中不可缺少的垂直交通工具。中國升降機行業之所以迅猛發展，日新月異，其根本的原因就是黨的十一屆三中全會推出的改革開放的大政方針，改革開放加快了中國發展的步伐。中國目前不但是全球最大的升降機生產基地和消費市場，也是擁有升降機最多的國家之一。現在我國升降機生產力不斷提高，質量也被國際市場所認可，不但能夠滿足國內市場需求，國際市場的供應能力也在加強。（2）世界升降機發展現狀和升降機發展趨向：近20年世界工程升降機行業發生了很大變化。RT（越野輪胎升降機）和A

7、T（全地面升降機）產品的迅速發展，打破了原有產品與市場格局，在經濟發展及市場激烈競爭沖擊下，導致世界工程升降機市場進一步趨向一體化。目前世界工程升降機年銷售額已達75億美元左右。主要生產國為美國、日本、德國、法國、意大利等，世界頂級公司有10多家，主要集中在北美、亞洲和歐洲。美國既是工程升降機的主要生產國，又是最大的世界市場之一。但由于日本、德國升降機工業的迅速發展及RT和AT產品的興起，美國廠商曾在20世紀6070年代世界市場中占有的主導地位正逐步受到削弱，從而形成美國、日本和德國三足鼎立之勢。近幾年美國經濟回升，市場活躍，外國廠商紛紛參與競爭。美國制造商的實力也有所增強，特雷克斯升降機公司

8、的崛起即是例證。特雷克斯升降機公司前身是美國科林升降機廠。1995年以來，其通過一系列的兼并活動，已發展成為世界頂級公司之一。升降機制造業中的聯合之風與汽車業很相似，在汽車行業中，通用汽車、福特、雷諾、寶馬、梅賽德斯、大眾等大公司都走上了聯合之路，這兩個行業的世界市場已日趨一體化。欲在成熟的世界市場獲取市場份額并保持增長，捷徑是購買競爭對手，其長期目標是爭奪世界市場的支配地位。在升降機行業，某種意義上，打入世界市場即意味著進入北美、日本（亞洲）和歐洲三大市場。世界頂級公司都對世界市場具有強大影響力，但迄今還沒有一家公司在上述三大市場取得主導地位。有4家公司已在兩大市場建立了根據地：格魯夫和特雷

9、克斯在北美與歐洲；多田野在亞洲和歐洲；住友建機在亞洲及北美。2 .系統方案的確定2.1 液壓升降臺和機械升降臺的比較我國的升降臺一般分為液壓升降臺和機械升降臺兩種類型：液壓升降臺主要是油缸斜置結構的剪刀撐式升降臺（如圖2.1）以及油缸垂直直頂結構的油缸直頂式升降臺，油缸直頂式升降臺由于其要求基坑深度特別深且油缸太長、成本高，在國內目前還沒有廠家生產這種類型的升降臺：國內液壓升降臺普遍采用剪刀撐式升降臺，這種類型的液壓升降臺占用基坑淺，是中小型升降臺優先選用的一種驅動形式，但由于其結構上固有的一些原因，特別在大行程要求下受到較大的限制，無法滿足現代機械高速、重載、大行程的要求。另外，液升降壓臺由

10、于受國產液壓元件可靠性、穩定性的限制也影響到該類設備的應用前景。圖2.1液壓升降臺傳統的機械升降臺通常都是采用一臺驅動機通過長地軸至減速器一絲杠螺母傳動（或齒輪齒條傳動、鏈條鏈輪傳統、鋼絲繩牽引等）來實現升降臺的運動（如圖2.2）,機械升降臺相對于液壓升降臺而言，總的說來，它彌補了液壓升降臺的主要缺陷，但機械升降臺設備要求基坑較深，而且由于這種傳動形式的傳動。鏈較長，所以驅動機功率大、效率較低，在安裝、調試過程中要求精度較高，最主要的是一般在臺面形狀為矩形、圓形等規則形狀的場合使用，不便于在不規則臺面形狀的場合下布置傳動。圖2.2鏈傳動機械升降臺而國際上目前己有先進的螺旋升降器為驅動單元，多驅

11、動單元組成大型升降臺升降驅動的設備（如圖2.3）。但其驅動單元的造價昂貴，而且驅動單元的核心部件所用材料目前在國內還無法制造、加工。故在機械升降臺中，要推出多種能滿足各種不同臺面形狀要求、結構簡單、安裝方便、定位精度高的新型升降臺就顯得格外的重要和必要。圖2.3螺旋升降器升降臺因此立項時選擇了該項目，該項目在研制過程中以國際先進水平為目標，根據用戶工藝布置、投資意向及產品選型等諸多因素，進行綜合考慮系統設計。與國外同類技術裝備相比，多驅動同步控制升降臺采用單獨的多臺驅動機為單元，通過絲杠螺母傳動（垂直）結合同步控制技術來實現整個升降臺的無級調速升降運動和準確定位。其最大的特點是設備安裝工藝較簡

12、單、可以實現任何臺面的特殊要求（如：臺面形狀為三角形、梯形、多邊形等各種不規則形狀）。該項目的實施確保了我國機械升降臺制造及其控制水平接近國際先進水平，在國內機械領域中處于領先地位、為我國文化藝術事業的繁榮興旺、加強社會主義精神文明建設都具有十分積極的意義。以下，就目前國內外常見的升降臺驅動形式進行一些對比（表1.1）,以便篩選優化，策劃出新型結構的傳動形式。表2.1內外現有升降臺升降臺類別優點缺點造價液壓垂直油缸1 .噪音低；2 .設備運行平穩；3 .容易實現大范圍調速；1 .設備要求基坑深；2 .安裝精度要求高；高剪力撐1 .噪音低；2 .設備運行平穩；3 .設備要求基坑淺；1 .升降臺臺

13、面為變速運動；2 .不易實現大行程；較低機械絲杠螺母地軸傳動1 .噪首較低；2 .設備運行平穩；1 .傳動效率低；2 .設備要求基坑較中齒輪齒條地軸傳動1 .設備要求基坑淺；2 .設備運行較平穩；1.要有專門的定位防塵機構；中鏈條地軸傳動1.設備要求基坑淺1 .要有專門的定位防塵機構；2 .設備運行較不平穩；中鋼絲繩地軸傳動1.設備要求基坑淺1 .要有專門的定位防塵機構；2 .設備運行較不平穩；低螺旋升降器1 .設備要求基坑很淺；2 .設備運行平穩；3 .可以實現/、規則臺須啟可靠的導向裝置，否則易晃動。很高多驅動同步控制1 .噪音低；2 .設備運行平穩；3 .設備要求基坑較淺4 .容易實現/

14、、規則臺面升降臺；要求各驅動單元問有一定的同步控制精度。較局每種傳動方式各有其特點、用途和適用范圍機械傳動是通過齒輪、齒條、帶、鏈條等機件傳遞動力和進行控制，具優點是：傳動準確可靠、制造容易、操作簡單、維護方便和傳動效率高等。缺點是：遠距離傳動較困難，結構比較復雜等。電力傳動是利用電力設備并調節電參數來傳遞動力和進行控制。主要優點是:能量傳遞方便：信號傳遞迅速；標準化程度高；易于實現自動化等。缺點是：運動平穩性差，易受外界負載的影響：慣性大，起動及換向慢；成本較高；受溫度、濕度、振動、腐蝕等環境影響較大。為了改善其傳動性能，往往與機械或液壓傳動結合使用。氣壓傳動是用壓縮空氣作為工作介質進行能量

15、傳遞控制。優點是：結構簡單；成本低；易于實現無級調速；阻力損失小；動作迅速反應快；防火、防爆，對工作環境適應性好。缺點是：空氣易壓縮，負載對傳動特性的影響較大；工作壓力低，只適用于小功率傳動。液壓傳動是用液體作為工作介質利用液體的壓力進行能量傳遞控制。與其他傳動方式相比，液壓傳動有其獨特的優點：1）單位功率的重量輕，即能以較輕的設備重量獲得很大的力和力矩。例如，液壓缸的力與重量比，比直流電動機約大100倍；中等功率液壓馬達與一般直流電動機相比較，其轉矩與慣量比大1020倍，功率與重量比大810倍。因此液壓傳動的結構緊湊，重量輕，功率與重量比大，利用液壓傳動容易獲得很大的驅動力和轉矩。2）由于體

16、積小、重量輕，因而慣性小，起動、制動迅速。例如起動一個中等功率的電動機需要幾秒鐘，而起動相當功率的液壓馬達則只需0.1s左右。所以利用液壓傳動易于實現平穩地頻繁起、停、換向或變速。3）在運行過程中能方便地進行無級調速；調速范圍大，而且低速性能好。4）易于實現自動化。液壓傳動的控制調節比較簡單，操作比較方便、省力，易于實現自動。特別是與電力傳動配合使用，更易于實現省力化、自動化和遠距離操作。5）易于實現過載保護，工作安全可靠。液壓系統的工作壓力很容易由壓力控制元件控制，只要設法控制壓力在規定限度內，就可以達到防止過載、避免事故的目的，使工作安全可靠。6）液壓系統的各種元件可隨設備的需要任意安排，

17、可以把液壓馬達或液壓缸安置在遠離原動機的任意位置，不需中間的機械傳動環節。如果液壓馬達或液壓缸在工作時本身位置也在變動，只要采用撓性管道聯接就可以，這是機械傳動難以實現的。7）液體工作介質具有彈性和吸振能力，使液壓傳動運轉平穩、可靠。運轉時可自潤滑，且易于散熱，所以使用壽命長。8）易于實現標準化、系列化和通用化，便于設計、制造和推廣使用。液壓傳動雖然存在許多優點，但也存在一些缺點：a.液壓傳動以液體作為工作介質，在液壓元件相對運動中無法避免泄漏，再加上液體壓縮性，難以實現嚴格的傳動比。b.液體粘度和溫度有密切關系，當粘度隨溫度變化時，將直接影響泄漏、壓力損失及通過元件的流量。所以液壓系統不宜在

18、很高和很低的溫度下工作。c.液壓系統中能量要經過兩次轉換,故傳動效率較低。工作可靠性目前還不如電力和機械傳動。d,液壓元件的制造精度要求高。使用、維護要求有一定的專業知識和較高的技術水平。故障原因較難確定。總的說來，液壓傳動有許多優越性，但其缺點也不能忽視。為了提高其競爭能力，液壓傳動技術一直不斷發展，借助現代科技的支持及相關學科的科技成果，液壓技術不斷發展，使其缺點逐步被克服，性能不斷提高，應用領域不斷擴大。液壓傳動技術將會得到更加廣泛的應用。2.2 剪刀式升降臺的結構形式常用的剪刀升降臺主要有以下幾種結構形式:水平式垂直式斜放式口水平：特點是力學，運動學分析簡單，但是舉升時是液壓缸縮回時，

19、細桿腔進油，粗桿腔回油，不利于裝置平穩起升。垂直：特點是力學，運動學分析簡單，但是舉升高度就是活塞桿伸長長度，下降時也不能完全落下，占空間太大。斜放式：特點是起升時液壓缸活塞桿伸長，且粗桿腔進油，細桿腔回油，下降時液壓缸不占多余空間。升降臂的行程是液壓桿的2倍以上。這種升降機在實際生產中應用最廣泛，本篇論文主要研究這種升降平臺。3 .工藝參數及工況分析3.1 升降機的工藝參數：本設計升降機為全液壓系統，相關工藝參數為：額定載荷：300kg最低高度：1.5m最大起升高度：8m底面平臺尺寸：2.2x1.1M,頂端平臺尺寸：2.0X1.0M電源：380v,50Hz剪叉桿數量：5對剪叉桿長度：2M3.

20、2 工況分析：本升降機是一種升降性能好，適用范圍廣的舉升機構。能夠用于對高層建的物品和人員的輸送，本產品操作簡單，可以實現單人單個的控制。升降機底部裝有自動行走裝置，方便移動。該升降臺主要有兩部分組成：機械系統和液壓系統。機械機構主要起傳遞和支撐作用，液壓系統主要提供動力，他們兩者共同作用實現升降機的功能。4 .升降機機械機構的設計和計算4.1 升降機機械結構形式和運動機理：根據升降機的功能和參數要求，參考國內外同類產品的工藝可知，該升降機宜采用剪刀式液壓機構形式：即有兩個單叉機構升降臺合并而成，有2個同步液壓缸做同步運動，以達到升降機升降的目的。該升降機的基本結構形式主要有工作平臺，活動較鏈

21、，固定較鏈，支架，液壓缸，底座。在工作平臺和底座的活動較鏈處設有滑道。支架主要起支撐作用和運動轉化形式的作用，一方面支撐上頂板的載荷，一方面通過其較接將液壓缸的伸縮運動轉化為平臺的升降運動，平臺與載荷直接接觸，將載荷轉化為均布載荷，從而增強局部承載能力。下底架主要起支撐和載荷傳遞作用，它不僅承擔著整個升降機的重量，而且能將作用力傳遞到地基上。通過這些機構的相互配合，實現升降機的穩定和可靠運行。4.2 升降機的機械結構和零件設計4.2.1 舉升機各部件的重量：本舉升機機械系統采用Q235剛，Q235剛的材料性能如下圖彈性模量泊松比抗拉強度密度抗彎強度200-220Gpa0.3490-610Mpa

22、Q235剛材料性能(1)舉開臂的質量：本升降系統舉開臂設計成空心，其長度為7.85g/cm3235Mpa2m橫截面如下圖:z(cm)ylem舉開系統一共五組10跟舉開臂，所以舉升臂總質量Mp=(0.1*0.04-0.8*0.032)*2*7850*10=226kg(2)上部平臺及底座質量：舉升機在作業過程中上部需要有護欄等設施，其總重量約40kg；起重機底座由液壓泵、動力系統、控制裝置、底座等組成，其總重量約200kg。4.2.2剪刀式舉升機主要技術參數舉升重量300kg舉開臂長2m舉升高度8m整機重量446kg底座尺寸2.2m*0.8m上頂尺寸2.1m*0.8m上升時間90s下降時間70s額

23、定油壓1.5Mpa們走取大速度0.2m/s液壓缸行程0.32m地面滾動摩擦系0.4數4.3 升降機舉升過程中受力分析及強度校核4.3.1 對桿系的受力分析：由于升降機前后對稱，因此對其進行受力分析時只分析一面即可。剪刀系統最下部承受力最大。當拉伸生臂上升到最高處時，取下部剪刀進行受力分析，如下圖：切向力：F1=FXCOS44=1500COS44=1079N軸向力：F2=FXsin44=1500Xsin44=1042N拉伸應力：6拉=52以=1042/(0.04X0.1-0.08X0.02)=4.34X10A5Pa桿件彎曲應力圖：Qmax=1079N由上圖知最大剪切應力桿件彎矩圖：桿件截面圖:截

24、面對中性軸慣性矩：Iz=(0.04X0.1X0.1X0.1-0.02X0.08X0.08X0.08)=2.48x10A(-6)由彎曲產生的最大正應力：6等MmaXy/Iz=777X0.05/2.48x10a(-6)=3.13X10A(7)Pa最大正應力：夕6零6捶43.6MPa聽用拉伸應力截面對中性軸的靜矩；S=0.04X0.01X0.045+2X0.04X0.01X0.021=3.48X10A(-5)b=0.04/2=0.02最大切應力t=QS/(bI)=1079X2.38乂10A(-5)/0.02X3.48乂10A(-6)=7.57x10A5Pa=0.76MPa許用切應力當拉伸臂下降到最低

25、處時，此時臂與水平面的夾角約7.5度，對其進行受力分析如下圖：切向力：F1=FXCOS7.5=150Q<COS7.5=1487N軸向力：F2=FXsin7.5=1500xsin7.5=196N拉伸應力：6拉=52以=196/(0.04X0.1-0.08X0.02)=0.82X10A5Pa桿件彎曲應力圖：由上圖知最大剪切應力Qmax=1487N桿件彎矩圖：*由彎曲產生的最大正應力：o彎MmaXy/Iz=1487義0.05/2.48義10A(-6)=2.72義10A(7)Pa最大正應力：(66捶27.3MPa聽用拉伸應力最大切應力t=QS/(bI)=1070X3.48乂10A(-5)/0.0

26、2乂2.48乂10A(-6)=10.4x10A5Pa=1.04MPa許用切應力對銷釘進行受力分析；舉開臂通過銷釘進行連接，在舉開過程中銷釘要承受剪切力，底部銷釘承受剪切力最大。如圖所示，O處銷釘受力F=p/4+p/4=3000N銷釘的直徑d=5cm因此銷釘承受剪切力f=3000/(0.05*0.05/4)=4.8Mpa<鋼材抗彎強度所以銷釘選擇合格5 .液壓系統的計算5.1 缸筒的設計缸筒是液壓缸的主體零件，它與端蓋、缸底、油口等零件構成密封的容腔，用以容納壓力油，同時它還是活塞的運動軌道。設計液壓缸缸筒時，應正確確定各部分的尺寸，保證液壓缸有足夠的輸出力、運動速度和有效行程，同時還必須

27、有一定的強度，能夠承受也壓力、負載力和干擾力等沖擊力。另外，缸筒的內表面應具有合適的配合精度、表面粗糙度和幾何精度，以保證液壓缸的密封性、運動平穩性和耐用性。5.1.1 液壓缸工作壓力的確定：對液壓桿進行分析可知，當系統上升到最高處時，液壓桿承受壓力最大。本系統液壓桿安裝在前后兩組交叉剪刀的中間，在分析其受力時，可將液壓桿簡化在一組交叉剪刀上，但是其受到的載荷需乘以2.設液壓桿與水平面的夾角為a,根據幾何關系可得(3L/8)/sina=(L/2)xcosa/sin(兀-a-0)a=71度。對桿EG進行受力分析如下圖：對E點取距得：0.5xF液x（L/2）COSsina+FXLXCOSasina

28、=0所以F液=3258N所以液壓桿的最大負載為3258M液壓缸所能克服的最大負載力F與有效工作面積A的關系為F=AP式中F-液壓缸最大負載（為工作負載、摩擦力和慣性力之和）；P-液壓缸工作壓力；A-液壓缸活塞有效工作面積；若系統的額定壓力已確定，則取系統壓力為設計壓力，液壓缸的工作壓力課根據最大負載參照表5.1.1選取，選擇適當的工作壓力是一個很重要的問題，應從結構尺寸、經濟性等方面進行全面考慮。壓力選得過低，系統所需流量大，對工作平穩性、可靠性、密封性及降低噪聲有利，但會使液壓缸內經增大、質量增大；反之，壓力選得過高，會使密封復雜化，并且對液壓缸的強度、剛度要求高，同時會導致換向沖擊大等缺點

29、，對液壓缸的制造精度要求提高，使容積效率降低，優點是可以減小液壓缸尺寸。應綜合各種因素，合理確定工作壓力。液壓件的額定壓力是指在指定的工作條件下液壓件能夠長期正常工作的壓力，又稱公稱壓力。液壓缸設計壓力的數值應等于額頂壓力的值。表5.1.1不同負載條件下的工作壓力負裁F/KN<5510102020303050>50液壓缸的工作壓力p/MPa<0.811.522.533445>5由前面計算所得的油缸的推力F5KN,參考表5.1.1,可知，選擇液壓缸的工作壓力為1.5MPa5.1.2 液壓缸內徑D的計算：計算液壓缸內徑和活塞桿直徑均與設備的類型有關。例如機床類，對于較大的機

30、床（拉床、刨床和研磨機等）一定要滿足牽引力的要求，計算時以力為主；對于輕載高速的機床一定要滿足速度，計算時以速度為主，而本次液壓缸的內經主要以力為主來計算的。產）匚22,2、一DP=F+(D-d)P2+Ffc4424(FFQ22PD2=-(D2-d2)nPP式中，P一液壓缸工作壓力P2液壓缸回油腔背壓力，初算時無法準確計算，可先根據表5.1.2.1估計；d/D活塞桿直徑與液壓缸內徑之比，可按表5.1.2.2選取;表5.1.2.1執行元件背壓的估計值系統類型背壓P2MPa中、低壓系統08MPa簡單的系統和一般輕載的節流調速系統0.20.5回油路帶調速閥的調速系統0.50.8回油路帶背壓閥0.51

31、.5米用帶補液壓泵的閉式回路0.81.5中高壓系統616MPa同上比中低壓系統局50%100%高壓系統832MPa如鍛壓機械等初算時背壓可忽略不計表5.1.2.2液壓缸內徑D與活塞桿直徑d的關系按機床類型選取d/D按液壓缸工作壓力選取d/D機床類型d/D工作壓力P/(MPd/D磨床、琦磨及研磨機床0.20.3«20.20.3插床、拉床、刨床0.5250.50.58鉆、鏈、車、銃床0.7570.620.70一一70.7F一工作循環中最大的外負載；Ffc一液壓缸密封處摩擦力，它的精確值不易求得，常用液壓缸的機械效率Mm進行估算F/CC、F+Fl(3-2)cm式中%液壓缸的機械效率，一般m

32、=0.9。式中P1=1.5MPa.P2=0.2MPa.d/D=0.5.代入式(31),可求得D為4F一,、D=58.4mm(3-3)PcmT哈2活塞桿直徑可由d/D值算出。d=0.5xD=29.2mm參考缸體內徑D系列(GB/T2348-1993)(mm)456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400根據上表可知，圓整成標準值后，得D=63mnft取液壓缸內徑的值D=63mm.5.1.3缸筒壁厚及缸筒外徑的計算:a.缸筒厚壁a的計算對低壓系統中或D/6>16時，缸筒壁厚6一

33、般按薄壁筒計算、.-pyD2bI(nD式中6-缸筒壁厚,D-缸筒內徑Py-缸筒試驗壓力，MPa,液壓缸的額定壓力PE16Mpa時的Py=1.5P,額定壓力P>16Mp#寸的Py=1.25P;島L-材料許用應力,MPa、為材料的抗拉強度，n為安全系數,n=3.55,這里取n=5。選用45號鋼，并且調質241285HB,查閱工程力學劉靜香著可知45號鋼的抗拉強度:=530598Mpa,現取：b=560MPa故：I1“J=n=560/5=112MPa由于液壓缸的工作壓力P=1.5MPa<16MPa,故取Py=1.5P=1.5x1.5=2.25MPa.所以、=py*D/(2*')=

34、2.25x0.063/(2x112)=0.6mm而缸筒外徑D1的計算公式：D1=D+2把缸筒內徑D及計算出的缸壁厚度$的數據帶入，可得：D1=63+2x0.6=64.2mm.產額缸筒內徑D品定40506380101214161822223344材系壓0500002582605料列力00000000代Pn缸筒外徑D1號/MPaA165060769512141619212S2型16849405205060769512141619212S416849455255060831012151619212S4212849455325463831012151619212S4.5272849455B165063

35、76951215161921222型.512849479539C20151619222334475型284469261025784891D2550567089111315172022233型2969124826357274050597495111416182122333.5886933704972966E2550607810121517192222333型050040460384750135506283101216172023223340508305473246806F2557708310121518192122334450S4型27004947250505535120G10506395111

36、415182022S3型.54090014595參考上表的標準液壓缸的缸筒外徑系列表，可知，本次設計選擇液壓缸的缸筒外徑D1=76mn于D1=D+2,可得缸筒厚壁6:6=(D1-D)/2=(76-63)/2=6.5mm5.1.4缸筒結構設計：缸筒兩端分別和缸蓋和缸底相連，構成密封的壓力腔，因而它的結構形式往往和缸蓋及缸底密切相關。因此，在設計缸筒結構時，應根據實際情況，選用結構便于裝配、拆卸和維修的連接形式，缸筒內外徑應根據標準進行圓整。1.2 活塞桿的設計與計算：活塞桿是液壓缸專遞動力的主要零部件，它要承受拉力、壓力、彎力和震動沖擊等多種作用，必須有足夠的強度和剛度。1.2.1 活塞桿直徑的

37、計算：d=0.5D=29.2mm式中d活塞桿直徑，mmD液壓缸缸筒內徑，mm根據下表來圓整活塞桿直徑活塞桿直徑d系列(GB/T2348-1993)mm456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400圓整后d=32mm5.2.2活塞桿強度校核：45號鋼的許用應力0=n=560/1.5=373Mpa式中d-活塞桿直徑；F-液壓缸負載；二bb-活塞桿材料許用應力，fa=0b為材料的抗拉強度，n為安全系數，一般取n之1.4；n=1.5,F=5180Nd>16.8mm而d=32,故活塞

38、桿強度符合要求.1.3 液壓缸工作行程的確定：液壓缸工作行程長度，可根據執行機構實際工作的最大行程來確定，并參照表3.6中的系列尺寸來選取標準值。液壓缸活塞行程參數系列(GB2349-80)(mm)I2550801001251602002503204005006308001000125016002000250032004000R406390110140180220280360450550700900110014001800220028003900m24026030034038042048053060065075085095010501200130015001700190021002400260

39、030003800注：液壓缸活塞行程參數依I、葭田次序優先選用當平臺處于最低狀態時，活塞被壓縮到最短，設其長度為L1,活塞桿與水平面夾角為a,根據下圖得：Sin15/sin(75-a)=0.25/sinaa=38度。L1=2X0.25xsin75/sina=0.78m當平臺處于最高狀態時，活塞伸到最長，設其長度為L2,則(L2/2)/sin46=0.25/sin19L2=0.25/sin19xsin46x2=1.1m。所以活塞行程為L2-L1=0.32m活塞桿伸長時的速度V=0.32/90=3.5mm/s活塞桿壓縮時的速度V=0.32/70=4.6mm/s行程參數s=630mm1.4 最小導向

40、長度：活塞桿全部外伸時，從活塞支撐面中點到導向滑動面中點的距離為活塞的最小導向長度H,如下圖所示，如果最小導向長度過小，將會使液壓缸的初始撓度增大，影響其穩定性，因此設計時必須保證有最小導向長度，對于一般的液壓缸,液壓缸最大行程為L,缸筒直徑為D時，最小導向長度為：圖5.4h-20即H=63mm活塞的寬度一般取B=(0.6-0.1)D,導向套滑動面長度A,在D<80mm時，取A=(0.6-1.0)D,在D=80mm時，取A=(0.6-1.0)d,當導向套長度不夠時，不宜過分增大A和B,必要時可在導向套和活塞之間加一隔套，隔套的長度由最小導向長度H確定。1.5 液壓缸的流量：液壓缸的流量余

41、缸徑和活塞的運動有關系，當液壓缸的供油量Q不變時，除去在形程開始和結束時有一加速和減速階段外，活塞在行程的中間大多數時間保持恒定速度Vm,液壓缸的流量可以計算如下：cvAQ=ncv式中：A活塞的有效工作面積對于無桿腔A=±D24“cv活塞的容積效率采用彈形密封圈時1v=1,采用活塞環時cv=0.98cv代入數據:Q=4.6義(兀/4)X63X63X60/1000000=0.86L/min1.6 液壓缸的結構設計：液壓缸是將液壓系統的壓力能轉化為機械能的裝置，在該升降機系統中，液壓缸將活塞桿的伸縮運動通過一系列的機械結構組合轉化為平臺的升降，實現升降機升降。1.6.1 缸筒：(1)缸筒

42、與缸蓋的連接形式:缸筒與剛蓋的連接形式如下：缸筒和前端蓋的連接采用螺栓連接，具特點是徑向尺寸小，重量輕，使用廣泛，端部結構復雜，缸筒外徑需加工，且應于內徑同軸，裝卸需要用專門的工具，安裝時應防止密封圈扭曲。缸蓋與后端蓋的連接采用焊接形式，廣泛，缸筒焊后可能變形，且內徑不易加工特點為結構簡單尺寸小，重量輕，使用圖5.6.1.2(2)液壓缸的強度計算:缸筒底部強度計算缸筒底部為平面時，可由下式計算厚度：一0.433D、式中：6缸筒底部厚度單位mD缸筒內徑單位mp筒內最大工作壓力單位MPab缸筒材料的許用應力單位MPa代入數據：d呈0.433X0.063X0.122=3.3mm缸筒底部厚度應根據工藝

43、要求適當加厚，如在缸筒上設置油口或排氣閥，均應增大缸筒底部厚度。缸筒連接螺紋的計算當缸筒與剛蓋采用螺紋連接時，鋼筒螺紋處的強度按下式進行校核:螺紋處的拉應力：仃=KFX10-6單位MPa22(di2-D2)4螺紋處的切應力：t=KK尸3父10年單位MPa0.2(d1-D)合成應力：o-n=JI+3w2單位MPa式中：DF缸筒直徑單位m取值0.0567m缸筒底部承受的最大推力單位N取值3258Md1螺紋小徑單位m。取值0.063m。K擰緊螺紋的系數不變載荷取K=1.25-1.5,變載荷取K=2.54。K取1.30Ki螺紋連接的摩擦系數Ki=0.070.2,通常取0.123材料的屈服極限35鋼正火

44、仃n=27MPa代入數據：螺紋處的拉應力=7.2MPa螺紋處的切應力=2.1MPa合成應力=8.1<27MPa所以合格。(3)缸筒材料及加工要求：缸筒材料通常選用20、35、45號鋼，當缸筒、缸蓋、掛街頭等焊接在一起時，采用焊接性能較好的35號鋼，在粗加工之后調質。另外缸筒也可以采用鑄鐵、鑄鋼、不銹鋼、青銅和鋁合金等材料加工。缸筒與活塞采用橡膠密封圈時，其配合推薦采用H9/f8,缸筒內徑表面粗糙度取Ra=0.1-0.4Nm,若采用活塞環密封時，推薦采用H7/g6配合，缸筒內徑表面粗糙度取Ra=0.2-0.4m。缸筒內徑應進行研磨。為防止腐蝕，提高壽命，缸筒內表面應進行渡路，渡路層厚度應在

45、30-40Rm,渡路后缸筒內表面進行拋光。缸筒內徑的圓度及圓柱度誤差不大于直徑公差的一半，缸體內表面的公差度誤差在500mmt不大于0.03mm缸筒缸蓋采用螺紋連接時，其螺紋采用中等精度。1.6.2 缸蓋材料及加工要求：缸蓋材料可以用35,45號鋼，或ZG270-50O,以及HT25QHT350等材料。當缸蓋自身作為活塞桿導向套時，最好用鑄鐵，并在導向表面堆錯黃銅，青銅和其他耐磨材料。當單獨設置導向套時，導向材料為耐磨鑄鐵，青銅或黃銅等，導向套壓入缸蓋。缸蓋的技術要求：與缸筒內徑配合的直徑采用h8,與活塞桿上的緩沖柱塞配合的直徑取H9,與活塞密封圈外徑配合的直徑采用h9,這三個尺寸的圓度和圓柱

46、度誤差不大于各自直徑的公差的一半，三個直徑的同軸度誤差不大于0.03mm1.6.3 活塞和活塞桿：(1)活塞和活塞桿的結構形式：活塞的結構形式應根據密封裝置的形式來選擇，本設計中選用形式如下：121導向環2密封圈3活塞圖5.6.3.1活塞桿的外部與負載相連接，其結構形式根據工作需要而定，本設計中如下所示：內部結構如下:圖5.6.3.245畫1卡環2彈簧圈3軸套4活塞5活塞桿圖5.6.3.3(2)活塞、活塞桿材料及加工要求：活塞材料及加工要求：有導向環的活塞用20,35或45號鋼制成。活塞外徑公差f8,與活塞桿的配合一般為H8/h8,外徑粗糙度Ra=0.4-0.8Nm,外徑對活塞孔的跳動不大于外

47、徑公差的一半，外徑的圓度和圓柱度不大于外徑公差的一半。活塞兩端面對活塞軸線的垂直度誤差在100mmt不大于0.04mm活塞桿及加工要求:活塞桿常用材料為35、45號鋼。活塞桿的工作部分公差等級可以取f7-f9,表面粗糙度不大于Ra=0.4Nm,工作表面的直線度誤差在500mmt不大于0.03mm活塞桿在粗加工后調質，硬度為229-285HB,必要時可以進行高頻淬火，厚度0.5-1mm,硬度為45-55HRC。(3)活塞桿導向套：活塞桿導向套裝在液壓缸有桿腔一側的端蓋內，用來對活塞桿導向，其內側裝有密封裝置，保證缸筒有桿腔的密封性，外側裝有防塵圈，以防止活塞桿內縮時把雜質，灰塵及水分帶到密封裝置

48、，損壞密封裝置。導向套的結構有端蓋式和插件式兩種，插件式導向套裝拆方便，拆卸時不需要拆端蓋，故應用較多。本設計采用端蓋式。結構見裝配圖。導向套尺寸主要是指支撐長度，通常根據活塞桿直徑，導向套形式，導向套材料的承壓能力，可能遇到的最大側向負載等因素確定。一般采用兩個導向段，每段寬度均為d/3,兩段中間線間距為.2d/3,導向套總長度不宜過大，以免磨擦o1.6.4 排氣裝置：排氣閥安裝在液壓缸端部的最高位置上，常用排氣閥有整體型和針閥型兩種，本設計中選用整體性排氣閥，結構見裝配圖。1.6.5 進出油口尺寸的確定：進出口尺寸按照下式確定:d二記二v式中:Q流經液壓缸的最大流量單位L/min取值0.8

49、6L/minv油液進入液壓缸是的流速單位m/s取值0.0046m/s代入數據:d=15mm根據GB2878-81油口連接螺紋尺寸，取M18x1.5螺紋連接。1.7 控制閥的選用：液壓系統應盡可能多的由標準液壓控制元件組成，液壓控制元件的主要選擇依據是閥所在的油路的最大工作壓力和通過該閥的最大實際流量，下面根據該原則依次進行壓力控制閥，流量控制閥和換向閥的選擇。1.7.1 壓力控制閥：壓力控制閥的選用原則壓力：壓力控制閥的額定壓力應大于液壓系統可能出現的最高壓力，以保證壓力控制閥正常工作。壓力調節范圍：系統調節壓力應在法的壓力調節范圍之內。流量：通過壓力控制閥的實際流量應小于壓力控制閥的額定流量

50、。結構類型：根據結構類性及工作原理，壓力控制閥可以分為直動型和先導型兩種，直動型壓力控制閥結構簡單，靈敏度高，但壓力受流量的變化影響大，調壓偏差大，不適用在高壓大流量下工作。但在緩沖制動裝置中要求壓力控制閥的靈敏度高，應采用直動型溢流閥，先導型壓力控制閥的靈敏度和響應速度比直動閥低一些，調壓精度比直動閥高，廣泛應用于高壓，大流量和調壓精度要求較高的場合。止匕外，還應考慮閥的安裝及連接形式，尺寸重量，價格，使用壽命，維護方便性，貨源情況等。根據上述選用原則，可以選擇直動型壓力閥，再根據發的調定壓力及流量和相關參數，可以選擇DBE直動式溢流閥，相關參數如下：型號：DBDS6G10最低調節壓力：5M

51、Pa流量：40L/min介質溫度：-2070oC1.7.2 流量控制閥：流量控制閥的選用原則如下：壓力：系統壓力的變化必須在閥的額定壓力之內。流量：通過流量控制閥的流量應小于該閥的額定流量。測量范圍：流量控制閥的流量調節范圍應大于系統要求的流量范圍，特別注意，在選擇節流閥和調速閥時，所選閥的最小穩定流量應滿足執行元件的最低穩定速度要求。該升降機液壓系統中所使用的流量控制閥有分流閥和單向分流閥，單向分流閥的規格和型號如下：型號：FDL-B10H公稱通徑：10mm公稱流量：P,O口40L/minA,BO20L/min連接方式：管式連接重量：4Kg分流閥的型號為：FL-B10其余參數與單向分流閥相同。1.7.3 方向控制閥方向控制閥的選用原則如下：壓力：液壓系統的最大壓力應低于閥的額定壓力流量：流經方向控制閥最大流量一般不大于閥的流量。滑閥機能：滑閥機能之換向閥處于中位時的通路形式。操縱方式：選擇合適的操縱方式，如手動，電動，液動等。方向控制閥在該系統中主要是指電磁換向閥，通過換向閥處于不同的位置,來實現油路的通斷。所選擇的換向閥型號及規格如下：型號：4WE5E5OF額定流量：15