X型剪式叉架升降平台机构设计Word格式文档下载.doc
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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,以及较大的位移放大率,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。
丝杠螺母
丝杠
O
小型丝杠与AB水平方向平行,轴BB'
通过丝杠螺母沿AB水平方向运动。
AB作为机构折叠变化的对象,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,B处为可沿前后方向移动的滑块,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×
sin15°
=93.2mm。
伸缩架移动到横向最大距离时连杆与水平面的夹角
单个连杆最大高度
设可升降距离为H=450mm,则需要连杆个数为n,
,
由上述计算可知至少需要两个连杆机构。