倾斜式液压升降平台的设计

1.2 国内外研究现状现状和趋势 1.2.1 国内外倾斜式液压式升降平台研究现状
随着物流技术的发展，社会对倾斜式液压式升降平台的需求也越来越强烈，为 了满足客户的需求，各种各样的倾斜式液压式升降平台应运而生，生产厂家如雨后春 笋般拔地而起， 出现了一大批的著名企业和知名品牌， 在竞争空前激烈的现代产业中， 物料搬运与仓储设备是降低供应链成本不可或缺的重要工具。 近年来，国内外搬运车市场都产生了很大的变化，国际知名企业如林德、丰田、 永恒力、小松、伟轮、OM和力至优等的最新产品让我们领略到世界最先进的倾斜式液 压式升降平台；而安徽合力、台励福、宝骊、友嘉、一拖、上力、靖江、梯佑、如意、
方案一 图 2-1 倾斜式液压式升降平台方案
方案二
方案一分析：因为本倾斜式液压式升降平台要有倾斜角度的要求，故可通过绞架之 间构成平行四边形来达到这一要求，将载物台作为平行四边形的一边，通过绞架的 旋转来改变平行四边形的形状，从而达到改变载物台倾角和高度的目的。平行四边 形 FGHE 的形状通过铰接在 A、D 两点处的液压缸的伸缩来改变的。此方案中的液压 缸的行程只需变化很小载物台就可以升的比较的高，因此其工作效率比较高，并且 该方案还可以降低升降台的最低高度，因此他能节省工作人员的体力，提高了工作 人员的工作效率。 方案二分析：该方案和方案一采用了相同的改变角度的原理，不同之处在于液压缸 的安装位置不同。在该方案中，液压缸安装在横梁 EE'和 DD'的中间，通过液压缸 的伸缩来改变固定点 B 和滚轮 A 之间的距离从而改变载物台的倾角和高度。在该方 案中，液压缸的安装位置会增大载物台的最低高度，因此会加大工作人员的工作强 度。如果 D 点靠近 B 点的话，液压缸的推力会明显增加，这样会该车的生产成本就 会增加。 通过以上的方案分析，本倾斜式液压升降平台-采用方案一。
.........(3.10)
6
H
其中
X
L sin H Y L cos
A
X
L sin
A
Y
L cos
T ( L R) sin( ) 2 .........(3.11)
H
X

F
Y
.........(3.12) .........(3.13)
H
Y

F
Y
式中：Hx——H 点的水平方向上的分力 Hy——H 点的垂直方向上的分力 Ex——E 点的水平方向上的分力 Ey——E 点的垂直方向上的分力 Ax——A 点的水平方向上的分力 Ay——A 点的垂直方向上的分力 L——H、E 以及 A、E 两点之间的距离 R——液压缸推力作用线与杆 AEH 的交点 C 点与 A 点的距离
G A
Y
N
2
( 2 L2 (1 cos 2 ) P cos ) 2 L2 (1 cos 2 )
.........(3.20)
N P cos 2 BY 2L2 (1 cos 2 )
G
.........(3.21)
fG A
X
N
BX
2
( 2 L2 (1 cos 2 ) P cos ) 2 L2 (1 cos 2 )
由
X 0得
F
由
X
F N sin G X 0
.........(3.1)
Y 0 得
F G F
Y Y
N
cos 0
.........(3.2)
由
M
G
0得
F
其中
Y
L cos F X L sin F N P 0 .........(3.3)
1
虎力、诺力、鼎力、中力、美科斯等本土品牌发展迅速，吹响了与国际同行竞技的号 角。近年国内叉车行业民营企业异军突起，发展迅猛。过去以生产仓储类倾斜式液压 式升降平台为主的企业如宁波如意、友嘉、诺力、虎力、开普、梯佑等纷纷涉足平衡 重式倾斜式液压升降平台-车，而且产品已经形成系列。与此同时，电动倾斜式液压 式升降平台引领着倾斜式液压式升降平台行业发展方向，在“2007亚洲国际物流技术 与运输系统展览会”上可以看到多数企业展出产品都以电动的居多。林德公司一改以 往展示其优越的静压技术的特色，转而演示其E16型三支点电动倾斜式液压式升降平 台和前移式倾斜式液压式升降平台；而永恒力和力至优展示的更是清一色电动产品。
3
2.2 倾斜式液压式升降平台的结构及运动原理
倾斜式液压式升降平台由动力和主机两部分组成，动力部分主要由脚踏式液压 泵和单作用液压缸组成，主机由内外剪式铰架板、工作台面和底座等部分组成(如 图2-2所示)。 倾斜式液压式升降平台的运动通过液压缸的伸缩来实现。柱塞6与内铰架5通过 轴DD'固定为一整体，缸体与外铰架1通过轴CC'铰接在一起，外铰架1的右端铰接于 工作台面4上，其左端铰接与底座上；内绞架 5的右端与滚轮8铰接在一起，滚轮可 在底座9的滑道中滚动，内、外铰架1和5可以绕其中心铰接点E转动。液压缸柱塞伸 缩时，带内绞架5转动，而使内、外铰架1和5绕铰接点E旋转，同时滚轮在滑道中滚 动，内、外铰架的夹角发生变化，从而实现工作台面的上升与下降,绞架FHEG为平 行四边形，通过内、外铰架的夹角发生变化从而改变平行四边形的形状从而实现载 物台倾角的变化。
式中：Bx——B 点的水平方向上的分力 By——B 点的垂直方向上的分力 Ex——E 点的水平方向上的分力 Ey——E 点的垂直方向上的分力 Gx—G 点的水平方向上的分力 Gy——G 点的垂直方向上的分力 T——液压缸的推力 α ——液压缸推力作用线与水平面的夹角
3.1.4 整体受力分析
总体受力分析如图 3-4 所示
2
2
倾斜式液压式升降平台的总体设计
2.1 总体方案的分析和确定
根据设计任务要求，倾斜式液压式升降平台的设计需要完成： 最大载重量 400kg，升降台最大升高高度在 700 毫米到 930 毫米之间，升降台 的最大倾角为 30 度，下降速度可控等方面的要求。 通过多方面考虑，对倾斜式液压式升降平台各部分的设计初拟定两种方案：
1.3 本课题研究内容
本设计课题主要研究内容包括倾斜式液压式升降平台的总体方案论证、液压系 统的分析、总体受力分析、各部件的强度校核、相关标准件的计算与选型、零部件 设计、材料选择、配合间隙、成本校核、耐用性和安全性的检验。其研究目标是运 用合理的机械设计方法，设计出一种能够实现仓储物料的有序摞放，减少仓库工作 人员的工作强度，缩短物料输送周期，提高工作人员的工作效率，
G cos 2
F
N

.........(3.4)
式中：FX——F 点的水平方向上的分力 FY——F 点的垂直方向上的分力 GX——G 点的水平方向上的分力 GY——G 点的垂直方向上的分力 FN——重物对载物台的压力 L——F、G 两点之间的距离
5
P——重物对载物台的作用点与 G 点的距离
——载物台与水平面的夹角
图 3-4 倾斜式液压升降平台-总体受力示意图
8
由图可得方程
由
X 0得
B
X

A
X
0
.........(3.17)
由
Y 0 得 B A G
Y Y N
0.
.........(3.18)
其中
A
X

A
Y
f
.........(3.19)
式中：Bx——B 点的水平方向上的分力 By——B 点的垂直方向上的分力 Ax—A 点的水平方向上的分力 Ay—A 点的垂直方向上的分力 G—货物的重力 F—摩擦阻力系数 参考文献[13]比例分配公式可得
1.1.2 倾斜式液压式升降平台设计研究的意义
倾斜式液压式升降平台是物流业应用最广泛的搬运工具之一，对其的研究对于 物流业的发展具有非常重要的作用。目前，我国的倾斜式液压式升降平台技术在全 球处于中下水平，远远不能满足物流业发展的需要，因此要靠广大的科技人员不懈 的努力把这差距赶上，作为即将毕业的我们也深感责任重大。 通过对倾斜式液压式升降平台的研究，进一步使我了解了产品设计的一般过 程，明白了作为设计人员在设计产品是应该注意的问题和细节，液压倾斜式液压升 降平台-的设计将进一步夯实我的各方面知识的基础。
1.2.2 国内外倾斜式液压式升降平台发展趋势
1)专用化和通用化 随着物流的多样性；搬运设备的品种越来越多且不断更新。物流活动的系统性、 一致性，经济性、机动性，快速化，要求一些设备向专门化方向发展，又有一些设 备向通用化、标准化方向发展。 2)自动化和智能化 将机械技术和电子技术相结合，将先进的微电子技术、电力电子技术、光缆技术、 液压技术、模糊控制技术隐蔽功用到机械的驱动和控制系统，实现升降平台设备的自 动化和智能化将是今后的发展方向。 3)“绿色化” “绿色”就是要达到环保要求，这涉及到两个方面：一是与牵引动力的发展以及 制造、辅助材料等有关，二是与使用有关。对于牵引力的发展，一要提高牵引动力， 二要有效利用能源，减少污染排放，使用清洁能源及新型动力。
图 2-2 倾斜式液压升降平台-整体结构图 1．外绞架 2．短内绞架 3．手推扶杆 4．载物板 5．内绞架 6．柱塞 7．脚踏式液 压泵 8．滚轮 9．底座
4
3
倾斜式液压式升降平台设计各部件受力分析
3.1 受力分析
3.1.1 载物台受力分析
载物台受力示意图如图 3-1 所示
图 3-1 载物台受力示意图
P ) .........(3.8) L
3.1.2 AEH 绞架受力分析
AEH 杆受力示意图如图 3-2 所示
图 3-2 AEH 杆受力图
由 X 0得
H
由 Y 0得
X
EX
T cos AX 0 2
.........(3.9)
H
由M E 0得
Y

T sin EY AY 0 2
倾斜式液压式升降平台设计
1 绪论
1.1 课题研究的目的及意义 1.1.1 倾斜式液压式升降平台设计研究的目的
1、综合运用液压课程及其他有关先修课程的理论知识和生产实际，进行倾斜式液压式升
降平台设计实践，是理论知识和生产实践机密结合起来，从而使这些知识得到进一步的巩固、
加深提高和扩展。 2、在设计实践中学习和掌握通用液压元件，尤其是各类标准元件的选用原则和回 路的组合方法，培养设计技能，提高分析和嫁接生产实际问题的能力，为今后的设 计工作打下良好的基础。 3、通过设计，学生应在计算、绘图、运用和熟悉设计资料（包括设计手册、产品 样本、标准和规范）以及进行估算方面得到实际训练。
由式（3.1） （3.2） （3.3） （3.4）可得
F
F
X
GN
G
P sin cos 2L
.........(3.5)
N
P cos 2 2L
Y
.........(3.6)
G
G
X
Y
G
N
cos 2 2
(1
P ) L
(1
.........(3.7)
GN
P sin cos 2
fG
2
N
( 2 L2 (1 cos 2 ) P cos )sin 2 L2 (1 cos 2 ) )
T
.........(3.23)
9
4
4.1
角度关系和液压缸尺寸计算
α 和 的关系
tan
于是 ：
从图 3-4 中根据几何关系可得
——支撑杆 AHE 与水平面的夹角
α ——压缸推力作用线与水平面的夹角 由式（3.9） 、 （3.10） 、 （3.11） 、 （3.12） （、3.13）可得
T
2 L( H X sin H Y cos
（L-R）sin（ +）
A
X
sin
cos ) A .........( 3.14)
.........(3.22)
将式(3.12) 、(3.13) 、(3.20)和(3.22)代入式（3.14）中得
GP sin cos GP cos 2 2 L( sin cos 2 2L 2L
G
N
( 2 L2 (1 cos 2 ) P cos )cos 2 L2 (1 cos 2 ) （L-R）sin（ +）
其研究目标是运用合理的机械设计方法设计出一种能够实现仓储物料的有序摞放减少仓库工作人员的工作强度缩短物料输送周期提高工作人员的工作效率2倾斜式液压式升降平台的总体设计21总体方案的分析和确定根据设计任务要求倾斜式液压式升降平台的设计需要完成最大载重量400kg升降台最大升高高度在700毫米到930毫米之间升降台的最大倾角为30度下降速度可控等方面的要求
Y
3.1.3 BEG 绞架受力分析
BEG 杆受力分析如图 3-3 所示
图 3-3 BEG 杆受力示意图
7
由 X 0得
B
由 Y 0得
X
E X GX
T cos 0 2
.........(3.15)
B E
Y
Y

T sin GY 0 2
.........(3.16)