1、械工业出版社2001参考资料注：此表发给学生后由指导教师填写，学生按此表要求开展毕业设计（论文）工作。指导教师（签名）指导教师评语评阅成绩： 评阅教师签字： 年月日答辩记录成绩： 提问教师签字：新疆工业高等专科学校机械工程系毕业设计（论文）成绩表月年答辩成绩： 答辩小组组长签字：答辩小组意见摘要本次设计的题目是全液压升降机的设计，它主要包括三个部分的内容：主机的设计，液压系统的设计，控制部分的设计。在本设计中将液压系统的设计做为主要的内容进行设计，主机的设计根据升降台工作时的主要工作部件进行大概的估算。液压系统的设计又主要包括了动力源，控制元件，执行元件，辅助元件的设计。控制部分的设计为附加部
2、分，主要设计控制电路图。关键字：升降机液压系统执行元件新疆工业高等专科学校|机械工程系28ABSTRACTThis design topic is the entire plunger elevator design, it mainly includes three partial contents: Host computer design,hydraulicsystemdesign,controlsectiondesign. Makes in this design the hydraulic system design for the main content carries on t
3、he design, time the host computer design basis shengjiangtai work main working part carries on the general estimate. The hydraulic system design has mainlyincludedthepowersupply,checksthepart,the functionalelement,auxiliarypartdesign.Thecontrol section design for supplements the part, mainly designs
4、 the check circuit diagram.Keywords:Elevator hydraulic system functional element目录摘要3ABSTRACT4第 1 章 绪 论7第 2 章 液压升降机的设计92.1 升降机为全液压系统，相关工艺参数为：92.2 工况分析92.3 升降机机械结构形式和运动机理92.4 升降机的机械结构和零件设计102.5 升降机系统的设计222.6 执行元件速度和载荷232.7 速度和载荷计算23第 3 章 液压系统方案的拟定273.1 系统压力的初步确定273.2 液压执行元件的主要参数273.3 油路循环方式的分析和选择323.
5、4 开式系统油路组合方式的分析选择333.5 调速方案的选择333.6 液压系统原理图的确定343.7 油泵和电机选择343.8 控制阀的选用383.9 管路，过滤器，其他辅助元件的选择计算393.10 液压元件的连接42第 4 章 油箱及液压缸的设计444.1 油箱的容积444.2 缸筒464.3 活塞和活塞杆494.4 活塞杆导向套514.5 排气装置524.6 进出油口尺寸的确定524.7 密封结构的设计选择534.8 性能验算53总结55致谢56参 考 文 献57第 1 章绪 论这次毕业是学校为我们每个工科学生安排的一次实践性的总结，使就业前的一次大练兵，是对每个学生三年来所学知识的总
6、体检测，使我们为进入工厂工作做好了准备。本次设计的主要任务是液压升降机的设计，升降机是一种升降性能好，适 用范围广的货物举升机构，可用于生产流水线高度差设备之间的货物运送，物 料上线，下线，共件装配时部件的举升，大型机库上料，下料，仓储装卸等场 所，与叉车等车辆配套使用，以及货物的快速装卸等。它采用全液压系统控制， 采用液压系统有以下特点：（1） 在同等的体积下，液压装置能比其他装置产生更多的动力，在同等的功率下，液压装置的体积小，重量轻，功率密度大，结构紧凑，液压马达的体积和重量只有同等功率电机的 12%。（2） 液压装置工作比较平稳，由于重量轻，惯性小，反应快，液压装置易于实现快速启动，制
7、动和频繁的换向。（3） 液压装置可在大范围内实现无级调速，（调速范围可达到 2000），还可以在运行的过程中实现调速。（4） 液压传动易于实现自动化，他对液体压力，流量和流动方向易于进行调解或控制。（5） 液压装置易于实现过载保护。（6） 液压元件以实现了标准化，系列化，通用化，压也系统的设计制造和使用都比较方便。当然液压技术还存在许多缺点，例如，液压在传动过程中有较多的能量损 失，液压传动易泄露，不仅污染工作场地，限制其应用范围，可能引起失火事 故，而且影响执行部分的运动平稳性及正确性。对油温变化比较敏感，液压元 件制造精度要求较高，造价昂贵，出现故障不易找到原因，但在实际的应用中， 可以通
8、过有效的措施来减小不利因素带来的影响。我国的液压技术是在新中国成立以后才发展起来的。自从 1952 年试制出我国第一个液压元件齿轮泵起，迄今大致经历了仿制外国产品，自行设计开发和引进消化提高等几个阶段。进年来，通过技术引进和科研攻关，产品水平也得到了提高，研制和生产出了一些具先进水平的产品。目前，我国的液压技术已经能够为冶金、工程机械、机床、化工机械、纺织机械等部门提供品种比较齐全的产品。但是，我国的液压技术在产品品种、数量及技术水平上，与国际水品以及主机行业的要求还有不少差距，每年还需要进口大量的液压元件。今后，液压技术的发展将向着一下方向：（1） 提高元件性能，创制新型元件，体积不断缩小。
9、（2） 高度的组合化，集成化，模块化。（3） 和微电子技术结合，走向智能化。总之，液压工业在国民经济中的比重是很大的，他和气动技术常用来衡量一个国家的工业化水平。本次设计严格按照指导要求进行，其间得到老师和同学们的帮助，在此向他们表示诚挚的谢意。由于本人水平和知识所限，其中错误在所难免，恳望老师予以指导修正。第 2 章液压升降机的设计额定载荷：2500kg 最低高度：200 mm最大起升高度：1500mm 最大高度：1700mm平台尺寸：4000x2000mm 电源：380v,50Hz2.2 工况分析本升降机是一种升降性能好，适用范围广的货物举升机构，和用于生产流 水线高度差设备之间的货物运送
10、，物料上线、下线。工件装配时调节工件高度， 高出给料机运送，大型部件装配时的部件举升，大型机库上料、下料 。仓储， 装卸场所，与叉车等装运车辆配套使用，即货物的快速装卸等。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。2.3 升降机机械结构形式和运动机理2.3.1 升降机的运动机理升降机的基本运动机理如下图所示：图 2-1两支架在 o点铰接，支架 1 上下端分别固定在上、下板面上，通过活塞杆的伸缩和铰接点 o 的作用实现货物的举升。根据以上分析，升降机的运动过程可以叙述如下：支架 2、3 为升降机机构中的固定
11、支架，他们与底板的铰接点O2 , O3 做不完整的圆周运动，支架 1、4 为活动支架，他们在液压缸的作用下由最初的几乎水平状态逐渐向后来的倾斜位置运动，在通过支架之间的绞合点带动 2、3 也不断向倾斜位置运动，以使升降机升降。2.4 升降机的机械结构和零件设计根据升降台的工艺参数和他的基本运动机理来确定支架 1、2、3、4 的长度和截面形状。O2O3 之间的距离和液压缸的工作行程。设O2O3 = x （ 0 x 1.5m） ,即支架和地板垂直时的高度应大于1.5m ,这样才能保证其最2大升降高度达到1.5m ，其运动过程中任意两个位置的示意图表示如下：C1N1M1O1NCMOB1BA图 2-2
12、设支架 1、2 和 3、4 都在其中点处绞合，液压缸顶端与支架绞合点距离中点为 t ,根据其水平位置的几何位置关系可得： 0 t 4 - x .4下面根据几何关系求解上述最佳组合值：初步分析： x 值范围为0 1 x ,取值偏小，则上顶板O2 , O3 点承力过大，还会使支架的长度过长，造成受力情况不均匀。X 值偏小，则会使液压缸的行程偏大，并且会造成整个机构受力情况不均匀。在该设计中，可以选择几个特殊值： x =0.4m,x =0.6m,x =0.8m，分别根据数学关系计算出 h 和 t。然后分析上下顶板的受力情况。选取最佳组合值便可以满足设计要求。（1）x =0.4支架长度为 h=2-x/
13、2=1.8mO2C =h/2=0.9m液压缸的行程设为 l,升降台上下顶板合并时，根据几何关系可得到： l+t=0.9升降台完全升起时，有几何关系可得到：cosa=1.82 + 0.9952 -1.522 1.8 0.995（0.9 + t）2 + 0.9552 + （2l）2=（0.9 + t） 2l联合上述方程求得：t=0.355m l=0.545m即液压缸活塞杆与 2杆绞合点与 2杆中心距为 0.355m.活塞行程为0.545m（2）x =0.6 支架长度为=2-x/2=1.7mO2C =h/2=0.85m1.72 + 0.82 -1.521.7 0.8（0.85 + t）2 + 0.8
14、2 - （2l）2 0.8（0.85 + t）t=0.32m l=0.53m即液压缸活塞杆与 2 杆绞合点与 2 杆中心距为 0.32m.活塞行程为 0.53m（3）x =0.8 支架长度为=2-x/2=1.6mO2C =h/2=0.8m1.62 + 0.5572 -1.521.6 0.557（0.8 + t）2 + 0.5572 - （2l）2（0.8 + t） t=0.284m l=0.516m即液压缸活塞杆与 2杆绞合点与 2杆中心距为 0.284m.活塞行程为0.516m现在对上述情况分别进行受力分析：（4） x=0.4m ,受力图如下所示：（5） x=0.6m ,受力图如下所示（6）
15、 x=0.8m比较上述三种情况下的载荷分布状况，x 去小值，则升到顶端时，两相互绞合的支架间的间距越大，而此时升降台的载荷为均布载荷， 有材料力学理论可知，此时两支架中点出所受到的弯曲应力为最大，可能会发生弯曲破坏，根据材料力学中提高梁的弯曲强度的措施（7）smax= M maxw s知，合理安排梁的受力情况，可以降低M max 值，从而改善提高其承载能力。分析上述 x=0.4m.x=0.6m,x=0.8m 时梁的受力情况和载荷分布情况，可以选择第二种情况，即 x=0.6m 时的结构作为升降机固定点O2O3 的最终值，由此便可以确定其他相关参数如下：t=0.32m. l=0.53m, h=1.
16、7m 升降机支架和下底板结构的确定2.4.1 上顶板结构和强度校核上顶板和载荷直接接触，其结构采用由若干根相互交叉垂直的热轧槽刚通过焊接形式焊接而成，然后在槽钢的四个侧面和上顶面上铺装4000x2000x3mm 的汽车板，其结构形式大致如下所示：图 2-3沿平台的上顶面长度方向布置 4 根 16 号热轧槽刚，沿宽度方向布置 6 根10 号热轧槽刚，组成上图所示的上顶板结构。在最外缘延长度方向加工出安装上下支架的滑槽。以便上下支架的安装。滑槽的具体尺寸根据上下支架的具体尺寸和结构而定。沿长度方向的 4 根 16 号热轧槽刚的结构参数为h b d t r r1 =160 65 8.510 10.0
17、 5.0mm ,截面面积为25.162cm2 ，理论重量为19.752kg / m ，抗弯截面系数为117cm3 。沿宽度方向的 6 根 10 号热轧槽刚的结构参数为1h r =100 48 5.3 4.2mm ,截面面积为12.784cm2 ，理论重量为10.007kg / m ，抗弯截面系数为39.7cm3 。其质量分别为：4 根 16 号热轧槽刚的质量为：m1 = 4 4 19.752 = 316kg6 根 10 号热轧槽刚的质量为：m2 = 6 2 10.007 = 120kg菱形汽车钢板质量为：m3 = 4 25.6 = 204.8kg2.4.2 强度校核升降台上顶板的载荷是作用在一
18、平台上的，可以认为是一均布载荷，由于该平板上铺装汽车钢板，其所受到的载荷为额定载荷和均布载荷之和，其载荷密度为：q = FlF 汽车钢板和额定载荷重力之和。 Nl 载荷的作用长度。m,沿长度方向为 16m,宽度方向为 12m.其中F=（m1 + m2 ）g + G额载带入数据得：F=29604N 沿长度方向有： q = F带入数据有： q = 29604 = 1850N4 4分析升降机的运动过程，可以发现在升降机刚要起升时和升降机达到最大高度时，会出现梁受弯矩最大的情况 ，故强度校核只需要分析该状态时的受力情况即可，校核如下：其受力简图为：图 2-4该升降台有 8 个支架，共有 8 个支点，假
19、设每个支点所受力为 N，则平很方程可列为：Y = 0即8N - F = 0将 F = 29604 N 带入上式中： N = 1850N根据受力图，其弯矩图如下所示：AB 段：M （x） = Nx - q x=1850-925 x2（ 0 x 1.7m ）BC 段：M （x） = Nx + N （x -1.7） - q x2=3700x-3145-925 x2（1.7 2.3m ）CD 段与 AB 段对称。图 2-5由弯矩图可知该过程中的最大弯矩为 ：smax = 1850Nm根据弯曲强度理论：smax o= M max s= ssmaxWn即梁的最大弯曲应力应小于其许用弯曲应力。式中：W抗弯截
20、面系数m3沿长度方向为 16 号热轧槽钢W = 117 10-6 m3sS钢的屈服极限ss = 255MPan安全系数n=3代入数据：smax=1850 117 10-6= 15.8MPa ss = 85MPan由此可知，强度符合要求。升降台升到最高位置时，分析过程如下： 与前述相同：弯矩如下：FA 段：M （x） = q x2（ 0 =925 x2 M （x） = N （x - 0.9） - q x2=1850x -1665 - 925x2（ 0.9 M （x） = N （x - 0.9） + N （x -1.7） - q x2（1.7 = 3700x - 4810 - 925x2CD 段与
21、 AB 段对称，AF 段和 DE 段对称.图 2-6smax = 1193.5NmW抗弯截面系数m3沿长度方向为 16 号热轧槽钢W = 117 sS钢的屈服极限ss = 255MPa= 1193.25 117 = 10.2MPa ss= 85MPa由计算可知，沿平台长度方向上 4 根 16号热轧槽钢完全可以保证升降台的强度要求。同样分析沿宽度方向的强度要求：均布载荷强度为：F汽车板及 16 号槽钢与载荷重力l载荷作用长度2x6=12m带入相关数据， q = 2307N / m受力图和弯矩图如下所示：M （x） = Nx - q x=1850 -1153.5x2 2m ） 由弯矩图知： M m
22、ax = 696.5Nm图 2-7最大弯曲应力为：W= 17.6MPa 故宽度方向也满足强度要求。2.4.3 支架的结构支架由 8 根形状基本相同的截面为矩形的钢柱组成，在支架的顶端和末端分别加工出圆柱状的短轴，以便支架的安装。支架在升降机结构中的主要功能为载荷支撑和运动转化，将液压缸的伸缩运动，通过与其铰合的支点转化为平台的升降运动，支架的结构除应满足安装要求外，还应保证有足够的刚度和强度，一时期在升降运动中能够平稳安全运行。每根支架的上顶端承受的作用力设为 N.则有等式：8N = （m1 + m2 + m3 ）g + G额载求得：N=3848N分析支架的运动形式和受力情况，发现支架在运动过
23、程中受力情况比较复杂，它与另一支架铰合点给予底座的固定点的受里均为大小和方向为未知的矢量，故该问题为超静定理论问题，已经超出本文的讨论范围，本着定性分析和提高效率的原则，再次宜简化处理，简化的原则时去次留主，即将主要的力和重要的力在计算中保留，而将对梁的变形没有很大影响的力忽略不计，再不改变其原有性质的情况下可以这样处理。根据甘原则，再次对制假所收的力进行分析，可以看出与液压缸顶杆联结点的力为之家所受到的最主要的力，它不仅受液压缸的推力，而且还将受到上顶班所传递的作用力，因此，与液压缸顶杆相连接的支架所厚道的上顶板的力为它所受到的最主要的力，在此，将其他的力忽略，只计算上顶板承受的由载荷和自重所传递的载荷力。计算简图如下所示：图 2-8N 所产生的弯矩为： M = N L每个支架的支点对上顶板的作用力NL液压缸与支架铰合点距支点之间的距离m M = 3848 0.53 = 2039Nm假定改支架为截面为长为 a,宽为 b 的长方形，则其强度应满足的要求是：o= M s=
