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摘 要
雙鉸接升降臺的設計是在原有剪叉式的基礎上，參考目前應用的靈活性，安全性，經濟性等指標；以滿足貨物舉升需要更高的要求為前提而設計的，通過不同型號和響應實現(xiàn)滿足物流運輸方面的性能要求。
通過對雙鉸接剪叉升降機位置參數(shù)和動力參數(shù)的技術，結合具體實例，對兩種液壓缸布置機制的比較分析，并根據液壓傳動系統(tǒng)的設計和最后的液壓致動器，計算各部分的要求，液壓缸，通過確定負荷板和叉臂的分析，最終完成剪叉式液壓升降平臺的設計要求。
關鍵字：升降機 液壓系統(tǒng) 執(zhí)行元件
32
ABSTRACT
The design of double hinged scissors table is in the cause of the scissor lifts on the basis，the present application flexibility，security，economic and other indicators; structural flexibility to meet higher requirements of vehicle repair needs as the premise，and the response by different models to achieve full foot automobile repair and other performance requirements.
Through the double hinged scissors lifts position parameter and the dynamic parameters of technology，combined with specific examples，analysis and comparison of two kinds of mechanism in hydraulic cylinder arrangement，and according to the requirements of each part of the hydraulic transmission system design and calculation of final hydraulic components-hydraulic cylinder，by determining the load plate and fork analysis of force of the fork，finally completed the design requirements of scissors hydraulic lifting platform.
Keywords: Elevator hydraulic system functional element
目錄
摘 要 I
ABSTRACT II
目錄 III
第一章 緒 論 4
1.1 液壓升降臺的研究現(xiàn)狀 4
1.2 汽車升降機的設計要點 5
1.3 液壓升降臺的安全保證措施 6
第二章 升降機設計參數(shù)及總體分析 7
2.1 升降機設計要求 7
2.2工況分析 7
第三章 升降機總體設計 8
3.1 升降機機械結構形式和運動分析 8
3.1.1 機械結構型式 8
3.1.2 升降機的運動機理 8
3.2 升降機的機械結構和零件設計 9
3.2.1 升降機支架和下底板結構的確定 9
第四章 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定 16
4.1制定液壓傳動方案： 16
4.2設計液壓系統(tǒng)總體方案 16
4.2.1液壓執(zhí)行元件選擇 16
4.2.2 確定液壓缸的形式 18
4.2.3 確定液壓缸的安裝方式 18
4.2.4 缸蓋連接方式 18
4.2.5選擇執(zhí)行元件運動控制回路 18
4.3確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) 18
4.3.1載荷的組成與設校核： 18
4.3.2初選系統(tǒng)壓力 21
4.3.3對液壓缸的各尺寸進行詳細計算 21
4.3.4計算液壓泵參數(shù) 24
4.3.5管路尺寸的選擇 26
4.3.6液壓油儲存器容量的選擇 26
4.4液壓缸主要零件結構、選擇材料及設計重點 27
4.4.1缸體 27
4.4.2活塞 27
4.4.3活塞桿 28
4.4.4活塞桿的導向、密封結構和防塵方式 28
第五章 總結 30
參考文獻 31
致 謝 32
第一章 緒 論
液壓升降平臺開始普及從在1920年代左右，發(fā)展到現(xiàn)在經歷了大量急需優(yōu)化的要求，發(fā)明了很多的類型，例如柱型，剪叉式，他的動力傳遞主要分為鏈條傳遞，液壓傳動，氣壓傳動。
1.1 液壓升降臺的研究現(xiàn)狀
在全球范圍內，汽車升降機有將近70多年的發(fā)展歷程。上世紀20年代美國由此發(fā)明了一臺汽車升降機，該升降機采用氣動壓力控制，因為當時技術不成熟，從而體積太大；同時氣缸密封性能較差，氣壓驅動力非常不平穩(wěn)。所以一直到10年以后，也就是1935年，該類型的升降機才在在美國以外的其他地方開始使用。
上世紀60年代中期，德國的一家公司研制出全球首臺雙柱升降機，這是升降機研發(fā)過程中的另一個突破，但升降機只到1977年才在世界上其他地區(qū)出現(xiàn)。如今，雙柱升降機在市場上已經擁有了大量的用戶，成交量繼續(xù)增長。與單柱升降臺相比，既有優(yōu)點，也有缺點。
大多數(shù)升降臺我們看到的是固定的。移動式提升機也有幾個成功的設計，如剪式舉升機，鉆式提升機。但這種提升機仍然存在的問題主要有兩個，很難在車間靈活移動；移動升降臺時難避過障礙物?，F(xiàn)在固定的單柱，雙柱升降臺已被廣泛應用在搶修現(xiàn)場。
單柱升降機，在早期被用來對重型車輛的底盤進行舉升，所以汽車修理需要的場地遠遠大于舉升機的場地。如今大部分的汽車屬于“緊湊型”或者“半緊湊型”，導致汽車修理車間靠近主升降機位置緊湊，操作非常不便。但在美國是個例外，還有使用較大的車輛，這可能是單柱舉升機仍然流行在該區(qū)域的一個主要因素。單柱升降機的主要優(yōu)點如下：升降架閉合狀態(tài)時，占用車間的空間很小。單柱升降機的主要缺點是：首先，它需要汽車維修車間地面挖出一個相當大的凹槽用來安裝升降機；其次，它只能用來支撐車輪；該類升降機采用氣缸舉升，此類動力方式有兩大問題：第一是維修這些零件比較困難；二是由于缸內條件差，容易生銹，特別是環(huán)境比較惡劣的時候更是如此。
雙柱舉升機，它具有以下優(yōu)點：第一，在汽車維修時具有較高的便利性；其次，通過自由輪支承汽車提升措施，不需要其他輔助和拆卸車輪；第三，結構緊湊，占地面積小。雙柱舉升機：首先要保證升降機的安全，穩(wěn)定的要求非常嚴格，否則容易在升降或顛覆的過程中產生動搖；其次，由于升降機經常支撐汽車修理，比如用于檢查汽車的底盤或者轉向系統(tǒng)；第三，由于舉升支架在支撐重物時產生非常大的載荷，容易使軸承等零件損壞，所以雙柱升降機的使用壽命一般低于四柱升降機機。
四柱液壓升降機，在起重車，很容易把臺面抬到正確的位置。該支承式升降機的優(yōu)點是：首先，汽車升降時不需要很高的技術，人員進行簡單培訓一下即可上手操作；其次，當升降機在工作時其支撐架上的載荷是很平穩(wěn)的；第三，支撐臂的負載相對較小，因此可大大延長升降機的使用年限；第四，因為從經濟的角度來看也有很高的使用價值；第五，如若升降機發(fā)生故障，維修起來也非常方便；第六，升降機在車間安裝時也很簡單，只要保證地面平整無傾斜，即可在混凝土地面用膨脹螺栓將其固柱。
在新中國成立以后，隨著我國汽車制造業(yè)的快速發(fā)展，用于車間對汽車進行修理的輔助設備已然成為當時發(fā)展的一個新興行業(yè)。各式各樣的舉升設備不斷被研發(fā)出來，設備的質量也在不斷的提升，銷售量更是節(jié)節(jié)攀升。
據不完全統(tǒng)計，對于汽車修理行業(yè)，汽車升降機已經是除了配件之外最主要的資產了，原因還是因為它具有無可取代的地位，甚至如果沒有此類升降設備，汽車維修企業(yè)便無法正常運作。汽車升降機是汽車修理行業(yè)的重要設備，因此我們如何研發(fā)更多，更好的汽車升降機，已經成為當下一個非常重要的課題。
1.2 汽車升降機的設計要點
（1）升降機處于不工作狀態(tài)時，其臺面應與地面處于一個相同的水平面，為了達到該目的，即便可以在維修車間進行挖坑處理，但此方法需要增加企業(yè)的營運成本，同時也損壞了場地的平整度。因此，在保證升降機工作需求的前提下，應著重把降低升降臺和梁的高度作為一個重要的研究方法。在條件許可的情況下，升降臺應選擇特殊型鋼或鋼板折彎而成。
（2）傳動方式的正確選擇。傳動方式分為機械傳動或液壓驅動。如果采用純機械的升降方式，則成本太高，同時抬升相同的一臺汽車，該類驅動需要更多的動力，但該方式安全性更高。機械式升降機，它的各類固定用的緊固件損壞會非常嚴重，相反維修升降機主體的機會則非常少。即便液壓升降機的研發(fā)難度很大，但大部分的零件可以直接采用市場上的標準件，當然，標準件必須要選用質量可靠的產品。
1.3 液壓升降臺的安全保證措施
如今，全球的工人在崗位上工作時需要得到良好生命保護已經引起人們高度的重視。汽車升降機在工作時，可能會對工人產生危險，因為在其底下操作的工人；當機器工作時如果不注意，有可能會出現(xiàn)安全事故。最近這幾年，世界上很多國家都設定了專門的規(guī)章制度來預防此類安全事故的產生，或至少使此類安全事件發(fā)生的可能性降到最低。
升降平臺的安全保證措施主要從兩個方面：一方面，從設計、制造來改善安全性；另一方面在使用過程中應遵循嚴格的規(guī)章制度，確保車輛升降功能正常情況良好。
在現(xiàn)代社會擁有許多嶄新的技術，所以在設計液壓升降機的時候，應結合產品的特色，采用如今最安全的技術，制造出更加安全可靠的升降機。以下列舉了平常最重要的幾項設計時應注意的問題。
（1）提升機應能承受過載試驗，一般應為最大起重能力125%的載荷下，升降臺無任何永久變形和損壞。
（2）操作控制機構都采用“雙保險”，防止誤操作，升降機運行的兩種控制機制運行之前需要開關驅動。
（3）所有的控制電路可以保護任何的失敗，一個元件失效，這使升降機在上升或下降時產生很危險的情況。
（4）升降機械零件都有備用的鎖緊裝置。一單原有的部件發(fā)生故障，它就能有效地避免事故的發(fā)生。
第二章 升降機設計參數(shù)及總體分析
2.1 升降機設計要求
本文設計的升降機采用液壓傳動，相關設計參數(shù)如下：
額定負載：5噸
閉合時的高度：1.6米
升降行程：1.3米
工作時的最大高度：2.9米
平臺尺寸：3500x1500mm
動力：380v三相電
2.2工況分析
本升降機是主要用途是對貨物進行提升，其工作載荷大，強度大，適用范圍廣，可為具有高度差的生產線物料進行在線輸送。調整工件的裝配高度，為大部件裝配部件吊裝，裝載等提供便利。
升降臺主要由兩部分組成：機械系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)。主傳動和支撐作用的力學機理，動力主要依靠液壓，它們之間相互配合工作，實現(xiàn)升降功能。
第三章 升降機總體設計
3.1 升降機機械結構形式和運動分析
3.1.1 機械結構型式
由任務書可知，該升降機的臺板尺寸為，本人查閱大量文獻，參考如今國內外此類設備的設計參數(shù)，最終采用了雙剪叉機構進行升降：雙剪叉式液壓升降臺有兩個液壓缸的同步運動，實現(xiàn)設備的起升和下降。結構簡圖如下圖所示：
圖3-1
圖3-1表示的就是該升降機的采用的基本結構方式，其中支架主要起到一個支撐和的作用，通過鉸接油缸支撐其中的舉升臂，各舉升臂之間采用軸和軸承等連接，工作時臺面與載荷直接接觸。底部支架主要起到支撐整個設備并將臺面的載荷傳遞到地面的作用。
3.1.2 升降機的運動機理
升降機工作機構原理如下圖所示：
圖3-2
兩舉升臂在O點連接，舉升臂的上下兩側分別與上臺板和下臺板固定，通過液壓缸的活塞桿伸縮對舉升臂產生推力，經過連接點的轉動即可實現(xiàn)設備的舉升與下降。
根據上述的研究可知，升降機工作原理可以闡述為：固定支架安裝在地面上，與工作臺面通過叉臂結構支撐，液壓缸通過活塞桿對叉臂產生推力，從而帶動工作臺面上升和下降。
圖3-3
最初，上、下板處于關閉狀態(tài)，1，2，3，4可以被視為支架，與兩個液壓缸通過支撐梁連接，當液壓油進入缸體后，活塞桿即可伸出，從而支撐臺板實現(xiàn)起升動作，當設備上升到設定的高度時，液壓缸工作停止并鎖止，設備達到最大工作狀態(tài)。
3.2 升降機的機械結構和零件設計
3.2.1 升降機支架和下底板結構的確定
3.2.1.1 上頂板結構
臺板上的直接接觸和負載，具有多個槽鋼通過焊接結構，采用3500x1500x20mm的汽車板加工而成，其結構如下：
圖3-4
3.2.1.2 強度校核
升降平臺是一種作用在屋面荷載的平臺，可以被視為具有一個統(tǒng)一的載荷，其載荷密度為：
F代表工作臺面重力和額定負載之和。
L代表負重的作用距離。m，在本此設計的液壓升降臺中，該尺寸沿長度方向為14m，寬度方向為6m。
其中
帶入數(shù)據得：F=53279N
沿長度方向有：
帶入數(shù)據有：
升降運動過程的進行分析后，可以發(fā)現(xiàn)在升降機到達升降的最大高度時，此時梁將受到最大的負載，要進行強度校核時，只需要分析升降機處于最大工作高度時：
其受力簡圖為：
圖3-5
該舉升臺面有含有8個支架，因此具有8個支撐點，設定在每個支撐點出所受力為N，則該平衡方程可列為：
即
將與上式合并計算后得：
根據上圖研究可知，其彎矩受力情況如下所示：
AB段： （）
BC段： （）
CD段與AB段對稱。
圖3-6
圖中顯示的最大彎矩可知：
根據彎矩的計算公式可知：
舉升臂的最大彎曲應力必須小于該舉升臂材料許用彎曲應力。
式中： W—抗彎截面系數(shù)
—舉升臂材料的屈服極限
n—安全系數(shù)，此處取
將所有數(shù)據代入上式后得：
=
由計算結果可知，該支撐臂符合設計要求。
當升降機處于最大工作高度時，設備的強度計算結果如下：
與上節(jié)計算相似：
彎矩如下：
FA段： ()
AB段：= ()
BC段：=()
圖3.9
圖中顯示的最大彎矩可知：
根據彎矩的計算公式可知：
舉升臂的最大彎曲應力必須小于該舉升臂材料許用彎曲應力。
式中：W代表抗彎截面系數(shù)；
—舉升臂材料的屈服強度
n—安全系數(shù)，此處取
將所有數(shù)據代入上式后得：
=
同樣對工作臺板另一方向強度進行分析計算：
均布載荷強度為：
F 汽車板額定載荷重力之和
l 載荷作用長度 2x4=8m
將數(shù)據代入到上述公式中，計算可得
受力分析和彎曲力矩分析如下圖所示：
= （）
圖3.10
在圖中可以看出彎矩為：
工作時舉升臂受到的極限應力為：
所以工作臺面在另一方向也滿足設計要求。
3.2.1.3 舉升臂結構
舉升臂是由8根尺寸及外觀相似，在頂部和端頭支架分別加工出短軸，便于安裝軸承及連接軸?；钊麠U的伸縮功能主要是用來推動舉升臂，從而使得工作臺面進行上升和下降，作用是將液壓缸的直線運動轉化為通過鉸鏈支點的平臺升降運動，該舉升臂之間的安裝方式應滿足設備工作要求，同時還需要保證舉升臂具有足夠的安全工作能力。
每支舉升臂的上頂端所傳遞的載荷設為N。則有下列計算公式：
求得：N=3848N
對運動和支撐力進行分析后可知，支持力在運動過程中發(fā)現(xiàn)更為復雜，與其他支架鉸接在未知矢量的大小和方向的固定基準點，所以靜不定問題在理論上的問題，已經超出了本文的研究范疇，臺板的重力對舉升臂的變形完全可以忽略，所以接下來將重點計算在額定載荷作用下升降機的工作狀態(tài)。根據運動原理的分析，在圖中可以看出，對于主要力和液壓缸推桿的連接點，它不僅是通過液壓缸的推力的影響，同時也將通過對臺板的力，因此，在支架的頂力與權力的一種液壓缸推桿，最重要的是在這里，其他的力忽略不計，只計算在轉移的頂負荷和重負荷。
計算簡圖如下所示：
圖3.11
所體現(xiàn)的彎曲力矩為：
每個舉升臂的端面對工作臺板的載荷
L液壓缸與舉升臂鉸接點距離臺面支撐點之間的直線距離
將數(shù)據代入上述公式后：
假設本次設計的工作臺面為截面尺寸是長為a，寬為b的矩形，則其應滿足的極限應力要求是：
式中： M—舉升臂上所傳遞的彎曲力矩 Nm
W—截面尺寸分別為a，b的矩形抗彎曲截面系數(shù)
—舉升臂所選材料為Q235，則其屈服強度為
將數(shù)據代入上述公式后：
求得：
根據以上計算結果可知：只要截面尺寸為a，b的矩形滿足條件，就可以滿足該設備的設計要求，取，則其，符合設計要求。
這些支撐臂的重量為：
舉升臂的結構還應重點考慮安裝便利性，液壓缸活塞桿和鉸接結構頂架，因此應該在兩支架之間安裝支撐板，以滿足設備工作要求。
3.2.1.4 升降機底部臺面的計算
升降機主要通過底部臺面支撐整個設備全部重量，并將所有的載荷傳遞到水平面上，他的設計難點必須滿足剛性需求，以便在設備工作過程中，可以保證升舉升臂不會變形，所以該舉升臂的具體結構如下圖所示：
第四章 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定
4.1制定液壓傳動方案：
在對整個設備總體結構設計完成后，對設備的工作情況應該有足夠的掌握，然后根據工作狀態(tài)設計液壓系統(tǒng)的總體方案。下面闡述了一些對舉升機設計的幾點主要內容：
1）主體機架：主要用途是用來對部分重要設備進行升降，升降機必須可靠，不容易壞，其次所占用的空間必須小，適合于戶外，整體布局簡單；
2）主要完成起升和下降工作，工作過程必須緩慢，采用液壓傳動具有沖擊小的優(yōu)點；
3）額定負載為5噸的設計需求，采用兩側液壓缸連桿機構控制叉車的動作連接。最大提升高度略大于身高；
4）良好的運動穩(wěn)定性；
5）手動控制，用按鈕控制升降；
6）工作環(huán)境要求：不在沙地平面和其他非木質磚板上運行，不應該在一個斜坡或不平的場地使用，不應在有惡劣環(huán)境的室外使用；
7）設備工作可靠，制作成本便宜，轉移方便，其他并不需要額外的輔助設備和特殊要求；
4.2設計液壓系統(tǒng)總體方案
4.2.1液壓執(zhí)行元件選擇
液壓執(zhí)行元件主要包含液壓缸和液壓泵。液壓缸主要用于實現(xiàn)直線運動，液壓泵實現(xiàn)旋轉運動，兩者的具體使用特點如下表3-1：
對于簡單的線性和旋轉機器的設計，可以選擇齒輪式液壓泵和液壓缸，這結構可大大簡化液壓系統(tǒng)，從而降低機器的制造成本。
表4-1 各液壓元件特點
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(xiàn)快進，A1=2A2往返速度相等
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(wěn)、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
注：A1—無桿液壓缸的活塞截面積 A2—有桿液壓缸的活塞截面積
常用的起升機構主要有如下圖4-1二種形式：
（a） (b)
圖4-1起升機構
這兩種方式也可以實現(xiàn)升降的功能，高和低的用于升降液壓設備。有一個運動轉換機構，一個與液壓缸的旋轉運動來實現(xiàn)穩(wěn)定的運動，長行程液壓馬達可以用來完成此運動。
4.2.2 確定液壓缸的形式
在如今工程機械中，用的最多的就是液壓缸，重型設備，運輸設備、礦山工作用設備等均采用液壓傳動。根據液壓缸的運動，本文選擇該類型為可實現(xiàn)直線運動的單桿雙作用液壓緩沖缸。此優(yōu)點如下：雙向可推拉并且無極定位。
4.2.3 確定液壓缸的安裝方式
雙作用單活塞液壓缸，通過不同類型的耳環(huán)安裝。在本文設計結構中，采用的固定方式為液壓缸一端固定，另一端可在豎直平面內靈活轉動，因此最終選擇液壓缸固定方式為：軸耳固定。
4.2.4 缸蓋連接方式
如今缸體缸蓋安裝方式采用最多的主要有三種形式：即外螺紋安裝，內螺紋安裝及法蘭安裝三種方式。本次設計選擇法蘭固定方式。
4.2.5選擇執(zhí)行元件運動控制回路
選擇液壓執(zhí)行元件類型，是液壓回路中控制運動方向和速度的關鍵問題。要解決這一關鍵問題，需要采用邏輯控制閥或方向控制元件來實現(xiàn)。對于一般的小型液壓系統(tǒng)，該閥具有最有效的結合來實現(xiàn)預期的動作。對大型設備的液壓系統(tǒng)，我們采用先導控制閥和插裝閥聯(lián)合實現(xiàn)。液壓剪式升降臺設計特點：升降緩慢而穩(wěn)定的運行。
4.3確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)
4.3.1載荷的組成與設校核：
首先，需要定位載荷所支撐的位置，液壓缸鎖具有的額定負載壓力，經過前面一系列的分析，當液壓缸軸線與水平面的夾角為極限小角度時，即舉升臂與水平面夾角為最小狀態(tài)時，液壓缸此時為額定載荷狀態(tài)。本次設計將舉升臂的長度定為3.1m長。當液壓缸狀態(tài)為閉合時（假定此狀態(tài)時舉升臂與水平面夾角=）=，根據上述公式得=。
圖4-2舉升機各參數(shù)
自此位置，值的具體數(shù)值還不得而知，但的數(shù)值必須限定在之內，初步假定。根據液壓缸推力與臺面載荷公式計算可得。再次假設的話，重復上式計算得出。通過兩此計算結果對比，當時，液壓缸的額定推力P要小于時。也就是在值不變的前提下，越大，值越小。但考慮設備的穩(wěn)定性，液壓缸與舉升臂的鉸接點A與兩舉升臂的連接點B距離不能太近，否則在兩連接處會有巨大的應力沖擊，從而導致降低了設備的工作可靠性。所以，最終選擇。這時將代入上面的計算式可得 ，
當升降機處于停機狀態(tài)，也就是閉合位置時，，活塞桿的載荷最大，。接下來就可以根據計算得出的額定推力選擇合適的液壓缸。
圖4-3液壓缸
上圖是采用單個液壓缸作為動力器件的液壓系統(tǒng)計算結構。所有相關符號都標注在簡圖中，其中代表的是活塞桿的外部受力。則代表活塞與液壓缸體和活塞桿與導向套之間的密封性。代表作用在活塞桿上的外部壓力，表示導軌的阻力，則是由于液壓油流速變化而對活塞桿產生的慣性力。
（1）工作載荷
作用在活塞桿上的集中的工作載荷對活塞桿產生擠壓，當工作載荷的方向與活塞運動的方向相反時為正數(shù)。在升降機實際工作狀態(tài)下，由于負載很大，活塞本體的質量可以選擇忽略，代表工作狀態(tài)下對活塞桿產生的擠壓力和切削力，在圖4-3中，=P。因為本次設計選用的額定載荷為5噸，因此各個液壓缸的工作載荷=P=113680N。
（2）導軌工作阻力
直接作用的液壓缸與活塞的固定方式一般是沿著導軌的運動方向，此時工作阻力與載荷相比是可以忽略的，因此=0。
（3）慣性載荷
，。
——速度變化量m/s
——液壓泵開動或者停止所持續(xù)的時間，s。大部分的機械設備可選擇= 0.1~0.5s，此時載荷值較低，運動速度也較小。當設備為高速重載機械時，該值應選擇大一些，一般選擇= 0.5~1.5s。
——加速度
假定選擇液壓缸動作時的加速度，，則==0.27，
上述所得出的三種負載值的合力我們將其確定為液壓缸的外部載荷， 。
當液壓缸加速動作時，平穩(wěn)工作時，減速停止時。
除了液壓缸的外部負載，活塞體上所傳遞的載荷還應該包括液壓缸安裝后各密封零件的摩擦阻力，不同結構的液壓缸，它的密封材料和密封方式是有很大區(qū)別的，因此該阻力很難精確計算得出，根據經驗一般估算為
式中—液壓缸的機械效率，通暢選擇0.90~0.95，在這里，我們選擇0.95，因此。
4.3.2初選系統(tǒng)壓力
通常來講，當設計一個沒有很多限制條件的機器時，可以選擇液壓系統(tǒng)的壓力較低。當機器是重大的設備時，同時工作時候要求的工作較快時，應選擇高壓力的液壓系統(tǒng)。經過研究，根據下表4-2初步選取15Mpa。
表4-2 各類機器常用的液壓工作壓力
機器類型
機 床
農業(yè)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
磨床
組合
機床
龍門
刨床
拉床
工作壓力MPa
0.8~0.2
3~5
2~8
8~10
10~18
20~32
4.3.3對液壓缸的各尺寸進行詳細計算
⑴液壓缸的相關參數(shù)和計算
液壓缸相關的設計參數(shù)見圖4-4所示：
圖4-4 液壓缸設計參數(shù)
圖a表示液壓缸內的活塞桿在受到壓力的作用下，圖b表示活塞桿在工作時受到拉的作用下。
當活塞桿受到壓力作用時
活塞桿受拉時
式中
——表示無桿液壓缸體內活塞截面的有效工作面積
——表示有桿液壓缸體內活塞截面有效工作面積
——代表液壓缸工作時體內受到的液體壓力
——代表液壓缸回油腔壓力，它的設計值應該根據液壓回路的工作狀態(tài)而定，通?？梢赃x擇下表4-3估算
D——活塞的有效直徑 m
d——活塞桿的有效直徑 m
表4-3 執(zhí)行元件背壓力表
系 統(tǒng) 類 型
背 壓 力 MPa
簡單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調速系統(tǒng)
0.2~0.5
回油帶調速閥的系統(tǒng)
0.4~0.6
回油路設置有背壓閥的系統(tǒng)
0.5~1.5
用補油泵的閉式回路
0.8~1.5
回油路較復雜的工程機械
1.2~3
回油路較短，可直接回油路
可忽略不計
在本文中，可根據情況選擇背壓力值
在本次液壓升降機的工作過程中，液壓缸不可能有受拉的情況，所以只考慮其受壓的狀態(tài)。通常液壓缸在受到壓力的作用下，它的活塞截面面積為：
如若要使用此式必須先要了解與之間關系，又或者是活塞桿直徑與活塞直徑之間的關系，假設桿徑比，其比值將在下表所列出的情況中進行選擇。
按照動作時壓力選擇
工作壓力MPa
5.0
5.0~7.0
7.0
0.5~0.53
0.62~0.7
0.7
按照活塞的運動速度要求選擇
（）
1.25
1.33
1.46
0.161
2
0.4
0.5
0.55
0.62
0.71
注：速度比為當工作時，活塞它的兩側有效面積與之比。即
假設當正常工作時，其壓力選擇，因此可得到相應的速度比=2，由于前面所闡述的情況，液壓缸工作時不會有受拉力的情況發(fā)生，因此當活塞桿工作時可以適當提高其動作速度，=2當然也是可以接受的。
根據活塞直徑計算公式
，可以求出。根據對輪液壓缸的國家標準規(guī)定的液壓缸內徑和活塞桿直徑值的計算，比如類似于標準液壓缸參數(shù)，國內液壓缸的最佳選擇，從設計加工。根據技術規(guī)格表工程機械手動液壓缸可以選擇全圓參數(shù)：最終選擇液壓缸的直徑為100mm，活塞桿的直徑為70mm，動作速度比=2，液壓系統(tǒng)的壓力為16Mpa，液壓缸的額定推力則為125.66kN。
⑵計算液壓缸行程
當升降機位于閉合狀態(tài)時，這個時候液壓缸應處于完全縮進狀態(tài)，液壓缸的長度為最小值，。升降機的高度。
接下來計算工作臺面上升的最大高度，此時假定當升降機處于極限高度的，根據任務書要求此時升降機最大高度為2.9m。因此可計算出液壓缸完全伸展后。
當液壓缸處于停止工作時，此時液壓缸的總長即為，由前面計算結果，最終選擇液壓缸的總長為1320mm。接下來計算其有效工作行程：。查參考文獻表37-7-9就能得出液壓缸長度不得小于，因此選擇的液壓缸實際尺寸滿足設計要求。
4.3.4計算液壓泵參數(shù)
⑴計算液壓泵的額定工作壓力，
式中—代表液壓缸的極限負載，根據能夠計算得出
——代表從液壓泵進口位置到液壓缸之間各管路所損失的總的壓力。開始是根據經驗選擇：當管路結構比較簡單，機械運動速度不是很大時，選擇；當管道結構較為復雜，設備動作速度較快時，選擇。
即
⑵確定液壓泵的流量
K——代表整個液壓結構的泄漏系數(shù)，通常選擇1.1~1.3，在這里我們選擇1.2。
——代表液壓缸的額定流量，為了節(jié)約系統(tǒng)壓力，我們還增加了一個極限溢流泄壓閥，通常選擇
由于在前面計算出的結果知道，本次設計選擇的工作臺板升降速度為，在這里，假定工作臺板上升的極限速度為，則活塞的動作速度計算公式為
，（此時狀態(tài)為工作臺板臨界工作狀態(tài)，）
所以
⑶選擇液壓泵的型號
前面通過計算，得到了液壓系統(tǒng)的各項參數(shù)，根據液壓泵系統(tǒng)的形成，開始手動選擇產品相應的液壓泵。為了更好的儲存液壓系統(tǒng)的壓力油，我們選擇的液壓泵的極限壓力通常應該大于系統(tǒng)極限工作壓力的25 ~ 60%。
查找液壓系統(tǒng)設計手冊P37-135選擇型齒輪泵，其各項指標如下表4-4。
表4-4 型齒輪泵的各參數(shù)值
型號
排量
壓 力
轉 速
特點
生產廠
額定
最高
額定
最高
CB-
10~40
16
20
1800
2400
鋁合金殼體，可作雙聯(lián)泵
榆次液壓件廠
⑷選擇液壓泵的額定功率
在工作狀態(tài)時，通常液壓泵它所擁有的流量和受到的載荷是相對不變的，
，其中——代表液壓泵的總效率，參考下表4-5選擇=0.7
表4-5 各液壓泵的總效率
液壓泵類型
齒輪泵
螺桿泵
葉片泵
柱塞泵
總效率
0.6~0.7
0.65~0.80
0.60~0.75
0.80~0.85
則，根據這個參數(shù)就可以選擇適當?shù)碾妱訖C。
4.3.5管路尺寸的選擇
在液壓系統(tǒng)的管道中，如果是傳遞介質為氣體或者潤滑油，則管路材料選擇鋼管，或者銅管，因為鋼管材料屈服強度達，可以抵擋很高的壓力，并且購買價格相對便宜，可以有效減少設備的制造成本，但是它也有缺點，那就是鋼管裝配時，應避免其彎曲半徑過小，同時應安裝在裝配較為便利的方面。在本文中，我們選擇鋼管作為傳遞壓力油的輸送管道。
鋼管尺寸計算
式中 Q——代表通過鋼管內部的液體流量
v——鋼管內部液體額定流速 ，具體的數(shù)值按下表3-6選擇：
表4-6 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
0.5~1.5，一般取1以下
液壓系統(tǒng)壓油管道
3~6，壓力高，管道粘度小取大值
液壓系統(tǒng)回油管道
1.5~2.6
取，，。將以上各個數(shù)值代入上頁的公式中，可以計算得出，，。依據計算出的管道內徑按照標準鋼管尺寸選擇合適的管道。按照參考文獻選擇表37-9-1經過計算后分別選擇，，。最終選擇的鋼管壁厚為。
4.3.6液壓油儲存器容量的選擇
在選擇好液壓油儲存器的大小，是滿足系統(tǒng)供應壓力油的一個方面，同時還是保證系統(tǒng)中的所有油釋放的重要部件。初始計算時，通常根據經驗公式計算 選取。
式中——代表液壓系統(tǒng)每分鐘釋放的液體體積
——經驗系數(shù)，按下表3-7選擇。本次設計選擇=4：
表4-7 各系統(tǒng)經驗系數(shù)
系統(tǒng)類型
行走機械
低壓系統(tǒng)
中壓系統(tǒng)
鍛壓系統(tǒng)
冶金機械
1～2
2～4
5～7
6～12
10
則。
4.4液壓缸主要零件結構、選擇材料及設計重點
4.4.1缸體
1. 缸體頭部鏈接方式
本文設計的升降機采用的液壓缸頭部采取一個普遍的焊接形式，其優(yōu)點如下：安裝簡便，外形尺寸較小，零件數(shù)量少。但是在焊接時，零件容易變形，缸體頭部的直徑部分不容易制造。所以，在制造過程中應尤其注意這些要點。
2. 缸體制造材料選擇（在這里最終選擇45號鋼作為制造材料）
毛坯可以只使用鑄鐵或鑄鐵鍛造。只是用zg35b材料如鑄鐵，可以用幾個等級或球墨鑄鐵HT200 ~ HT350之間。采用鋁合金材料等特殊情況。
4.4.2活塞
1. 活塞與活塞桿的安裝方式見下表3-8
表3-8 活塞與活塞桿的安裝方式
聯(lián)接方式
備注說明
整體聯(lián)接
用于工作壓力較大而活塞直徑又較小的情況
螺紋聯(lián)接
常用的聯(lián)接方式
半環(huán)聯(lián)接
用于工作壓力、機械振動較大的情況下
本次設計最終選擇螺紋連接的安裝方式。
2. 活塞與缸體的密封方式，液體流量，工作環(huán)境狀態(tài)，處于不同的工作介
質和工作環(huán)境。見下表常用的密封結構3-9
表3-9 常用的密封結構
密封形式
備注說明
間隙密封
用于低壓系統(tǒng)中的液壓缸活塞的密封
活塞環(huán)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
O型密封圈密封
密封性能好，摩擦系數(shù)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
結合工作情況要求，最終選擇O型密封是最優(yōu)方案。
3. 活塞制造材料
液壓缸的活塞制造材料一般選擇為耐磨鑄鐵，鋼，鋁合金，這里我們選擇使用45號鋼。
4.4.3活塞桿
1. 端部結構
活塞桿的頭部固定方式一般有以下幾種方式：外螺紋連接，內螺紋連接，單耳環(huán)，雙耳環(huán)，雙球頭銷等等。根據升降機設計的結構形式要求，同時為了使得裝配和使用較為便利，最終選擇單耳環(huán)外螺紋固定方式。
2. 端部尺寸
查液壓缸設計手冊表37-7-4，結合本次設計情況，最后選擇直徑螺距-螺紋長=。
3. 活塞桿結構
活塞桿目前有空心和實心兩類。實心結構的活塞桿一般采用35，45鋼；空心結構的活塞桿材料一般選擇35，45無縫鋼管。本文選擇實心結構的活塞桿，材料選擇45號鋼。
4.4.4活塞桿的導向、密封結構和防塵方式
1. 導向套
⑴導向套它的工作方式、結構尺寸見下表3-10：
表3-10導向套的工作方式
工作方式
簡述
缸蓋方式
減少部件數(shù)量，裝配簡單，磨損比較快
導向套導向
管通方式
壓力油潤滑導套，使其在密封狀態(tài)
可拆導向套工作方式
安裝便利，維護方便?？稍趷毫拥墓ぷ鳝h(huán)境中使用，導套的場合頻繁更換
球面導向套方式
自動調整導套的位置
本設計出于成本考慮，為了裝配方便，最終選擇導向套方式。
⑵導向套制造材料
導套用于鑄造青銅或鑄鐵。選擇一個導套與氣缸蓋和氣缸蓋，因此材料是相同的，所選擇的耐磨鑄鐵。
2. 活塞桿的嚴絲合縫結構
這里我們還是選擇O型密封圈的密封結構，結合薄鋼板作為防塵圈的制造材料，防塵圈與活塞桿的配合公差可按f9/H9選擇。薄鋼板選擇厚度為0.5mm。
第五章 總結
剪叉式液壓舉升機的設計是在現(xiàn)有的剪叉式液壓舉升機平臺上，設計出的一種安裝便捷、成本低廉、工作可靠安全并且可在各個場合靈活使用的設備；用于在許多場合給重型貨物進行搬運轉移，此設備操作簡單，可通過更換不同的標準件及安裝方式以滿足現(xiàn)如今很多工廠各式各樣的工作環(huán)境。
本文結合雙鉸接剪叉式舉升機的叉臂位置參數(shù)和工作參數(shù)進行了合理的計算，結合實際的使用情況，對兩種液壓缸安裝方式進行了詳細的研究，最終選擇液壓執(zhí)行機構采用液壓缸或液壓泵來實現(xiàn)工作要求，可實現(xiàn)合理的直線運動和簡單的線性和旋轉運動的機制，可以使用液壓齒輪泵和雙液壓缸活塞桿。
在整個論文完成階段，對升降機系統(tǒng)許多重要的尺寸計算是最主要的研究內容，計算結果直接與系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能相關。
最后，簡要說明材料和液壓缸的結構尺寸，從而完成液壓升降平臺的設計。
由于時間的限制，對整個設計資料的不足，還存在一些問題，尺寸不一定精確。在實際生產使用過程中還需要進行不斷的改進才能達到預想的結果，希望各位老師可以批評指出，本人將不勝感激。
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致 謝
兩個多月的設計已經接近尾聲，在這過程中，使我真正的知道了學習理論知識和實踐行動的必要性。在這期間，我不斷去圖書館查找相關文獻資料，將自己的課余時間大部分泡在了圖書館，并在這過程中，不斷發(fā)現(xiàn)問題，找老師幫助找出問題的解決方案，讓我充分認識到書本知識與實際工作過程中有很大的差距。本論文很好的將兩者完美結合，讓我在進入工作崗位之前有了一個很好的訓練機會。同時，我也意識到很多事情，不是一個人就能解決的，必須團隊合作，互相溝通，才能將設計完成的更加漂亮。
通過這次的畢業(yè)設計，我在自動控制理論、機械設計等領域，有了進一步的理解?？傊?，本設計為我們打開設計的實際應用后，對本人以后的工作和生活起到了良好的推動作用。
衷心感謝各位老師的精心指導設計過程，特別是老師，他的諄諄教誨、耐心解釋每一個階段，使得我可以順利的完成此份設計。