双铰接剪叉式机构液压升降平台的结构设计及实例应用

任盼姣

（郑州飞机装备有限责任公司，郑州 450005）

双铰接剪叉式机构液压升降平台的结构设计及实例应用

任盼姣

（郑州飞机装备有限责任公司，郑州 450005）

剪叉式升降平台主要用于起升重物，文中通过对双铰接剪叉式结构设计的研究及相关计算，进行应用实例类比设计。

双铰接；剪叉式；升降；液压

0 引言

剪叉式机构是一种平面升降机械，主要用于起升重物，其具有结构简单、移动灵活、易于制造、便于维修等特点。剪叉式机构根据液压缸布置的位置不同主要分为三种：1）直立固定剪叉式：液压缸垂直放置，其行程等于平台的升降行程，这种形式整体结构尺寸大，活塞杆负载较大；2）水平固定剪叉式：液压缸水平放置，虽然平台的升降行程大于其行程，但活塞杆承受横向力，影响寿命；3）双铰接剪叉式：液压缸倾斜放置，平台获得升降行程是液压缸行程的2倍，活塞杆的受力比较均衡，实际应用也比较广泛。

1 双铰接剪叉式机构的设计分析

1.1 剪叉式机构的结构形式及运动原理

双铰接剪叉式机构（图1），两根支撑杆AB和CD，长度相等，铰接于两杆的中点，两支撑杆的一端（A端和C端）分别与机架和升降平台铰接；两支撑杆另一端（B端和D端）分别与升降平台和机架上的滚轮铰接，滚轮可在导向槽内滚动；液压缸的缸体与机架在G处铰接，液压缸的活塞杆与支撑杆AB在F处铰接，平台的升降通过液压缸驱动活塞杆来实现。

图1 双铰接剪叉式机构

1.2 双铰接剪叉式机构的升降高度确定

图2 双铰接剪叉式机构升降高度示意图

式中：H为升降平台的高度；S2为F点到G点的距离；L为支撑杆AB（或CD）的长度；L0为A点到F点的距离；T为A到G点的距离；β为活塞杆与水平线的夹角。

1.3 双铰接剪叉式机构的运动速度计算

图3 双铰接剪叉式机构运动速度示意图

通过对此机构的运动分析及计算，得出以下结果：

式中：V1为活塞杆运动速度；V2为升降平台运动速度；α为支撑杆与水平线的夹角；β为活塞杆与水平线的夹角。

1.4 双铰接剪叉式机构的受力分析

通过对此机构受力情况分析及计算，考虑到滚动轮与导向槽之间为滚动摩擦，可忽略不计，得出以下结果：

式中：P为液压缸作用于活塞杆的推力；Q为升降平台所承受是重力载荷。

2 双铰接剪叉式升降平台的实例应用

2.1 升降平台结构设计

图4 双铰接剪叉式机构受力分析示意图

某车辆需实现升降重物的功能，其设计要求：起升最大高度H=500 mm，起升重物Q=2500 kg。通过对双铰接剪叉式机构的研究，进行类比设计，为了获得较大的升降行程及速度，采用双支撑杆共同举升平台。此设计中液压缸尾部和头部均安装关节轴承，尾部固定在机架上，头部通过联板与两支撑杆的铰接处相连，并设计四个导向柱增加升降平台的稳定性。通过设计计算，液压缸的工作行程S=161 mm，支撑杆与水平线的初始夹角 α=12°，支撑杆的长度为550 mm。支撑杆是整个结构设计中受力最大的构件，在材料的选用上选择高强度合金结构钢，如40Cr。其三维建模如图5所示。

图5 车辆升降平台三维模型图

2.2 升降平台液压系统设计

此升降平台设计有远程控制，通过电气系统操纵对应的升降按钮，换向阀动作，操纵手动油泵，从而控制升降液压缸实现平台的动作，其原理图如图6所示。

图6 车辆升降平台液压原理图

3 结语

本文通过对双铰接剪叉式机构运动情况和受力情况等的研究分析，进行实例类比设计，确定结构尺寸以及液压缸行程，并建立三维模型，完成液压升降平台的设计。

［1］成大先.机械设计手册：第1卷［M］.北京：化学工业出版社，2002.

（编辑 黄 荻）

TH211.6

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1002-2333（2015）06-0235-02

任盼姣（1983—），女，工程师，主要从事机械设计方面工作。

2015-04-07