⽬录
1 绪论 (1)
1.2 升降平台分类 (1)
1.3 液压升降台的⼯作原理 (2)
1.4 液压缸驱动的剪叉升降平台的国内外产品现状 (3)
2 剪叉式液压升降平台机构位置参数 (9)
2.1 剪叉式液压起落平台位置参数剖析 (9)
2.2 剪叉式液压升降平台具体分析 (5)
2.2.1本课题采⽤基本参数如下： (5)
2.2.2剪叉杆的校核 (6)
3 剪叉式升降平台模型建⽴ (9)
3.1 UG 简介 (9)
3.2 剪叉式液压升降台模型的建⽴ (9)
3.3 剪叉式液压升降台模型的仿真 (14)
3.3.1 运动仿真模块简介 (14)
3.3.2 创建连杆 (14)
4 剪叉式液压升降台零部件选择 (18)
4.1液压缸主要结构、材料及技术要求 (18)
4.1.1 缸体端部联接⽅式 (18)
4.2活塞 (18)
4.2.1活塞与活塞杆的联接 (19)
4.2.2密封结构 (19)
4.2.3 活塞的材料 (19)
4.2.4 活塞的技术要求 (17)
4.3 液压系统原理图 (18)
致谢 (19)
参考⽂献 (22)
内蒙古民族⼤学学⼠学位论⽂
剪叉式液压升降台
1 绪论
1.1升降平台的简介
升降平台是⼀种将⼈或货物升降到某个⾼度的机械设备，⼀种结构相对简单的起重设备机械，它拥有举升⼒⼤、升降⾯积⼤、升降平稳、噪⾳低、操作⽅便、维修简便、并能够停在升降范围内的任意位置上。被⼴泛的应⽤在仓库、码头、⾃动化⽣产线
等多个⾏业，可以作为⼀种⽐较好使⽤在⼈员登⾼⼯作和货物垂直运输起重机械。
升降平台随着⼈类对垂直运送设备的需求⽽出现，与⼈类的发展⽂明⼀样长久，最初的升降平台采⽤最基本的动⼒⽅式如⼈⼒、畜⼒等提升重量。在⼯业⾰命时代之前，这些动⼒⽅式常常被升降装置⼴泛采⽤。
现在升降台多采⽤液压式和⽓压式两种⽅式，其中液压式因为升降平稳，占体积⼩，提供动⼒⼤等优势被⼴泛使⽤，使⽤该设备多采⽤剪叉式升降臂，设备占体积⼩，移动⽅便，⼯作环境限制⼩，如今的升降台更加添加了许多辅助设备，如安全防护装置
⽬前世界升降台的最⾼成就应该是⾮瑞⼠格劳宾登州正在建设的“圣哥达隧道”上的⼀部⼤型升降平台莫属了。“圣哥达隧道”是⼀条从阿尔卑斯⼭滑雪胜地通往欧洲其他国家的地下较长的铁路隧道，总长57公⾥。位于距离地⾯⼤约在⼋百⽶的“阿尔卑斯”⾼速列车站，打算要建设⼀部直接到达地⾯上的升降台。建成完⼯后，将会成为现今世界上升降总距离最长的⼀台升降平台设备了。游客登上升降平台后利⽤升降台到达地⾯，时间更短，更加⽅便，就可以登上阿尔卑斯冰河观光快速列车，在经过两个
时⾠后就能够到达⼭顶的度假村了，就可以享受舒适的⽣活了。
1.2 升降平台分类
按照移动的⽅⽅式分为：固定式、拖拉式、⾃⾏式、车载式、可驾驶式。
固定式：这种⽅式是盛机械升降稳定性好，适⽤范围的产品，他主要⽤在车间⽣产线的⾼度差之间货物，运输货物，材料，装配线，⼯件使⽤装配时候调节⼯件与设备⾼度等。
车载式：是为提⾼升降平台的机动移动性，将升降平台固定车上，由汽车引
擎提供动⼒，⽆需外接额外动⼒设备，实现车载式升降平台的升降功能。这种⽅式可以适应⼯⼚区内外的⾼空作业任务。
液压式：液压式是⼴泛应⽤于汽车制造，集装箱装卸，模具制造等各种场合和⼯⼚的⽣产线，可以⽤在不同的海拔⾼度，同时，可配备各种类型的表⾯形式，具有多种控制⽅式，具有升降平稳，准确，频繁启动的优点，承载能⼒⼤和其他应⽤程序，可以有效地解决⼯业⼯⼚中各种困难的升降⼯作。
曲臂式⾼空作业平台：曲柄能悬，⼯作臂可伸缩，可以在多点起吊点跨越⼀定⾼度的障碍物或⼯作；在这个平台上，承载能⼒⼤，可以同时提供两个以上的⼈的⼯作，并会带来⼀定的设备，可在⼀个360度旋转⼀定的半径，升降平台是移动⽅便。
筒式：套筒液压升降平台⼴泛应⽤于多级液压缸垂直升降，⾼强度的材料和材料的机械性能的⾼标准的使⽤，塔体壮结构的使⽤，可使升降平台具有较⾼的稳定性。
可驾驶式：⼜名车载式，由升降平台和汽车两部分配套改装组成的。它使⽤汽车引擎动⼒，实现升降平台的升降功能。
1.3 液压升降台的⼯作原理
升降机由⾏⾛机构，液压机构，电动控制机构，⽀撑机构组成的⼀种升降机设备。液压油由叶⽚泵形成⼀定的压⼒，经过滤油器、隔爆型电磁换向阀、节流阀、液控单向阀、平衡阀进⼊液缸下端，使液缸的活塞向上运动，提升重物，液缸上端回油经隔爆型电磁换向阀回到油箱，其额定压⼒通过溢流阀进⾏调整，通过压⼒的表观察压⼒表的读数值。液压升降平台的剪叉机械结构，使升降机起升有较⾼的稳定性，宽⼤的作业平台和较⾼的承载能⼒，使⾼空作业范围更⼤、并适合多⼈同时作业。它使⾼空作业效率更⾼，安全更保障。
⽤户可根据⾃⼰的使⽤范围选⽤动⼒⽅式及配置：
1. 动⼒系统：电瓶直流供电、单相或三相电源，柴油机，液压泵。
2. ⾏⾛：辅助⾃⾏式、两轮牵引式、⾃驾式、以及汽车改装式。声源定位
3. ⽀腿：机械⽀腿、液压⽀腿、普通⼿摇⽀腿、抽拉式⽀腿。
4. 控制系统：防爆式电控系统、遥控式控制系统、PIC控制系统。
内蒙古民族⼤学学⼠学位论⽂
1.4 液压缸驱动的剪叉升降平台的国内外产品现状
更多的海外⽣产下降平台的状态，如⽇本、德国、美国、英国。起落台已经在国外发展很久了，多节单节段，移动，固定的，在⼯业，航空，船舶，商业应⽤⼴泛，仓库码头。国外设计升降设备较早，拥有丰富的经验，他们在不断开发新的产品，并且应⽤在新的⼯作环境中，耐⽤度⽐国内⼤多数升降台好。 升降平台⽬前⼴泛采⽤的是基于双铰接剪叉结构的发展，经过长时间的发展，改进，升降平台，形成不同的功能特性，⽐如：固定式、⾃⾏⾛式、⾼空作业式等。
1.5 课题研究的⽬的意义
通过研究剪叉式升降台可以了解零部件设计过程，整机装配的设计标准，三维模块化建⽴，让学习零散知识模块化，规范化。
运动仿真是UG/CAE(Computer Aided Engineering) 模块中的主要组成部分，他能把许多复杂的运动分析，动态分析和⼆维或者三维的机制。利⽤UG建模功能建⽴⼀个三维模型，利⽤UG／运动的三维模型的每个组件的功能提供了⼀个动态数据，之间建⽴相应的连接组件之间可以建⽴⼀个仿真模型。UG/Modeling 的功能能够对运动机构进⾏⼤量的装配分析⼯作、运动性合理分析⼯作等，得到很多运动机构的运动数据。运动学和动⼒学的运动是运动的仿真模型，验证了该机制的设计是合理的分析，改变和可以使⽤图形输出部件的位移，加速度，速度和⼒量的协调。
1.6 课题研究的主要内容
恶劣捕捉1.对剪叉式升降台⼯艺结构的设计
2.剪叉式升降平台2部分应⽤UG软件建模
3.UG软件实现剪叉式升降台的装配
4.UG实现剪叉式升降台运动的仿真
综上所述，本研究的重点是基于剪叉式升降平台UG三维建模，完成设计和基于UG软件过程模型的建模，实现运动仿真。在这基础上。对相应的机构进⾏结构分析，认识并了解相应的结构功能，并确定模型总体的参数及机构型式，定位⽅式和驱动⽅式，对模型⼯作部件的设计和计算。
2 剪叉式液压升降平台机构位置参数
2.1 剪叉式液压起落平台位置参数剖析
本设计设计升降平台起升最⼤⾼度⼤约在九⽶，使⽤六组剪叉，为固定式液压升降平台，平台上表⾯尺⼨2450?1350mm ，载重300kg ，采⽤矩形钢。提升的⼀组最⼤的剪叉臂机构与上平台连接式固定铰链连接，另⼀端铰接滑块，平台提升/下降，滑靴在滑槽内的钢平台脚，可以适应剪叉机构变变化。
经设计筛选四个液压缸作为动⼒，机构受⼒如下图，设计相关尺⼨数据
图 2-1 结构图
ααα
αθsin )(cos )(cos )(sin )(tan 2121h h h h s f f s L -++++-+= （2-1）
列虚功⽅程：
0sin cos sin cos sin cos sin cos =----++++-y x y x y x y x y H H G G I
I J J P F F F F F F F F P θθθθθθθθ
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2-2结构受⼒图
H 和J 为下端液压缸上下⽿环两点
G 和I 为上端液压缸上下⽿环两点
α为剪叉杆与⽔平线之间的⾓度
为⽿环与相固定的剪叉臂之间的固定⾓度
l 为⽿环⾃⾝两孔中⼼距离
a 为⽿环下端中⼼孔到剪叉交叉中⼼孔距离
P 为负载
腰果去壳机
L 为剪叉杆两端连接孔圆⼼的距离
由以上公式代⼊得⼒F 为：
)]
小型净水器sin(sin cos )sin([2cos 3θα?θαθαα-+++-=l L a PL F （2-2） 2.2 剪叉式液压升降平台具体分析
2.2.1本课题采⽤基本参数如下：
本设计设计升降平台起升最⼤⾼度⼤约在九⽶，使⽤六组剪叉，剪叉臂升到最⼤⾼度之间⾓度成九⼗度，由升降⾼度和使⽤剪叉组数以及最⼤⾼度剪叉杆之间的⾓度计算得升降臂的长度L 应为2150mm ，⽿环中⼼距l 取值200mm ，a 值选取985mm ，载重300kg ，安全系数取2，?⾓度取30度，升降平台重量取值200kg ，由安全系数取2时，P 应取值10000N ，但是剪叉升降平台由对称两部分组成，所以计算时只计算⼀半，所以P 取值还是5000N ，具体取值数据如下： 2150=L ，a =985，l
=200，α=5-45度，P=5000N
⾸先计算液压缸与⽔平线之间⾓度变化范围θ，由公式（2-1）可以计算得到，式中f s =，L=2150，α由5度变化到45度，所以可以计算得到5=α度时4.13=θ°；45=α°时，4.55=θ°，将2.1中公式代⼊虚功⽅程中可以得到如下公式：
)]
sin(sin cos )sin([2cos 3θα?θαθαα-+++-=l L a PL F （2-3）将以上数据代⼊可以得到当5=α°时F=18850N ；当45=α°时
F=5000N 。升降台在50s 升到规定的九⽶⾼度，所以上升的速度t s v /=，速度为0.18m/s. 剪叉杆各点具体受⼒数据引⽤公式组（2-2）得到具体结果如下
因为5=α°时杆受⼒较⼤，计算此时各点的⼒，此时N P 18850=，5=α°，N F 2500=，4.13=θ°，195=s ，187=a ，2142=l ，由以上数据求得如下结果：
F 1 =2712;F 2 =3500;F 3=-4580;
F 4=5232;F 5=212;F 6=-13104;
F 7=3191;F 8=57910;F 9=-2980;
F 10=-44806;F 11=-1389;F 12=-63143;
F 13=3257;F 14=4408
2.2.2剪叉杆的校核
与液压缸连接的的剪叉杆受⼒最⼤，受⼒情况如下：
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牧一征图 2-3 液压顶杆受⼒图
受⼒在X 轴受⼒投影如上图：
在受⼒F1处受扭矩最⼤，θsin 3max Py x F M +=
分析轴向⼒的作⽤，先计算杆的横截⾯对Z 轴惯性矩I z ，dA y I Z ?=2
并且知道z 的变化为2
)2)2-(2-h a h a h h 到和（到-+；y 的变化为 2)2b )2(2b a a b b 到和（到-+-- 由以上可以求得ah M I y M z 2max max max max 12==
σ
图 2-4 剪叉杆界⾯⼜A
Nc ah M +=2max 12σ][σ≤ , n s σσ=][ 其中σ为剪叉杆实际⼯作应⼒
σs 为质料的极限应⼒，关于45号钢材为340Mpa
n 为安全系数，⼀般⼤于1，这⾥取2，经计算所设计符合要求。
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3 剪叉式升降平台模型建⽴
3.1 UG 简介
UG（Unigraphics NX）是Siemens PLM Software公司编制的⼀款为解决产品⼯程⽅案的应⽤软件。⽤户可以使⽤它的数字化造型和验证⼿段来了解产品设计及加⼯过程。Unigraphics NX给予⽤户的虚拟产品设计和⼯艺设计提供了经过实践验证的解决⽅案。
UG成功是因为为客户提供⽆与伦⽐的解决⽅案的成功经验，这些UG提供的解决⽅案可以全⾯完善地
改善设计过程的效率，削减成本，并剪短产品完成的时间。UG软件使⽤范围随着PC硬件的发展和个⼈⽤户的快速增长，在PC上的应⽤取得了较快的增长，现今已经成为模具⾏业三维设计的⼀个主流应⽤。
UG主要功能：
⼯业设计激光除锈
NX 为那些培养创造性和产品技术⾰新的⼯业设计和风格提供了强有⼒的解决⽅案。利⽤ NX建模功能，复杂的产品形状和机构能被⼯业设计师迅速地建⽴和改进，并且使⽤先进的渲染和可视化⼯具来最⼤限度地满⾜设计概念的审美要求。
产品设计
NX 包含了世界上最强⼤、最⼴泛的产品设计应⽤模块。 NX 拥有⾼性能的机械设计和制图功能，为机械制造与设计提供了便利性和灵活性，以满⾜⼯业中设计任何复杂产品的需要。
仿真、确认和优化
在NX 环境中，使⽤者可以以数字化的⽅式仿真、确认和优化产品及其开发过程。⽣产商可以通过在
开发设计过程中较早地运⽤数字化仿真性能来改善产品质量，同时减少甚⾄可以去掉⽤于实验样机的昂贵耗时的设计、构思，以及对变更周期的依赖。
NC加⼯
UG NX环境中的加⼯基础模块为联接UG所有加⼯模块提供基础框架，该模块为UG NX的所有加⼯模块提供⼀个相同并且操作界⾯简洁的图形化窗⼝环境，使⽤者可以在图形⽅式下观测⼑具沿轨迹运动的实际情况并且可以对其进⾏图形化修改。
模具设计
UG是现在较为流⾏的⼀款模具设计软件，主要是因为其功能强⼤。
模具设计过程复杂，，但其中分模是其中关建的⼀步。分模有两种⽅式：⼀种是⾃动分模，另⼀种是⼿动分模，当然也不是纯粹的⼿动，也要⽤到⾃动分模
⼯具条的指令，即模具导向。
MoldWizard（注塑模向导）是基于NX开发研究的，⽤户可以利⽤注塑模具设计的专业模块，模块中配有常⽤的模架库和标准件，来根据⾃⼰的需要⽅便的进⾏调整，还可以开发标准件，很⼤程度上提⾼了模具设计的效率。
MoldWizard（注塑模向导）模块提供了整个模具设计流程，包括产品装载、排位布局、分型、模架加载、浇注系统、冷却系统以及⼯程制图等。整个设计过程⾮常直观、快捷，它的应⽤设计让普通设计者也能完成⼀些中、⾼难度的模具设计。
3.2 剪叉式液压升降台模型的建⽴
利⽤UG软件建⽴了剪叉式升降平台的模型。
具体模型效果如图：
图 3-3 平台组成图
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φ，中起升⼯作臂外臂使⽤矩形钢，打孔加轴套，减少摩擦⼒，连接孔⼤⼩为26
φ，总长度为2250mm
间连接架孔⼤⼩为40
中间⽤钢管联接，使⽤沿管道扫描建模
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
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