两级剪叉式升降机设计及有限元分析
毕业设计（论文）开题报告书
课题名称两级剪叉式升降机设计及有限元分析
学生姓名王潇
学号**********
系、年级专业机械与能源工程系2010级
机械设计制造及其自动化专业指导教师李滔
2013 年12 月20 日
二、课题研究的主要内容、研究方法或工程技术方案和准备采取的措施
2.1 课题研究的主要内容
（1）了解剪叉式升降机的基本工作原理，根据分析绘画出两级剪叉式升降机结构装配图，然后对举升结构进行力学分析，根据虚功原理计算出举升油缸推力的最大值，然后对举升油缸安装位置进行优化。
(2）计算剪叉式升降机最大受力位置和最大受力大小。
（3）设计剪叉式液压升降台系统的液压控制系统和升降台的倾斜装置，保证安全方便的卸载货物。
（4）对最大受力部件建立有限元模型,运用ANSYS分析软件对链接杆机构进行静力分析，通过静力学实验对链接杆机构进行应力检测，并对链接杆机构进行静力学分析。
对实验结果进行分析，从实验的角度来验证理论研究的正确合理性。
2.2 研究方法或工程技术方案
液压剪叉式升降台是由主机﹑液压系统﹑电气系统等几大部分组成。
剪叉式升降机采用在现场应用中出现了举升能力不够理想"对油缸驱动要求过大等现象，因此，有必要在对剪叉式举升机构进行运动学"力学分析的基础上，对其关键参数进行校核与优化。
对举升结构力学分析，建立剪叉式升降机举升机构力学分析模型如图：
根据虚功原理：
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2t剪叉式升降平台设计方案
2t剪叉式升降平台设计方案
以下是一个2t剪叉式升降平台的设计方案：
1. 承载能力：平台设计的首要考虑因素是承载能力，确保平台能够承受最大2t的重量。
可以通过使用高强度材料和合理的结构设计来实现这一目标。
2. 尺寸和平台尺寸：平台尺寸应根据具体需求确定，确保能够容纳需要升降的货物。
设计时需将货物的尺寸、重量和升降高度等因素考虑在内。
同时，平台的尺寸也要考虑到周围空间的限制，确保能够方便的进行操作和安装。
3. 升降机构：剪叉式升降平台使用剪刀式机构来实现升降功能。
这种机构由多个连接在一起的伸缩杆构成，通过伸缩杆的运动实现平台的升降。
为了确保平台稳定，可以在伸缩杆和连接点上使用高强度的螺栓和焊接。
4. 动力源：升降平台可采用电动或液压动力源进行驱动。
电动动力源通常包括电机和齿轮系统，可以通过按钮或遥控器进行操控。
液压动力源则使用液压油缸来实现升降功能，通过操纵手柄或按钮来控制液压油缸的移动。
5. 安全装置：为了保障升降平台的安全操作，需要加入相应的安全装置。
例如，可以添加防滑板以防止物体滑动，同时还可以添加安全护栏、警示灯、声音报警等装置，提醒用户注意安全。
6. 控制系统：升降平台的控制系统需要实现方便的操作和控制。
可以选择采用简单的手动控制系统，也可以考虑使用自动控制系统，通过传感器和计算机控制实现自动化操作。
总的来说，一个2t剪叉式升降平台的设计方案需要考虑的因素包括承载能力、尺寸、升降机构、动力源、安全装置和控制系统。
通过合理的设计和制造，可以实现平台的安全稳定运行。
剪叉式液压升降机的结构设计与优化
剪叉式液压升降机的结构设计与优化剪叉式液压升降机是一种常见的液压升降设备，被广泛应用于各种工业和建筑场合。
它的主要结构包括支撑框架、升降平台、液压缸和控制系统等部分。
本文将探讨剪叉式液压升降机的结构优化设计。
剪叉式液压升降机的结构优化设计可以从提升性能和降低成本两个方面考虑。
提升性能方面，设计人员可以通过有限元分析等方法对支撑框架进行优化，以增加其强度和刚度，同时减小重量。
对于升降平台的设计，可以采用高强度轻质材料，并合理布置荷重区域，以改善升降平台的运动性能。
可以优化液压缸的结构设计，以增加其行程和推力，减小液压缸的直径和长度。
控制系统是剪叉式液压升降机的关键部分之一。
通过采用先进的控制算法和传感器技术，可以实现控制系统的优化。
例如，采用PID控制器可以实现精确的速度和位置控制，减小超调和欠调时间，避免冲击和振动。
同时，通过引入传感器技术，如编码器和压力传感器等，可以实现实时监测和反馈控制，进一步提高控制精度和系统稳定性。
液压系统是剪叉式液压升降机的核心系统之一。
通过优化液压系统的设计，可以提高系统的效率和可靠性。
例如，可以采用集成式液压站，将油泵、油箱和控制系统等集成在一起，以减小占用空间和成本。
可以通过采用变量泵和马达等高效液压元件，改善液压系统的匹配特性，降低能耗。
通过合理设计液压回路和优化液压元件的选型，可以实现液压系统的可靠性优化。
总之剪叉式液压升降机的结构优化设计是提高其性能、可靠性和降低成本的重要手段。
通过对支撑框架、升降平台、液压缸和控制系统等关键部分的优化设计，可以实现剪叉式液压升降机的整体性能升级。
剪叉式液压升降平台是一种常见的液压升降设备，广泛应用于仓储、物流、建筑等领域。
随着科技的不断进步，计算机辅助设计（CAD）技术逐渐渗透到了升降平台领域，极大地提高了设计效率和精度。
本文旨在探讨剪叉式液压升降平台CAD系统的研究与开发，以期推动该领域的发展。
在剪叉式液压升降平台CAD系统的设计过程中，首先需要进行需求分析。
剪叉式液压升降台的有限元分析
剪叉式液压升降台的有限元分析剪叉式液压升降台是通过液压系统来实现货物起降及搬运的专用设备，其不仅广泛用于厂房维护、工业安装、设备检修物业管理，而且适用于仓库、航空、机场、港口、车站、机械、化工、医药、电子、电力等高空设备安装和检修。
剪叉式液压升降台的结构形式多种多样，从低起升到高起升，组成剪叉臂杆的数目多，液压缸的布置形式多样，其主要由底盘、剪叉机构和工作平台三部分组成，并为中心对称结构[1]。
剪叉机构是升降平台不可或缺的部件之一，因而，剪叉机构的强度及几何尺寸必须合理才能使液压升降平台具有整体的可靠性，从现场剪叉机构的断裂位置来看，其主要损坏部位主要集中在剪叉臂中间销轴的部位[2]。
所以本文先对剪叉臂进行强度分析，然后对简化剪叉式升降台进行模态分析，分析其固有频率和振型，为剪叉式液压升降台的优化和结构设计及维护使用提供参考。
ANSYS Workbench 是ANSYS 公司开发的新一代协同仿真环境，具有协同仿真、项目管理，支持CAD-CAE 间的双向参数传输功能和自动识别复杂装配件接触关系等优点[3]。
本文将在SolidWorks 软件里建立的三维实体模型保存为Parasolid 文件，然后将Parasolid 文件导入ANSYS Workbench 软件，导入后对其进行单元属性、划分网格、施加约束、求解等，建立有限元分析模型。
1 有限元模型建立剪叉臂和升降台模型分别由图3和图4所示。
图3 剪叉臂模型 图4 简化升降台模型Fig.3 Model structure of scissor arms Fig.4 Simplified model structure of lifting platform2.1 剪叉臂的应力分析剪叉臂既要承载工作载荷，又要平台自重，所以其受力最大[4]。
现对剪叉臂施加约束如下：D 处限制所有自由度，O 处销轴两个端面施加17779.06OX F N =和4268.38OY F N =，C 处施加1715C F N =。
剪叉式高空升降平台整机有限元分析及软件开发
剪叉式高空升降平台整机有限元分析及软件开发
高空作业车是一种工程机械中用于高空作业的一种特殊专用大型机械设备而剪叉式高空升降平台属于垂直升降式高空作业车的一种 , 其具有结构简单紧凑、承载能力强、操控性好等优点 , 被广泛应用于各种维修、安装、检测、物流等领域。
首先,本文以剪叉式高空升降平台为研究对象,基于ANSY歎件的APDL参数化建模语言建立了剪叉式高空升降平台各零部件的有限元模型 , 并按照各零部件之间的连接方式进行整机装配。
其次 , 施加额定载荷边界条件和位移边界条件 , 对剪叉式高空升降平台进行有限元静力结构分析 , 根据各零部件的受力情况判断其是否满足强度要求 , 并对不满足强度要求的零部件进行结构改进。
再次, 对升降平台从低到高的多个高度进行因偏载而引起的偏摆量分析 , 输出了偏摆量随高度变化的曲线。
综合考虑车轮行走过程和收车过程两种工况 , 对剪叉式高空升降平台进行遇障和突停抗倾翻稳定性分析。
然后 , 对剪叉式高空升降平台进行应力测试实验 ,将应力测试实验结果与有限元分析结果进行对比 ,验证了有限元结果的正确性。
最后,基于Visual Basic 6.0和ANSYST发了剪叉式高空升降平台有限元分析辅助软件 ,
软件集参数化建模、静力结构分析、偏摆量分析、稳定性分析和自动生成报告几大模块，将ANSYS^件的操作转化为可视化窗口的操作。
本文的研究为剪叉式高空升降平台的设计研发提供了可靠的计算依据 , 辅助分析软件也有效缩短了产品设计周期 ,结果已被企业采纳并使用 ,具有重要的现实意义。
剪叉式液压升降机构有限元及实验应力分析
ａｎａｌｙｆｉｓ ｏｆｔｈｅ ｓｃｉｓｓｏｒｓ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ’Ｓ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｓｕｃｈ嬲ｉｔ’Ｓ ｓｔａｔｕｓ ｕｎｄｅｒ
与此同时，经过近年来的不断努力，国产剪叉升降平台的质量有了较大提 高。许多制造厂也已逐步扭转了一直以来只注重剪叉机构的破断强度，而对剪 叉机构的疲劳强度重视不够的做法，开始下功夫提高剪叉机构在循环疲劳应力 下的强度。因此，在目前国产剪叉升降平台可靠性不断提高的情况下，必须研 制出相应的具有高破断强度、高疲劳寿命的剪叉升降平台。要保证剪叉机构的 破断强度并使之不断提高，则要在加工工艺和材料的选择方面以及从设计角度 来保证剪叉机构的质量，以使之具有最佳的工作状态，这已经在实际工作中成 为各厂家共同关注的焦点。提高使用寿命和持久工作能力已是实际生产中必须 解决的问题，也是完善整个剪叉升降平台机械系统的关键，这也确定了本课题 对剪叉机构进行研究分析的必要性。
Ｖ
中国民航大学学位论文独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得中国民航大学或其它教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表 示了谢意。
２
中团民航人学硕ｌ：学降平台设备中不可缺少的部件之一，根据它的使用和承载要 求，它应具有高破断强度、高疲劳寿命、耐磨损、抗腐蚀、拆装方便以及工艺 简单等特点。因此，剪叉机构的强度以及各项几何尺寸必须合理化，才能使整 个升降平台具有整体可靠性，这也给剪叉机构的设计带来了较大的困难。
剪叉式升降工作平台整机结构有限元分析和试验验证
设计计算DESIGN & CALCULATION剪叉式升降工作平台整机结构有限元分析和试验验证靳翠军1，霍晓春2，姜文光2，刘树林1（1. 徐工消防安全装备有限公司，江苏徐州221004；2. 燕山大学机械工程学院，河北秦皇岛066004）［摘要］利用APDL参数化设计语言，建立了某剪叉式升降工作平台的参数化有限元模型，进行静载应力试验并与模拟值进行对比，最大误差为13%，在工程应用许可范围内，验证了整机模拟的正确性。
对两种危险工况下的整机结构进行了静力强度、刚度有限元分析，得出剪叉臂体的薄弱部位，为下一步改进设计提供了依据。
［关键词］剪叉式升降工作平台；有限元分析；应力对比；变幅油缸推力分配［中图分类号］TH211 ［文献标识码］B ［文章编号］1001-554X（2016）06-0051-04Whole structural finite element analysis and experimental verificationof scissor lift work platformJIN Cui-jun，HUO Xiao-chun，JIANG Wen-guang，LIU Shu-lin剪叉式升降工作平台结构简单紧凑、承载能力强，通过性和操控性好，但作业范围小、作业高度低。
本文基于ANSYS提供的APDL语言，建立了剪叉式升降工作平台的参数化有限元模型并进行了整机有限元分析，对模拟结果进行了试验验证，保证了模拟计算精度。
1 剪叉式升降工作平台结构某剪叉式升降工作平台主要由底盘、支腿、滑块、限位连杆、剪叉内臂、剪叉外臂、变幅油缸以及工作平台等部件组成，为中心对称结构。
其工作平台最低高度为2m、最大高度为18m，工作平台尺寸为4300mm×1800mm，可延伸长度1350mm，额定承载重量为700kg，其结构如图1 所示。
各剪叉臂通过销轴铰接，最底层和最高层的剪叉臂通过滑块与底盘和工作平台连接，相对滑动，并通过限位连杆限制其位置。
剪叉式液压升降机设计
剪叉式液压升降机设计液压升降机是一种广泛应用于工业、物流、建筑等领域的设备，其采用液压系统实现升降功能，具有结构简单、操作方便、升降平稳等特点。
剪叉式液压升降机是液压升降机的一种常见形式，本文将对其设计进行详细介绍。
首先，剪叉式液压升降机的设计需要考虑以下几个方面：1.载重能力：根据使用需求确定升降机的最大载重能力。
这需要考虑升降物体的重量以及在升降过程中可能产生的额外载荷，如冲击力、震动力等。
2.升降高度：根据使用场景确定升降机的最大升降高度。
这需要考虑到升降物体的高度要求以及场地的限制条件。
3.升降速度：根据使用需求确定升降机的升降速度。
一般来说，升降速度过快可能会导致震动、冲击，而过慢则会影响工作效率。
4.安全性能：升降机的设计需要考虑到安全性能，包括机身结构的稳定性、防倾覆装置、防坠落装置等。
此外，还需要考虑到紧急停止装置、过载保护装置等安全设施的设置。
5.操控方式：升降机的操控方式可以采用手动控制、脚踏控制或遥控控制等，根据使用需求选择适合的操控方式。
在进行具体设计时，可以按照以下步骤进行：1.确定升降机的整体结构。
剪叉式液压升降机的主要结构由两个剪叉臂组成，通过液压缸的伸缩实现升降功能。
在设计过程中需要考虑到剪叉臂的尺寸、材料以及连接方式等。
2.设计液压系统。
液压系统是升降机的核心部分，其包括液压缸、液压泵、液压阀等组成。
在设计过程中需要确定液压系统的工作压力、流量以及液压元件的选型。
3.确定电气控制系统。
电气控制系统用于控制升降机的运行，包括电气控制柜、电气元件等。
在设计过程中需要考虑到控制方式、安全保护装置以及电气元件的选型。
4.进行强度计算和结构分析。
根据升降机的设计参数进行强度计算和结构分析，确保升降机的结构稳定性和安全性能。
5.进行样机制作和测试。
根据设计图纸制作升降机的样机，并进行相关测试，验证设计的可行性和安全性能。
最后，将设计好的剪叉式液压升降机进行生产制造，并进行使用和维护。
二级剪叉式丝杠升降机构受力分析
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄ ａ ｒ ｙ ｓ ｃ ｉ ｓ ｓ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ ｓ ｃ ｒ ｅ ｗ ｌ ｆ ｉ ｔ ｅ ｒ Ｗ Ｏ ￥ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ， ｉ ｔ ｓ ３ Ｄ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ａ ｎ ｄ ｍ ｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｎｄ ａ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｎａ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ
的 受 力 大小 ， 并 对 剪 叉杆 的 强度 进 行校 核 。 经 现 场 实 际测试 验 证 ， 该 二 级剪 叉 式 丝杠 升 降机 结构 稳 定 。 为 剪 叉式 丝 杠升 降
机 的设 计分 析提 供 了理 论 。
关键词： 剪 叉式 机构 ： 丝杠 ； 受 力分 析 ； 强 度校 核
ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｆｔ ｏ ｈ ｅ ｓ ｃ ｉ ｓ ｓ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ ｓ ｃ ｒ ｅ ｗ ｌ ｔｅ ｆ ｉ ｒ ｓ ｉ ｓ ｔ ｂｌ ａ ｅ ， ｎｄ ａ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｅ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｆ ｕ ｎ ｄ ｍｅ ａ ｎ ｔ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｄ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｆ ｕ ｒ ｔ ｈ ｅ ｒ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｎｄ ａ
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双铰接剪叉式液压升降台的设计
双铰接剪叉式液压升降台的设计其次，设计时需要考虑到升降台的使用环境和工作要求。
例如，如果升降台需要在室外使用，就需要考虑到防水、防腐、防锈等特性；如果升降台需要在恶劣的工作环境下使用，就需要考虑到耐磨、耐高温等特性。
此外，还需要考虑到升降台的承载能力、升降高度、升降速度等参数，以满足用户的实际需求。
在结构设计方面，双铰接剪叉式液压升降台通常由上、下两部分组成。
上部分为工作台面，下部分为剪叉式结构。
工作台面通常由钢板制成，厚度需根据承载能力来确定。
剪叉式结构由两组剪叉臂组成，下端通过铰接与固定在地面上的支撑架相连，上端通过液压缸与工作台面相连。
剪叉臂的数量和长度需根据升降高度来确定，同时需要考虑到升降台的稳定性。
液压系统是双铰接剪叉式液压升降台的核心组成部分。
液压系统通常由液压缸、液压泵、液压管路和控制阀组成。
液压泵的选择需根据升降台的升降速度和承载能力来确定，同时需要考虑到噪音、能耗等因素。
液压管路的设计需要考虑到流量、压力损失等因素，以确保液压系统的正常工作。
控制阀的选择需要考虑到升降台的控制方式，可以采用手动控制、脚踏控制或电气控制等方式。
最后，设计时还需要考虑到升降台的安全保护装置。
常见的安全保护装置包括限位开关、过载保护装置、漏电保护装置等。
限位开关用于控制升降台的升降高度，避免超过安全范围；过载保护装置用于监测升降台的负荷情况，避免超载；漏电保护装置用于监测升降台的电气系统，避免漏电事故发生。
综上所述，双铰接剪叉式液压升降台的设计需要考虑到安全性、稳定性、可靠性和高效性等因素。
通过合理选择材料、结构设计和安全保护装置，可以设计出符合用户需求的升降台。
同时，设计过程中要遵循相关标准和规范，确保升降台的结构安全性。
设计人员还应根据升降台的使用环境和工作要求，选择合适的材料和特性，确保升降台能够在不同的工作环境下正常运行。
液压系统是升降台的核心部分，设计人员应根据升降高度、承载能力和控制方式等因素选择合适的液压泵、液压管路和控制阀。
剪叉式液压举升机的结构设计与优化 机械制造专业
图2-4前推连杆放大式
该连接方式的机构运动性能好，工作行程大，结构不紧凑，液压管路不易布置，油缸摆角较大。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3）油缸后推连杆放大式(加伍德式)
图2-5油缸后推连杆放大式(加伍德式)
4）油缸后推杠杆平衡式
图2-6油缸后推杠杆平衡式
该连接方式在升降过程中整个结构的运行十分省力，同时与之前的结构组合相比具有更加高效的作业状态。升降机油缸的摆角度小，所对应的升降力度大、系数高。这就造成这结构的升降机结构大，质量上也更加重。
This project mainly carries out theoretical analysis, structural design, layout of hydraulic cylinder, design of hydraulic system, determination of main parameters, calculation and verification of its key parts.The design calculation and strength check of the components are carried out to verify the rationality of the structural design by optimizing the structural design.
关键词：剪叉式，液压升降机，结构设计，优化
Abstract
As a kind of device for up and down transportation, the hydraulic lifter is mainly used for lifting heavy objects, which has been used in many fields.Due to its advantages of simple structure, stable work and convenient maintenance, it has been widely used in the maintenance of stations, airports and other facilities, but there is no complete theoretical analysis method at present.