摘要：双铰接剪叉式升降台的设计是在原由的剪叉式升降台的基础上，运用现在的灵活性、安全性、经济性等指标；结构以能够很好的满足灵活性要求比较高的汽车维修需要为前提，通过不同型

  通过对双铰接剪叉式升降台机构位置参数和动力参数的技术，结合具体实例，对机构中良种液压缸布置方式分析比较，并根据要求对液压传动系统个部分进行设计计算最终确定液压执行元件-液压缸，通过对叉杆的各项受力分析确定台板与叉杆的载荷要求，最终完成剪叉

  汽车举升机是现代汽车维修作业中必不可少的设备，它的最大的作用就是为发动机、底盘、变速器等养护和维修提供方便。举升机的从上世纪20年代开始使用，发展至今经历了许多的变化改进，种类也比较多，一般有柱式、剪式，其驱动方式有链条传动，液压传动，气压传

  汽车举升机在世界上已经有了70年历史。1925年在美国生产的第一台汽车举升机，它是一种由气动控制的单柱举升机，由于当时采用的气压较低，因而缸体较大；同时采用皮革进行密封，因而压缩空气驱动时的弹跳严重且又不稳定。直到10年以后，即1935年这种单

  1966年，一家德国公司生产出第一台双柱举升机，这是举升机设计上的又一突破性进展，但是直到1977这种举升机才在德国以外的其它国家出现。现在双柱举升机在市场上以占据牢固的地位，其销量还在持续增长。它和四柱举升机相比，既有优点，也有缺点，以下将作一

  我们所见到的绝大多数举升机均采用固定安装方法。在举升前汽车必须驶上举升机。在移动式举升机方面也有几项成功设计，如剪式举升机、菱架式举升机等。但这类举升机仍存在两个主体问题，接近汽车下部较难；在车间移动举升机时难逾越地面上的障碍物。当然，可移动性是这类举升机的突出优点。现在固定安装的单柱、双柱、四柱举升机已在维修现场

  最初设计单柱举升机外，车辆较大，其底盘也能明显辨认，因而汽车检修区远大于举升器件。而今绝大多数汽车均为“紧凑型”或“半紧凑型”,导致汽车检修区域接近主要举升机器件而不便操作。但在南美洲却属例外，那里仍然采用较大的车辆，这可能是单柱举升机在该地区的市场上仍然受到欢迎的重要原因。单柱举升机有两大优点：当其下降后，不致成维修车间的障碍物；汽车可在举升机上转动。但美国却受到了责难，主要是举升机的旋转会带来撞击操作人员的危险。单柱举升机的主要缺点是：第一，它需要在车间的地面挖掘一个相当大的坑穴后才能安装；其次，它只能为使用提供车轮支撑方式；第三，使用时难于接近汽车下部的一些重要检修区域。举升用的油缸潜藏在地下也给维修带来两大问题：第一是检修这些零部件颇为困难；其次是由于油缸所处的环境条件差，容易生锈，特别是地下水位较

  双柱举升机(包括液压式或机械式),均具有以下优点：第一，检修汽车下部具有很高的

  可接近性(几乎达到100%);其次，采用车轮自由型的方式支撑汽车，因而拆卸车轮时不需

  要其它辅助性的举升措施；第三，结构紧密相连，占地面小。双柱举升机的缺点是：第一为确保安全，安置举升机时要求很严格，否则在举升过程中容易摇晃或颠覆；第二，由于举升机常采用车轮自由型的方式支撑汽车，如需采取车轮支撑型的方式维修汽车则甚感不便，如检查悬挂系统、检查转向机构间隙或进行车轮定位检验等；第三，由于举升臂和立柱承受悬臂或载荷所产生的巨大应力，其承力件易于磨损，因而双柱举升机的安全工作寿命一般要比四

  四柱举升机有四根立柱、两根横梁、用于支撑汽车的两个台板。举升前，汽车很容易正确无误地驶上四柱举升机的台板。由于台板内侧设备有凸缘，当汽车驶上台板时也不致坠入其间的空隙中。车轮支撑型四柱举升机的优点是：第一，举升机装载汽车时勿需较高的技术，操作也很简便；第二，承载时很稳定；第三，支撑载荷受力简单，应力较低，从而延长了设备的常规使用的寿命；第四，由于具有较高的使用价值，从经济上来看也是合算的；第五，易于维修；第六，在车间现场来安装也较方便，只要地面平坦，其混凝土厚度能够固牢立柱的地脚螺栓即可。四柱举升机的缺点是：和双柱举升机相比，战地面积教大，对汽车检修区域

  解放后，特别是改革开放以来，我国的汽车维修行业有了很大的发展，为之服务的汽车维修设备行业已成为中国的新兴行业持续不断的发展壮大。各种举升机设备如雨后春笋，不断涌现，

  有人说，对于汽车维修企业来说，汽车举升机可能是除厂房而外的最重要的投资，因为它具有至关重要和无法替代的作用，甚至直接影响到汽车维修业务的兴衰。汽车举升机是汽车维修设备行业的支柱设备之一，让我们生产出更多、更好、更受用户欢迎的汽车举升机，

  (1)举升机台板降到下位时，与地面应尽可能在同一平面上，为达到此目的，虽然可在地面上挖掘凹坑，但需增加投资费用，也破坏了车间地面的平整性。为此，在保证强度和刚度的前提下，应尽可能降低举升机台板和横梁的高度；这样，既便于汽车驶上举升机，又使驶上台板的斜面长度尽可能短，节约车间的占地。在条件许可时，举升机台板(或横梁)应

  (2)正确选择传动方式。采用物理运动(螺母、螺杆)或液压传动(油缸),均

  用电动机驱动。物理运动的成本比较高，耗能较多，但安全性较好。经验证明：物理运动的能耗为液压传动所需能耗的两倍(在举升载荷、举升时间均相同的条件下)。机械式举升机

  的螺母、螺栓磨损较快，而液压式举升机的维修量却相对要小些。虽然液压式举升机的技术

  难度较大，但多数零部件(液压泵、液压缸、阀门、密封元件等)均可外购或外协，当然一

  (3)丝绳的选择。为减少滑轮直径从而缩小寄生机立柱的断面尺寸，应该选用高柔度的钢丝绳。钢丝绳应有较高的安全系数，一般应达8。为此，应增加钢丝绳钢丝的数目。如英国某公司3t系列的举升机所采用的钢丝绳的直径为9mm,两根并列，每根37股，每股6根钢丝。滑轮通常用钢材制成，而该公司采用玻璃纤维与尼龙混合制成(50%的玻璃纤维、

  50%的尼龙)。这样，不仅价格实惠公道，还能减轻钢丝绳的磨损，延长其使用寿命。

  今天全世界都对在危险作业环境下工作的人们的安全寄予极大的关注。汽车举升机具有潜在的危险，因为人们要在其下面工作；当其升降时如不小心，也会碰伤手足。近年来不少

  汽车举升机的安全保证措施主要从两方面着手：一方面从设计制造方面采取一定的措施，好提高汽车举升机的安全技术特性；另一方面则应在使用维修过程中遵循严格的操作规程，保证

  当今世界上的许多先进的技术，如自动控光电开关等，已大范围的应用到各种安全保护装置的设计领域，因而在设计制造举升机时，应结合产品的特点，积极使用先进可靠实用的现代安

  (1)举升机应能经受超负荷试验(包括举升和支撑),一般应为最大举升能力的125%此

  (2)所有的操作控制机构均采用“双重保险”,以防误操作，即举升机运行前必需操作两

  (3)所有的控制电路均采用失效保护，即任何单个元件失效，也不会使举升机坠或上升

  (4)所有的举升机器件均应有第二支撑系统。原有的提升系统失效时，它能自动进行有

  (5)所有的柔性提升手段，如钢丝绳，链条等，均应有足够的安全系数，并在制造厂设

  (6)所有的运动零件均应有防护装置，以免撞击操作人员的任何部位，特别是手，足，

  使用维护方面的安全保证措施涉及的范围很广，包括举升机有使用前的准备工作，举升汽车时需要注意的事项，承载时的稳定性，降下汽车时的需要注意的几点，日常和定期维修检查工

  作等。虽然汽车举升机已有70年的历史，其设计原理并无多大改变；但如果忽视安全要求，

  超载使用，疏忽大意，仍然会导致非常严重事故，甚至发生人身伤亡。因此安全问题一定要引起使用单位和操作人员的格外的重视。首先，应选购那些安全性能好的汽车举升机，另外，还应认真学习和理解说明书里面的各项安全需要注意的几点并认真贯切执行。这里仅就使用维护举升机

  (1)使用中的举升机每天都应进行全方位检查。发现有效故障或零部件损坏时，不得再使用。

  (2)举升机不得超载使用。每台举升机的额定载荷均注明在设备的铭牌上。特别要注意防止偏载，即整机虽未超载而某一举升臂确已超过允许的额定载荷。故欲举升那些前后轴载

  (4)举升汽车时，车内不得有人。举升机升降和使用时，顾客和无关人员应远离举升机。

  (6)当汽车驶上举升机前，应清除通道，不得驶过或撞击举升臂，连接器，车轴支撑器

  (7)在举升机上承载汽车时应仔细操作。将举升机的支撑器安置到汽车制造厂推荐的举升机逞力接触点。只有当支撑器与汽车上的承力点接触严密后才能将举升机升起；对其接触的

  (8)要注意某些汽车上的零部件由于移动或安装的地方的不同会引起重心的急剧变化，从

  (9)举升机降下前，应将汽车下面的工具箱，台架及其它设备全部移开。要降下举升机

  注意：如欲在汽车下面做维修作业时，应将举升机提升到足够的高度，以便锁紧装置啮

  本讨论的目的通过一系列分析气液动类的剪叉式升降平台机构特点，论述了设计时应注意的问题及其应用场景范围。气液动剪叉式升降平台具有制造容易、价格低、坚实耐用、便于维修保养等特点。在民航、交通运输、冶金、汽车制造等行业逐渐得到普遍应用。本设计中主要侧重于小型家用液压式的升降平台。在设计气液动剪叉式升降平台的过程中，一般我们会考虑

  图中表示气液动剪叉式升降平台的三种结构及形式。长度相等的两根支撑杆AB和MN铰接于二杆的中点E,两杆的M、A端分别铰接于平板和机架上，两杆的B、N端分别与两滚轮铰接，并可在上平板和机架上的导向槽内滚动。图中的三种结构及形式的不同之处在于驱动

  图a中的驱动液压缸的下不固定在机架上，上部的活塞杆以球头与上平板球窝接触。液

  图b中的卧式液压缸活塞杆与支撑杆MN铰接于N处。液压缸驱动活塞杆控制平台铅直

  图c中的液压缸缸体尾部与机架铰接于G处，活塞杆头部与支撑杆AB铰接于F处。液

  按照液压缸的安装形式，称图a的形式为直立固定剪叉式结构，图b的形式为水平固定

  直立固定剪叉式结构，液压缸的行程等于平台的升降行程，整体结构尺寸庞大，且球铰

  水平固定剪叉式机构，通过一系列分析计算可知，平台的升降行程大于液压缸的行程，在应用过程中能轻松实现快速控制升降的目的，但不足之处是活塞杆受到横向力的作用，影响密封件的常规使用的寿命。而且活塞杆所承受的载荷力要比实际平台上的载荷力要大的多。所以实际也很

  双铰接剪叉式结构避免了上述缺点。结构是合理的，平台的升降行程能够达到液压缸行程的二倍以上。因此，在工程实际中逐渐得到普遍的应用。本设计就重点对双铰接剪叉式结

  图中，P是由液压缸作用于活塞杆上的推力，Q是升降平台所承受的重力载荷。通过分

  由于滚动轮与导向槽之间为滚动摩擦，摩擦系数很小(f=0.01),为简化计算，或忽略不

  由式(5)和(8)可知：当α、β增大时，V?/V值随之减小；当α、β减小时，P/Q值随之增大。在确定整体结构值随之减小；当α、β减小时，P/Q值随之增大，在液压缸行程不变的情况下，升降平台升降行程会减小；反之，则会使液压缸行程受力增大。因此设计时应考虑升降行程与液压缸受力两个因素。在满足升降行程及整体结构尺寸的前提下，选取较高的α、β初始值。而且在整个机构中AB支撑杆是主要受力杆件，承受有最大的弯矩，

  液压缸可采用单作用缸也能够使用双作用缸，不过要看详细情况。一般我们都采用单作用柱塞缸，因为采用这样的缸比较经济，而且总体泄漏量少，密封件寿命长。采用单作用柱塞缸时考虑到在空载荷时，上平板的自重应能克服液压缸活塞与缸体间的密封阻力。否则，

  如某自动生产线上，需设计一种升降平台，要求升降平台最大升降行程应大于620mm,

  根据实际使用上的要求，我们选取了单作用柱塞缸式液压缸。液压缸初始长度C,=595mm;

  最大行程Sx=320mm。升降太机构尺寸：升降台面最低高度H?=281mm;机架长度T=1200;

  按照上述尺寸，结合以上公式分别对双铰接剪叉式和水平固定剪叉式两种结构及形式进行了计算。计算结果见表1、表2和统计图2-5(其中滚动摩擦忽略不计)。水平固定剪叉式结

  从计算结果能看出：在整体结构尺寸相同、液压缸行程相同的前提下，作用在液压缸

  活塞杆上的最大推力P,水平固定剪叉式结构大于双铰接剪叉式结构；升降台最大行程h,

  由于采用了双铰接剪叉式结构液压升降平台，在设备安装时避免了挖地坑，不仅节省了

  综上所述，气液动双铰接剪叉式结构液压升降平台整体尺寸较小，结构简单、紧凑，节

  省投资；可获得缸体二倍以上的升降形成；非常适合于空间尺寸小、升降行程大的场合，是

  刚刚我们已经简单的分析并讨论了双铰接剪叉式液压升降平台机构与其他两种机构的区别以及在实际应用中所存在的利和弊，但是在考虑各方面条件如单作用柱塞式液压缸、双铰

  连接、双支撑杆、相同的升降平台等都不改变的基础之上，能否将设计进行进一步的优化呢?

  我们可以从图上看出，液压缸的尾部是连接在右侧支撑杆活动的区域的，液压缸的头部是连接在杆1的右端(偏向杆1的活动铰连接)。因此，我们针对实际升降台剪叉机构中液压

  缸常用的布置方式存在的问题，提出了另一种相对布置方式，将液压缸布置在与之相对称的

  左侧，即与剪叉机构的固定支点在同一侧，来进一步分析讨论。利用瞬时速度中心法和虚位移原理，推导出这两种布置方式液压缸活塞运动速度与台面升降速度的关系式及活塞推力与台面荷重的关系式，并对两种布置方式进行了分析比较，指出了它们各自的优缺点以及适用场合。根据升降台剪叉机构的工程实例做了几何、运动和动力参数的对比计算和液压缸结构

  液压缸驱动的剪叉机构再各种升降台中广泛应用，因安装的空间不同，其折合后的高度也必然就不同，所以液压缸在剪叉机构内的布置要受到折合后高度的约束。根据文献[4]的有

  关液压缸驱动剪叉机构的运动学及动力学分析一章，得知在这种布置方式的情况下，如图2-7:

  以上两式的推导基于工程中常用的液压缸布置方式，即液压缸下支点与剪叉机构的固定支点在同一侧，如上图2-7。这种布置方式的优点是液压缸的有效行程比较短，这在台面升程范围比较大的场合较为适用。存在的问题是在剪叉机构折合后的高度h较小的情况下(即α角较小),所需液压缸的推力将大大增加。在液压缸最高工作压力限定的情况下，这将使得所用的液压缸的直径增大，以致在折合后的剪叉机构中难以布置；或采用两个直径较小的液压缸

  取代一个大直径的液压缸，不过这将增加一对液压缸的支座，同时带来机械加工、液压缸安

  为了解决以上提出的问题，可考虑将液压缸反向布置(即采用第一种设计方案),计算一

  这里仍用瞬时速度中心法来求解活塞运动速度。杆FD上D点、A点的瞬时转动中心为

  将式(5)与式(2)进行比较，再l,a,0,a,W,v,各参数都相同的条件下，显然，液压缸布置再右侧时的推力较液压缸布置在左侧时小；而式(3)与式(1)比较，则液压缸布置在右侧时的活塞速度较液压缸布置在左侧时高。可见，活塞推力的减小是以活塞速度的提

  液压缸布置在剪叉机构的右侧，使得液压缸的活塞推力减小，这就可以选用直径较小的液压缸，有利于液压缸在剪叉机构中的布置；带来的问题是液压缸的有效行程较长，如果台

  根据以上分析结果，结合实例进行对比计算，实例结构简图如图2-9所示，其中左右两

  从统计表中的数值比较能够准确的看出，液压缸在剪叉机构中的布置方式对其运动参数和动力参数有着较明显的差异。当起始角为最小值α?、0时，活塞推力为最大值P。在台面荷重W相同的情况下，液压缸布置在右侧时的推力明显小于液压缸布置在左侧时的情况，两者的比值为0.66,而活塞的有效行程L则是液压缸布置在右侧时较长，比在左侧时增加了112mm。如果载荷量不是很大的线kN),这时可以考虑采用左侧的布置方案，因为这样可以缩短液压缸的伸长长度。如果伸长度过大的话，不仅在材料上会有所浪费，而且在长期承受载荷的同时也会相应的增大液压缸及活塞部分的弯曲应力。综合以上考虑，可以初步设想采用液压缸布置在左侧的方案。而在该方案中活塞起始的速度小于液压缸布置在右侧时的速度，两者比值v?/v=0.66。为了弥补在速度方面的不足，以及减小举升及整体的体积，

  可以考虑采用双级支撑杆共同举升平台以达到提升速度的目的。如图2-10所示：

  其转换过程如图2-11所示，将两根支撑杆的右侧部分折合到左侧，产生四根相对比较短的

  那么首先我们就要计算一下这样的设计方案所采用的液压缸的各项参数，然后再根据已

  下面按照本设计的基本要求，进一步选择合适的布置方案。为了使举升机使用范围广泛，载荷更具有代表性，本设计首先建立了一个轿车模型，它的有关参数是：车自重1.5t,宽1.42m,高1.4m,轴距2.4m。在载荷方面没有超出允许的范围内，是可以采用该方案的。为了工作安全起见，要求举升机在各高度上工作时都应自锁，完工后可原速或缓速下降，在空载时也可

  为了便于维修人员在升降台底部维修，不仅要在升降高度方面要加以合理化，还要留有维修人员站立维修的位置。为此，可以选择采用双升降台同步举升并采用共同底板的方式以满足要求，此布置方案需要两个液压缸，16根支撑杆举升。为了增强其安全可靠性，可以设

  其总承载量为Wa=2t×1000×9.8=19600N,则平均每个升降台的承载量为

  W=W?/2=9800N。由于这样平均每个液压缸承受的台面载荷仅为9800N,所以采用左侧布

  设计之前先确定设计产品的基本情况，再根据设计要求制定基本方案。以下列出了本设

  1)主机的概况：主要用途用于家用小型重型设备的起升，便于维修，占地面积小，适用

  3)最大载荷量定为2吨，采用单液压缸控制联接组合叉杆机构进行升降动作。最大起升

  6)工作环境要求：不宜在多沙石地面、木板砖板地面等非牢固地面进行操作，不宜在有

  液压执行元件大体分为液压缸或液压泵。前者实现直线运动，后者完成回转运动，二者

  对于本设计实现单纯并且简单直线及回转运动的机构，可以采用齿轮式液压泵及双活塞杆液压缸，这样不仅简化液压系统降低设备成本，而且能改善运动机构的性能和液压执行元

  它们同时也可以实现增速，常用于电梯的升降、高低位升降台等液压设备。还有一种运动转换机构，小角度的回转运动用液压缸来实现，其运动比较平稳，长行程的直线运动可以

  用液压马达来完成。本设计要完成的剪叉式液压升高和降低台综合了扩程、回转这两种工作形式。

  工程液压缸主要用于工程机械、重型机械、起重运输机械及矿山机械的液压系统。根据主机的运动要求，按表37-7-5选择液压缸的类型为：直线运动单活塞杆双作用缓冲式液压缸。

  工程液压缸均为双作用单活塞式液压缸，安装方式多采用耳环型。由于本设计中液压缸在作用过程中是一端固定，一端在垂直面上自由摆动的形式，因此根据表37-7-6选择液压缸

  按缸盖与缸体的联接方式，可分为外螺纹联接式、内卡键联接式及法兰联接式三种。这

  液压执行元件确定之后，其运动方向和运动速度的控制是拟订液压回路的核心问题。方向控制用换向阀或是逻辑控制单元来实现。对于一般中小流量的液压系统，大多数通过换向

  阀的有机组合实现所要求的动作。对于高压大流量的液压系统，现多采用插装阀于先导控制

  阀的组合来实现。本设计剪叉式液压升高和降低台其特点：起升压力大，运行缓慢、平稳，能人工

  液压系统的工作介质完全由液压源提供，液压源的核心是液压泵。在无其他辅助油源的情况下，液压泵的供油量要大于系统的需油量，多余的油经过溢流阀回油箱，溢流阀同时起到开展并稳定油源压力的作用。容积调速系统多数是用变量泵供油，用安全阀限定系统的最

  为节省能源并提高效率，液压泵的供油量要尽量于系统所需流量相匹配。对在工作循环各阶段中系统所需油量相差较大的情况下，则采用多泵供油或变量泵供油。对于本设计，由于工作周期短，循环次数少，供油量可以适当减少以节省能源，采用单泵供油即可，不需蓄

  对于油液的净化：油液的净化装置在液压源中是必不可少的。一般泵的入口要装有粗滤油器，进入系统的油液根据被保护元件的要求，通过相应的精滤油器再次过滤。为防止系统中杂质流回油箱，可在回油路上设置磁过滤或其他形式滤油器。根据液压设备所处环境及对

  液压系统的主要参数是压力和流量，它们是设计液压系统，选择液压元件的主要依据。

  首先，需要确定液压缸处于最大工作压力时的位置，通过上述的讨论，得知当液压缸与地面夹角θ为最小值时，也即支撑杆与地面夹角α为最小值时，液压缸处于最大的工作压力

  状态下。根据轴距2.4m,将支撑杆的长度选定2.1m/根。当液压缸下降至最低高度时(设此

  现在a值还是一个未知量，但a值的大小必须在112之内，初步设定a=114。根据活塞

  推力与台面荷重量关系式得出P=13.3W。若设a=1/3的线W。通过二者比较，a=113时，活塞的最大推力P要小于a=114时。即在α值不变的条件下，a与P是成反比的。但考虑到活塞杆与支撑杆的铰接点A又不能太靠近两支撑

  杆的铰接点B,否则将会在两处铰接点产生很大的应力集中，以致降低疲劳强度。因此，应

  。图3-3表示一个以液压缸为执行元件的液压系统计算简图。各有关参数标注于图上，其中F,是作用在活塞杆上的外部载荷，F是活塞与缸壁以及活塞杆与导向套之间的密封阻力。作用在活塞杆是的外部载荷包括工作载荷F。,导轨的摩擦力F,和由于速度变化而产生的惯

  常见的工作载荷有作用于活塞杆上轴线的重力、切削力、挤压力等，这些作用力的方向与活塞的运动方向相同为负，相反为正。在实际工作过程中，由于载荷量较大，活塞自身的重力可以忽略不计，切削力与挤压力共同组成的外力即为工作载荷F,在图3中，F=P。由

  于本设计按最大载荷量定为2吨来计算，所以每个液压缸F=P=113680N。

  对于直动型安装的液压缸一般都附有活塞导轨以固定其运动方向，导轨摩擦相对于总载

  △t——起动或制动时间，s。一般机械=0.1~0.5s,对轻度载荷低速运动部件取小值，对重

  工作载荷F?并非每阶段都存在，如该阶段没有工作，则F=0。但在计算和校核时，应按

  除了外载荷F,外，作用于活塞上的载荷F还包括液压缸密封处的摩擦阻力F,由于各种

  液压缸的密封材质和密封形式不同，密封阻力难以精确计算，一般估算为Fm=(1-ηm)P式

  液压缸的选择要遵循系统压力的大小，要根据载荷的大小和设备类型而定。还要考虑执行元件的装配空间、经济条件及元件供应情况等限制。在载荷一定的情况下，工作压力低，势必要加大执行元件的结构尺寸，对某些设备来说，尺寸要受到限制，从材料消耗角度看也不是很经济；反之，压力选的太高，对泵、缸、阀等元件的材质、密封、制造精度也要求很高，必然要提高设备成本。一般来说，对于固定尺寸不太受限的设备，压力可选低一些，行

  p?——液压缸回油腔压力Pa,其值根据回路的具体情况而定，一般可以按照下表3-3

  在本设计中，液压缸不存在受拉的状态，所以只考虑其收压。一般液压缸在收压状态下

  用运此公式须事先确定A与A,的关系，或是活塞杆径d与活塞直径D的关系，令杆径比

  如按工作压力应选取d/D=0.7,则相应的速度比φ=2,由于活塞不受拉力作用，所以活塞

  的直径D和活塞杆径d的计算值要按国家标准规定的液压缸的有关标准进行圆整，如与标准

  液压缸参数相近，最好选用国产液压缸，免于自行设计加工。按照机械手册中工程液压缸的

  技术规格表37-7-7可以选择圆整后的参数：缸径100mm,活塞杆70mm,速度比φ=2,工作压

  当平台处于最低位置a?=5°时，此时活塞杆应处于完全收缩状态，液压缸的长度为最小值

  再计算一下平台上升的最大高度，这里设上升至最大高度的α=30°,计算得出最大高度

  当活塞杆处于完全收缩状态时，液压缸的长度就等于d?,选定液压缸长度为1320mm。

  ZAp——从液压泵出口到液压缸入口之间的总的管路损失。初算可按经验数据选取：

  管路简单、流速不大的取0.2~0.5Mpa;管路复杂，进油口有调速阀的，取0.5~1.5Mpa。这里

  Qx——液压缸的最大流量，对于在工作中用节流调速的系统，还需加上溢流阀的最小

  在前面已经初步选定台面速度变化量△v=0.16m/s,我们就设定台面起升的最大速度

  根据以上求得的和值，按系统中拟订的液压泵的形式，从手册中选择相应的液压泵产品。

  为使液压泵油一定的压力储备，所选泵的额定压力一般要比最大工作压力大25~60%。

  ,其中ηp——液压泵的总效率，参考下表3-5选择η,=0.7表3-5各液压泵的总效率

  在液压、气压传动及润滑的管道中常用的管子有钢管、铜管、胶管等，钢管能承受较高的压力，价廉，但安装时的弯曲半径不能太小，多用在装配位置比较方便的地方。这里我们

  在确定油箱尺寸时，一方面要满足系统供油的要求，还要保证执行元件全部排油时，油

  箱不能溢出，以及系统最大可能充满油时，油箱的油位不低于最低限度。初设计时，按经验

  采用简单的焊接形式，其特点：结构相对比较简单，尺寸小，重量轻，使用广泛。缸体焊接后可

  液压缸缸体的常用材料为20、35、45号无缝钢管。因20号钢的机械性能略低，且不能调质，应用较少。当缸筒与缸底、缸头、管接头或耳轴等件需要焊接时，则应采用焊接性能

  比较号的35号钢，粗加工后调质。一般情况下，均采用45号钢，并应调质到241~285HB。

  缸体毛坯可采用锻刚，铸铁或铸铁件。铸刚可采用ZG35B等材料，铸铁可采用

  HT200~HT350之间的几个牌号或球墨铸铁。特殊情况可采用铝合金等材料。

  (1)缸体内径采用H8、9配合。表面粗糙度：当活塞采用橡胶密封圈时，Ra为0.1~0.4μm,

  (2)缸体内径D的圆度公差值可按9、10或11级精度选取，圆柱度公差值应按8级精度

  (6)为了防止腐蚀和提高寿命，缸体内表面应镀以厚度为30~40μm的铬层，镀后进行衍磨

  2.活塞与缸体的密封结构，随工作所承受的压力、环境温度、介质等条件的不同而不同。常用的

  液压缸常用的活塞材料为耐磨铸铁、灰铸铁(HT300、HT350)、钢及铝合金等，这里采

  (2)端面T对内孔D,轴线)外径D的圆柱度公差值，按9、10或11级精度选取。画图

  活塞杆的端部结构分为外螺纹、内螺纹、单耳环、双耳环、球头、柱销等多种形式。根

  如图，为内螺纹联接简图。查表37-7-4,按照本设计要求，选用直径×螺距-螺纹长

  活塞杆有实心和空心两种，如下图。实心活塞杆的材料为35、45号钢；空心活塞杆材料

  (1)活塞杆的热处理：粗加工后调质到硬度为229~285HB,必要时，再经过高频淬火，硬

  (6)活塞杆上的螺纹，一般应按6级精度加工(如载荷较小，机械振动也较小时，允许按

  (7)活塞杆上工作表面的粗糙度为Ra0.63μm,为了防止腐蚀和提高寿命，表面应镀以厚度

  由于本设计——举升机，主要用于车辆的维修，在工作过程中液压缸伸缩的次数相对较少，所以磨损程度也相对较少。为了减少零件数量，降低成本可以采用缸盖导向的导向方式。

  导向套的常用材料为铸造青铜或耐磨铸铁。由于选用的是和缸盖一体的导向套，所以材

  导向套的内径配合一般取为H8/f9,其表面粗糙度则为Ra0.63~1.25μm。

  这里仍采用O型密封圈，材料选择薄钢片组合防尘圈，防尘圈与活塞杆的配合可按H9/f9

  排气阀用于排除液压缸内的空气，使其工作稳定。通常将排气阀安装在液压缸的端部，

  1.液压缸进出油口接头的联接螺纹尺寸，按表37-7-8选取标准值，公称直径×螺距×数量

  根据所选择的液压缸的缸径，按照表37-7-59确定液压缸缸盖端部的尺寸(均为对应的标

  液压缸的缸盖可选用35、45号锻钢或ZG35、ZG45铸钢或HT200、HT300、HT350铸铁等材料。在这里

  整机的液压系统图油各自拟订好的控制回路及液压源组合而成。各回路相互组合时去掉重复多余的元件，力求系统结构简单。注意各元件间的联锁关系，避免误动作发生。要尽量减少能量损失环节，提高系

  在设计中可以考虑在关键部位，附设备用件，以便意外事件发生时能迅速更换，保证主

  各液压元件采用国产标准件，在图中按国家标准规定的液压元件职能符号的常态位置绘

  在系统图中注明了各液压执行元件的名称和动作、各液压元件的序号以及各电磁铁的代

  首先考虑，在升降台回落时，可以有两种驱动方式，一是采用液压缸加压回落，这种方式一般是在液压缸平放，而且活塞杆一端在回落时没有施加外力的情况下采用；另一种是由活塞杆的自重和一端施加的外力使液压缸回油，活塞杆回落。在这里我们采用第二种方式，可以省去很多功率，略去很多的机械设备，符合我们的设计原则。其次，由于采用柱塞式液压缸在下降时依靠本身的重量，在使用过程中，会出现过升降机处于某个位置时，向上或向

  主要原因是在滑阀处于中位时，A、P、B、T口虽均不相通，但实际上存在着内泄漏量 (约3ml/min),久而久之，会产生不同程度的向上或向下漂移。当P口有向上的压力时，会产生上移现象；当P口无压时，由于自重会产生下移现象。而且在长期这种高压冲击下会逐

  改进后如下图3-7所示，液压系统所做的改变包括：变换向阀的中位机能O为Y型；换向阀的B口节控制油路到液控单向阀的液控口。这样当升降机下降到最低位置时，由于换向阀的A口(柱塞缸)与T口相通，如果T口又与油箱直接连接，则柱塞缸处于降下的位置时，只要回油管压力产生的使升降机向上的力小于升降机的负载和摩擦力，升降机是不会向上漂移的。一般地说，制造泄漏量几乎为零的液控单向阀在技术上是可以做到的，因此，也不必

  台板的升降由液压泵和液压缸来驱动，当液压缸的下腔进油而上腔排油时，活塞杆伸出，剪叉钢架摆动，钢架端A和E为滚轮，如下图3-8。这时两滚轮分别沿着升降台板和小车底桥向中心方向滚动，从而抬升升降台板。当液压缸上腔进油下腔排油时，液压缸活塞在液压力和台板钢架自重作用下，活塞杆向缸内缩回，使钢架端A和E滚轮向离开台板、底桥中心

  方向移动，升降台板下降，通过控制液压缸活塞杆的伸缩长度来控制升降台板的升降高度位

  液压系统工作原理图见图纸2。由图分析，当电机起动后，泵开始供油。系统由定量泵3供油，溢流阀5调整系统压力16MPa,执行器不动作时系统压力经单向阀4和换向阀6后卸载。当电磁铁EV1、EV2a通电时，压力油经换向阀6、8、液控单向阀10、单向调速阀11及管道破裂保护阀12后至升降缸13的下腔，顶出活塞杆(缸上腔油液经过换向阀14被挤回油箱),升降台板上升。当电磁铁EV1、EV2b通电时，液控单向阀10被打开，此时双向导通，升降缸下腔油液在台板、钢架自重和活塞的作用下，经由管道破裂保护阀12、单向调速阀11、液控单向阀10、换向阀8右位后流回油箱，升降台板下降。当EV1、EV2都不通电时，台板支承重物，系统卸载。若需要快速下降时，可在EV2b通电的同时，EV3也通电。此种情况还适合空载时自重不能完全克服液压缸阻力而促进台板快速下降。小车在上升过程中，即电磁铁EV1、EV2a通电时，当钢架端滚轮E向左移动直至接触到限位开关LS时，限位开关将通过继电器从而制动电磁阀6,电磁铁EV1断电，系统卸载。台板保持高度不变，台板支承重物。

  由于液压升降台的荷重较大，惯性也较大，为使台板升降平稳安全，系统主要有以下特

  4)为使升降台结构更紧凑，采用便于安装和维护的叠加元件，液压系统元件统一布置在

  5)为防止台板在工作中意外安全事故的发生，系统采用了管道破裂保护阀安装在缸下腔进油口接头上，一旦管路或其他部分发生管道突然爆破、接头松动、泄压或台板出现异常

  失控超速下坠时，它能根据压差自动切断油路，防止发生坠落事故，保护设备和人身安全；

  1)另外，在电气控制上，在升降平台下缘设置限位开关，台板上升时，一旦升至所限定的

  台板位于升降台的最上部，是支撑件的组成部分。汽车能够在升降台上平稳的停放就是台板起了关键的作用。在进行维修作业之前首先得驶上台板。需要说明的是台板并不是一个简单的钢板，而是在下面有滑道，因为升降台叉杆臂上有滑轮，滑道的作用就是使滑轮在滑

  根据上面汽车尺寸参数，确定台板的长度为2600mm,宽度450mm,材料采用热轧钢板。其形状见图纸。需要说明的是台板并不是一个简单的钢板，而是在下面有滑道，因为升降台

  叉杆臂上有滑轮，滑道的作用就是使滑轮在滑道内来回滑动，使升降成举升和回落动作。

  叉杆是升降台最主要的举升部件，是主要的受力机构。对其设计的成功与否关系到整个

  对于杆3、杆4的活动铰联接在水平方向上除了摩擦力没有其它外力，所以可以忽略不

  由此图可知，杆1的最大弯矩在C点。经计算当α=5°时，R,有最大值，即拥有最大弯

  矩，同样此时也拥有最大的轴向力。首先将α=5°,W=9800N,P=11.6W(P与W的关系值

  经分析计算，CD段受到的轴向压缩力最大，To=54929N。由于刚刚计算出的杆3与杆4的最大弯矩和最大轴向力都小于杆1的值，故不对杆3杆4计算工作应力。计算杆1该状

  由此式能够准确的看出弯矩对工作应力σ的影响较轴向力要显著的多，所以在计算时应以最大弯矩为主要计算对象。杆1所承受的最大工作应力。杆1的C截面拥有最大弯矩，即可以认为C截面拥有最大的工作应力。我们按照最大工作应力来选取合适的叉杆截面。将h=0.1m

  选取套联在活塞杆端部的横轴，根据总体结构布局确定横轴长度需要220mm,由于是单耳环联接，其内径CD=50,横轴的外径也应为50mm,但考虑到二者需要相对滑动，应使横轴的外径略小于50mm,这里取d=48mm。单耳环的宽度值EW=60mm。将叉杆要联接到横轴处的孔进行加长处理，使两者接触面积适当的增大以减小弯曲应力及及剪应力。因此可按下图

  对于其它几个销轴，由于所受的应力都小于上述值，在不改变材料的基础上选择直径各

  双铰接剪叉式物流液压升高和降低台的设计是在原有的剪叉式液压升降台的基础上，增强其通用性、灵活性、安全性、经济性等指标；结构以能够很好的满足灵活性要求比较高的汽车维修需要为

  前提，通过不相同的型号和相应附件达到满足物流、制造系统、汽车维修等性能要求。

  通过对双铰接剪叉式升降平台机构位置参数和动力参数的简单计算，结合具体实例，对机构中两种液压缸布置方式分析比较，最终确定液压执行元件大体分为液压缸或液压泵，前者实现直线运动，后者完成回转运动，而对于实现单纯并且简单直线及回转运动的机构，可

  在设计的过程中，系统主要参数的计算最重要，必然的联系到系统的稳定和性能。

  最后对叉杆的结构材料及尺寸进行简要的说明，从而完成简单液压升高和降低台的设计。

  由于设计时间仓促，资料缺乏，整个设计还存在一些问题，一些尺寸的精度不够。在实

  经过两个月的毕业设计，使我们真正懂得了理论联系实际的重要性。在整个设计过程中，充分运用大学所学的专业相关知识，查找有关的资料，让我们体会到理论与实际还有很大差别。这次设计正是将它们有机的结合起来，给我们一次在面对工作前最好的锻炼机会。同时我们也

  通过这次设计，我们对机械设计的理论，自动控制原理及应用有了进一步认识，对自动供料系统有了一定了解。总之，这次设计为我们打开了以后面向实际应用的大门，为我们以后做各项工作和进一步学习奠定了基础。它好比一个灯塔，为我们指明了远行的航向；好比

  短暂的毕业设计就这样在紧张有序中度过了。衷心的感谢各位老师在这次设计过程中的精心指导，尤其是曾老师，她在每一个阶段都认真的教导和耐心的讲解，使我们能顺利的走

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