家用升降机设计小型剪叉式升降机毕业论文.docx

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家用升降机设计小型剪叉式升降机毕业论文

家用升降机设计（小型剪叉式升降机）毕业论文

核准通过，归档资料。

未经允许，请勿外传～

Xx

2013

论文,设计,题目家用升降梯设计

子课题题目小型剪叉式液压升降机

姓名xxx学号xxxxxxx

所属院系自动控制与机械工程学院专业年级机械设计及其自动化专业1班指导教师xxx

2013年5月

摘要

本论文主要设计的是一款家用液压升降梯，考虑其使用范围，采用小型剪叉结构。

家用升降梯采用剪叉式机械结构，使升降机起升有较高的稳定性，宽大的作业平台，使高空作业范围更大。

因此，它使高空作业效率更高，安全更保障。

本设计重点从结构设计、液压系统设计、电路设计等方面对剪叉式液压升降机的工作原理、结构特点、型号说明、应用情况进行阐述、计算。

其中结构设计、液压设计是本次设计的重点，包括材料选择、强度计算、动力元件、控制元件、执行元件的设计。

涉及的关键技术有剪叉机构的设计、计算选取合适的液压缸、电路的设计等。

预设的尺寸参数:

外形尺寸----1100*500*1000（mm），工作最大尺寸----2200*2200*3500（mm）。

关键词:

剪叉式;液压系统;结构设计

3

Abstract

Thisthesismainlydesignsakindofdomestichydraulicelevator，whichadopts

smallshearforkstructureconsideringitsusescope.Theadoption/usageofShearforktypemechanicalstructureinthedomestichydraulicelevator，makeselevatorraiseat

higherstability,abroaderoperatingplatformandawiderrangeofhigh-altitudeoperations.Therefore,itmakesthehighworkmoreefficientandsecure.

Thisdesignmainlyelaboratesshearforktypehydraulicliftfromthetheoryofthestructuredesign,hydraulicsystemdesignandcircuitdesign,illustratingandcalculatingModel,application,workingprincipleandstructurecharacteristics.Structuredesign,hydraulicdesignisthefocusofthedesign,includingmaterialselection,strengthcalculation,powercomponents,controlcomponentsanddesignofexecutivecomponents.Thekeytechnologiesinvolvedareselectingsuitableforkorganization,hydrauliccylinderandCircuitofscissors.Presetprocessparameters:

thedimensions-1100*500*1000（mm）,workingsize,2200*2200*3500（mm）.

Keywords:

shearfork;hydraulicsystem;structuredesign

4

第一章绪论...................................................................................................................71.1升降机简介........................................................................................................7

1.1.1家用升降梯的设计背景.............................................................................7

1.1.2.1剪叉式液压升降机的特点.........................................................................8

第二章机械系统的设计...................................................................................................92.1结构分析............................................................................................................9

2.1.1第4层剪叉臂受力分析..........................................................................10

2.1.2第3层剪叉臂受力分析..........................................................................12

2.1.3第2层剪叉臂受力分析..........................................................................14

2.1.4第1层剪叉臂受力分析..........................................................................15

2.2结构设计..........................................................................................................17

2.2.1材料的选用............................................................................................17

2.2.2强度校核计算.........................................................................................17

2.2.2.1剪叉臂的压杆稳定校核计算.........................................................17

2.2.2.2连接螺栓的强度计算...................................................................18

2.2.2.3吊篮的设计.................................................................................19

.................................................212.2.2.4底座的设计................................

2.2.2.5万向轮的设计..............................................................................21

2.2.2.6支撑腿的设计..............................................................................22

2.2.2.6锁紧机构的设计..........................................................................23

第三章液压系统设计....................................................................................................243.1负载分析与速度分析........................................................................................24

3.1.1负载分析................................................................................................24

3.1.2速度分析................................................................................................253.2确定液压缸主要参数........................................................................................25

3.2.1初选液压缸的工作压力...........................................................................25

3.2.2计算液压缸结构参数..............................................................................253.3拟定液压系统图...............................................................................................273.4液压元件的选择................................................................................................30

3.4.1确定液压泵和电动机的规格....................................................................30

3.4.2.1阀类元件的选择...........................................................................31

3.4.2.2过滤器的选择..............................................................................32

3.4.2.3液压油管的选择..........................................................................33

3.4.3油箱的设计............................................................................................343.5验算液压系统性能............................................................................................34

3.5.1压力损失验算及液压阀调整值得确定......................................................34

3.5.1.1上升阶段.....................................................................................35

3.5.1.2下降阶段.....................................................................................35

第四章电路设计...........................................................................................................374.1总电路图..........................................................................................................374.224V蓄电池自动充电电路..................................................................................37

5

参考文献........................................................................................................................39谢辞...........................................................................................................................40

附图...........................................................................................................................41

6

第一章绪论

1.1升降机简介

升降机【elevator】应该定义为:

在垂直上下通道上载运人或货物升降的平台或半封闭平台的提升机械设备或装置，是由平台以及操纵它们用的设备、马达、电缆和其它辅助设备构成的一个整体。

升降机由行走机构，液压机构，电动控制机构，支撑机构组成的一种升降机设备。

液压油由叶片泵形成一定的压力，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。

1.1.1家用升降梯的设计背景

该设计，主要用于在日常生活中对家里比较高的东西例如电灯泡，天花板等进行更换的时候起到一个升降与承载的作用。

我们发现在现在日常生活中，一般的家庭里面是没有绳梯或者升降梯之类的东西，当需要对屋顶的电灯或者顶缀进行更换的时候是十分不方便的。

我们一般采用的是直接通过搭凳子或者是站在桌子上面来对屋顶的东西进行维修或者更换，这样其实有很多弊端。

首先这样比较的危险，因为凳子或者桌子叠起来是很不稳定的，人站在上面有一定的安全隐患，并且搬凳子，桌子也十分麻烦。

其次我们站在搭成的凳子上面或者是在桌子上面，如果家中的家具是用比较名贵的木质成的话，那就也会对家具造成比较的危害，所以这些都十分的不适合。

其实还有就是我们需要取出顶层衣柜的物品时，我们也很难办到。

所以就是在这些条件下，我们结合实际，创造性的设计出了我们这次的作品——家用升降梯。

日常生活中，当我们遇到上述情况时，可以使用很方便的家用升降梯到达制定高度，进行各种维修。

使用很安全，当我们使用完之后，又可以让其折叠，可以很方便的存储，不必为狭小的存储空间担忧。

1.1.2液压升降机的特点

7

液压升降机是一种升降性能好，适用范围广的货物举升机构。

可用于物料上线、下线，装配部件的举升，仓储装卸等场所。

与叉车等车辆配套使用，更加有利于货物的快速装卸等。

采用液压传动，液压升降机会有以下特点:

优点:

1、液压传动能在运行中实行无极调速，调速方便且调速范围比较大。

2、在同等功率的情况下，液压传动装置的体积小，重量轻，惯性小，结构紧凑，而且能传递较大的里或转矩。

3、液压传动工作比较平稳，反应快，冲击小，能高速启动、制动和转向。

4、液压传动的控制调节比较简单。

5、易于实现过载保护，系统超负载。

6、易于实现系列化、标准化、通用化、易于设计，制造推广使用。

7、易于实现回转、直线运动。

8、可以避免系统在某些局部位置产生过度升温。

缺点:

1、液体为工作介质，易泄露，油液可压缩，故不能用于传动比要求精准的场合。

2、不易做远距离传动。

3、对油温和负载变化敏感，不易在低高温下使用，对污染很敏感。

4、液压传动需要单独的能源。

5、液压元件制造精度高，造价高。

6、液压装置出现故障不易追查原因。

总体来说，优点大于缺点，所以液压升降机更能胜任升降的工作。

1.1.2.1剪叉式液压升降机的特点

剪叉式升降机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。

8

第二章机械系统的设计

2.1结构分析

本机构设计的基本尺寸值为1100*500*1000（mm）。

预设升降机在工作时能

使人对距离地面5m的设备进行维修。

又因为剪叉臂与水平面的角度一般最大值

为45度，以便保证剪叉机构的稳定性。

所以设定4层剪叉机构，而剪叉臂的长

度设定为1100mm。

这样算下来，剪叉机构能升高1100*0.707*4=3100mm，加上人

的身高1600mm，以及底座的高度，就可以满足设计要求。

家用液压升降梯重点从结构设计、液压系统设计、电路设计等方面对剪叉式

液压升降机的工作原理、结构特点、型号说明、应用情况进行阐述、计算。

其中

结构设计是本次设计的重点之一，液压升降梯中机械部分的主要分析部分就是

剪叉机构，以下就是家用液压升降梯的简图。

为便于分析升降梯的工作情况，下

面就逐级分析其受力情况。

图2.1升降梯机构简图

9

B

A

4

第四层

D

C

3

第三层

EG

2

第二层

HI

第一层

1

K

J

2.1.1第4层剪叉臂受力分析

第四层ABCD是直接支撑重物的机构。

现就工作平台，剪叉臂ABCD总体受力

分析，如图2-2a，经分析，有

F,F,G/2CD（2-1）

现就工作平台的受力情况进行分析，其受力状况如图2-2b所示，即可看

（2-2）F,F,G/2AB

由以上分析，可得剪叉机构ABCD的受力情况，受力状况如图2-2c所示。

局

部分析之后，即分析剪叉臂AD的受力状况，如图2-2d，得

（2-3）F,04

同样，可得到剪叉臂BC的受力状况，如图2-2e

图2-2（a）升降梯第四层总体受力情况

10

B

A

G

4

G/2

G/2

D

C

图2-2（b）升降梯工作平台受力情况

图2-2（c）升降梯工作平台受力情况

11

B

A

B

G/2

G/2A

G

4

G/2

G/2

G/2

G/2

D

C

图2-2（d）剪叉臂AD受力情况图2-2（e）剪叉臂BC受力情况

图2-2升降梯第四层受力分析

2.1.2第3层剪叉臂受力分析

第三层剪叉机构中有一个液压缸，而此液压缸是重要的举升动力，是此机构

中重要的部分。

现就工作平台、剪叉机构ABCDEG总体受力分析，具体受力情况

如图2-3a所示，可得分析结果

F,F,G/2（2-4）EG

又根据图2-2a，剪叉臂ABCD总体受力分析，有

F,F,G/2CD（2-5）

所以可得剪叉臂CDEG的受力情况，具体如图2-3b。

从图中可以看出，剪叉

臂CDEG的受力情况和剪叉臂ABCD的受力情况是一样的，那么杆CG的受力情况B

是和AD的受力情况也是一样的。

同理，杆DE的受力情况是和BC的受力情况是

一样的。

具体受力情况参看2-2d，2-2e。

先分析液压缸的受力情况，将D点的力沿平行于液压缸的方向和垂直于液压

'F缸的方向分解，如图2-3c，则可得到液压缸的反作用力，记液压缸与水平方M

向的夹角为θ，则有

F,G/2*sin,M（2-6）

Aoo45又0?

θ?

，即可算出F的最大值为G/2*sin45=0.35G，由于本设计要M

求升降梯的最大载荷为150kg。

但基于工作平台、剪叉臂自重以及安全等情况，

令G=3000N，所以F的最大值为0.35*3000=1050N。

M

12

42G/

G/2

4

G/2

G/2

C

D

（a）三四层总体受力分析

（b）第三层总体受力分析

13

G

B

A

D

C

4

G/2

G/2

D

C

3

G/2

G/23G/2

G/2

E

EG

G

（c）液压缸受力分析

图2-3升降梯第三层受力分析

2.1.3第2层剪叉臂受力分析

第2层剪叉机构中没有液压缸，进行受力分析时依然采取总体法，将工作平

台，以及剪叉机构ABCDEGHI看作一个整体，进行受力分析，其受力情况如图2-4a

所示，可得

F,F,G/2（2-7）HI

又根据公式（2-4），可以得出剪叉机构EGHI的受力情况，如图2-4b。

杆EI

和GH的受力情况分别和杆AD、杆BC的受力情况相同。

具体受力情况参看图2-2d

和图2-2e，在此就不在一一赘述。

14

D

Fm'

G/2

E

（a）升降梯第2，3,4层总体受力情况

（b）升降梯第2层受力情况

图2-4升降梯第二层受力分析

2.1.4第1层剪叉臂受力分析

第一层剪叉机构中含有液压缸，采用总体分析法，将整个所有剪叉机构和工

作平台看做整体，其受力情况如图2-5a，可得

15

G

B

A

4

E

G

D

G/2

G/2

C

2

G/2

G/2

3

EG

I

G/2

2

H

G/2

I

H

（2-8）F,F,G/2JK

又根据式（2-7），即可得剪叉机构HIJK的受力情况，如图2-5b。

其杆HK

和IJ的受力情况分别和杆AD、杆CB的受力情况相同。

其液压缸的受力状况与

剪叉机构中CDEG相同，为F,