剪叉式液压升降台参数化设计及结构分析2解读.docx
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剪叉式液压升降台参数化设计及结构分析2解读
太原科技大学
硕士学位论文
剪叉式液压升降台参数化设计及结构分析
姓名：
曾午平
申请学位级别：
硕士
专业：
机械设计及理论
指导教师：
卫良保
20090701
中文摘要
剪叉式液压升降台从过去引进技术的合资生产到现在自主品牌的国产化，由于设计计算方法不尽完善，导致产品过于笨重。
产品的开发方面现代设计方法的应用研究还远不够发展，传统的机构分析和设计方法已无法满足产品性能的提高。
本文通过分析，将剪叉式液压升降台按其结构划分成不同的组件模块，推导建立各个模块求解计算的理论解析式，利用ＶｉｓｕａｌＣ＋＋６．Ｏ进行编程，开发起升工作装置设计、仿真与分析系统；并在ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ平台上进行二次开发，实现了该类产品的虚拟制造技术。
论文着重阐述了以下几方面的内容：
１、基于杆组分析法的理论计算
建立了用杆组分析法对起升机构运动分析和受力分析的杆组数学模型。
编写有源杆组的运动分析与受力分析子程序，不仅准确快捷、调用方便，而且对不同类型的起升机构都具有通用性。
２、建立液压升降台的数学模型
分析液压升降台的结构特征，依对称性按油缸推动剪叉数量将液压升降台分为一油缸推动一副剪叉、一油缸推动两副剪叉和一油缸推动三副剪叉三种基本模块，然后利用虚功原理推导出三种基本模块的理论计算公式。
３、开发液压升降台辅助设计软件
在对液压升降台数学模型的充分分析基础上，以面向对象的ＶＣ＋＋６．０为开发工具，编制一套界面友好，功能齐全应用于剪叉式液压升降台的计算机辅助设计软件。
４、特征建模和参数化设计技术与实现方法的研究
论述特征建模的概念、特点及过程；参数化设计的特点、参数化模型；研究基于ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ二次开发技术的参数化设计。
关键词：
液压升降台；组件模块；面向对象；ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ二次开发
ＡＢＳＴＲＣＡＴ
Ｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｓｃｉｓｓｏｒｓｅｌｅｖａｔｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍｉｎｔｈｅｐａｓｔｉｓｍａｉｎｌｙｆｒｏｍｊｏｉｎｔｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔｉｎｔｒｕｄｕｃｔｉｏｎ，ｔｈｏｕｇｈｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｎｏｗ，ａｓｔｈｅｒｅｃｋｏｎｉｎｇｏｆｄｅｓｉｇｎｉｓｎｏｔｐｅｒｆｅｃｔａｎｄｉｎｐｒｏｖｅｄ，ｌｅａｄｔｏｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｓｅｘｃｅｓｓｉｖｅｌｙｈｅａｖｙａｎｄｃｕｍｂｅｒｓｏｍｅ．Ｉｎｔｈｅｔｅｒｍｓｏｆｐｒｏｄｕｃｅｓｏｆｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔ，ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｓｔｕｄｙｏｆｍｏｄｅｍｄｅｓｉｇｎｉｓｆａｉｒｌｙｌａｃｋａｂｌｅａｎｄｎｏｔｄｅｖｅｌｏｐｅｄ，ｔｈｅｗｏｒｓｅｉｓｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｄｅｓｉｇｎｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓａｌｒｅａｄｙｈａｖｅｎｏｗａｙｔｏｓａｔｉｓｆｙｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｐｒｏｄｕｃｔｓｒｉｓｅ．
Ｔｈｅｔｈｅｓｉｓｄｅａｌｓｗｉｔｈｔｈｅｓｃｉｓｓｏｒｓｅｌｅｖａｔｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍｗｈｉｃｈｄｉｖｉｄｅｄｉｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｂｙｌａｙｅｒｔｈｒｏｕｇｈａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅｎ
ｏｎｇｉｖｅｓｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｄｅｖｉｖａｆｉｏｎｏｆａｐｐｌｉｅｄｆｏｒｃｅａｃｔｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｔｙｐｅｓｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｌｉｆｔｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍ，ｔｈｅ
ｔｙｐｅｗｏｕｌｄｂｅｄｅｄｕｃｅｄ．ＢｙｔｈｅｕｓｅｆｏｒｍｕｌａｏｆｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｏｆＶｉｓｕａｌ
Ｃ＋＋６．０，ａｌｉｆｔｗｏｒｋｉｎｇｄｅｖｉｃｅｓｙｓｔｅｍｉｎｃｌｕｄｉｎｇｄｅｓｉｇｎ．ｓｉｍｕｌａｔｅａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｃａｎｂｅｗｏｒｋｅｄｏｕｔ．Ｔｈｅ３一Ｄｐａｒａｍｅｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｌｉｆｔｗｏｒｋｉｎｇｄｅｖｉｃｅ
ａｓｓｅｍｂｌｉｎｇｏｆｔｈｅｍｃａｎａｎｄｂｅｒｅａｌｉｚｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｆｕｒｔｈｅｒｄｅｖｅｌｏｐｅｄｏｆＳｏｌｉｄＷｂｒｋｓ．
１．Ｅｌａｂｏｒａｔｅ
Ｃｒｅａｔｅｏｎｔｈｅｓｐｅｃｉｆｉｃｔｈｅｏｒｙｏｆｔｈｅｐｏｌｅｇｒｏｕｐｔｈｅｏｒｙ．ｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｌｉｎｋ
ａｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｅｃｈａｎｉｓｍｆｏｒｔｈａｔｍｏｖｅｍｅｎｔｃａｎａｎａｌｙｓｉｓｕｓｉｎｇｒｏｄｇｒｏｕｐａｎａｌｙｓｉｓ．Ｂｕｉｌｄｕｐ
ｆｏｒｔｈｅｍｏｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ
ａｃｔｉｖｅｐｏｌｅ
ｕｅｓｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇａｂｅｕｓｅｄａｎｄａｃｃｅｐｔｓａｆｏｒｃｅｔｏａｎａｌｙｓｉｓｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｅｌｅｍｅｎｔｏｆｇｒｏｕｐ，ｔｈｅａｄｖａｎｃｅｃａｎｏｆｔｈｅｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｉｓｎｏｔｏｎｌｙｒａｐｉｄ，ｅａｓｙｔｏｂｕｔａｌｓｏｂｅｕｓｅｄｉｎｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｙｐｅｓｏｆｌｉｆｔｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｃｓ．
２．Ｃｒｅａｔｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｓｃｉｓｓｏｒｓｅｌｅｖａｔｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍ
Ｂｙｔｈｅｒｅａｓｅｒｃｈ，ｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃｍｏｄｅｌｂｕｉｌｄｉｎｇｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅｃａｇｅａｓｓｅｍｂｌｙａｎａｌｙｓｅｓｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃ
ｓｃｉｓｓｏｒｓｐｒｅｓｓｕｒｅｃａｇｅａｓｓｅｍｂｌｙｔｏ
ａｓｅｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ，ｔｈｅｊａｒｄｒｉｖｅｓｏｎｅｆｏｒｋｑｕａｎｔｉｔｙｄｉｖｉｄｅｐｒｅｓｓｕｒｅｃａｇｅａｓｓｅｍｂｌｙｉｎｔｏ
ｏｎｅｈａｖｉｎｇｔｈｅｊａｒｄｒｉｖｉｎｇｏｆｓｃｉｓｓｏｒｓｆｏｒｋｓ，ｏｉｌｔｏｄｒｉｖｅｔｗｏｓｕｂｓｉｄｉａｒｙｓｃｉｓｓｏｒｓｆｏｒｋａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｏｉｌａｎｄｏｎｅｏｉｌｊａｒｐｕｓｈｔｈｉｒｄｍａｔｅｓｃｉｓｓｏｒｓｆｏｒｋ
ｔｈｒｅｅｋｉｎｄｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｍｏｄｕｌｅ．ｔｈｅｎｍａｋｅｕｓｅｏｆｖｉｒｔｕａｌｍｅｒｉｔｏｒｉｏｕｓｓｅｒｖｉｃｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｉｎｆｅｒｏｕｔｔｈｒｅｅｋｉｎｄｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｍｏｄｕｌｅｔｈｅｏｒｙｓｅｃｒｅｔｌｙｓｃｈｅｍｅａｇａｉｎｓｔｆｏｒｍｕｌａ．
３．ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎａａｉｄｅｄｄｅｓｉｇｎｓｏｆｔｗａｒｅｏｆｓｃｉｓｓｏｒｅｖｅｌａｔｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍ．Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｐｅｒｆｅｃｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｓｃｉｓｓｏｒｅｌｅｖａｔｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍ，ｂｙｍａｋｉｎｇｕｓｅｏｆｔｈｅｏｂｊｅｃｔｏｒｉｅｎｔｅｄＶＣ＋＋６．０．ｗｏｒｋｏｕｔ
ｏｆｓｃｉｓｓｏｒｓｅｌｅｖａｔｉｎｇａｓｅｔｏｆｃｏｍｐｕｔｅｒ－ａｉｄｅｄｗｈｏｓｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｉｓｄｅｓｉｇｎｓｏｆｔｗｒｅｉｎｔｈｅｕｓｅｐｌａｔｆｏｒｍ
ａｍｉｃａｂｌｅ．ｆｕｎｃｔｉｏｎｉＳａｌｌｉｎｒｅａｄｉｎｅｓｓ．
４．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｍｏｄｅｌｉｎｇ，ｐａｒａｍｅｔｅｒｉｚｅｄｄｅｓｉｇｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｉｔｓｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．
Ｉｔｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｉｏｎ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃａｎｄｐｒｏｃｅｄｕｒｅｏｆｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｍｏｄｅｌｉｎｇ，ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｐａｒａｍｅｔｅｒｉｚｅｄｄｅｓｉｇｎ，ｐａｒａｍｅｔｅｒｉｚｅｄｍｏｄｅｌ，ａｎｄｐａｒａｍｅｔｅｒｉｚｅｄｄｅｓｉｇｎｏｆｓｅｃｏｎｄａｒｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｂａｓｅｄｏｎＳ０１ｉｄＷｈｒｋｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：
Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｅｌｅｖａｔｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍ；Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｍｏｄｅｌ；Ｏｂｊｅｃｔ
ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓｏｒｉｅｎｔｅｄ；Ｓｅｃｏｎｄａｒｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆ
声尸明
本人郑重声明：
所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。
除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本声明的法律责任由本人承担。
储弥望主举啸碑：
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①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件、复印件与电子版；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定）。
作者签名：
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錾芏举日期：
丝望兰堡导师签名：
—』ｊ习≥性日期：
—ｊ垡望—￡』Ｌ一
第一章绪论
第一章绪论
１．１研究的目的及意义
剪叉式液压升降台主要应用于搬运、装卸等物流作业。
广泛应用于仓库、机场、车站、码头和工厂等地。
国内对升降台的设计分析也有一些研究，但都是从不同侧面进行的，且有不完善之处，存在一些缺陷，有些还缺乏整体性和系统性。
本文在对液压升降台的整体结构分析研究基础上，提出一个液压缸推动一副剪叉，一个液压缸推动两副剪叉和一个液压缸推动三副剪叉的结构设计模块，而通过这些模块的集成能方便构建不同起升高度要求的整机。
针对这种模块设计计算模型的理念，本文以ＶＣ＋＋６．０为支持平台，开发实现任意起升高度升降台机构运动分析，构件载荷计算输出和刚强度设计的通用程序，最后调用三维绘图软件ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ实现机构的三维建模，建立虚拟样机。
目的在于减少升降台设计人员的工作量，缩短研究和开发周期，降低产品成本，提高设计质量。
１．２升降台计算机辅助设计研究历史和现状
国内的液压升降台的设计基本上属于一种经验设计或仿制国外生产。
当要开发一种新产品时，根据现有的技术资料，进行一些合理的简化和改进。
目前国内ＣＡＤ在许多企业还停留在辅助制图的程度上，如二维图形的绘制、修改。
关于起升机构设计参数分析和在ＣＡＤ上自动设计的综合研究文献还较少。
虽然有些设计软件也有一定的分析设计能力，但适合升降台的专业设计分析软件还很少，远远不能满足设计要求。
１．３课题的提出
由于进行液压升降台设计时，传统的方法都是采用作图法或类比法，计算机只是作为绘图、改图的工具，在设计上没有得到广泛的应用，使得设计耗费工时，设计周期比较长，而且设计出来的产品比较笨重，机械性能又低，产品成本也高。
造成这种结果的原因是：
传统机械设计是在有限的几个方案中比较和选择一个比较优秀的方案进行设计的，这使得设计工作带有很大的盲目性和局限性。
同时选择的方案也没有一个十分精确的评价标准来衡量其优劣，设计处于一种摸索状态。
这种设计方法要经过设计一试制样机一再改进一再试制，往往要经过几轮的设计才能达到一定的水平，这使得设计的周期拉得很长，同时也造成了人力、物力上的浪费，增加了产品的设计和制造成本。
而许多厂家对于产品的设计仍然停留在经验设计或仿
剪叉式液压升降台参数化设计及结构分析
制的水平上。
仿制是以别人的产品作样本进行模仿生产，对产品的外观和一些小的装置进行改进，它没有形成企业自身对产品的设计理念，因而也就谈不上产品创新。
本文研究的目的就是以剪叉式液压升降台为研究对象，寻找剪叉式液压升降台剪臂机构之间的共性规律，运用杆组分析法和参数化设计方法对剪叉式液压升降台的剪臂机构进行运动分析与受力分析，开发一种通用性强的机构运动分析与受力分析方法，开辟研究分析多油缸、多副剪叉机构的新途径。
不论液压升降台采用几个油缸，几副剪叉，都可以依据杆组理论将这些杆组分解成各类杆组，从而对机构的分析转化为对杆组的分析。
从结构上看，杆组显然比由它组成的机构简单，所以杆组理论使机构分析大为简化；更重要的是，杆组是一个自由度为零的基本运动单元，该单元具有运动和力的确定性。
这样可事先对各级杆组进行分析，当对具体机构分析时，可依据分解顺序来调用此机构分解出来的杆组的现成解，从而使机构分析更迅速和简单。
由于作用在机械上的力，不仅是影响机械的运动和动力性能的重要参数，而且也是决定相应构件尺寸及机构形状等的重要依据，所以必须对液压升降台起升机构进行受力分析。
通过对液压升降台起升机构运动过程的分析后，确定对工作装置进行静力学分析，这时仍可假定原动件油缸做等速运动，以便使问题简化。
进行受力分析的具体方法有图解法和解析法，前者形象直观、易于掌握，但精度不高，过程繁琐；而后者建模复杂，求解困难，但相对精度高，随着计算机的发展，已被广泛应用。
针对剪叉式液压升降台的研究现状，本文将运用虚位移原理，通过杆组分析法建立液压升降台起升机构分析的数学模型，开辟研究液压升降台起升机构运动特性的新途径，同时在液压升降台的不同起升作业工况下，对它的各个构件进行受力分析；利用面向对象可视化开发工具ＶｉｓｕａｌＣ＋＋６．Ｏ，开发剪叉式液压升降台起升机构的选型计算与运动仿真系统，实现其参数输入输出的可视化及起升机构运动特性的动态显示；以三维ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ软件为平台进行二次开发，实现液压升降台剪臂等重要构件三维参数化设计及总体的自动装配。
本文的研究内容就是基于上述思路展开的。
１．４课题的主要研究内容’
本文对液压升降台起升机构进行了一下几个方面的研究：
１、为了实现设计计算方法的通用化，对现有液压升降台的类型进行比较和归纳，通过研究各种型式升降台结构的特性，总结找出它们构造上的共性规律并对其进行２
第一章绪论
模块划分，以便建立实现整体设计分析的基本计算单元。
２、针对上述建立的基本模块，在液压升降台整体约束条件下，应用虚位移原理推导出起升油缸的受力公式，应用杆组分析法对起升机构进行运动和受力分析。
３、利用面向对象Ｉ驹ＶｉｓｕａｌＣ＋十６．０开发可视化的液压升降台起升机构的参数化设计与分析软件，利用所开发的软件可以对起升机构进行运动分析、受力分析、参数设计及运动仿真。
设计和分析的结果以数据进行输出。
液压升降台起升机构的运动仿真，不仅可以检验设计方案的合理性，而且可以检验机构各构件在运动过程中是否发生干涉、机构参数设计是否合理，为液压升降台起升机构的设计提供了有效的工具。
４、运用ＣＯＭ技术的ＩＵｎｋｎｏｗｎ接口，实现ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ平台上的二次开发，并将其封装为一个ＣＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ类，通过调用该类中的成员函数可以实现升降台各零部件的参数化特征建。
第二章剪叉式液压升降台数学模型的建立
第二章剪叉式液压升降台数学模型的建立
２１剪叉式液压升降台简介
剪叉式液压升降平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，油缸的布置形式多：
移动方式有牵引式、自动式、助力式等。
从组成方式看，剪叉式液压升降台主要由底座、剪臂结构、工作平台三部分组成。
剪叉式液压升降台的底座一般有三种：
一是适合很少移动的固定式底座，如图２１所示。
这种升降台稳定性好，一般起升高度较低，承载较大并工作在室内，主要用于生产流水线高度差之间货物运送。
根据使用要求，可以配置附属装置１１１，尽最大限度的发挥升降台的功能，取得最佳的使用效果。
囤２１固定式底座
Ｆｉ９２ｌｆｉｘｅｄｂａｓｅ
二是拖动式底座如图２．２所示。
这种底座有轮胎，可以进行拖动，方便户外操作。
具有灵活方便的特点，但承载一般不大。
三是车载式，如图２．３所示。
车载式是为提高升降台的机动性，将升降台固定在电瓶搬运车或货车上，直接取汽车引擎动力。
车载式的升降台移动方便，工作高度空间也较大，能适应厂区内外的高空作业。
广泛应用于宾馆、大厦、机场、车间、仓库等场所的高空作业，也可作为临时性的高空照明、广告宣传等。
剪卫式液压升降台参数化设计及结构分析
圈图２２拖动式底座
Ｆｉ９２．２Ｄｒａｇｍｏｖｉｎｇｂａｓｅ图２３车栽式底座Ｆｉｇ２．３ｖｅｈｉｃｌｅｌｏａｄｅｄｂａｓｅ
２．２升降台的模块划分
虽然剪叉式液压升降台的结构型
式多种多样，从低起升到高起升，组成
剪叉臂杆的数目多，油缸的布置形式多
嘲，但不论型式多复杂，从组成方式来
看，剪又式液压升降台主要由底座、起
升工作臂和工作平台三部分组成。
而起
升工作臂总是升降台钢结构的主体，也
是关键的受力件。
而且参照图２１、２．３
等．通过分析将升降台按油缸推动剪叉
数量进行分层，即一油缸推动一副剪叉
分为一层，一油缸推动两副剪叉或一油图２４一油缸推动一副剪又模块Ｆｉｇ２．４Ｍｏｄｅｌｓ㈣ｍｒｃｏｆａｈｖｄｒａｕｌｉｃａｐｒｅｓｓｕｒｅｊａｒｄｒｉｖｅｓｅｔｏｆｓｃｉｓｓｏｒｓｆｏｒｋｓ
缸推动三副剪叉也可以分为一层。
这样分层后就可以将多层液压升降台按层进行模块划分，可以简化数学模型的建立及公式推导的方便性。
如图２．４所示的单侧剪叉臂杆按油缸层可看成由一个油缸推一副剪叉的结构；图２．５为一个油缸推两副剪叉单层的结构：
圈２．６为一个油缸推－－Ｎ剪叉单层的结构，这三种单层型式是最简单的，各
第二章剪叉式液医升降台数学模型的建立
种大起升高度复杂的型式都可以在此基础上增加剪又及油缸数量而得到。
因此通过归纳各种形式的液压升降台，依对称性按油缸推动剪叉数量可划分为三种基本构件组，即～油缸推一副剪又（一般都只有单层）为一个构件组；一油缸推两副剪叉（单层或多层）为一个构件组：
一油缸推三副剪叉（单层或多层）为一个构件组，这便形成了液压升降台结构设计计算的三种核心模块单元。
在后面的模型建立及分析过程中，统一将上述三种构件组分别简称为一叉机构、二叉机构和三叉机构。
图２．５一油缸推动两副剪又模块
Ｆｉ９２．５
ｐｒｅｓｓｕｒｅ图２．６一油缸推动三副剪又模块Ｆｉｇ２．６ＭｏｄｅｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆａｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅＭｏｄｅｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆａｈｙｄｒａｕｌｉｃｊａｒｄｒｉｖｅｔｗｏｓｅｔｏｆｓｃｉｓｓｏｒｓｆｏｒｋｓｊａｒｄｒｉｖｅｔｈｒｅｅ
Ｓｅｔｏｆｓｃｉｓｓｏｒｅｆｏｒｋｓ
２．３升降台数学模型分析
剪叉式液压升降台的设计主要难点在于正确计算一个油缸所需的最大推力‘３１。
本论文中通过计算各个运动点的虚位移，利用虚位移原理求解油缸的推力。
通过对升降台进行模块划分并加以分析后，需推导出三种模块油缸的推力公式。
在公式的推导工程中，统一选用与底座的固定铰接为坐标原点，Ｘ轴正向朝右，Ｙ轴正向朝上建立直角坐标系。
２．３．１虚位移原理【４】
虚位移原理用功的概念分析系统的平衡问题，是研究静力学平衡问题的一种方法。
虚位移是指在某瞬时，质点系在约束允许的条件下，可能实现的某种假想的极微小的位移，它可以是线位移，也可以是角位移。
虚位移用符号６表示。
虚位移原７
剪叉式液压升降台参数化设计及结构分析
理是对于具有理想约束的质点系，作用于质点系的所有主动力在任何虚位移中所作虚功的和为零时才能保持其平衡。
用虚位移求解力的平衡关键是建立各虚位移之间的关系，常用的有三种方法：
１、用作图法求解出各处的虚位移，直接按几何关系确定各有关虚位移之间的关系
２、建立坐标系，选定一合适的自变量，写出各有关点的坐标，对各坐标进行变分运算，确定各虚位移之间的关系
３、按运动学方法，假设某处产生虚速度，计算各有关点的虚速度。
最后对运动方程进行求导
用虚位移原理求解机构受力时，首先解除约束而代以约束力，把结构变为机构，把约束力当作主动力，即可用虚位移原理求解。
２．３．２单杆的运动分析ｒ５，６，７，８，９，１０］
因单杆和ＩＩ级杆组在实际工程中应用最广泛，在此简要介绍单杆和ＩＩ级杆组数学模型的建立及分析方法。
如图２—７（ａ）所示，为一构件ＡＢ。
若已知该构件上Ａ的位置厶（■，Ｙ４）、速度ｔ、ｎ，加速度ｔ、比，构件的位置角０、角速度百、角加速度分，则可求出构件Ｍ上任一点Ｂ的位置％（‰，Ｙ８）、速度如、儿和加速度％、如。
（ａ）单构件运动分析模型（ｂ）Ⅱ级杆组运动分析模型
图２．７单构件和Ⅱ级杆组运动分析模型
Ｆｉｇ２．７ＭｏｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｍｏｄｅｌｏｆｓｉｎｇｌｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔａｎｄＩＩｐｏｌｅｇｒｏｕｐｓ１）位置分析：
ＢＹ１０ｓ吣ｏｃ
第一二章剪叉式液乐升降台数学模型的建立
Ｘ８＝叫ＸＡ川＋ｌＩ２Ｊ’彳＋ｌｌｓｌｎ｝甘ｌｃ２．，，Ｊ
２）速度分析
将式（２．１）对时ｆｉ］求一次导数，可得Ｂ点的速度方程为：
ｘＢ２ｓｉｎ０１
ｉｒＡ－ｌｉ。
Ｏ．Ｉ夕．日＝夕月十‘臼１
３）加速度分析２戈爿一ｑ．（ｙ月一少一’｝ｃｏｓ０１＝ｊｃ，爿＋ｑ（ｘＢ－ｘＡ）Ｊ（２．２）
将式（２．２）分别对时间求一次导数，可得Ｂ点的加速度方程为：
》。
簟一复（Ｊ，Ｂ—Ｙ月）一百，２（ｘ口一ｘ一）ｌ夕Ｂ＝虬＋日。
（ｘＢ一■）一０１２（Ｙｓ－ｙ爿）Ｊ
２．３．３Ｉ（２．３）Ｉ级杆组的运动分析
如图２．７（ｂ）所示的ＩＩ级杆组，若已知运动副Ａ、Ｃ的位置么（＿，Ｙ一）、ｒｃ（ｘｃ，比），速度丸、力、砖、弦，加速度囊、或、《、毙，杆长‘、乞，可求内副Ｂ的位置七（％，Ｙ占）、速度％、儿和加速度％、晓，以及构件１、２的位置角Ｂ、０２，角速度舀。
、幺，角加速度反、以。
１）位置分析
由图２．７（ｂ）可知两外副Ａ、Ｃ的位置之间的距离为：
ｄ２√（ｘｃ—ｘ一）２＋（ｙｃ—ｙ４）２（２．４）
若ｄ＞ｆｌ＋１２或ｄ＜Ｉｆｌ—１２Ｉ，则构件１、２无法装配，此时该ＩＩ级组不成立。
ｄｌＩ的夹角为：
卢＝ａｒｃ：
ｏｓ［（Ｚ？
＋ｄ２－１２）／２１１ｄ）］
ｄ与ｘ轴的夹角为：
０＝ａｒｃｔａｎ［（ｙｃ—ＹＡ）／（Ｘｃ－ｘＡ）】
构件１的位置角为：
０１＝０＋Ｕ／３（２．５）（２．６）（２．７）
式中，当Ａ、Ｃ、Ｂ三点的顺序为逆时针方向时，取装配模式参数Ｎ：
１，反之取Ｎ：
一１。
因Ｂ、Ａ在同一构件上，由式（２．１）可得Ｂ点的位置方程为：
铲¨缝ｑ｝Ｙ口＝Ｙ一＋‘ｓｉｎｏｌＪ（２．８）一“’
剪义式液压升降台参数化设计及结构分析
构件２的位置角：
０２＝ａｒｃｔａｎ（（ｙ丑一Ｙ（１）／（ｘ占一Ｘ（．））
２）速度分析
由同一构件上两点的速度关系式（２．２）可得：
≈＝文爿一日ｌ（ｙ口一Ｙ』）＝≈一０２（ｙＢ—Ｙｃ）
丸＝夕』＋１９１（ｘＢ—Ｘ』）＝弗＋０２（ｘ占一ＸＣ）
令：
Ｑ＝（ｙＢ—ｙｃ）（ｘ占一ｘ爿）一（ｙＢ－ｙ爿）（ｘＢ一墨）
则：
０１＝（（ｘｃ—ｘＡ）（％一ｋ）＋（站一岁月）（ｙ占一ｙｃ））／Ｑ
０２２（（文ｃ一文爿）（ｘ口一ｘ一）＋（夕ｃ一夕爿）（ｙ占一ＹＡ））／Ｑ
将或代入式（２．１０）和（２．１１）中，可得点Ｂ的速度为：
ｑ
．ｂ．％ｔ儿ｍ曹砂电Ｍ揣
３）加速度分析
由同一构件上两点的加速度关系式（２．３）可得：
戈占＝ＸＡ一伐（Ｊ，Ｂ—Ｙ，４）一鲆（ｘ占一ｘＡ）＝甏一或（ｙ口一％）一卯（＿］ｃＢ一乇）
萝Ｂ＝萝爿＋反（ｂ—ｘ』）一卯（ｙＢ—ＹＡ）＝ｊ名＋巨（ｘ口一ｘｃ）一卯（少Ｂ—Ｙｃ）
，＝甏一ｔ＋卯（％一ｘＡ）一彰（％一ｋ）
Ｇ＝夕ｃ—ｊ）一＋百１２（少丑一ＹＡ）一百；（ｊ，Ｂ—Ｙｃ）
则：
Ｏｌ＝（Ｆ（ｘ口一％）＋Ｇ（Ｙ８一虼））／Ｑ
０２＝（Ｆ（ｘ占一Ｘ月）＋Ｇ（ｙＢ—ＹＪ４））／Ｑ
将龟代入式（２．１５）和（２．１６）中，．－－Ｊ得ＡＢ的加速度为：
＝一一一一
％比＝以。
儿＋一ｑ¨ｑ∞㈨一儿ｈ、Ｊ、，一砰卯ｂ％一ｈ儿“甜
ｌＯ（２．９）（２．１０）（２．１１）（２．１２）（２．１３）（２．１４）（２．１５）（２．１６）（２．１７）（２．１８）（２．１９）
第二章剪义式液＿『乇升降台数学模型的建上
２．３．４有源组的运动分析
图二．８所示为一缸ＩＩ级组，其Ａ、Ｂ、Ｃ均为转动副（Ａ、Ｃ为外副，Ｂ为内副），Ｅ为有压力源的气液移动副。
已知：
外副Ａ、Ｃ的位置＿（＿，Ｙ。
）、々（砰，Ｙｃ），速度文。
、几、吱．、或，，加速度ｔ、虬、＆、比；杆２相对于３的位移Ｓ、
速度ｊ、加速度ｊ；尺寸参数己知。
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