齊 齊 哈 爾 工 程 學 院 畢業設計（論文）題 目 QB5050路燈維修車改裝設計院 （系） 專業班級學生姓名指導教師成 績年 月 日QB5050路燈維修車改裝設計摘要本課題主要是進行QB5050路燈維修車改裝設計,本設計主要進行設計了裝汽車后部的路燈維修車,通過路燈維修車進行升降.路燈維修車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。路燈維修車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，路燈維修車就如電梯的性能大同小異，我們在使用路燈維修車的時候也可以針對自己的需求對路燈維修車進行設置。根據本課題的研究是適用于高處物料升降運送。根據實際需求擬采取如下：選擇液壓缸為動力，以剪叉式為傳動形式，主體機構采用剪叉式結構設計。對QB5050路燈維修車關鍵零部件進行設計計算與校核，經過驗證能實現預期的設計目標和要求。關鍵詞：路燈維修車，物料升降，剪叉式，路燈維修車，結構設計VI齊齊哈爾工程學院畢業設計（論文）AbstractLifting platform in the industrial production and our daily life plays an important role. The benefit which brings to us is very much. The functional characteristics of the lifting platform is very much, in our lives we in many commercial buildings will be used in the lift, lifting platform as the elevator performance very much the same, we can also according to their own needs for lifting platform settings when using a lifting platform.According to the research on this topic is applicable to high material elevator. According to the actual demand to be taken are as follows: the selection of hydraulic cylinder as the power, the scissor transmission form, scissor structure design of the main mechanism. Design calculation and checking of scissors elevating platform of key parts and components, after the design objectives and requirements verification can achieve the desired.Key Words: Lifting platform, material lift, scissor, lifting platform, structure design第1章 目 錄摘要IIAbstractIII目 錄IV第1章 緒 論71.1路燈維修車在生產和生活中的作用和意義71.2路燈維修車國內研究發展情況71.3 路燈維修車國外發展現狀和發展趨向91.4 課題條件11第2章 QB5050路燈維修車結構設計計算132.1 升降機構的設計132.1.1 升降機構形式的選擇132.1.2 直接推動式升降機構132.1.3 連桿組合式升降機構132.2 路燈維修車的兩種機構形式162.3 路燈維修車機構中三種液壓缸布置方式的分析比較172.3.1問題的提出172.3.2三種方案的分析和比較172.4 QB5050路燈維修車結構分析182.5 QB5050路燈維修車的運動分析192.6 QB5050路燈維修車的動力分析222.7 QB5050路燈維修車參數的確定232.7.1基本幾何尺寸的確定232.7.2 液壓缸推力T及行程S的確定242.8QB5050路燈維修車的校核252.8.1各鉸接點的受力分析252.8.2各鉸接點銷的選擇與校核282.8.3油缸作用處桿件尺寸的確定與校核282.9 強度校核302.9.1 剪叉臂的強度校核302.9.2 液壓缸底架固定橫梁的強度校核332.10 軸的強度校核362.10.1 內剪叉臂固定端銷軸的強度校核362.10.2 液壓缸缸體尾部銷軸的強度校核362.10.3 液壓缸活塞桿頭部支撐軸的強度校核37第3章 液壓傳動系統的設計計算383.1明確設計要求 制定基本方案383.2制定液壓系統的基本方案383.2.1確定液壓執行元件的形式14383.2.2 確定液壓缸的類型403.2.3 確定液壓缸的安裝方式403.2.4 缸蓋聯接的類型403.2.5擬訂液壓執行元件運動控制回路403.2.6液壓源系統403.3確定液壓系統的主要參數15413.3.1載荷的組成與計算：413.3.2初選系統壓力433.3.3計算液壓缸的主要結構尺寸443.3.4確定液壓泵的參數18463.3.5管道尺寸的確定473.3.6油箱容量的確定483.4液壓缸主要零件結構、材料及技術要求483.4.1缸體483.4.2活塞493.4.3活塞桿503.4.4活塞桿的導向、密封和防塵513.4.5液壓缸的排氣裝置513.4.6液壓缸安裝聯接部分的型式及尺寸523.5 本章小結54總結57參考文獻58致 謝59齊齊哈爾工程學院畢業設計（論文）第1章 緒 論1.1路燈維修車在生產和生活中的作用和意義路燈維修車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。路燈維修車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，路燈維修車就如電梯的性能大同小異，我們在使用路燈維修車的時候也可以針對自己的需求對路燈維修車進行設置。可見路燈維修車對我們作用是相當的大。路燈維修車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，所以路燈維修車在我們進行高空操作的時候就給我們帶來的重要的作用。路燈維修車就是上下操作，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。 路燈維修車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。路燈維修車在這里清潔、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路燈維修車國內研究發展情況自改革開放三十年，中國的城市建設和發展的突飛猛進，在中國的路燈維修車產業的良性發展，路燈維修車做為人們的出行的垂直運輸工具已經隨處可見。引進外資，合作辦廠在1978，十一的第三次全體會議上的一項重大決策和改革開放。我公司自主研發，生產，路燈維修車的發展階段，外國資本運行路燈維修車廠引進安裝路燈維修車，從合資企業大量。如：成立于1980年7月4日中國迅達電梯路燈維修車的有限公司，是由中國建設機械總公司，股份有限公司，香港怡和迅達瑞士迅達（遠東）股份有限公司3的合資企業，這是中國機械行業的第一家合資企業自改革開放以來。公司在中國設立的路燈維修車行業掀起了1984年12月1日的繁榮，引進外資；天津市平臺公司，中國國際信托投資公司和美國美國奧的斯電梯路燈維修車公司合資組建的天津奧的斯電梯路燈維修車有限公司正式成立。引進外資，合作辦廠，不僅有利于中國地方路燈維修車產業的進一步發展，也為中國的城市的發展產生重大而深遠的影響。從1979以來，路燈維修車，生產已越來越快：不僅如此，產品結構也發生了顯著的變化：直流路燈維修車老已被淘汰，交流雙速電梯，調壓調速交流調速梯逐漸取代VVVF交流變頻調速電梯控制系統平臺，已在PLC和微機控制技術的采用，最高的梯形速度已達到4m/s；行業出現了翻天覆地的變化：企業生產條件的路燈維修車，員工的素質，管理水平有了很大的提高。為什么我們的技術提高很快，這不能不歸功以經濟建設為確定在第三屆十一中心的一般原則。沒有大規模的經濟建設，沒有路燈維修車市場的今天，就不會有今天的自然路燈維修車產業。其次，由于改革開放政策。改革開放后，黨中央和國家在上海，寧波，溫州，福州，廣州，委員會，作為一個城市區。自1985以來，先后在長江三角洲，珠江三角洲，福建東南部和渤海地區開辟經濟開放區。根據路燈維修車產業的特殊性，這些地區將成為中國工業發展集中路燈維修車。隨著大量的路燈維修車企業的建立，中國路燈維修車產業在技術，管理規范了。1984六月，中國建筑機械制造商協會路燈維修車分公司工程機械協會成立大會在西安市舉行的三個分會，路燈維修車，也是中國現在路燈維修車會的前身。1986年1月1日，“中國路燈維修車”建設機械制造商協會建設機械協會更名為“中國工程機械工業協會路燈維修車，升降協會”的兩級協會平臺會升級，這是在路燈維修車業發展史上的里程碑。從舉升平臺行業有自己的行業組織。1987，國家標準GB 7588-87”提升的建造和安裝的安全規則”平臺發行。標準歐洲標準EN81-1”提升為建筑安裝“平臺安全規定（1985修訂版，十二月）。本標準的意義是對制造和安裝質量與路燈維修車的保護很重要。改革的第一個十年對外開放是提升產業的萌芽時期的路燈維修車的初級階段，產業鏈形成的平臺。穩步發展，創新改革開放的第二到十年可以說是中國提升產業發展平臺后，十年的創新。改革開放后的第一個十年內，中國的路燈維修車產業的同時吸收新技術國際路燈維修車，相關的管理系統也在不斷的完善。改革開放以來，我國的城市建設和發展的突飛猛進，更加有利于推動我國的路燈維修車產業的發展，已在1997的平面與上一年總產出的路燈維修車，良好的結果的持續增長，總產值，這證明了我們的路燈維修車產業比較成熟，有能力適應市場變化，抓住機遇，有了很大的提高。1998，路燈維修車，蘇州江南路燈維修車有限，國家的自動扶梯和自動人行道的品牌已銷往馬來西亞，泰國，菲律賓，印度尼西亞，新加坡，阿拉伯聯合酋長國，孟加拉國，埃及，敘利亞，土耳其，阿根廷，澳大利亞，德國，英國，荷蘭，意大利，葡萄牙，希臘和其他近20個國家和我國臺灣澳門地區，路燈維修車，生產超過30200臺。迅速改變隨著我國經濟的快速發展，城市建設的不斷完善，路燈維修車不僅在高檔商務寫字樓，大酒店商場存在，蔓延到高層住宅樓，一個角落也走進了人們的生活，成為城市建設中不可缺少的垂直交通工具中國有1300000000人口，與路燈維修車的人均量的13的世界平均水平的1/10，發達。路燈維修車巨大的市場吸引了幾乎所有的路燈維修車的業務關系。2007，中國政府頒布了一系列的經濟政策，加強宏觀調控，路燈維修車市場逐漸趨于穩定和規范化的軌道。1.3 路燈維修車國外發展現狀和發展趨向近20年世界工程路燈維修車行業發生了很大變化。RT(越野輪胎路燈維修車)和AT(全地面路燈維修車)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，導致世界工程路燈維修車市場進一步趨向一體化。目前世界工程路燈維修車年銷售額已達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、日本（亞洲）和歐洲。美國既是工程路燈維修車的主要生產國，又是最大的世界市場之一。美國制造商的實力也有所增強，特雷克斯路燈維修車公司的崛起即是例證。特雷克斯路燈維修車公司前身是美國科林路燈維修車廠。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。多數廠商在爭奪上述市場的同時，還努力擴大產品系列。格魯夫公司的汽車路燈維修車和RT產品具有競爭優勢，購買克虜伯公司后，在AT產品方面也頗具實力，該公司還準備生產履帶式路燈維修車。馬尼突沃克公司已在履帶式路燈維修車行業居支配地位，但也希望在其他路燈維修車產品領域取得相同影響力。而多田野公司則希望能擁有一家美國制造基地，但目前時機尚未成熟。擁有多種類型產品可使收入多樣化。特雷克斯公司既經營采礦設備又經營起重搬運設備，起重搬運設備包括AT和RT產品、汽車路燈維修車、履帶式路燈維修車、塔機等。林克貝爾特公司基于其生產挖掘機的經驗，成為首先將技術應用于桁架臂式 路燈維修車的廠商之一。但目前住友公司已將其在日本和美國的路燈維修車與挖掘機企業(包括林克貝爾特)分開，其依據是路燈維修車和挖掘機屬于不同行業。利勃海爾既生產挖掘機，也生產流動式路燈維修車和塔式路燈維修車，還在愛爾蘭生產集裝箱搬運路燈維修車，其旗下各企業均為單獨實體。1.4 課題條件路燈維修車在現代物流、航空裝卸、大型設備的制造與維護等場合廣泛應用。隨著經濟的發展，科學技術的進步，社會競爭也越來越激烈，為了提高企業生產速度，減輕工人的勞動強度，并且實現生產過程的自動化，人們設計了可以減少人力物力并且能夠出色完成任務的路燈維修車。路燈維修車的種類比較繁多，根據不同的用途、路燈維修車的結構、動力傳遞形式以及規格會有不同的選擇和設計。圖1-1 路燈維修車機械傳動方式的特點是零件加工相對要求不高、結構較簡單、加工容易、維修方便、適應環境能力強、抗沖擊性能好、可實現準確到位，并有自鎖功能、不污染環境。研制安全、可靠的液壓驅動的QB5050路燈維修車，將有利于保證高空作業的安全，具有一定的實用價值。具體研究內容及要求包括：1. 查找相關文獻，分析路燈維修車的研究現狀和發展趨勢。2. 設計QB5050路燈維修車的機械結構，并根據設計要求選用元器件和校核結構件強度。3. 對QB5050路燈維修車進行進行運動學和動力學分析。主要技術指標：1. 完成QB5050路燈維修車的機械結構設計及運動分析。2. 完成直角坐標機械手的元器件選型。3. QB5050路燈維修車升降不小于高度4.5米，承載重量200kg。4. 完成2張A0圖紙，并完成設計報告和資料翻譯。53齊齊哈爾工程學院畢業設計（論文）第2章 QB5050路燈維修車結構設計計算2.1 升降機構的設計2.1.1 升降機構形式的選擇升降機構分為兩大類：直推式和連桿組合式，它們均采用液體壓力作為升降動力。直推式升降機構利用液壓油缸直接升降車廂傾卸。該機構布置簡單、結構緊湊、升降效率高。但由于液壓油缸工作行程長，故一般要求采用單作用的2級或3級伸縮式套筒油缸。2.1.2 直接推動式升降機構油缸直接作用在車廂底板上的升降機構稱為直接推動式升降機構，簡稱直推式升降機構。按升降點在車廂底板下表面的位置，該類升降機構又可分為油缸中置(圖2-1a)和油缸前置(圖2-1b)兩種型式。前者油缸支在車廂中部，油缸行程較小，油缸的升降力較大，多采用雙缸雙柱式油缸；后者的油缸支在車廂前部，油缸的升降力較小，油缸行程較大，一般用于重型路燈維修車上，油缸則通常采用多級伸縮油缸。 圖2-1 直接推送式升降機構Fig.2-1 The lifting mechanism of direct-push model2.1.3 連桿組合式升降機構油缸與車廂底板之間通過連桿機構連接的升降結構稱為連桿組合式升降機構。生產實踐表明，連桿組臺式升降機構具有很大的優越性。根據油缸的安裝特點，連桿組臺式升降機構又可分為油缸前推(后推)連桿放大式、油缸前推(后推)杠桿平衡式、油缸浮動等多種結構型式。（1）油缸前推連桿放大式(馬勒里式)升降機構該種升降機構(圖2-2所示)通過三角板與車廂底板相連，車廂的升降支點較靠近車廂的前部，故車廂受力狀況較好；當達到最大升降角度時，油缸幾乎處于垂直狀態，車廂上升到最置不易傾下，穩定性好；油缸最大推力較小，油壓特性好。但整個機構較龐大，油缸在升降過程中的擺角較大，工作行程較大。圖2-2 前推連桿放大式升降機構Fig.2-2The lifting mechanism of lever magnify model from the forward（2）油缸前推杠桿平衡式升降機構該種升降機構(圖2-3所示)通過拉桿與車廂底板相連，升降支點較靠近車廂的前部，故車廂受力狀況較好；初始時拉桿幾乎是垂直頂起車廂，因此機構運動性能好。但該機構三角形連桿的幾何尺寸較大，結構不緊湊，油缸擺角較大，工作行程較大，液壓管路不易布置。 圖2-3前推杠桿平衡式升降機構Fig.2-3The lifting mechanism of lever balance model from the front（3）油缸后推連桿放大式(加伍德式)升降機構該種升降機構(圖2-4所示)通過三角板與車廂底板相連推動車廂，啟動性能較好，并能承受較大的偏置載荷；升降支點在車廂幾何中心附近，車廂受力狀況較好。但該機構升降力系數較大，工作效率較低。圖2-4 后推連桿放大式升降機構Fig.2-4 The lifting mechanism of lever magnitude model from the behind（4）油缸后推杠桿平衡式升降機構該種升降機構(圖2-5所示)的油缸下鉸點、三角板的固定鉸點、車廂翻轉鉸點幾乎均勻分布在副車架上，減少了車架后部的集中載荷；同時，這種三點支承方式有利于改善機構的整體橫向剛性。升降過程中油缸擺角小，機構的工作效率也較高，但機構升降力系數較大，使相同升降質量所需升降力較其他升降機構大。圖2-5 后推杠桿平衡式升降機構Fig.2-5The lifting mechanism of lever balance model from the behind（5）油缸浮動式升降機構圖2-6 油缸浮動式升降機構Fig.2-6 The lifting mechanism of float model該種機構(圖2-6所示)油缸的一端直接與車廂底板相連，另一端不是固定在車架上，而是可以隨著車廂的翻轉而運動，故稱為油缸浮動式升降機構 該機構的拉桿也與車廂底板直接相連，升降支點較靠近車廂的前部，故車廂受力狀況較好，工作效率較高。但該機構幾何尺寸較大，結構不緊湊,升降過程中油缸擺角較大，使得液壓管路難于布置。由以上分析可知，現在的液壓升降機構有多種型式，每種型式的性能各有千秋，要因車而異，合理選用，選用的原則是:首先必須充分考慮車輛的使用條件和環境；其次要考慮制造工藝；最后要兼顧成本。2.2 路燈維修車的兩種機構形式圖2-7 機構一圖2-8 機構二路燈維修車的兩種機構形式如圖2-7和圖2-8所示，它們只是兩側相同機構的一側。由以上兩圖可看出，機構一（圖2-7）是全部為固定鉸支座的兩平行桿同步運動的結構，機構二（圖2-8）是兩固定鉸支座和兩個滑動鉸支座的剪叉式結構。這兩種機構都可以實現上板臺面升降的運動，但相比較之下，機構一有三點不足：a) 機構一在升降過程中上板不僅有豎直方向的位移變化，而且還有水平方向的位移變化，而機構二的上板在升降過程中只有豎直方向的位移變化。這樣，在總體尺寸一樣的情況下，機構二升降時所需的空間較小。b) 機構一在升降的過程中，所載物體的質心相對機構的支撐中心的變化很大，這樣就要求更大的動力，即要求推力更大的液壓缸。結果會增加安裝尺寸和生產成本。c) 機構一的穩定性沒有機構二的對角雙三角的結構穩定性好。 綜上所述，機構二較機構一更合理。所以，在結構上選擇機構二。2.3 路燈維修車機構中三種液壓缸布置方式的分析比較2.3.1問題的提出液壓缸的布置方式主要包括液壓缸對機構的作用力（動力）點位置及液壓缸的起始安裝角度等。在機構確定的情況下，動力的作用點是關系所需動力大小的關鍵。而路燈維修車的動力由液壓缸提供，因此，作用點的位置直接關系液壓缸的選擇。此外，液壓缸的安裝起始角度也對所需動力大小有較大影響。總之，液壓缸的布置方式是設計的一個重要環節，是設計成功與否的關鍵之一。那么液壓缸究竟選擇怎樣的布置方式？2.3.2三種方案的分析和比較以下是液壓缸的三種布置方式，如圖2-9，圖2-10，圖2-11所示，基于剪叉式機構的優點，它們都是采用剪叉式機構，可以看做三種方案：方案一（圖2-9）：液壓缸的一端在底座的固定鉸支座上，另一端支撐在支架1上靠近滾動鉸支座的位置。當兩支架幾乎處于水平位置時，液壓缸與底座的夾角很小，這時要把臺面升起就需要液壓缸提供很大的推力，甚至不能把臺面升起。此外，液壓缸的布置需要在底座長度比支架還更長的基礎上額外地加長底座，這樣就需要跟多的底座材料。方案二（圖2-10）：液壓缸的一端在底座的固定鉸支座上，另一端支撐在支架1與支架2的鉸支軸上。當兩支架幾乎處于水平位置時，液壓缸與底座的夾角也很小，這時要把臺面升起也需要液壓缸提供很大的推力。雖然液壓缸推動支架的力臂會隨著臺面的升起而迅速增大，從而使所需的液壓缸的推力迅速減小。然而，同時也使液壓缸的行程增加迅速增加，最終就需要大行程的液壓缸，而液壓缸的布置需要更大的長度空間，可能在液壓缸完全收縮時支架仍不能完全收回，造成臺面的高度過高。方案三（圖2-11）：液壓缸的一端在底座的固定鉸支座上，另一端支撐在與支架2成一定角度且同固定鉸支座的桿上。這樣，當兩支架處于水平位置時，液壓缸與底座仍有一定夾角，且，這時要把臺面升起所需要液壓缸提供的推力就會比前兩種布置的推力小很多。雖然液壓缸推動支架的力臂隨著臺面的升起而增大幅度沒有方案二的快，即使所需的液壓缸的推力減小更平緩。然而，同時液壓缸的行程增加也比較平緩，最終所需要的液壓缸行程也不會很大，布置液壓缸的空間也是足夠的。因此，在稍微增加了液壓缸推力的同時獲得了更多的優點。圖2-9 方案一圖2-10 方案二圖2-11 方案三綜上所述，方案三是路燈維修車設計的最佳方案（如圖2-11所示）。2.4 QB5050路燈維修車結構分析為了保證操作人員在工作平臺上更加安全，剪叉臂與水平的最大允許角度為45。因此，每一層上升的最大高度為1.25m，要使升降機能夠上升到5m的高度，至少需要4層剪叉臂，1.254=5m,這樣就達到了5m的高度。圖2-12方案三如圖2-12所示，臂AE、CE、BD、BF均相等，剪叉臂AE和BF通過H點鉸接，臂BD和CE通過G點鉸接，臂AE和CE通過E點鉸接，臂BD和BF通過B點鉸接；F點與副車架鉸接，C點與托架鉸接；鉸接點A在液壓缸N的作用下能夠在水平滑槽中移動，另外鉸接點D也能水平移動，且與A點的運動方向相反。由于點A和D的移動，從而車廂在垂直面內升降并伴隨有少量水平位移。2.5 QB5050路燈維修車的運動分析在車廂舉升過程中油缸以一定的速度推動滑快A向后移動，A點的速度為A；由于A點的水平移動帶動雙級剪式機構運動，從而使得BFA發生變化，即由初始位置的0變為1=0+；因為剪式機構的運動帶動點D同時向上和向前移動，所以臺面DF在整個過程中向上向后移動（為貨物的傾斜做準備）。其中點B和點H的瞬時速度分別為B和H；點D的水平和垂直速度分別為Dx和Dy；車廂支撐臺面的水平和垂直平移速度分別為X和Y。桿BF上B點、H點的瞬時轉動中心都為F點，從而可求得（取車廂移動的方向為正方向，即水平向右和垂直向上為正向），其運動簡圖如圖2-13所示。B點的運動速度B： （2-1）圖2-13 運動簡圖圖2-14 2QB5050路燈維修車運動分析簡圖 （2-2）點H分別相對于點A、F以相同的角速度轉動，其中點A又以速度A水平移動,而點F靜止不動，于是可得：H點相對于點F的運動速度HF： （2-3） （2-4）H點相對于點A以角速度運動的速度HA： （2-5） （2-6）圖2-15 角速度運動 則點H的水平和垂直速度和: （2-7） （2-8） 且， 則： （2-9）D點相對于B點以角速度轉動，則D點速度: （2-10） （2-11）將式（2-1）、（2-2）代入上式可得： （2-12）D點的升降速度與車廂支撐臺面的升降速度一致，因此臺面上升速度 （2-13）由于等臂雙級剪式機構的運動特點-點A、B、C始終在一條垂直線上，同樣點D、E、F也始終在同一鉛垂線上。從上述計算中可以發現，在車廂被舉升的整個過程中，點D、E、F沒有發生位移，即D、E、F三點只在垂直方向上有位移；那么車廂在舉升過程中的水平移動量只取決于點A的水平移動量，則臺面的水平運動速度：又因為滑快A由油缸直接水平推動，所以油缸活塞的運動速度：則： （2-14） （2-15） （2-16）2.6 QB5050路燈維修車的動力分析剪式QB5050路燈維修車，不計剪式機構的重力和各種摩擦力，則該質點系具有理想約束，因此可以用虛位移原理求解其所受各力的相互關系。虛位移原理：又稱分析靜力學的原理是所有作用在質點系上的主動力對其作用點的虛位移所作的虛功之和為零。對n個質點組成的質點系，其數學表達式為： （2-17）式中Fi和ri分別表示第i個力和它的虛位移。圖4.3中雙級剪式QB5050路燈維修車所受的主動力為重力G（包括裝載質量me，車廂質量m1，車廂支撐臺面質量m2）和水平油缸的水平推力FN。由虛位移原理可得 （2-18）上式中兩虛位移的關系則： （2-19）由式（2-19）可知，在一定裝載質量的情況下，油缸活塞對滑塊A的水平推力隨角度（為桿BF繞點F轉過的角度）變化而變化。根據設計要求的荷重和剪叉機構的結構尺寸，可求出在整個升程范圍內油缸活塞的推力，以此作為油缸選擇設計的依據。2.7 QB5050路燈維修車參數的確定2.7.1基本幾何尺寸的確定如圖2-16所示，AE、CE、BD、BF為桿長相等的四桿，AE與BF，CE與BD鉸接與中點H、G、A、D為滑動鉸接。圖2-16 四桿連接圖設，初始位置，當到達最大升程時；由幾何關系可得： （2-20） （2-21）為了使整個QB5050路燈維修車不超過車廂底部安裝空間，需滿足： （2-22） （2-23）取，聯立（2-20）、（2-21）、（2-22）、（2-23）求解并圓整得：2.7.2 液壓缸推力T及行程S的確定 考慮到超載的因素，因此計算臺面荷重應有一定的安全系數，即臺面荷重：N由式（2-19）得：N由于液壓缸的作用力同時作用在兩等距離的內剪叉臂上，所以油缸對單側內剪叉臂的作用力P為：N （2-24）Smm2.8 QB5050路燈維修車的校核本次設計的雙級剪式QB5050路燈維修車各鉸接點均采用同型號的雙頭螺紋銷連接，因此在對該機構進行校核的時候，除了要對剪叉臂進行強度校核外，還要對各鉸接點的銷軸進行強度校核。由于在該機構的運動過程中各鉸接點的受力在不斷變化，只需最大受力點進行校核。2.8.1各鉸接點的受力分析 結合雙級剪式QB5050路燈維修車的結構和運動特點，對其進行整體受力分析。設貨物重心與C點的距離K，A、D點的滑動摩擦系數為f，不計雙級剪式機構的自身重力和內部摩擦力。1.將貨物對該機構的作用力分解到C、D兩點上根據力學定理可得： （2-25） （2-26） （2-27）2.將剪式機構看作一個整體，根據力學定理可得A、F點的受力情況： （2-28） （2-29） （2-30） （2-31）3.對臂AHE及CGE隔離受力分析，如圖2-17所示，根據力學定理可得：圖2-17 剪叉臂受力簡圖（a）則： （2-32） 則： （2-33）聯立式（2-32）和（2-33），得 （2-34）對E點取矩，（2-35）將式（2-25）、（2-26）、（2-28）、（2-29）及（2-34）代入式（2-35），則： （2-36） （2-37） （2-38）4.以臂BGD為隔離研究對象，如圖2-18所示。圖2-18 剪叉臂受力簡圖（b）則： （2-39）2.8.2各鉸接點銷的選擇與校核考慮到整體布局需要，以及結合裝配草圖，根據摩擦副的特性，取。對上述各鉸接點在任意角度時的計算公式的分析計算，可知H點承受的作用力最大，且當時作用在H點的力最大。由式（2-37）知，當時KN KN銷軸均用45鋼制造，作調質處理，其屈服強度=355MPa，選擇安全系數為2，其許用剪切應力=0.5=177.5MPa。考慮到生產制造的方便、節省制造工時，在使用材料允許的條件下，該機構交接的雙頭螺紋銷均采用同一直徑，取mm。MPa因此，該機構所有鉸接點選用的銷均滿足強度要求。2.8.3油缸作用處桿件尺寸的確定與校核考慮到該桿件所受的作用力比剪式機構鉸接點處的力大，經比較后取mm。MPa經校核可知，該桿件滿足使用的強度要求。為了使工作臺面下降至最低位置時滾輪不至于脫離滑道，剪叉臂的長度應該比底座的長度b小一些，一般可取 .(2-40)由設計參數可知：，。初選底座長度，系數為0.8，則根據式(2-40)可得剪叉臂的長度 。2.液壓缸安裝位置的確定由圖2-19可知 ： .(2-41) 則 所以，即 而 初選 ，,，。而液壓機構的有效垂直升降高度為 .(2-43)根據，液壓缸上下交接點g、f的距離S（即液壓缸的瞬時長度）為 .(2-44)液壓缸兩交接點之間的最大距離和最小距離分別為 設液壓缸的有效行程為，為了使液壓缸兩鉸接點之間的距離為最小值時，柱塞不抵到液壓缸缸底，并考慮液壓缸結構尺寸和（如圖3-6所示），一般應取 .(2-45)同樣，為了使液壓缸兩鉸接點之間的距離為最大值時，柱塞不會脫離液壓缸中的導向套，一般應取 .(2-46)式（2-45）和式 (2-46)中的和根據液壓缸的具體結構決定。圖2-19 液壓缸結構尺寸2.9 強度校核 整個機構，受力較大的零部件有內剪叉臂，液壓缸的支撐橫梁，銷軸等，所以進行校核時，只需對這些受力較大的零件校核即可。2.9.1 剪叉臂的強度校核 由圖2-20可知，內剪叉臂aed受力要遠大大于外剪叉臂bec，所以這里只校核外臂。外剪叉臂受力。的角度越小，則推力的值越大。若取最大值時滿足強度要求，則該剪叉臂即滿足強度要求。當機構在最低位置時，的值最小，即值最大。參照圖，剪叉臂所受的力都與剪叉臂有一定的夾角，為方便受力分析，將所有的力都按沿剪叉臂方向和垂直剪叉臂方向分解，有下列式子：.(2-47).(2-48) .(2-49).(7.50).(2-51).(2-52).(2-53).(2-54)圖2-20 內剪叉臂aed受力圖各力分解后的受力圖如圖2-21(a)所示，彎矩圖見圖2-21(c)圖2-21 內剪叉臂aed的軸向及徑向分解受力圖剪叉臂的g處由于是有一個肋板作用，可看作力作用在剪叉臂上為均布載荷。由圖2-21（c）中可知，最大彎矩發生在k點處，但需校核e、k兩點處的強度，且圖中有，。又已知剪叉臂的橫截面寬和高分別為，如圖2-22所示，圖2-22（a）是e點處的截面圖，圖2-22（b）是k點處的截面圖。e點處的抗彎截面系數為k點處的抗彎截面系數為圖3-22 剪叉臂e、k兩點處的截面圖因為當時，此時e、k兩點的彎矩最大，且由式（7.8）得，則選擇材料為，參照參考文獻1，所以是安全的。2.9.2 液壓缸底架固定橫梁的強度校核液壓缸底架固定橫梁（如圖2-23所示）選擇的是60號方鋼，其受力情況如圖3-5所示；已知60號鋼的邊長為60mm，液壓缸推力作用點到坐標系O的距離為65mm，分別為推力在X，Y軸上的分力，且，。當液壓缸在最小角度，即工作臺在最低位置時，液壓缸推力最大，雖然此時最小，即,，分力最大，所以由式(3.19)可得，則。當液壓缸在最大角度，即工作臺在最置時，雖然液壓缸推力最大，此時最大，即,，分力最大，所以由式(3.19)可得，則。圖2-23 液壓缸與底架連接的橫梁圖2-24 液壓缸與底架連接的橫梁截面圖 把它們平移到O點后，有1.對于X軸方向，其受力如圖2-24所示圖2-25 橫梁X軸方向的受力圖因為梁的抗彎截面系數，所以2.對于Y軸方向，液壓缸固定橫梁受力如圖2-26圖2-26 橫梁Y軸方向的受力圖又梁的抗彎截面系數，則3.當作用點平移到O點時，會產生一個扭矩，該扭矩的大小為又，其中，此時，該扭矩對橫梁截面產生的剪切力為參照參考文獻7，又由第四強度理論帶入并化簡：又選材料為，參照參考文獻7，取安全系數為2，則，所以是安全的。2.10 軸的強度校核 由圖分析可知，剪叉臂受力最大的地方為g點和d點，所以只需校核該兩處的銷軸即可。2.10.1 內剪叉臂固定端銷軸的強度校核 因為銷軸較短，所以只受切應力。依圖2-21可知，剪叉臂固定端（即d點）銷軸所受的力為。當機構面處于最低位置，即時，銷軸受到的剪力最大，根據式(7.7)得。又銷軸的直徑為，導油孔直徑為，則其橫截面積為 又銷軸受力情況見圖，從圖中可知銷軸受剪力為雙剪切，又參照參考文獻7，銷軸的材料為35鋼，經表面熱處理，參照參考文獻7，35鋼的許用應力。取安全系數為2，則有，所以滿足要求。2.10.2 液壓缸缸體尾部銷軸的強度校核液壓缸尾部銷軸的受的力即為液壓缸的推力，如圖2-27所示，因為銷軸較短，所以只受切應力。又銷軸的直徑為，導油孔的直徑為，則銷軸的橫截面積為 圖2-27 尾部銷軸的受力圖參照3.2.2節，有 選擇銷軸材料為35，又35鋼的許用應力，取安全系數為2，則有，所以設計的銷軸滿足要求。2.10.3 液壓缸活塞桿頭部支撐軸的強度校核 依圖3-2可知，液壓缸頭部支撐軸（即g點）所受的力為。當機構面處于最低位置，即時，液壓缸受到的推力最大，即。又銷軸的直徑為，導油孔直徑為，則其抗彎截面系數為又銷軸受力情況見圖2-28，參照參考文獻7，校核軸的彎曲強度為圖2-28 頭部支承軸的受力圖軸的材料為鋼，經表面熱處理，參照參考文獻7，鋼的許用應力。所以滿足要求。齊齊哈爾工程學院畢業設計（論文）第3章 液壓傳動系統的設計計算3.1明確設計要求 制定基本方案設計之前先確定設計產品的基本情況，再根據設計要求制定基本方案。以下列出了本設計-剪式液壓升降臺的一些基本要求：1.主機的概況：主要用途用于家用小型重型設備起升，便于維修，占地面積小，適用于室外，總體布局簡潔；2.主要完成起升與下降重物的動作，速度較緩，液壓沖擊小；3.最大載荷量定為3.5噸，采用單液壓缸控制聯接組合叉桿機構進行升降動作。最大起升高度略大于一人高度；4.運動平穩性好；5.人工控制操作，按鈕啟動控制升降；6.工作環境要求：不宜在多沙石地面、木板磚板地面等非牢固地面進行操作，不宜在有坡度或有坑洼的地面進行操作，不宜在過度寒冷的室外進行操作；7.性能可靠，成本低廉，便于移動，無其他附屬功能及特殊功能；3.2制定液壓系統的基本方案3.2.1確定液壓執行元件的形式14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。表3.1 液壓缸與液壓泵特點比較名 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往返速度相等柱塞缸結構簡單單向工作，靠重力或其他外力返回續表3.1 液壓缸與液壓泵特點比較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