子母剪式举升机

电机功率 电源 额定油压 整机重量 滑轮移动距离 1.19KW 380V/50Hz 18MPa 1390kg 260mm 2.6 本章小结

本章主要将剪刀式举升机的外型尺寸，各部分结构尺寸，各结构的安装位置确定出来，为后续的设计工作做好准备。在设计过程中我们参考了广力牌GL3.0/A小剪式举升机，上海繁宝剪式举升机， Jumbo Lift NT 剪式举升平台的设计，并根据现今社会上使用普遍的轿车种类的车身结构尺寸，确定了我所设计的剪刀式举升机的组成结构，包括控制机构、传动机构、执行机构，还有所需的零部件。本章还叙述了剪刀式举升机是如何运动的，实现举升，将车举到我们希望的高度。

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第3章 剪式举升机机构建模

3.1 剪刀式举升机构力学模型

剪刀式举升机构具有结构紧凑、承载量大、通过性强和操控性好的特点,因此在现代物流、航空装卸、大型设备的制造与维护中得到广泛应用。剪刀式举升机构作为举升平台钢结构的关键组成部分,其力学特性对平台性能产生直接影响。对于剪刀式举升机构来说,影响其力学性能的关键因素是举升油缸的安装位置。计算、分析剪刀式起升机构的传统方法通常为手工试算或整体有限元分析方法。但手工试算法精度不高,效率低;整体有限元分析法较适用于后期的验算分析,但在设计分析初期,存在建模困难和较难快速调整模型参数的问题。在建立力学模型时，我们利用MATLAB 软件所具有的强大矩阵计算功能,对影响剪刀式起升机构力学特性的关键参数展开研究,从而得到剪刀式举升机构的力学模型[5]。

3.1.1 举升机构力学模型建立与分析

举升机之所以斜置，是因为举升机右侧为固定铰支座，左侧为滑动铰支座，平台上放有荷载，举升机上升过程中，荷载重心相对前移，在高空中容易前翻，对工作人员十分危险，斜置安装可以抵制荷载前翻的情况。

为计算剪刀式举升机构内每个支架铰接点的内力和油缸推力,以研究该机构各内力、油缸推力与α角之间的关系,并找出其最恶劣工况,我们将该机构拆分为4个独立的隔离体,分别对应该机构从上到下的各段剪叉杆[5],如图3.4所示。

图 3.4 各剪杆受力分析图

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3.1.2计算液压缸的推力

1、举升机升高到2m时液压缸的推力

Hg举升机升高到2m时，tanα=2得α=46.675o由式（3.1）得??72.78o

Lb举升机的重心不变 F3和F4之间的距离为1103mm ，由式（3.2）和（3.3）求得F3 =11.705KN，则F4=4.45KN。将f=500mm 、d=250mm、α=46.675o、??72.78o、F= F3 =11.7509KN代入式（3.4）中，我们得到P=136.643KN。

2、举升机在最低点时液压缸的推力

根据图（3.3）所示的举升机结构尺寸，可求出α角度 , tanα=

125?α?5.49? 1300L?d500?653?1702tan5.49o?16.22o ?tan? 解得tan??再根据式（3.1）， tan??L170?653?500d??f2f?将α=5.49°、θ=16.22°、L=1306mm、f=500mm 、d=250mm代入到式（3.4）中，解得 液压缸的最大推力为 P=324.08 KN。

由前面分析可知，举升机在最低点时，此时液压缸的推力是整个举升过程中所需推力最大值，选择液压系统时根据推力最大值确定。

3.2 举升机的力学分析与计算

剪刀式举升机是一种可以广泛用于维修厂的举升机，具有结构紧凑、外形美观、操作简便等特点，只需用此种安全可靠的举升设备将汽车举升到一定的高度，即可实现对汽车的发动机、底盘、变速器等进行养护和维修功能。随着我国私家车保有量越来越大，此种型式的举升机需求量也会日益增大。本机主要性能参数为：额定举升载荷4.5t；在载重3.5t情况下，由最低位置举升到最高位置需60s；当按下下降按钮使三位四通阀右位接通，车辆由最高位置降到最低位置需40s；电动机功率1.02kW；举升机在最低位置时的举升高度为350mm，最大举升高度为1500 mm，工作行程为1150 mm。

剪刀式举升机的结构型式有多种，本设计中的举升机结构系指液压驱动的小剪式举升机构。举升机构的传动系统为液压系统驱动和控制，由举升臂内安装的液压油缸实现上下运动，推动连接两侧举升臂的轴，使安装在上下位置的滑轮沿滑道滚动，实现举升机的上下移动。设备的主要部分有：控制机构、传动机构、执行机构、平衡机构和安全锁机构。

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分析剪式举升机不同举升高度的受力情况可知，在给定载荷下,举升机举升到不同高度时，所需油缸推力不同，各举升臂与轴所受的力也不同。为分析方便，在计算过程中，我们只分析举手机最低点和举升到最高位置的受力情况即可。

3.2.1 举升机最低状态时，各臂受力情况

1、与平台接触处的两铰接点的力学分析与计算

由前一节分析可知，举升机在最低点时，举升机重量均匀的分布在平台上，平台钢结构和平台有效载荷之和Wz1所产生的重力直接作用在滑动铰支座和固定铰支座上。在

125?α?5.49? 最低点时，举升臂并不水平放置。存在一很小的角度α。 tanα=

1300因α很小，所以计算过程中我们可以将Wz1 近似看成作用在平台中心位置，Wz1为举升重量与平台重量之和，即

WZ1=（3.5t+Wp ）?g=（3.5+0.29?2）?10=37.9kN g取10 N/kg

因举升重量和平台质量之和由两侧举升机共同承受，所以代入式（3.2）和（3.3）中的W1只是Wz1的一半，W1=19.0kN 解得F3=F4=9.5KN

2、计算各举升臂的受力

图3.5 举升臂受力图

图3.5为杆1的受力情况，F3 作用处为滑动铰支座，根据受力分析图列力和力矩平衡方程。方程如下:

F3*1350+F5*1350=K6*80 K1=9.5-K5 F3*1350+K2*80=K1*1350 解得 K2=16.9*K5-160.6 K2+K6=0 K5=K5

K1+K5=F3 K6=160.6-16.9*K5

分析计算结果，我们可以看到，k1,k2,k6三个未知量都与k5有关，只要确定出k5，其他就都能解出。观察图3-1 力学方案示意图，我们能够很快分析出，举升重量全部作用在平台上，在举升机起升瞬间，k5铰接孔处竖直方向分力很小，几乎为零，对杆件只

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