BJ1005陈智-开题报告

室内升降定位装置及灯具托撑机构设计

1 选题背景及其意义

在家庭客厅天井等安装高档灯具或将其取下进行修理等是一件难以完成的事情，即使两个人做也是难完成的事情。因为踩着梯子在半空手托着灯具很耗费体力，同时灯具又很容易摔坏，而且要保证把灯具支撑在一个容易安装的位置，这样的作业确实是很累。因此迫切需要有一种能替代人来完成这些作业的装置,该装置要能够支撑人和吊灯进行升降运动，同时还要有一种可以支撑灯具的机构，可以使灯具上下左右移动以便完成安装，从而可以减轻或完全代替人完成抓取和托起为修理被取下的灯具，大大减轻施工人员的劳动强度。

2 文献综述（国内外研究现状与发展趋势）

目前市场上针对吊灯安装没有专门的工具，大部分的吊灯安装都是采用先在天花板上安装紧固装置，然后需要多人参与安装过程，通常是需要安装人员从下面用手托住吊灯，另一人进行安装紧固。当然，目前也有一些简易的辅助安装装置，可以在一定程度上减轻安装人员的施工强度，但是，面对各种不同类型的吊灯安装要求，需要设计一种通用型的吊灯安装辅助装置来满足安装要求。该装置需要有升降机构和托撑机构组成。升降机构目前主要有刚性升降机构、柔性升降机构、刚柔双属性升降机构等。

刚性升降机构又包括齿轮齿条升降机构、柱塞式升降机构、剪叉式升降机构、丝杠式升降机构等。齿轮齿条机构包含齿条机构和齿轮机构，齿条设置于桩腿上，每根齿条对应有若干个小齿轮。动力通过齿轮减速器传递给小齿轮，从而驱动平台升降。柱塞式升降机构通常与液压装置配合工作，通过泵站将油压入油缸，使柱塞运动，直接作用在平台上，使升降平台向上运动，升降平台的下降则依靠平台的自重实现。剪叉式升降机构包括驱动执行装置和剪叉装置。在驱动机构的驱动下，驱动执行装置产生小位移行程的同时将驱动力传递给剪叉装置。剪叉装置作为剪叉式升降机构的主体具有折叠伸展性能，它受到驱动执行装置的驱动并将驱动执行装置的小位移行程放大成竖直方向的较大行程，从而推动升降平台的上下移动。丝杠升降机构主要是利用丝杠可将旋转运动转变为直线运动的特性对平台进行升降。丝杠升降机构常用于与电驱动机构或液压驱动机构配套使用。其中，电驱动机构是将电动机的动力通过减速器、轴或链条传递给丝杆减速器，最终传递给丝杠；液压驱动机构则是将液压驱动单元输出的动力传递给丝杠螺母，将回转运动转换为直线运动来实现升降台面的升降。

柔性升降机构包括钢丝绳升降机构、链条式升降机构等等。根据钢丝绳收放方式的不同，钢丝绳升降机构可分为卷入式钢丝绳升降机构和顶升式钢丝绳升降机构。卷入式钢丝绳升降机构包括卷筒与钢丝绳，驱动装置带动卷筒转动，通过收放钢丝绳使平台升

降，常见于施工升降机。顶升式钢丝绳升降机构包括液压柱塞与钢丝绳机构，通过液压柱塞的顶伸与收缩从而带动钢丝绳实现平台升降。链条式升降机构采用链传动方式，一般将电机链轮作为驱动机构，通过联轴器、传动轴、链轮等一系列传动实现升降平台的升降。

刚柔双属性升降机构是较晚才出现的新型升降机构，在对平台进行升降时可直接进行顶升或推送，从而获得较高速度和较大行程；在不进行升降作业时可盘折起来，从而可降低设备的自身高度并增加了升降机构布置的灵活性。

3 研究内容

3.1分析升降、定位、灯具托撑全过程

主要对要设计的机构的升降、定位、支撑等功能的实现加以分析，确定采用什么样的机构来完成要求达到的功能，以及在此过程中需要解决的技术难题等。

3.2比较并拟定升降、定位、托撑总体设计方案

升降定位的功能主要通过升降平台来实现，对升降平台的多种方案以及实际在应用中的要求，确定最佳的升降机构。在升降平台上再设计一个支撑机构，用来托撑灯具完成安装、修理、拆卸等工作。此托撑机构的实现同样有多种方案，需要综合分析，选择最佳方案。

3.3进行结构、机构及控制设计

方案确定之后需要对方案中的具体所要达到的功能设计具体的机构，同时需要确定运动的控制系统，例如升降机构的液压控制或者电器控制等等。

3.4进行主要零部件设计计算、校核计算等

本阶段主要对设计的机构的主要零件进行设计计算和静力学和动力运动学的分析校核等一系列计算工作，确保方案的可行性。

4 研究方案

4.1 升降机构方案

（1）剪叉式升降机构

液压柱塞装置可大幅减小剪叉升降机构的高度，且机构简单、传动环节少、故障低、易维修和更换零件，因此采用液压柱塞运动执行装置的剪叉式升降机构应用最为广泛。

（2）套缸式升降机构

套缸式升降机为多级液压缸直立上升，多缸直顶支撑方式是指用一个以上的油缸来驱动平台，当提升高度不大时，采用单级油缸直顶；当提升高度较大时，采用多级同步伸缩缸直顶驱动，通常油缸采用对称布置，防止侧向倾覆力。

(3) 曲臂式升降机构

采用优质结构钢，单面焊接双面成型工艺，原装进口液压泵站或国内合资液压泵站，高空作业升降平台装有平衡阀、自动保压等安全装置，平台安全可靠耐用。

4.2 灯具托撑方案

（1）可调支撑

三个支点可以通过螺母的旋合来各自独立调节支撑高度，达到所要支撑的作业位置。主要不足之处在于调节幅度不大，并且比较吃力。

（2）自位支撑

可以自动调节支撑物，采用四个支点支撑，两个支点一组调节支撑高度。只能微调

支撑物的高度，且不容易一次性调节到要求的位置。

（3）三支点液压支撑

同螺母调节支撑一样可以独立调节三个支点的高度，相比螺母调节来说，主要优点是可以快速调节高度，方便快捷，同时也比较省力。

4.3最终方案

综合分析升降机构三种方案的优缺点，决定采用剪叉式升降机构作为最终方案，其主要优点是机构简单，传动装置少，便于维修更换，同时比较适合户内使用。灯具的托撑机构采用液压可调支撑，一方面调节速度快，比较省力，另一方面还可与升降机构公用液压动力源。最终方案图如下：

5 进度计划

2013.11.-2013.12.01 收集资料，研读资料

2013.12.01-2014.01.15 进行方案比较，拟订总体设计方案

2014.01.15-2014.03.15 进行机构设计，绘制原理图

2014.03.15-2014.04.05 机械结构设计、绘制总装图

2014.04.05-2014.05.10 主要零部件设计计算，绘制零件工作图

2014.05.10-2014.05.25 撰写设计计算说明书

2014.05.25-2014.06.06 修改及答辩

参考文献

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