轎車修理舉升機的設計與仿真【雙柱液壓舉升機】【說明書+CAD+SOLIDWORKS+仿真】

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Pro/Engineer典型機械設計M.北京：機械工業(yè)出版社，2002年：110.任務下達人（簽字） 年 月 日任務接受人意見任務接受人簽名 年 月 日注：1、此任務書由指導教師填寫，任務下達人為指導教師。2、此任務書須在學生畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)開始前一周下達給學生本人。3、此任務書一式三份，一份留學院存檔，一份學生本人留存，一份指導教師留存。塔里木大學畢業(yè)論文（設計）開題報告課題名稱 轎車修理舉升機 的設計與仿真 學生姓名 學 號 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè)機械設計制造及其自動化班 級 12-2 指導教師 起止時間 機械電氣化工程學院教務辦制填 表 說 明一、學生撰寫開題報告應包含的內容：1、本課題來源及研究的目的和意義；2、本課題所涉及的問題在國內（外）研究現(xiàn)狀及分析；3、對課題所涉及的任務要求及實現(xiàn)預期目標的可行性分析；4、本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路；5、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法；6、完成本課題的工作方案及進度計劃；7、主要參考文獻（不少于7篇）。二、本報告必須由承擔畢業(yè)論文（設計）課題任務的學生在接到“畢業(yè)論文（設計）任務書”的兩周內獨立撰寫完成，并交指導教師審閱。三、開題報告要求手寫體，字數(shù)在3000字以上，由學生在本報告冊內填寫，頁面不夠可自行添加A4紙張。四、每個畢業(yè)論文（設計）課題須提交開題報告一式三份，一份學生本人留存，一份指導教師存閱，一份學生所在學院存檔，備檢備查。1.本課題來源及研究的目的和意義汽車舉升機是現(xiàn)代汽車維修作業(yè)中必不可少的設備，它的主要作用就是為發(fā)動機、底盤、變速器等養(yǎng)護和維修提供方便。舉升機的從上世紀20年代開始使用，發(fā)展至今經歷了許多的變化改進，種類也比較多，一般有柱式、剪式，其驅動方式有鏈條傳動，液壓傳動，氣壓傳動等。我國汽車維修檢測設備行業(yè)起步晚、起點低，整體上仍然相當落后。舉升機制造企業(yè)生產規(guī)模小、經濟技術力量薄弱、各自為政、缺乏專業(yè)分工和廣泛合作；技術吸收、運用、開發(fā)、創(chuàng)新能力不強；抄襲、偽造現(xiàn)象和短期行為嚴重。汽車舉升機可能是除廠房外的最重要的投資,因為它具有至關重要和不可替代的作用，直接影響到汽車維修業(yè)務的興衰。隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展,汽車維修工業(yè)也迅速壯大。作為汽車維修用的必備之一的汽車舉升機的制造業(yè)也如雨后春筍般的涌現(xiàn)。但符合國際標準的不多,中高檔層次的舉升機沒有。2.本課題所涉及的問題在國內外研究現(xiàn)狀及分析2.1單柱式舉升機 單柱式舉升機是將停放在地面上的轎車等交通工具舉升到一定的高度進行維修的專用設備,是一種典型的用于汽車及工程車輛的局部舉升，以便更換車輪輪胎或對車輛底盤進行各種維修作業(yè)的機具。單柱舉升機操作容易、美觀、不占用空間便能將重物方便省力的舉起。具有省時省力的效果,不用時完全放置于地面，方便汽車倒車和放置物品,是汽車修理不可缺少的機具。單柱車輛舉升機分可移動式的和固定式的兩種型號。單柱移動式舉升機適用于室內外場地，單柱固定式舉升機適用于室內面積較為緊湊的場所。汽車舉升機在世界上已經有了80多年的歷史。1925年在美國生產的第一臺汽車舉升機,它是一種由氣動控制的單柱舉升機,由于當時采用的氣壓較低,因而缸體較大,同時采用皮革進行密封,因而壓縮空氣驅動時的彈跳嚴重且又不穩(wěn)定。直到10年以后,即1935年這種單柱舉升機才在美國以外的其它地方開始被采用。2.2四柱式舉升機 四柱式汽車舉升機是一種大噸位汽車或貨車修理和保養(yǎng)單位常用的專用機械舉升設備，四柱式汽車舉升機也很適合于四輪定位用，因為一般四柱式汽車舉升機都有一四輪定位檔位，可以調整，可以確保水平。四柱舉升機按其結構又分為上油缸式以及下油缸式兩種。上油缸式四柱舉升機其油缸置于立柱頂部（帶橫梁），下油缸式的油缸置于平板下面。上油缸式四柱舉升機主要依靠四根鏈條拉起四個角，拉力油缸置于頂部，這種結構簡單，但自重增加。多數(shù)上油缸式四柱舉升機二次舉升為手動或氣動，修理工需要跑到底下操作，這對于經常使用二次舉升的用戶不方便和不安全。保險裝置為氣動裝置，若沒有氣源則比較麻煩。下油缸四柱舉升機主要依靠四根粗鋼索拉起四角，拉力油缸置于平板下面，通過六個圓盤將力傳達四面。這種結構比較緊湊，自重降低。二次舉升一般為電動液壓，和主泵連接在一起，只要轉動轉換閥即可，升降速度快，保險裝置為楔塊式，四個楔塊利用拉桿聯(lián)動，扳動拉桿就可打開保險裝置，方便耐用。1937年美國另外一家公司生產出第一臺四柱舉升機,隨后在美國一家公司也生產出類似的舉升機。這兩種舉升機均由螺旋驅動,其方案是:每一立柱內均有一螺母及螺桿,由裝在地面上的鏈條串連起來以實現(xiàn)同步驅動,此四柱舉升機在市場上并未獲得成功,而單柱舉升機卻繼續(xù)得到更大的普及。1948年Joseph Bardbury & Sohs (即現(xiàn)在的TI Bardbury)生產出該公司的第一舉升機,其方案是:在四柱舉升機的一個主柱內裝有一套螺旋驅動機構,舉升臺板的其它三個角落通過鋼絲繩與動力主柱相連。1950年Bardbury將機械式螺旋驅動機構改為液壓機構,只采用一個液壓缸,其他立柱通過鋼絲繩連接以實現(xiàn)同步舉升,由于當時的液壓壓力尚未超過3540Kg/cm因而第一臺液壓舉升機的缸體直徑較大。五十年代初單柱舉升機在歐洲市場上的銷路急劇下降,而四柱舉升機卻躍居主導地位;但是在美國單柱舉升機卻繼續(xù)受到人們的喜愛。1956年Borg Warner 和Plessey生產液壓壓力能達到140175Kg/cm的液壓齒輪泵;借助于此, Bardbury又生產出雙功能舉升機,這在舉升機的設計上是一個突破性進展。此舉升機可以用兩種方式支撐汽車:車輪支撐型;車輪自由型。此發(fā)明在市場上很受歡迎。到1960年在英國的市場上占有率竟達75%。1961年Bardbury生產出四柱舉升機改進后的車輪自由系統(tǒng),并在全世界17個國家獲得了專利。但在南美洲仍然喜愛單柱舉升機,只是現(xiàn)在已將其改為液壓傳動。2.3雙柱式舉升機 雙柱式汽車舉升機是一種汽車修理和保養(yǎng)單位常用的專用機械舉升設備，廣泛應用于轎車等小型車的維修和保養(yǎng)。雙柱式汽車舉升機將汽車舉升在空中的同時可以節(jié)省大量的地面空間，方便地面作業(yè)。但是雙柱式汽車舉升機為了最大的節(jié)省材料，一般都去掉了底板。由于沒有底板，使得立柱的扭力需要靠地面來抵消，所以對地基要求很高，若是有橫梁（龍門舉升機）就靠橫梁抵消。 雙柱式舉升機有對稱式和非對稱式兩種。對稱式舉升機四根臂的臂長大致相等，這樣使得汽車中心（或質心）處于立柱的中間位置，對于皮卡和箱式貨車等類型的汽車的日常維修來說這種對稱式舉升機可能是最佳的選擇。但是對于一些柱間寬度不夠大的對稱式雙柱式舉升機來說，汽車舉升后不能打開車門是一個很大的缺點。非對稱式舉升機的立柱向后旋轉了一個角度（大約30），并且前臂比后臂稍微短一些。當把汽車停放到這種非對稱式的舉升機適當位置時，車的位置就向后移動了一些，因此，我們就很容易地從車門進出。而且，這種非對稱式舉升機轉動的立柱，可以確保車輛的重心安全地定位在立柱之間。 1966年,一家德國公司生產出第一臺雙柱舉升機。這是舉升機設計上的又一個突破性進展,但是直到1977年這種舉升機才在德國以外的其它國家出現(xiàn)?，F(xiàn)在雙柱舉升機在市場上已占據(jù)牢固的地位,其銷量還在繼續(xù)增長。2.4剪式舉升機 剪式舉升機執(zhí)行部分采用剪式疊桿形式,電力驅動機械傳動結構，目前廣泛用于大型車輛維修。剪式舉升機的舉升速度適中且不占用車坑位置，對于一些車型相對固定，工作強度大（如在公共汽車）的修理領域無疑是最好的選擇。而且由于結構簡單，同步性好，一般常用作四輪定位儀的平臺。 剪式舉升機分為大剪（子母式），小剪（單剪）舉升機，超薄系列剪式舉升機等幾種類型。 小剪舉升機主要用于汽車維修保養(yǎng)，安全性高，操作方便。挖槽后與地面相平。 大剪舉升機涌出比較多，是配合四輪定位儀德最佳設備，并可以做為汽車維修，輪胎，底盤檢修用?？梢酝诓?，也可以直接安裝在地面上。 超薄系列剪式舉升機無需挖槽，適用于任何修理廠，有一些樓板上不適合安裝二柱舉升機以及普通四柱舉升機，而本機器與樓板接觸面廣，這樣可以安裝在任何可以開車的樓板上面，解決客戶場地問題。這類機器是今后的主流產品，國外大規(guī)模使用本類產品。2.5地溝式舉升機地溝式舉升機如圖5是大型客車維修的理想設備，對空間較低的廠房更為實用,且物美價廉。地溝式汽車舉升機，安裝于地溝上面兩沿邊軌道上，一般采用電動驅動方式，蝸桿、蝸輪減速，從而帶動絲桿、舉升大梁升降。這種設計方式使得地溝式舉升機移動更靈活，舉升力更大，升降平穩(wěn)，操作安裝極為方便，是各種針對大客車、貨車進行維修的維修企業(yè)最為理想的舉升設備。地溝跑道式四輪定位舉升機前輪轉角盤(選購件)位置可調，加長后輪滑板，適合各種車型定位測量。3.對本課題所涉及的任務要求及實現(xiàn)預期目標的可行性分析本次設計要求我們利用機械設計原理與Auto-CAD、SolidWorks等制圖軟件對本次設計的轎車修理舉升機的功能分析、運動原理、機型設計、外形、尺寸、使用前景等經行研究。在設計時，預先制定出條理清晰的設計實施方案是至關重要的。進行深度思索探求最佳設計方案，思考設計過程中預見性問題，并且必須按照設計實施方案按步驟進行設計，遇到突發(fā)性問題要積極解決，不可逃避。當然，基于理論知識掌握的不全面，制作設計經驗不足等問題，必須要求我們在設計時多與老師溝通，提出自己的想法并虛心接受老師的指導。4.本課題需要重點研究的關鍵問題及解決的思路1.本次的設計重點：立柱、梁、橋身的設計計算；鋼絲繩強度校核，滑輪軸承的選用和校核;立柱、梁、橋身的設計計算；鋼絲繩強度校核，滑輪軸承的選用和校核2.選擇是純機械機構還是液壓機構5.完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法目前，本課題基本處于理論設計過程當中，所需資料可由學校圖書館電子書庫中獲取。繪制圖紙所需電腦、軟件等可自行準備，進行實體模型時制作所需材料可由五金商店中購置，所需工具可由校實習工廠提供。并且有指導老師的指導，我相信一定可以很好的完成設計任務。6.完成本課題的工作方案及進度計劃第1周至第2周：查閱相關文獻，撰寫開題報告；第3周至第4周：確定總體方案，明確設計內容；第5周至第6周：根據(jù)設計要求查閱相關手冊，對各部分機構進行設計；第7周至第8周：繪制零件圖、裝配圖；第9周至第11周：完成對產品的校核工作及設計說明書；第12周至第13周：整理資料，做好答辯準備；第14周：整理畢業(yè)設計,上交學院。7.主要參考文獻1 成大先主編；機械設計手冊.化學工業(yè)出版社,2004.2 濮良貴,紀名剛.機械設計.高等教育出版社,2006.3 吳宗澤,羅圣國.機械傳動裝置設計手冊.高等教育出版社,2006.4 孫桓,陳作模,葛文杰.機械原理.高等教育出版社,2006.5 立雅科技.Solidworks2007中文版自學手冊.人民郵電出版社,2007.6 孔紅梅，等.液壓舉升機同步系統(tǒng)J.液壓氣動與密封，2000,(1):20-23.7 劉敏杰,等.幾種舉升機構的結構與性能分析J.專業(yè)汽車，1999,(2):23-25.8 王惠.舉升機液壓系統(tǒng)的設計J.機械設計，1996,(4)：25-27.學生簽名 年 月 日指導教師審閱意見指導教師簽名 年 月 日轎車修理舉升機的設計與仿真設計說明書學生姓名 學 號 所屬學院 專 業(yè) 班 級 12-2 指導教師 日 期 塔里木大學教務處制前 言進入21世紀，轎車舉升機作為轎車保養(yǎng)產品的一種，隨著近幾年我國的轎車行業(yè)發(fā)展，在轎車維修行較廣泛的應用，適用業(yè)有了于室內和室外實現(xiàn)對轎車的維修，裝配，檢測，清洗和停車。舉升機在汽車維修養(yǎng)護中發(fā)揮著至關重要的作用，無論整車大修，還是小修保養(yǎng)，都離不開它。在規(guī)模各異的維修養(yǎng)護企業(yè)中，無論是維修多種車型的綜合類修理廠，還是經營范圍單一的街邊店（如輪胎店），幾乎都配備有舉升機。舉升機的重要性和普及性，決定了它是一種備受專業(yè)人士和經營管理者重視的設備。而隨著我國轎車數(shù)量的巨增，作為維修保養(yǎng)的須具備的一種工具，舉升機有廣泛的市場和應用前途。私人購買成為購車的主流，售后市場也將得到蓬勃發(fā)展，舉升機在未來的需求量也將不斷增加，據(jù)業(yè)內專家預測，在未來三年內，舉升機市場將維持在812的增長率。因此，設計出一款簡單實用的舉升機有很大利潤，也能增加轎車維修行業(yè)的工具，減少轎車維修工人體力勞動，增加維修效率。雙柱式汽車舉升機是一種汽車修理和保養(yǎng)單位常用的舉升設備，廣泛應用于轎車等小型車的維修和保養(yǎng)。目前，全國生產汽車舉升機的廠家較多，生產的舉升機的形式也比較繁多，有雙柱式舉升機、四柱式舉升機、剪式舉升機、組合移動汽車式舉升機等。本文較全面地介紹了舉升機的分類，在確定了所要設計的舉升機的方案之后，即針對舉升機的結構及其特點要求進行了設計與說明，同時對舉升機設計過程中所涉及到的工藝性問題進行補充說明。然后分析了普通式雙柱汽車舉升機主立柱的截面特性，并對主立柱的強剛度和托臂的強度進行了校核驗算。 對液壓缸活塞桿強度以及受壓桿的穩(wěn)定性也進行了驗算，以保證所設計的舉升機滿足使用要求。本課題所設計的是液壓驅動的普通式雙柱汽車舉升機。目 錄1 緒論11.1 舉升機的概況11.1.1 常用汽車舉升機的類型11.1.2 汽車舉升機的主要參數(shù)12 舉升機方案的擬定12.1 舉升裝置的要求12.2 普通式雙柱汽車舉升機結構方案的確定13 普通式雙柱汽車舉升機的結構設計23.1 舉升裝置23.2 立柱33.3 支撐機構33.4 平衡機構43.5 保險機構54 普通式雙柱汽車舉升機的強剛度分析與驗算54.1 普通式雙柱舉升機立柱的結構分析和驗算54.1.1 主立柱的截面特性分析與計算54.1.2 主立柱的強度分析與驗算74.1.3 主立柱的剛度計算114.2 托臂部分的強度校核124.2.1 托臂部分截面特性124.2.2 托臂部分強度核算124.2.3 從托臂處考慮撓度情況145 液壓系統(tǒng)145.1 液壓系統(tǒng)工作原理145.2 液壓缸活塞桿受壓校核155.2.1 液壓缸活塞桿強度驗算155.2.2 液壓缸活塞桿受壓穩(wěn)定性校核156 結論16致 謝17參考文獻18塔里木大學畢業(yè)設計1 緒論1.1 舉升機的概況1.1.1 常用汽車舉升機的類型目前，全國生產汽車舉升機的廠家較多，有雙柱式舉升機、四柱式、剪式、組合移動汽車式等。從舉升機的外型來分類的基本形式就有：普通雙柱式、龍門雙柱式、四立柱式、剪式、移動式和單立柱式等汽車舉升機按照舉升機的舉升裝置的形式分類也有很多種，包括絲杠螺母舉升式、鏈條傳動舉升式、液壓缸舉升式、齒輪齒條舉升式等舉升機。從舉升機的驅動方式，主要有：電機驅動式舉升機和液壓驅動式舉升機。1.1.2 汽車舉升機的主要參數(shù)普通式雙柱舉升機、龍門式雙柱舉升機和四立柱式舉升機這三種目前市場上主要的汽車舉升機的主要技術參數(shù)統(tǒng)計如表1-1所示。表1-1汽車舉升機的主要參數(shù) 額定舉升質量最大舉升高度盤距地高度全程上升時間全程下降時間普通式雙柱2.5-4 T 1700-1800mm110-180mm50-70 Sec20-60 Sec龍門式雙柱2.5-4 T 1700-1800mm110-180mm50-70 Sec20-60 Sec四立柱式2.5-4.5 T1700-1800mm110-180mm50-70 Sec20-60 Sec2舉升機方案的擬定 舉升機的結構形式主要有：（1）整體結構形式；（2）舉升方式；（3）驅動方式；（4）平衡方式；（5）保險與保護方式；（6）托盤結構。2.1 舉升裝置的要求2在我國的規(guī)定中講到舉升機的設備安裝電器系統(tǒng)的絕緣、耐壓和保護電路的連續(xù)性都要符合GB5226的有關規(guī)定。而在歐美地區(qū)同樣也有其相應的明文規(guī)定。舉升機的設計中液壓系統(tǒng)的設計也是至關重要的。在歐洲地區(qū)液壓缸、氣缸、管路及接頭受調壓閥設定的最大壓力的限制。他們至少應承受該壓力的2倍（采用液壓驅動時）或是該壓力的3倍（采用氣壓驅動時）并且要沒有永久變形。軟管、氣袋、膜盒的尺寸在設計時應使之承受至少3倍的調壓閥設定的最大壓力值的爆破壓力。 我國對舉升機的性能要求也比較繁多，例如：（1）舉升機應設有限制行程限位裝置，如有需要則該裝置應動作靈敏、安全可靠。（2）液壓系統(tǒng)工作應平穩(wěn)、無振動、無爬行現(xiàn)象。（3）液壓式舉升機除液壓系統(tǒng)能自鎖外還應沒有機械鎖止裝置。（4）機械式舉升機任意時刻都能安全自鎖。（5）舉升機正常運行時的噪音不得超過80dB。（6）舉升機工作環(huán)境溫度為040，全行程連續(xù)舉升額定質量20次，油溫不得高于60。（7）在試驗臺上對液壓系統(tǒng)施高150%的額定使用壓力，保持2min，不允許有永久變形、漏油及其他異?，F(xiàn)象。（8）在無故障工作基礎上，機械式舉升機的使用繼續(xù)進行到3000次，則液壓舉升機可以繼續(xù)進行到9000次，以安全可靠為前提，檢查零部件損壞程度，允許更換損壞件，允許添加潤滑劑。2.2 普通式雙柱汽車舉升機結構方案的確定通過對汽車舉升機的結構的認識和了解，確定了本次設計的舉升機的總體方案。如下圖2-1所示：本次設計的是由液壓驅動的普通式雙柱汽車舉升機。它的結構主要包括以下幾個部分：舉升裝置、同步驅動裝置、立柱和托臂。普通式雙柱汽車舉升機的舉升機構的傳動系統(tǒng)是由液壓系統(tǒng)來驅動和控制的，由兩邊兩個立柱里安裝的液壓油缸來推動連接立柱與滑臺的鏈條，使滑臺上安裝的大滾輪沿立柱滾動，實現(xiàn)滑臺的上下移動。用鋼絲繩作為同步裝置來保持整個舉升機的同步性。托臂與立柱內的滑臺相連，當滑臺上下移動時就帶動托臂一起移動。它的特點是：性能可靠，低能耗，操作方便；無橫梁，結構簡單；非對稱托臂可伸縮，保證了安全性；托腳的最低位置低，使得車輛的底盤可以比較低，對各種車輛的應性大了；與螺桿式的舉升機相比，使用壽命較長；價格低廉，擁有的市場份額較大。圖2-1 普通式雙柱舉升機的結構示意圖3 普通式雙柱汽車舉升機的結構設計3.1 舉升裝置9本次設計的舉升機的舉升裝置是由液壓系統(tǒng)以及電箱組成的。通過電箱的開關啟動電動機來控制液壓單元，液壓油進出液壓缸，并通過鏈條連接液壓缸和滑臺來帶動整個設備的舉升動作，如圖所示圖3-1 驅動舉升裝置示意圖圖3-1是本次設計的普通式雙柱汽車舉升機的驅動裝置及舉升裝置的示意圖，從圖中可以看到左右兩邊立柱內的兩個舉升裝置是通過液壓軟管來連接的，它的一個不足的地方就是左右兩個液壓缸在開始舉升時有一個時間差，這會導致因左右兩邊的舉升速度不一樣而舉升不平衡。因此，我們在液壓舉升的基礎上增加了鋼絲繩的同步裝置，用這樣的同步裝置來彌補液壓缸帶來的缺點。圖3-2是普通式雙柱汽車舉升機的舉升裝置的結構圖：圖3-2 普通式雙柱汽車舉升機的舉升裝置結構圖從圖中可以看到，普通式雙柱汽車舉升機的舉升裝置是將鏈條鑲嵌在滑輪槽內來帶動液壓桿達到舉升的目的。3.2 立柱普通式雙柱汽車舉升機的立柱有兩個，分別是左、右兩邊各一個立柱。圖3-3是左邊立柱的俯視圖。整個舉升機的重量幾乎都是由立柱來支撐的，因此它必須要有一定的強度和剛度。（強剛度的設計計算在第四章）。立柱中間的空間是用來放置舉升裝置以及滑臺部件的。整個立柱部分的行位公差要求也比較高，如圖水平方向的立柱臂和垂直方向的立柱壁要求要保持一定的直線度和平行度，立柱內外表面還要有一定的粗糙度7等。圖3-3 左立柱的俯視圖3.3 支撐機構托臂部分是屬于舉升機的支撐機構。當汽車進入到舉升機的范圍里時，整個支撐機構就通過改變搖臂的角度或方向來改變托臂的整個工作范圍的寬度。本次設計的支撐機構是非對稱式的托臂，這樣設計增加了托臂的寬度，實質就等于增加了托臂的工作范圍，而且左右兩側的托臂的臂長都是有一定的伸縮性的。如圖3-4所示：圖3-4 非對稱式托臂的工作范圍示意圖1托臂原始工作位置，2托臂伸長后的工作位置其中，圖中方格陰影部分就是托臂的工作范圍。托臂未伸長前的工作范圍按照軌跡1來運動；托臂伸長后的工作范圍按照軌跡2來運動；而且，圖中的軌跡1和2是托臂的兩個極限位置，在1和2的范圍內，托臂的長度是可以伸縮的。但是由于托臂屬于支撐機構，它是要承受一定的重量的，所以本次設計采用非對稱式的結構就更能保證托臂的強度和剛度了。非對稱式托臂的詳細結構如下圖3-5所示：圖3-5 非對稱式托臂的結構圖3.4 平衡機構由于舉升機在上升或下降時必須要采用強制性的平衡裝置來確保汽車整體的水平位置保持一致，所以本次設計采用了鋼絲繩來作為整個舉升機的平衡機構。本次設計所采用的是在單個立柱內安裝兩副左右對稱的鋼絲繩，但是在這個單個立柱里面的鋼絲繩的走向確是兩個相反的方向，用戶可以通過改變鋼絲繩的張力來使左右兩邊的滑臺在抬升的過程中保持平衡。要注意的是兩邊確定的鋼絲繩的張力必須一致，這樣才能真正的平衡。單個立柱里的鋼絲繩的走向如圖3-6所示：圖3-6 單個立柱內鋼絲繩的走向示意圖3.5 保險機構汽車舉升機是一種對安全性能要求特別高的舉升設備。通常設有多種保險裝置和保護措施：液壓回路的保壓、機械鎖止保險裝置、機械自鎖裝置、舉升過載保護、沖頂保護、防滑等等。機械自鎖是指失去驅動力后，利用機械機構的重力（被驅動物體的阻力）來自動阻礙其運動的保護1。本次設計中電磁鐵安全鎖機構的組成是：在兩個滑臺上均有安裝安全卡位條，當汽車升起后，卡位條與電磁鐵連接的支撐板構成機械自鎖機構，由于兩個立柱上均裝有電磁鐵安全鎖，如圖3-7所示，并且這兩個安全鎖所裝的位置不在同一直線上而是互相錯開在對角線上，起到雙保險的作用。圖3-7 電磁鐵安全鎖1電磁鐵，2保險孔板，3保險孔支撐座作為保險裝置的電磁鐵安全鎖是由好幾個零件組成的。其中主要的幾個零件包括：電磁鐵、保險孔板、保險孔支撐座。當電磁鐵得電將保險孔支撐座吸住時，它和鎖緊板之間沒有接觸，此時的舉升機處于保險打開狀態(tài)，整個滑臺可以自由地上下移動。當電磁鐵失電時，保險孔支撐座處于圖示狀態(tài)，此時的保險孔支撐座將與滑臺上的鎖緊板互相頂住，使滑臺固定在一個位置而不能上下移動，起到保險的作用。4 普通式雙柱汽車舉升機的強剛度分析與驗算雙柱式汽車舉升機的結構形式有多種，本次設計舉升機是指液壓驅動的雙柱舉升機。此類舉升機構的傳動系統(tǒng)由液壓系統(tǒng)驅動和控制的，通過兩立柱內安裝的液壓油缸實現(xiàn)上下運動，推動連接立柱與滑臺的鏈條，使滑臺上安裝的大滾輪沿立柱滾動，實現(xiàn)滑臺的上下移動。舉升設備的主要部分有：舉升機構、支承機構、平衡機構和電磁鐵安全鎖機構。本次設計的舉升機的主要性能參數(shù)為：額定舉升載荷4噸；在載重4噸情況下，由最低位置舉升到最高位置需50秒；當拉下操縱桿使溢流閥接通，4噸轎車由最高位置降到最低位置所需時間不小于50秒；電動機功率2.2 KW；舉升臂在最低位置時的舉升高度為120mm，最大舉升高度為1850mm，工作行程為1730mm。4.1 普通式雙柱舉升機立柱的結構分析和驗算4.1.1 主立柱的截面特性分析與計算主立柱體是舉升機主要的受力承重部件。舉升機立柱在工作時受來自于保險鎖機構處因承重的壓力和升降滑臺滾輪作用在立柱上的彎矩。因此，立柱在這兩種力的作用下，有向內彎的變形趨勢，底部焊口在拉壓應力的作用下有開裂的傾向，故立柱底部與底座處焊有加強筋。立柱殼體用鋼板整體壓制成形，其內部相應位置焊有保險裝置支承板，用于鎖定狀態(tài)時受力和承重，下部與底座焊接。其中一個立柱體上還裝有液壓泵站和電氣控制箱。主立柱作為主要的承重部件，先對其截面特征進行分析，主要是確定立柱截面形心的位置和截面的慣性矩。(1) 確定立柱截面形心和中性軸的位置4將整個截面分為A1、A2、A3三個部分，取與截面底邊互相重合的Z軸為參考軸（見圖4-1舉升機主立柱橫截面示意圖），Z1、Z2、Z3分別為三個組合截面的中性軸，則三個截面的面積及其形心至Z軸的距離分別為： 圖4-1舉升機主立柱橫截面示意圖 重心C到相應邊的距離e：5 (4-1)整個截面形心C在對稱軸Y上的位置則為： (4-2)(2) 確定慣性矩設三截面的形心分別為C1、C2、C3，其形心軸為Z1、Z2、Z3（圖3-1），它們距Z軸的距離分別為：由平行移軸公式，三截面對中性軸Z的慣性矩分別為： (4-3) 、為三截面對各自心軸Z1、Z2、Z3的慣性矩，將三截面對中性軸Z的慣性矩相加，可得立柱整個截面對中性軸Z的慣性矩： (3) 立柱靜矩S的計算：立柱整個截面上半部分的靜矩S1： (4-4) 其中、分別為三截面各自的靜矩，所以立柱整個截面上半部分的靜矩S為： 立柱整個截面下半部分的靜矩S2： 4.1.2 主立柱的強度分析與驗算5舉升機工作時，其托臂將汽車舉升至一定高度后鎖定，舉升機直接承載處位于托臂端部，故應先對滑臺部件進行受力分析（見圖4-2滑臺部件受力情況示意圖）：在分析之前，對滑臺部件進行了調查。其中本次設計的滑臺部件的組成之一是大滑輪，滑輪的種類形狀有很多，有“兩個大圓柱滾輪型”、“四個頂角處是采用四個小滾輪型”、還有最原始的“四個角用四個橡膠滑塊”或是“用兩個滑塊代替兩個大圓柱滾輪”，但是用的較多的是“采用兩個大圓柱滾輪”的形式，如果采用其他類型的滾輪例如用滑塊來代替滾輪，那么整個滑臺就不容易鎖定，容易滑動；除此之外就是同步性的問題也不容易解決2。圖4-2滑臺部件受力情況示意圖(1) 滑臺部件受力情況分析滑臺部件自身重量近似估算如下：滑臺組合件尺寸：采用160160方鋼，壁厚8 mm，高800mm滑臺體積： 搖臂座尺寸：采用100100方鋼，壁厚8 mm，長440mm搖臂座體積： 托臂近似尺寸：采用100100方鋼，壁厚8 mm，長（800310）1110mm托臂體積：鋼材比重選?。核?，滑臺部件、搖臂座和托臂的重量為 將滑臺、搖臂座和托臂一起考慮 圖4-2中，單側托臂受到的最大載荷為2噸，加上自重，托臂端部受力為2066.37kg,F1和F2是立柱通過滾輪給予的反力，F(xiàn)BX和FBY為保險支承板給予的支承力，B處為支承點，假定自重全部集中在負載處，有： (4-5) (4-6) (4-7) 由式4-7得，代入式4-6 假定 則由式4-5得： 綜上所述，考慮滑臺部件中滑臺、搖臂座和托臂的總自重，假定自重全部集中在負載處，近似估算值為66.37kg。單側托臂受到的最大載荷為2000kg，加上滑臺部件的自重，托臂端部受力大小為2066.37kg，F(xiàn)1和F2是立柱通過滾輪給予的反力，F(xiàn)1=F2，F(xiàn)BX和FBY為保險支承板給予的支承力，B處是支承點位置，則：。(2) 舉升機主立柱受力情況分析主立柱受力情況（見圖4-3普通式雙柱舉升機主立柱受力情況示意圖），F(xiàn)1和F2是滑臺通過滾輪作用在立柱上的力（圖示為最高位置），F(xiàn)BX和FBY為滑臺作用在立柱上的支承力（壓力），RHX、RHY和MH為底部支座反力。針對立柱受力情況，經計算得：圖4-3普通式雙柱舉升機主立柱受力情況示意圖 (3) 普通式雙柱舉升機主立柱強度校核計算11從圖4-3看出，整個立柱體相當于一個懸臂梁，可畫出立柱的彎矩圖和剪力圖。由F1引起的彎矩圖和剪力圖見圖4-4：圖4-4 立柱上F1作用力及其彎矩圖和剪力圖l=2600mm b=2415mm a=185mm 由F2引起的彎矩圖和剪力圖見圖4-5：圖4-5 立柱上F2作用力及其彎矩圖和剪力圖l=2600mm b=1890mm a=710mm 由FBY產生的M引起的彎矩圖見圖4-6：圖4-6立柱上M作用力及其彎矩圖 綜上所述，立柱受力的合成彎矩圖和合成剪力圖如圖4-7所示。圖4-7立柱受力的合成彎矩圖和合成剪力圖從圖中可以得出 在截面C處，剪力最大，彎矩最大,所以此處是危險截面，前面計算已經得到， 抗彎截面模數(shù)為 (4-8)截面上半部分靜矩 ， (4-9)以下進行強度校核：（1）校核正應力強度： (4-10)許用應力選： (4-11)，滿足強度條件。（2）校核剪應力強度： (4-12)選，而許用應力 (4-13)，滿足強度條件。（3） 折算應力強度校核： 主立柱橫截面上的最大正應力產生在離中性軸最遠的邊緣處，而最大剪應力則產生在中性軸上，雖然通過上面的校核說明在這兩處的強度都是滿足要求的，但是因為在截面C處，M和Q都具有最大值，正應力和剪應力都比較大，因此這里的主應力就比較大，有必要根據(jù)適當?shù)膹姸壤碚撨M行折算應力校核，取該截面邊緣處某點K進行計算： (4-14) (4-15) 由于點K處在復雜應力狀態(tài)，立柱體材料采用的HT200鋼是塑性材料，可以采用第四強度理論，將的數(shù)值代入，用統(tǒng)計平均剪應力理論對此應力狀態(tài)建立的強度條件為： (4-16)所以 即 (4-17)按第四強度理論所算得的折算應力也滿足許用強度要求。4.1.3 主立柱的剛度計算 用迭加法：（1） 由F2引起的繞度：（往外彎）用式 (4-18)E：彈性模量的選擇： 碳鋼取：取= = (4-19)（2） （往內彎）由F1引起的繞度： （3）由M引起的繞度： (4-20)（往外彎）此植可忽略不計。實際往內彎的繞度 4.2 托臂部分的強度校核114.2.1 托臂部分截面特性托臂部分截面屬于變截面，以下先計算截面特性數(shù)據(jù)：（1）小臂截面尺寸：7070方鋼，壁厚8mm，a=70,b=54 慣性矩： (4-21) (4-22)靜矩計算：（2）大臂截面尺寸：9292方鋼，壁厚8mm，a=92,b=76 慣性矩： 4.2.2 托臂部分強度核算 圖中的A、B、C、D分別對應著托臂示意圖中的A、B、C、D四個截面：圖4-9 托臂示意圖 (a) A-A截面 (b) B-B截面（同D-D截面） (c) C-C截面圖4-10 典型截面示意圖（1）A截面： 慣性矩： ;保險系數(shù)較小可滿足強度要求。（2） B截面：9292方鋼 所以 cm4 保險系數(shù)較小可滿足強度要求。（3） C截面： 所以 滿足強度要求。（4）D截面： 慣性矩： 保險系數(shù)較小可滿足強度要求。4.2.3 從托臂處考慮撓度情況托臂亦相當于一個懸臂梁，端部受力，托臂部件由大臂和小臂組成，將從大臂和小臂處分別考慮：小臂端部處撓度： （4-23）大臂端部處撓度：經受力分析，大臂端部受一個力P2066.37kg和一個彎矩 M2066.3770144645.9kgcm； （4-24）因載荷引起的撓度為： 因托臂的大小臂之間有1mm間隙，由此產生撓度： 主立柱的彎曲繞度使滑臺產生轉動，滑臺的轉動又使托臂有一定的下沉量，經計算，。 故托臂端部總下沉量為：在舉升機行業(yè)標準中，此值滿足距立柱最遠點的托臂支承面下沉量要求。5 液壓系統(tǒng)5.1 液壓系統(tǒng)工作原理3啟動電動機按鈕后電機起動并帶動油泵從油箱中吸入壓力油送到舉升缸中使活塞桿移動，此時安全溢流閥關閉。此閥的壓力在出廠前已經調好，以保證起重的額定載荷的要求。當系統(tǒng)中壓力超過極限時，自動溢流卸油閥松開，起動按鈕停止供油，提升結束，開始作業(yè)工作。如果拉動滑臺上兩個機械安全鎖后再按手動式下降閥便開始卸油下降。5.2 液壓缸活塞桿受壓校核85.2.1 液壓缸活塞桿強度驗算根據(jù)活塞桿只受壓力的工作情況，強度驗算公式為： (5-1) 式中：F載荷力KN。 這里 （5-2)活塞桿材料應用應力MPa (5-3)其中：材料屈服極限，n=安全系數(shù)。取 則 實際采用之活塞桿直徑，所以符合受壓強度要求。5.2.2 液壓缸活塞桿受壓穩(wěn)定性校核3液壓缸壓桿安裝形式如下圖示8：已知：缸體長度 工作行程 活塞桿直徑 計算長度 活塞桿截面積 活塞桿轉動慣量 活塞桿回轉半徑 柔性系數(shù) 末端條件系數(shù) 圖5-1 液壓缸壓桿安裝圖則 由于，則可按下列公式計算臨界載荷 (5-4)式中：E材料彈性模量，取則：取安全系數(shù), 臨界穩(wěn)定載荷 實際工作載荷 所以滿足壓桿穩(wěn)定條件。6 結論本文首先對所有的汽車舉升機的情況進行了簡單的闡述，并介紹了各類汽車舉升機的結構特點，對汽車舉升機有了初步了認識。然后再根據(jù)各類汽車舉升機的各種使用要求，結合前人設計的舉升機的各種結構，按照自己所要設計的舉升機的要求對汽車舉升機進行了結構方面的設計。本次所設計的舉升機是采用以液壓驅動、液壓缸為舉升裝置以及鋼絲繩為同步裝置的普通式雙柱汽車舉升機。液壓驅動是由液壓系統(tǒng)以及電箱組成的。整個舉升機的外形是雙柱式的，同時它的支撐機構是非對稱式的托臂。通過電磁鐵安全鎖將立柱內的滑臺固定住，起到保護的作用?？偨Y這次普通式雙柱汽車舉升機的設計，可以歸納為以下幾點：通過市場調查，首先了解了汽車舉升機種類，并熟悉了各類汽車舉升機的外形以及它們的功能特點和使用要求等。在對汽車舉升機有了一定的了解后，將各類汽車舉升機的裝配結構作了對比，最終確定了本次設計的普通式雙柱汽車舉升機的設計方案。在確定了設計方案之后，就對普通式雙柱汽車舉升機的結構進行了設計。在設計過程中通過參考其它形式的舉升機的結構特點，再結合了自己的設計思想，最終把此次普通式雙柱汽車舉升機的結構設計成由舉升裝置、立柱、支撐機構、平衡機構和保險機構五大部分組成。由于汽車舉升機是一種將汽車抬升到一定高度后用于汽車維修或保養(yǎng)的舉升設備。因此，在工作的情況下它必須要承受一定的載荷。所以，在設計了汽車舉升機的結構之后，還對它的強度、剛度進行驗算，以保證舉升機有足夠的承載能力來安全有效地工作。除了對普通式雙柱汽車舉升機的機械結構進行設計、驗算外，還進行了液壓部分的驗算。因為本次設計的普通式雙柱汽車舉升機的驅動系統(tǒng)采用的是液壓驅動，而且它的舉升裝置采用了液壓缸舉升。而液壓缸受壓的活塞桿是屬于細長桿，所以設計時必須要考慮到細長桿的穩(wěn)定性，所設計的方案必須要通得過驗算。致 謝 隨著在學校的畢業(yè)設計的結束,離校之際也離我們不遠了，設計雖然很累,但是我們從中學到了學多知識與技能。在設計中,無論是老師還是同學都給了我很大的幫助,作大學生活和學習中的最后一次作業(yè),它考察的不僅僅是我們所學的知識,更體現(xiàn)出了我們把所學的理論知識應用于實踐中的能力。 從定畢業(yè)論文題目到論文的結束,這期間遇到了許多困難，有些事自己解決的，有些是同學給予的幫助，實在困難時還有我們的指導老師張有強老師做后盾，張老師曾細心的給我們講解論文的格式和設計的思路，和他的交談中我們感受到的是強烈的責任感,我很榮幸有這么好的老師。在這里我發(fā)自肺腑的說一句“張老師謝謝你”。同時也感謝在這四年中給予我們知識的所有老師,是你們的辛勤播種造就了我們的明天,在我們即將走出校園時,我忠心的祝福你們身體健康,工作順利.在我們走向工作崗位后,我們也會用我們的實際行動來回報你們對我的教育之恩!參考文獻1 孔紅梅.液壓舉升機同步系統(tǒng)J.液壓氣動與密封,2000.1:20-23.2 劉敏杰.幾種舉升機構的結構與性能分析J.專業(yè)汽車,1999.2:23-25.3 王惠.舉升機液壓系統(tǒng)的設計J.機械設計，1996.4:25-27.4 吳宗澤 羅圣國主編.機械設計課程手冊M,高等教育出版社,1996.4 5 王宗發(fā)主編.實用機械設計北京理工大學出版社 1998.2 6 汪愷主編.機械設計標準應用手冊第三卷M,機械工業(yè)出版社,1996.10 7 濮良貴,紀名剛主編.機械設計第八版,高等教育出版社,2001.6 8 王國彪,楊占敏.液壓舉升機構定位尺寸的分析J,礦山機械,1995.4:39-41.9 林晨.新型液壓汽車舉升機J.林產化工通訊,1995.2:22.10 文嘉性,馮克良,章武烈.QJ-2型汽車舉升機的設計與制造J.陜西汽車,1995.3:17-25.11 單輝祖.材料力學第二版.高等教育出版社,2004.8.17