X型剪式叉架升降平台机构设计_机械/仪表_工程科技_专业资料。X型剪式叉架升降平台机构设计

  1、设计背景: 由于城市道路绿化带以及小区绿化带台阶高度没有统一标准, 这造成了喷涂机 的工作高度有一定的限制。 图1 2、机构概要: 考虑到城市道路绿化带台阶的高度带来的不确定性, 同时为了扩大喷涂机的应用范围和 通用性,我们在喷涂机上设计了一个小型升降平台。 在升降平台中,常采用多级 X 形的剪式机构。X 形剪式机构是一种单自由度机构,在实 践中得到广泛的应用,如玩具、灯具、登高作业台、起重平台等,一般是利用它的对称结构 具有放大的平行位移的特点。 在相同的起升高度下,X 形剪式机构具有较小的纵向尺寸(L1 和 L2)和较小的纵向尺寸 H (L - L1 ) , 见下图。 变动幅度 (L2 - L1 ) , 以及较大的位移放大率 2 下图为一种常用剪式液压升降平台简图,由平台、支撑杆、长横杆、短横杆、液压缸、 活塞、机座组成,长横杆和短横杆与支撑杆之间形成铰接,支撑杆长度均相等,这种多个平 行四边形伸缩架,可获得较大的伸缩行程,当液压缸使得活塞伸缩时,带动长横杆在机座导 槽内滑动和支撑杆运动,使得平台在铅垂方向升降。 3、运动分析: 剪叉机构由两根中间用枢轴连接, 可在平面内相互转动的剪杆组成, 每根剪杆又可以认 为由两段一端铰接和一端固接的梁单元连接而成。 剪杆作为机构折叠变化的对象, 铰点约束 剪杆的变化,折叠过程即剪杆围绕铰点旋转,最后达到指定位置,从而完成一个折叠过程。 剪叉式升降台主要由底座、 剪叉机构和工作台三个部分组成, 其中剪叉机构是剪叉式升降台 的主体,也是主要承力构件。 以单片剪叉式升降台为研究对象,如下图所示,分析滑块 B 水平速度 vB 与升降平台 CD 在垂直速度 v 之间的关系。该运动为平面运动,采用速度瞬心法进行求解。 因为 D 点速度垂直向上,B 点速度水平向左,所以剪杆 BD 运动瞬心为点 C,令其瞬时角 速度为ω ,则 D、B 点的速度为: 由(1)、(2)式可得: 由几何关系可得: 将(4)代入(3)可得: 式中,K 为速度放大系数。 由(5)式可以得出,当 B 点的运动速度确定,即 vB 为已知时,某一时刻 t 对应的 LAB 确定,则 t 时刻平台的升降速度 v 确定。因此,调整 vB 可使升降台具备良好的运动性能。 4、机构设计: 再本例所设计的剪式升降平台主要是承载叉架和喷管并做升降运动, 受载荷小、 结构紧 凑、设计简单。经过估算,升降平台承受的载荷是 40KG。 因此我们设计剪式升降机构由手轮驱动带轮, 通过带轮和丝杠的传动为升降机构提供横 向驱动,一对单片剪叉结构俯视图和前视图如下图所示。 丝杠螺母 丝杠 O 小型丝杠与 AB 水平方向平行, BB通过丝杠螺母沿 AB 水平方向运动。 作为机构折 轴 AB 叠变化的对象, 铰点 O 约束剪杆的变化, 折叠过程即剪杆围绕铰点旋转, 最后达到指定位置, 从而完成一个折叠过程,如下图所示。 初定设计条件: 一对单片剪叉每条连杆长度 L=360mm, 处为可沿前后方向移动的滑块, B 平台处于最低点时连杆 AB 与水平面夹角为 15°, 最大横向滑动距离为 175mm 。 如下图所示。 A B L=360mm,D=350mm,则 单个连杆最小高度 S1=360×sin 15°=93.2mm 。 伸缩架移动到横向最大距离时连杆与水平面的夹角 ? ? arccos( 175 ) ? 60.91 ? 87.5 单个连杆最大高度 S2 ? 360mm ? sin 60.91 ? ? 314 .6mm 设可升降距离为 H=450mm,则需要连杆个数为 n , S2 ? n - S1? n ? H , ?n ? H 450 ? ? 1.8 ? 2 S 2 ? S1 314 .6 ? 93.2 由上述计算可知至少需要两个连杆机构。