x型剪式叉架升降平台机构设计.doc

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) 和较小的纵向尺寸变动幅度)L- (L 12 , 以及较大的位移放大率)L- (L H 12 , 见下图。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。