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1、1. 前言12. 系统方案确定33. 工艺参数及工况分析94. 升降机机械机构的设计和计算94.1 升降机机械结构形式和原理94.2 升降机的机械结构和零件设计94.3 升降机在举升过程中的受力分析及前度校核105. 液压系统的计算135.1 缸筒的设计135.2 活塞杆的设计与计算195.3 液压缸工作行程确定205.4 最小导向长度215.5 液压缸的流量225.6 液压缸的结构设计225.7 控制阀的选用286. 电机的选择297. 液压泵的选择307.1 液压泵站的组成分类307.2 液压泵站的选择308. 液压回路和电气控制系统319. 装配图与零件图3310. 总结3711. 参考
2、文献381. 前言1.1 升降机在生产和生活中的作用和意义升降机不论是在工业生产还是我们的日常生活中都有着重要的作用。给我们带来的利益是非常的多。升降机的功能特色是非常多的，在我们生活中我们在很多的商务大厦都会用到电梯，升降机就如电梯的性能大同小异，我们在使用升降机的时候也可以针对自己的需求对升降机进行设置。可见升降机对我们作用是相当的大。随着我们生产力的不断加大，生活的不断改善，对升降机的需求也就在不断的增多，生活中的每个角落升降机的应用都会给我们带来客观的利益。升降机在我们生产中的应用已经非常的普遍了，而且在我们生产中有着重要的作用，尤其是货物高空操作。现在经济不断的发展，顺应社会的需求，
3、生产力不断的加大，而且现在高空操作也是比较多的，所以升降机在我们进行高空操作的时候就给我们带来的重要的作用，而且可以给我们提供一个安全稳定的平台。我们在高空作业的时候可以给我们的安全提供保障。升降机不仅在生产中有着重要的作用，在我们生活中的应用也是非常的重要的，而且非常的普及。在酒店、宾馆、影院等等公共休闲娱乐场所我们都知道干净舒适是第一，所以保持干净是我们必须的。升降机在这里清洁、 灯具维修换修、设备的调试安装维护保养都是非常的重要的。1.2 升降机国内外的研究发展情况（ 1）国内发展情况：改革开放三十年以来, 我国城市建设发展突飞猛进，有利的带动了我国升降机产业的发展, 升降机做为人们出行
4、的垂直交通工具已经随处可见。1978 年，党的十一届三中全会作出了实行改革开放的重大决策。我们从独立研发、 生产、 安装升降机阶段发展到引进外资开办升降机厂，大批合资升降机企业拔地而起。从自1979 年至今升降机的产量有了飞速的增长：不仅如此产品的结构也发生了明显的变化：老的直流升降机已被淘汰，交流双速梯、acvv 交流调速梯逐渐被vvvf 交流变频变压调速升降机所取代，控制系统已在大量采用plc 和微电脑控制技术，最高梯速已达到4m/s；行业出现了翻天覆地的变化：升降机企业的生产条件、员工素质、管理水平有了极大的改善与提高。为什么我们的科技能够提高的那么快，这不能不归功于党的十一届三中全会确
5、定的以经济建设为中心的总方针。没有大规模的经济建设，就没有今天的升降机市场，自然就没有今天的升降机行业。其次，不能不归功于改革开放的政策。改革开放后，党中央和国务院开放了上海、宁波、温州、福州、广州、等多个城市特区。从1985年起，又相继在长江三角洲，珠江三角洲，闽东南地区和环渤海地区开辟经济开放区。 根据升降机行业的特殊性，这些地区也必将成为我国升降机行业发展集中地。 改革开放的第一个十年是我国升降机行业的萌芽期、升降机产业链形成的初3级阶段。改革开放后的第二个十年可以说是中国升降机行业稳步发展, 不断创新的十年。 经过改革开放第一个十年，我国升降机行业在吸收国际升降机新技术的同时，相关的管
6、理体制也在不断的完善。随着我国经济的快速发展、城市化建设的不断完善，升降机已不只存在于高档商务写字楼、大酒店、商城普及到高层住宅楼，同时也走进人们生活的多个角落，成为城市建筑中不可缺少的垂直交通工具。中国升降机行业之所以迅猛发展，日新月异，其根本的原因就是党的十一届三中全会推出的改革开放的大政方针，改革开放加快了中国发展的步伐。中国目前不但是全球最大的升降机生产基地和消费市场，也是拥有升降机最多的国家之一。现在我国升降机生产力不断提高，质量也被国际市场所认可，不但能够满足国内市场需求，国际市场的供应能力也在加强。（ 2）世界升降机发展现状和升降机发展趋向：近 20 年世界工程升降机行业发生了很
7、大变化。RT（越野轮胎升降机） 和AT（全地面升降机） 产品的迅速发展，打破了原有产品与市场格局，在经济发展及市场激烈竞争冲击下，导致世界工程升降机市场进一步趋向一体化。目前世界工程升降机年销售额已达75 亿美元左右。主要生产国为美国、日本、德国、法国、意大利等，世界顶级公司有10 多家，主要集中在北美、亚洲和欧洲。美国既是工程升降机的主要生产国，又是最大的世界市场之一。但由于日本、德国升降机工业的迅速发展及RT和 AT产品的兴起，美国厂商曾在20 世纪60 70年代世界市场中占有的主导地位正逐步受到削弱，从而形成美国、日本和德国三足鼎立之势。近几年美国经济回升，市场活跃，外国厂商纷纷参与竞争
8、。美国制造商的实力也有所增强，特雷克斯升降机公司的崛起即是例证。特雷克斯升降机公司前身是美国科林升降机厂。1995 年以来，其通过一系列的兼并活动，已发展成为世界顶级公司之一。升降机制造业中的联合之风与汽车业很相似，在汽车行业中，通用汽车、福特、雷诺、宝马、梅赛德斯、大众等大公司都走上了联合之路，这两个行业的世界市场已日趋一体化。欲在成熟的世界市场获取市场份额并保持增长，捷径是购买竞争对手，其长期目标是争夺世界市场的支配地位。在升降机行业，某种意义上，打入世界市场即意味着进入北美、日本（亚洲）和欧洲三大市场。世界顶级公司都对世界市场具有强大影响力，但迄今还没有一家公司在上述三大市场取得主导地位
9、。有4 家公司已在两大市场建立了根据地：格鲁夫和特雷克斯在北美与欧洲；多田野在亚洲和欧洲；住友建机在亚洲及北美。2. 系统方案的确定我国的升降台一般分为液压升降台和机械升降台两种类型: 液压升降台主要是油缸斜置结构的剪刀撑式升降台（ 如图 2.1） 以及油缸垂直直顶结构的油缸直顶式升降台，油缸直顶式升降台由于其要求基坑深度特别深且油缸太长、成本高，在国内目前还没有厂家生产这种类型的升降台: 国内液压升降台普遍采用剪刀撑式升降台，这种类型的液压升降台占用基坑浅，是中小型升降台优先选用的一种驱动形式，但由于其结构上固有的一些原因，特别在大行程要求下受到较大的限制，无法满足现代机械高速、重载、大行程
10、的要求。另外，液升降压台由于受国产液压元件可靠性、稳定性的限制也影响到该类设备的应用前景。2.1 液压升降台传统的机械升降台通常都是采用一台驱动机通过长地轴至减速器一丝杠螺母传动 （ 或齿轮齿条传动、链条链轮传统、钢丝绳牵引等） 来实现升降台的运动（ 如图 2.2 ） ，机械升降台相对于液压升降台而言，总的说来，它弥补了液压升降台的主要缺陷，但机械升降台设备要求基坑较深，而且由于这种传动形式的传动。 链较长， 所以驱动机功率大、效率较低，在安装、 调试过程中要求精度较高，最主要的是一般在台面形状为矩形、圆形等规则形状的场合使用，不便于在不规则台面形状的场合下布置传动。图 2.2 链传动机械升降
11、台多驱动单元组成大型升降（ 如图 2.3） 。但其驱动单元的造价昂贵，而且驱动单元的核心故在机械升降台中，要推出多种能图 2.3 螺旋升降器升降台因此立项时选择了该项目，该项目在研制过程中以国际先进水平为目标，根与（ 垂直 ） 结合同步控制技术来实现整个升降台的无级调速升降其最大的特点是设备安装工艺较简单、可以实现任何台面的特（如 : 台面形状为三角形、梯形、多边形等各种不规则形状）。该项目的实在国内机械领域为我国文化艺术事业的繁荣兴旺、加强社会主义精神文明建设以下，就目前国内外常见的升降台驱动形式进行一些对比（表1.1） ，以便筛表 2.1 内外现有升降台升降台类别优点缺点造价液 压垂直油缸
12、1. 噪音低;2. 设备运行平稳;3. 容易实现大范围调速;1. 设备要求基坑深;2. 安装精度要求高;高剪刀撑1. 噪音低;2. 设备运行平稳;3. 设备要求基坑浅;1. 升降台台面为变速运动;2. 不 易 实 现 大 行 程;较低机 械丝杠螺母地轴 传动1. 噪音较低;2. 设备运行平稳;1. 传动效率低;2. 设备要求基坑较中齿轮齿条地轴 传动1. 设备要求基坑浅;2. 设备运行较平稳;1. 要有专门的定位防尘机构;中链条地轴传动1. 设备要求基坑浅1. 要有专门的定位防尘机构;2. 设备运行较不平稳;中钢丝绳地轴传动1. 设备要求基坑浅1. 要有专门的定位防尘机构;2. 设备运行较不平
13、稳;低螺旋升降器1. 设备要求基坑很浅;2. 设备运行平稳;3. 可以实现不规则台须有可靠的导向装 置，否则易晃动。很高多驱动同步控制1. 噪音低;2. 设备运行平稳;3. 设备要求基坑较浅4. 容易实现不规则台面升降台;要求各驱动单元间 有一定的同步控制 精度。较高每种传动方式各有其特点、用途和适用范围。机械传动是通过齿轮、齿条、带、链条等机件传递动力和进行控制，其优点是 : 传动准确可靠、制造容易、操作简单、维护方便和传动效率高等。缺点是:远距离传动较困难，结构比较复杂等。电力传动是利用电力设备并调节电参数来传递动力和进行控制。主要优点是:能量传递方便: 信号传递迅速; 标准化程度高; 易
14、于实现自动化等。缺点是 : 运动平稳性差， 易受外界负载的影响: 惯性大，起动及换向慢; 成本较高; 受温度、 湿度、振动、腐蚀等环境影响较大。为了改善其传动性能，往往与机械或液压传动结合使用。气压传动是用压缩空气作为工作介质进行能量传递控制。优点是 : 结构简单 ;成本低 ; 易于实现无级调速; 阻力损失小; 动作迅速反应快; 防火、 防爆， 对工作环境适应性好。缺点是: 空气易压缩，负载对传动特性的影响较大; 工作压力低，只适用于小功率传动。液压传动是用液体作为工作介质利用液体的压力进行能量传递控制。与其他传动方式相比，液压传动有其独特的优点:1) 单位功率的重量轻，即能以较轻的设备重量获
15、得很大的力和力矩。例如,液压缸的力与重量比，比直流电动机约大100 倍 ; 中等功率液压马达与一般直流电动机相比较，其转矩与惯量比大1020 倍，功率与重量比大810 倍。因此液压传动的结构紧凑，重量轻，功率与重量比大，利用液压传动容易获得很大的驱动力和转矩。2) 由于体积小、重量轻，因而惯性小，起动、制动迅速。例如起动一个中等功率的电动机需要几秒钟，而起动相当功率的液压马达则只需0.1s 左右。所以利用液压传动易于实现平稳地频繁起、停、换向或变速。3) 在运行过程中能方便地进行无级调速; 调速范围大，而且低速性能好。4) 易于实现自动化。液压传动的控制调节比较简单，操作比较方便、省力，易于实
16、现自动。特别是与电力传动配合使用，更易于实现省力化、自动化和远距离操作。5) 易于实现过载保护，工作安全可靠。液压系统的工作压力很容易由压力控制元件控制，只要设法控制压力在规定限度内，就可以达到防止过载、避免事故的目的，使工作安全可靠。6) 液压系统的各种元件可随设备的需要任意安排，可以把液压马达或液压缸安置在远离原动机的任意位置，不需中间的机械传动环节。如果液压马达或液压缸在工作时本身位置也在变动，只要采用挠性管道联接就可以，这是机械传动难以实现的。7) 液体工作介质具有弹性和吸振能力，使液压传动运转平稳、可靠。运转时可自润滑，且易于散热，所以使用寿命长。8) 易于实现标准化、系列化和通用化
17、，便于设计、制造和推广使用。液压传动虽然存在许多优点，但也存在一些缺点:a. 液压传动以液体作为工作介质，在液压元件相对运动中无法避免泄漏，再加上液体压缩性，难以实现严格的传动比。b. 液体粘度和温度有密切关系，当粘度随温度变化时，将直接影响泄漏、压力损失及通过元件的流量。所以液压系统不宜在很高和很低的温度下工作。c. 液压系统中能量要经过两次转换，故传动效率较低。工作可靠性目前还不 如电力和机械传动。d. 液压元件的制造精度要求高。使用、 维护要求有一定的专业知识和较高的技术水平。故障原因较难确定。总的说来，液压传动有许多优越性，但其缺点也不能忽视。为了提高其竞争能力， 液压传动技术一直不断
18、发展，借助现代科技的支持及相关学科的科技成果，液压技术不断发展，使其缺点逐步被克服，性能不断提高，应用领域不断扩大。液压传动技术将会得到更加广泛的应用。2.2 剪刀式升降台的结构形式常用的剪刀升降台主要有以下几种结构形式：水平：特点是力学，运动学分析简单，但是举升时是液压缸缩回时，细杆腔进油，粗杆腔回油，不利于装置平稳起升。垂直：特点是力学，运动学分析简单，但是举升高度就是活塞杆伸长长度，下降时也不能完全落下，占空间太大。斜放式：特点是起升时液压缸活塞杆伸长，且粗杆腔进油，细杆腔回油，下降时液压缸不占多余空间。升降臂的行程是液压杆的2 倍以上。 这种升降机在实际生产中应用最广泛，本篇论文主要研
19、究这种升降平台。3. 工艺参数及工况分析3.1 升降机的工艺参数：本设计升降机为全液压系统，相关工艺参数为：额定载荷 ： 300kg最低高度：1.5m最大起升高度：8m底面平台尺寸：2.2x1.1M,顶端平台尺寸：2.0x1.0M电源： 380v,50Hz剪叉杆数量：5 对剪叉杆长度：2M3.2 工况分析：本升降机是一种升降性能好，适用范围广的举升机构。能够用于对高层建的物品和人员的输送，本产品操作简单，可以实现单人单个的控制。升降机底部装有自动行走装置，方便移动。该升降台主要有两部分组成：机械系统和液压系统。机械机构主要起传递和支撑作用，液压系统主要提供动力，他们两者共同作用实现升降机的功能
20、。4. 升降机机械机构的设计和计算4.1 升降机机械结构形式和运动机理：根据升降机的功能和参数要求，参考国内外同类产品的工艺可知，该升降机宜采用剪刀式液压机构形式：即有两个单叉机构升降台合并而成，有 2 个同步液压缸做同步运动，以达到升降机升降的目的。该升降机的基本结构形式主要有工作平台，活动铰链，固定铰链，支架，液压缸，底座。在工作平台和底座的活动铰链处设有滑道。支架主要起支撑作用和运动转化形式的作用，一方面支撑上顶板的载荷，一方面通过其铰接将液压缸的伸缩运动转化为平台的升降运动，平台与载荷直接接触，将载荷转化为均布载荷，从而增强局部承载能力。下底架主要起支撑和载荷传递作用，它不仅承担着整个
21、升降机的重量，而且能将作用力传递到地基上。通过这些机构的相互配合，实现升降机的稳定和可靠运行。4.2 升降机的机械结构和零件设计4.2.1 举升机各部件的重量：本举升机机械系统采用Q235刚，Q235刚的材料性能如下图弹性模量泊松比抗拉强度密度抗弯强度200-220Gpa0.3490-610MpaQ235刚材料性能（ 1） 举升臂的质量：本升降系统举升臂设计成空心，其长度为7.85g/cm3 235Mpa2m，横截面如下图：举升系统一共五组10 跟举升臂，所以举升臂总质量Mp=（0.1*0.04-0.8*0.032）*2*7850*10=226kg（ 2）上部平台及底座质量：举升机在作业过程中
22、上部需要有护栏等设施，其总重量约40kg；起重机底座由液压泵、动力系统、控制装置、底座等组成，其总重量约200kg。4.2.2 剪刀式举升机主要技术参数举升重量300kg举升臂长2m举升高度8m整机重量446kg底座尺寸2.2m*0.8m上顶尺寸2.1m*0.8m上升时间90s下降时间70s额定油压1.5Mpa行走最大速度0.2m/s液压缸行程0.32m地面滚动摩擦系0.4数4.3 升降机举升过程中受力分析及强度校核4.3.1 对杆系的受力分析： 由于升降机前后对称，因此对其进行受力分析时只分析一面即可。剪刀系统最下部承受力最大。当拉伸生臂上升到最高处时，取下部剪刀进行受力分析，如下图：切向力
23、：F1=F× COS44=150×0 COS44=1079N轴向力：F2=F× sin44=1500 × sin44=1042N拉伸应力：ó拉 =F2/A=1042/(0.04 × 0.1-0.08 × 0.02)=4.34 × 105Pa 杆件弯曲应力图：Qmax=1079N由上图知最大剪切应力 杆件弯矩图：杆件截面图：截面对中性轴惯性矩:Iz=(0.04× 0.1 × 0.1 × 0.1-0.02 × 0.08× 0.08× 0.08)=2.48 &#
24、215; 10(-6)由弯曲产生的最大正应力：ó弯 =Mma×x y/Iz=777 × 0.05/2.48 × 10(-6)=3.13 × 10(7)Pa最大正应力: ó=ó弯+ó拉=43.6MPa许用拉伸应力截面对中性轴的静矩;S=0.04 × 0.01 × 0.045+2× 0.04 × 0.01 × 0.021=3.48 × 10( -5)b=0.04/2=0.02最大切应力t=QS/(bI)=1079× 2.38× 10(-5)
25、/0.02× 3.48 × 10(-6)=7.57 × 105Pa=0.76MPa许用切应力当拉伸臂下降到最低处时，此时臂与水平面的夹角约7.5 度，对其进行受力分 析如下图：切向力：F1=F× COS7.5=1500× COS7.5=1487N轴向力：F2=F× sin7.5=1500 × sin7.5=196N拉伸应力：ó拉 =F2/A=196/(0.04 × 0.1-0.08 × 0.02)=0.82 × 105Pa杆件弯曲应力图：由上图知最大剪切应力Qmax=1487N杆件弯矩
26、图：由弯曲产生的最大正应力：ó弯 =Mma×x y/Iz=1487 × 0.05/2.48 × 10(-6)=2.72 × 10(7)Pa最大正应力: ó=ó弯+ó拉=27.3MPa许用拉伸应力最大切应力t=QS/(bI)=1070× 3.48× 10(-5)/0.02× 2.48 × 10(-6)=10.4 × 105Pa=1.04MPa许用切应力对销钉进行受力分析;举升臂通过销钉进行连接，在举升过程中销钉要承受剪切力，底部销钉48承受剪切力最大。如图所示，O处销
27、钉受力F=p/4+p/4=3000N销钉的直径d=5cm因此销钉承受剪切力f=3000/(0.05*0.05/4)=4.8Mpa< 钢材抗弯强度所以销钉选择合格5. 液压系统的计算5.1 缸筒的设计缸筒是液压缸的主体零件，它与端盖、缸底、油口等零件构成密封的容腔，用以容纳压力油，同时它还是活塞的运动轨道。设计液压缸缸筒时，应正确确定各部分的尺寸，保证液压缸有足够的输出力、运动速度和有效行程， 同时还必须有一定的强度，能够承受也压力、负载力和干扰力等冲击力。另外， 缸筒的内表面应具有合适的配合精度、表面粗糙度和几何精度，以保证液压缸的密封性、运动平稳性和耐用性。5.1.1 液压缸工作压力的
28、确定：对液压杆进行分析可知，当系统上升到最高处时，液压杆承受压力最大。本系统液压杆安装在前后两组交叉剪刀的中间，在分析其受力时，可将液压杆简化在一组交叉剪刀上，但是其受到的载荷需乘以2.设液压杆与水平面的夹角为a, 根据几何关系可得(3L/8)/sina=(L/2)× cosa/sin( -a- )a=71 度。对杆EG进行受力分析如下图：对 E 点取距得：0.5 × F 液×（ L/2 ） COS sina+F × L× COS×a sina=0所以 F 液 =3258N。所以液压杆的最大负载为3258N。液压缸所能克服的最大负载力
29、F 与有效工作面积A的关系为F=AP式中 F 液压缸最大负载（为工作负载、摩擦力和惯性力之和）；P 液压缸工作压力；A 液压缸活塞有效工作面积；若系统的额定压力已确定，则取系统压力为设计压力，液压缸的工作压力课根据最大负载参照表5.1.1 选取，选择适当的工作压力是一个很重要的问题，应从结构尺寸、经济性等方面进行全面考虑。压力选得过低，系统所需流量大，对工作平稳性、可靠性、密封性及降低噪声有利，但会使液压缸内经增大、质量增大；反之，压力选得过高，会使密封复杂化，并且对液压缸的强度、刚度要求高，同时会导致换向冲击大等缺点，对液压缸的制造精度要求提高，使容积效率降低，优点是可以减小液压缸尺寸。应综
30、合各种因素，合理确定工作压力。液压件的额定压力是指在指定的工作条件下液压件能够长期正常工作的压力，又称公称压力。液压缸设计压力的数值应等于额顶压力的值。表 5.1.1 不同负载条件下的工作压力负载F/KN<5510102020303050>50液压缸的工作压力p/MPa<0.811.522.5334455F5 KN ，参考表5.1.1 ，可知，选择液压缸的工作压力为1.5MPa。5.1.2 液压缸内径D的计算：计算液压缸内径和活塞杆直径均与设备的类型有关。例如机床类，对于较大的机床（拉床、刨床和研磨机等）一定要满足牵引力的要求，计算时以力为主；对于轻载高速的机床一定要满足速度
31、，计算时以速度为主，而本次液压缸的内经主要以力为主来计算的。222D P1 F (D d )P2 F fc44c24(F Ffc )22 PD2fc(D2 d2) 2P1P1式中 , P1 液压缸工作压力P2 液压缸回油腔背压力，初算时无法准确计算，可先根据表5.1.2.1估计；d D活塞杆直径与液压缸内径之比，可按表5.1.2.2 选取；表 5.1.2.1 执行元件背压的估计值系统类型背 压 P2MPa中、 低压系统08MPa简单的系统和一般轻载的节流调速系统0.20.5回油路带调速阀的调速系统0.50.8回油路带背压阀0.51.5采用带补液压泵的闭式回路0.81.5中高压系统616MPa同
32、上比中低压系统高50%100%高压系统 832MPa如锻压机械等初算时背压可忽略不计表 5.1.2.2 液压缸内径D与活塞杆直径d 的关系按机床类型选取d/D按液压缸工作压力选取d/D机床类型d/D工作压力P/（ MP）d/D磨床、珩磨及研磨机床0.20.320.20.3插床、拉床、刨床0.5 250.50.58钻、镗、车、铣床0.7 570.620.7070.7F 工作循环中最大的外负载；Ffc 液压缸密封处摩擦力，它的精确值不易求得，常用液压缸的机械效率cm进行估算。FF F fc（- ）cm式 中cm 液 压 缸 的 机 械 效 率 ， 一 般 cm 0 9 。 式 中P1=1.5MPa
33、.P2=0.2MPa.d/D=0.5.代入式（1） ，可求得D为4FD=58.4mm（- ）P1 cm 1 P21 1 （D）2活塞杆直径可由d D值算出。d=0.5× D=29.2mm参考缸体内径D系列(GB/T2348-1993)(mm)456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400根据上表可知，圆整成标准值后，得D=63mm故取液压缸内径的值 ,D=63mm.5.1.3 缸筒壁厚及缸筒外径的计算：a. 缸筒厚壁的计算对低压系统中或D / 16 时，缸筒壁厚一般按薄
34、壁筒计算pyD2（ m）式中 - 缸筒壁厚，D - 缸筒内径py - 缸筒试验压力，液压缸的额定压力P 16Mpa 时的py =1.5 P ，额定压力P >16Mpa时的py=1.25 P ; 材料许用应力,MPab为材料的抗拉强度，n为安全系数,n=3.5 5, 这里取n=5。选用45 号钢，并且调质241，查阅工程力学刘静香著可知号钢的抗拉强度b =530，现取b =560MP，故：ab= n =560=112MPa由于液压缸的工作压力P=1.5MPa<16MPa, 故取 py=1.5 P =1.5 1.5=2.25MPa.所以= py*D/(2)=2.25 0.063/(2
35、112)=0.6mm而缸筒外径D1 的计算公式：D1=D+2把缸筒内径D及计算出的缸壁厚度的数据带入，可得： D1=63+2 0.6=64.2mm.产额缸筒内径D品定40506380 10 1214 16 18 22223 34 4 材系压0500002582605料列力00000 00 0代Pn缸筒外径D1号/MPaA1650607695 12 1416 19 21 2S2型168494052050607695 12 1416 19 21 2S4168494552550608310 12 1516 19 21 2S42128494553254638310 12 1516 19 21 2S4.
36、5272849455B1650637695 12 1516 19 21 22 2型.51284947953 9C201516 1922 233 4 47 5型2844692610257 848 91D2550567089 11 1315 17 20 22 233型296912482635 7274050597495 11 1416 18 21 22 333.5886933704972 966E2550607810 12 1517 19 22 22 333型0500404603847 5013550628310 12 1617 20 23 22 3340508305473246806F25577
37、08310121518192122334450S4型27004947250505535120G10506395111415182022S3型.54090014595参考上表的标准液压缸的缸筒外径系列表，可知， 本次设计选择液压缸的缸筒外径 D1=76mm由于,D1=D+2 , 可得缸筒厚壁：=( D1-D ) /2=(76-63)/2=6.5mm5.1.4 缸筒结构设计：缸筒两端分别和缸盖和缸底相连，构成密封的压力腔，因而它的结构形式往往和缸盖及缸底密切相关。因此，在设计缸筒结构时，应根据实际情况，选用结构便于装配、拆卸和维修的连接形式，缸筒内外径应根据标准进行圆整。5.2 活塞杆的设计与计算
38、：活塞杆是液压缸专递动力的主要零部件，它要承受拉力、压力、弯力和震动冲击等多种作用，必须有足够的强度和刚度。5.2.1 活塞杆直径的计算：d=0.5 =29.2mm式中活塞杆直径，液压缸缸筒内径，根据下表来圆整活塞杆直径活塞杆直径系列(/T2348-1993 ) mm456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400d=32mm。5.2.2 活塞杆强度校核：b45 号钢的许用应力= n =560/1.5=373Mpa式中d- 活塞杆直径；F-液压缸负载；b 活塞杆材料许用应力，= n
39、 ，b 为材料的抗拉强度，n 为安全系数，一般取n 1.4；n =1.5， F=5180N。d 16.8mm，而d=32，故活塞杆强度符合要求.5.3 液压缸工作行程的确定：液压缸工作行程长度，可根据执行机构实际工作的最大行程来确定，并参照表 3.6 中的系列尺寸来选取标准值。液压缸活塞行程参数系列(GB2349 80) ( mm)2550801001251602002503204005006308001000125016002000250032004000406390110140180220280360450550700900110014001800220028003900240260300
40、34038042048053060065075085095010501200130015001700190021002400260030003800注：液压缸活塞行程参数依、次序优先选用。当平台处于最低状态时，活塞被压缩到最短，设其长度为L1，活塞杆与水平面夹角为a, 根据下图得：Sin15/sin （ 75-a） =0.25/sinaa=38度。L1=2× 0.25 × sin75/sina=0.78mL2，则(L2/2)/sin46=0.25/sin19L2=0.25/sin19 × sin46 × 2=1.1m。所以活塞行程为L2-L1=0.32m
41、活塞杆伸长时的速度V=0.32/90=3.5mm/s活塞杆压缩时的速度V=0.32/70=4.6mm/s行程参数s=630mm。5.4 最小导向长度：活塞杆全部外伸时，从活塞支撑面中点到导向滑动面中点的距离为活塞的最小导向长度H，如下图所示，如果最小导向长度过小，将会使液压缸的初始挠度增大， 影响其稳定性，因此设计时必须保证有最小导向长度，对于一般的液压缸，液压缸最大行程为L，缸筒直径为D时，最小导向长度为：图 5.4H2L0H =63mm活塞的宽度一般取B (0.6 0.1)D ，导向套滑动面长度A ， 在 D<80mm 时， 取 A=(0.6-1.0)D ， 在 D=80mm 时，
42、取 A=(0.6-1.0)d ，当导向套长度不够时，不宜过分增大A和B，必要时可在导向套和活塞之间加一隔套，隔套的长度由最小导向长度H 确定。5.5 液压缸的流量：液压缸的流量余缸径和活塞的运动有关系，当液压缸的供油量Q不变时，除去在形程开始和结束时有一加速和减速阶段外，活塞在行程的中间大多数时间保持恒定速度vm，液压缸的流量可以计算如下：vA Qcv式中： A 活塞的有效工作面积对于无杆腔A D 24cv 活塞的容积效率采用弹形密封圈时cv=1， 采用活塞环时cv =0.98cv代入数据：Q=4.6 ×（ /4 ）×63× 63× 60/1000000
43、=0.86L/min5.6 液压缸的结构设计：液压缸是将液压系统的压力能转化为机械能的装置，在该升降机系统中，液压缸将活塞杆的伸缩运动通过一系列的机械结构组合转化为平台的升降，实现升降机升降。5.6.1 缸筒：( 1) 缸筒与缸盖的连接形式：缸筒与刚盖的连接形式如下：缸筒和前端盖的连接采用螺栓连接，其特点是径向尺寸小，重量轻， 使用广泛， 端部结构复杂，缸筒外径需加工，且应于内径同轴，装卸需要用专门的工具，安装时应防止密封圈扭曲。缸盖与后端盖的连接采用焊接形式， 广泛，缸筒焊后可能变形，且内径不易加工。特点为结构简单尺寸小，重量轻， 使用5.6.1.22）液压缸的强度计算：缸筒底部强度计算缸筒
44、底部为平面时，可由下式计算厚度：0.433D p式中：缸筒底部厚度单位 mD 缸筒内径单位 mp 筒内最大工作压力单位 MPa缸筒材料的许用应力单位 MPa代入数据： 0.433× 0.063 × 0.122=3.3mm缸筒底部厚度应根据工艺要求适当加厚，如在缸筒上设置油口或排气阀，均应增大缸筒底部厚度。缸筒连接螺纹的计算当缸筒与刚盖采用螺纹连接时，钢筒螺纹处的强度按下式进行校核：螺纹处的拉应力：KF 10 6 单位 MPa22(d12 D2)4螺纹处的切应力：KK13Fd2 3 10 6 单位 MPa0.2(d13 D3)合成应力：n 2 3 2 单位 MPa式中：DF缸
45、筒直径单位 m 取值 0.0567m缸筒底部承受的最大推力单位 N 取值3258N。d1 螺纹小径单位 m 。 取值0.063m。K 拧紧螺纹的系数不变载荷取K =1.25-1.5 ，变载荷取K =2.5 4。 K取1.3。K1 螺纹连接的摩擦系数K1=0.07 0.2，通常取0.12n 材料的屈服极限35 钢正火 n =27MPa代入数据：螺纹处的拉应力=7.2MPa。螺纹处的切应力=2.1MPa。合成应力=8.1<27MPa。所以合格。( 3)缸筒材料及加工要求：缸筒材料通常选用20、 35、 45 号钢，当缸筒、缸盖、挂街头等焊接在一起时，采用焊接性能较好的35 号钢，在粗加工之后
46、调质。另外缸筒也可以采用铸铁、铸钢、不锈钢、青铜和铝合金等材料加工。缸筒与活塞采用橡胶密封圈时，其配合推荐采用H9/ f8， 缸筒内径表面粗糙度取 Ra 0.1 0.4 m，若采用活塞环密封时，推荐采用H7/g6配合，缸筒内径表面粗糙度取Ra 0.2 0.4 m 。缸筒内径应进行研磨。为防止腐蚀，提高寿命，缸筒内表面应进行渡鉻，渡鉻层厚度应在30-40 m ， 渡鉻后缸筒内表面进行抛光。缸筒内径的圆度及圆柱度误差不大于直径公差的一半，缸体内表面的公差度误差在500mm上不大于0.03mm。缸筒缸盖采用螺纹连接时，其螺纹采用中等精度。5.6.2 缸盖材料及加工要求：缸盖材料可以用35， 45 号
47、钢，或ZG270-500，以及HT250， HT350等材料。当缸盖自身作为活塞杆导向套时，最好用铸铁，并在导向表面堆镕黄铜，青铜和其他耐磨材料。当单独设置导向套时，导向材料为耐磨铸铁，青铜或黄铜等，导向套压入缸盖。缸盖的技术要求：与缸筒内径配合的直径采用h8，与活塞杆上的缓冲柱塞配合的直径取H9，与活塞密封圈外径配合的直径采用h9，这三个尺寸的圆度和圆柱度误差不大于各自直径的公差的一半，三个直径的同轴度误差不大于0.03mm。5.6.3 活塞和活塞杆：（ 1）活塞和活塞杆的结构形式：活塞的结构形式应根据密封装置的形式来选择，本设计中选用形式如下：121 导向环 2 密封圈 3 活塞图 5.6
48、.3.1活塞杆的外部与负载相连接，其结构形式根据工作需要而定，本设计中如下所示：5.6.3.2451 卡环 2 弹簧圈 3 轴套 4 活塞 5 活塞杆5.6.3.3（ 2）活塞、活塞杆材料及加工要求：活塞材料及加工要求：有导向环的活塞用20， 35 或 45 号钢制成。活 塞 外 径 公 差 f8 ， 与 活 塞 杆 的 配 合 一 般 为 H8/h8 ， 外 径 粗 糙 度R a 0.4 0.8 m ，外径对活塞孔的跳动不大于外径公差的一半，外径的圆度和活塞两端面对活塞轴线的垂直度误差在100mm上不大于0.04mm。活塞杆及加工要求：活塞杆常用材料为35、 45 号钢。活塞杆的工作部分公差
49、等级可以取f7-f9 ，表面粗糙度不大于Ra 0.4 m ，工作表面的直线度误差在500mm上不大于0.03mm。活塞杆在粗加工后调质，硬度为 229-285HB， 必要时可以进行高频淬火，厚度 0.5-1mm，硬度为45-55HRC。（ 3）活塞杆导向套：活塞杆导向套装在液压缸有杆腔一侧的端盖内，用来对活塞杆导向，其内侧装有密封装置，保证缸筒有杆腔的密封性，外侧装有防尘圈，以防止活塞杆内缩时把杂质，灰尘及水分带到密封装置，损坏密封装置。导向套的结构有端盖式和插件式两种，插件式导向套装拆方便，拆卸时不需要拆端盖，故应用较多。本设计采用端盖式。结构见装配图。导向套尺寸主要是指支撑长度，通常根据活塞杆直径，导向套形式，导向套材料的承压能力，可能遇到的最大侧向负载等因素确定。一般采用两个导向段，每段宽度均为d/3，两
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