剪叉式汽車舉升機(jī)設(shè)計（含8張CAD圖紙和三維模型）
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摘 要
自從改革開放后，中國的經(jīng)濟(jì)就以快速方式增長，高樓大廈遍地聳起，工業(yè)機(jī)器也日夜運(yùn)轉(zhuǎn)，而在建筑行業(yè)和工業(yè)升降機(jī)是必需的裝置。升降機(jī)在實(shí)際中的應(yīng)用運(yùn)輸物體和載人到指定位置高度。節(jié)省人們搬運(yùn)物體的勞動力方便了人們生活。且廣泛用在機(jī)械、建筑、土木、電信等眾多行業(yè)，使用剪叉式汽車舉升機(jī)能夠快速實(shí)現(xiàn)提升、搬運(yùn)，完成工作任務(wù)，是工業(yè)場合不可少的機(jī)械產(chǎn)品之一。目前常用動力驅(qū)動類型有液壓式和機(jī)械式兩種形式，本課題是對目前最為常用的液壓式進(jìn)行研究設(shè)計。
通過以上的介紹可知舉升機(jī)在工業(yè)以及其他行業(yè)的重大意義，本課題基于此并結(jié)合任務(wù)書提出剪叉式汽車舉升機(jī)，對其總體結(jié)構(gòu)和零部件進(jìn)行設(shè)計分析，使其能夠方便滿足設(shè)計要求，確定其機(jī)械結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)動機(jī)理，并對各部件進(jìn)行應(yīng)力校核使其達(dá)到最優(yōu)效果。并繪制總裝配圖和關(guān)鍵部件的零件圖使其更加清晰明了的表達(dá)。
關(guān)鍵字：汽車舉升機(jī)；總裝配圖；剪叉式；應(yīng)力校核
I
Abstract
In recent years, with the rise of large buildings, high-rise buildings throughout China's large and small cities, people shuttle in high-rise buildings, lift is a necessary device.The practical application of lifts to transport objects and people to specified height positions.Saving labor to carry objects facilitates people's life.And widely used in machinery, construction, civil, telecommunications and many other industries, the use of mechanical lift can quickly achieve the lifting, handling, to complete the task, is one of the indispensable industrial machinery products.At present commonly used power drive type has the hydraulic pressure type and the mechanical type two forms, this topic is carries on the research design to the present most commonly used hydraulic pressure type.
This subject is based on the above basic requirements, design a double hydraulic lift, so that it can be convenient to meet the design requirements, determine its mechanical structure and movement mechanism, and stress check on the components to achieve the optimal effect.And draw the general assembly drawing and key parts of the parts drawing to make it more clear expression.
Keywords: Hydraulic; General assembly drawing; Elevator; Stress check
38
目錄
摘要 I
Abstract II
目錄 1
第1章 緒論 2
1.1 本課題研究的目的與意義 2
1.2 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r與發(fā)展趨勢 3
1.3本課題主要研究內(nèi)容 4
第2章 剪叉式汽車舉升機(jī)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 5
2.1 剪叉式汽車舉升機(jī)的總體布局圖 5
2.2.剪叉式汽車舉升機(jī)的整體設(shè)計 5
2.2.1 確定剪叉式汽車舉升機(jī)基本參數(shù)和性能的原則 5
2.2.2 確定剪叉式汽車舉升機(jī)構(gòu)造參數(shù) 6
2.2.3 剪叉式汽車舉升機(jī)關(guān)鍵尺寸的確定 6
2.2.4? 剪叉式汽車舉升機(jī)間距 6
2.3 支架的設(shè)計 6
2.4 液壓元件選擇 7
2.5液壓缸的選型計算 11
2.5.1缸體壁厚的計算 12
2.5.2缸底厚度的計算 13
2.5.3缸筒在完全塑性變形情況下的壓力計算 13
2.5.4缸筒徑向變形計算 13
2.5.5活塞桿強(qiáng)度的計算 13
2.5.6 管路的設(shè)計 14
第3章 載荷圖和速率圖 15
3.1載荷計算 15
3.2 各主要零部件強(qiáng)度的校核 16
3.2.1升降臺的強(qiáng)度校核 16
3.3升降式搬運(yùn)機(jī)支架和下底板結(jié)構(gòu)的確定 17
3.3.1 上頂板結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度校核 17
3.2.2 強(qiáng)度校核 17
第4章 基于Solidworks的剪叉式汽車舉升機(jī)建模分析 24
4.1 Solidworks軟件的簡介 24
4.2零部件建模 24
4.3 裝配體繪制 26
4.4 二維裝配圖的繪制 27
總 結(jié) 29
參考文獻(xiàn) 30
致 謝 32
第1章 緒論
1.1 本課題研究的目的與意義
剪叉式汽車舉升機(jī)是常見的工程機(jī)械，用途十分之廣泛，在很多場合，主要包括：機(jī)械、建筑、土木、電信等眾多行業(yè)，使用剪叉式汽車舉升機(jī)能夠快速實(shí)現(xiàn)提升、搬運(yùn)，完成工作任務(wù)，且其使用十分穩(wěn)定，也可廣泛用于物流業(yè)。幫助產(chǎn)品運(yùn)輸，可見剪叉式汽車舉升機(jī)的使用用途十分之廣泛，目前常見的剪叉式汽車舉升機(jī)主要有機(jī)械式、電磁式、液壓式。機(jī)械式剪叉式汽車舉升機(jī)主要用于手動升降，用于質(zhì)量較輕的搬運(yùn)，電磁式一般用于使用頻率高、精度高場合，液壓式升降機(jī)主要用于質(zhì)量大的搬運(yùn)場合。
隨著我國汽車行業(yè)的發(fā)展，目前我國汽車的保有量一直居高不下，汽車經(jīng)常會面臨修理和保養(yǎng)等工作，當(dāng)汽車需要進(jìn)行這些操作的時候需要一定的裝置將汽車抬起，這樣才能進(jìn)行汽車的修理和保養(yǎng)以及裝配零件等工作，所以本課題結(jié)合任務(wù)書并參考目前市場上剪叉式汽車舉升機(jī)，剪叉式舉升機(jī)是我們?nèi)粘Ｉ钪凶顬槌Ｒ姷囊环N舉升機(jī)構(gòu)，由于其成本低廉、性能優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)被廣泛的使用在各行各業(yè)，能夠完成人力無法完成的任務(wù)，使人類的勞動力得到徹底的解放，并且促進(jìn)了我國工業(yè)、維修汽車行業(yè)的快速發(fā)展。對我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、機(jī)械發(fā)展有著重大的意義。
1.2 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r與發(fā)展趨勢
最早之前人們絕大部分是用人力、畜力、來實(shí)現(xiàn)物體的搬運(yùn)。隨著科技的發(fā)展，慢慢的出現(xiàn)升降機(jī)的影子，例如最簡單的滑輪機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)大型物體的搬運(yùn)。在1840年左右，英國發(fā)明者瓦特發(fā)明了世界上第一臺蒸汽機(jī)，一時讓英國成為世界強(qiáng)國。在蒸汽機(jī)上加載其他設(shè)備即升降機(jī)出現(xiàn)。起初主要是對液壓式升降機(jī)做具體的研究。如圖1-1所示為剪叉式升降升降機(jī)，圖1-2為側(cè)置式升降升降機(jī)，圖1-3為直頂式升降升降機(jī)，圖1-4為液壓缸水平推動式升降升降機(jī)。目前的發(fā)展水平已經(jīng)達(dá)到載荷100t、最快速度在20m/min，其核心技術(shù)主要由國外擁有，且對國內(nèi)封鎖。
圖1.1剪叉式升降機(jī)圖 1.2側(cè)置式升降機(jī)
圖1.3液壓缸直頂式升降機(jī)圖 圖1.4液壓缸水平推動升降機(jī)圖
查閱相關(guān)資料，我們了解到國內(nèi)相關(guān)研究較多的是小型液壓升降式。對于大型液壓升降式的文獻(xiàn)十分之少，目前可查到的國內(nèi)生產(chǎn)最大載重量為15T，最高高度為10m，速度較慢，且核心液壓系統(tǒng)參考國外技術(shù)。且大型的液壓系統(tǒng)的持續(xù)工作時間不能太長，否則容易造成系統(tǒng)超載，可以提供瞬時較大的工作流量，較為常見的方式就是通過液壓泵和蓄能器結(jié)合智能使用。
1.3本課題主要研究內(nèi)容
本課題主要是針對汽車的舉升工作設(shè)計一款液壓式汽車舉升機(jī)，能夠方便汽車裝配、維修、保養(yǎng)等工作，本課題首先通過各種途徑了解到剪叉式舉升機(jī)的發(fā)展動態(tài)和目前國內(nèi)外的發(fā)展趨勢以及工作原理和結(jié)構(gòu)組成，其次根據(jù)任務(wù)參數(shù)對本課題的汽車舉升機(jī)構(gòu)整體方案進(jìn)行設(shè)計分析，其次對液壓系統(tǒng)相關(guān)元件進(jìn)行設(shè)計分析，使其能夠滿足設(shè)計要求，最后通過三維軟件繪制出本課題的三維圖和二維圖并進(jìn)行標(biāo)注，具體研究內(nèi)容如下所示：
第一：了解本課題研究的目的與意義，確定本課題研究的主要內(nèi)容；
第二：根據(jù)相關(guān)參數(shù)，確定設(shè)計總體方案，了解剪叉式汽車舉升機(jī)的主要工作形式以及相關(guān)參數(shù)；
第三：對液壓系統(tǒng)的缸體、閥類進(jìn)行分析計算，分析剪叉式汽車舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)與參數(shù)；
第四：對solidworks軟件進(jìn)行講解并通過SW繪制本課題相關(guān)的三維圖和二維圖；
第2章 剪叉式汽車舉升機(jī)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計
2.1 剪叉式汽車舉升機(jī)的總體布局圖
舉升機(jī)在各行各業(yè)大放光彩，尤其在高空作業(yè)的場所表現(xiàn)的更加出色，當(dāng)由于工作需求需要進(jìn)行高空勞動時，需要驅(qū)動舉升機(jī)將人送到高空勞作，當(dāng)液壓機(jī)啟動時，液壓缸行程打開，從而推動連桿，通過連桿將工作臺緩緩抬升。當(dāng)完成任務(wù)后，液壓缸行程縮回，這樣工作臺降到人可以落地的高度。在本次課題中主要是結(jié)合汽車舉升任務(wù)設(shè)計一款方便汽車維修、保養(yǎng)、裝配的舉升機(jī)，能夠?qū)⑵嚢凑找笈e升到一定高度，方便人員進(jìn)行其他作業(yè)。本課題設(shè)計的剪叉式汽車舉升機(jī)基本參數(shù)有：
額定負(fù)荷：3000kg
舉升高度：≥1700mm
最小功率：≥2.0KW
工作臺尺寸：3000x1000mm
其總體布局圖如下圖2-1所示：
2-1 剪叉式汽車舉升機(jī)整體布局圖
2.2.剪叉式汽車舉升機(jī)的整體設(shè)計
2.2.1 確定剪叉式汽車舉升機(jī)基本參數(shù)和性能的原則
1、要和協(xié)調(diào)設(shè)備互補(bǔ)使用；
2、滿足升降機(jī)的作業(yè)要求；
3、構(gòu)造簡單，便于人的手工操作；
4、工作平穩(wěn)可靠，能保證勞動人員的安全。
2.2.2 確定剪叉式汽車舉升機(jī)構(gòu)造參數(shù)
1、確定在實(shí)際勞作中，剪叉式汽車舉升機(jī)和其附屬設(shè)備的相對位置關(guān)系；
2、在整體方案確定好以后還要確定好其附屬主要部件。
2.2.3 剪叉式汽車舉升機(jī)關(guān)鍵尺寸的確定
1、剪叉式汽車舉升機(jī)高度
剪叉式汽車舉升機(jī)離地面的最小高度為：Hm=0.5m?????????????????????????
剪叉式汽車舉升機(jī)力地面最大高度為：Hn=2m???
2、剪叉式汽車舉升機(jī)伸縮比
我們把剪叉式汽車舉升機(jī)離地面最大高度和離地面最小高度的比值即定義為剪叉式汽車舉升機(jī)伸縮比，根據(jù)以上的數(shù)據(jù)可得到m=1.3。
2.2.4? 剪叉式汽車舉升機(jī)間距
當(dāng)有多個剪叉式汽車舉升機(jī)時，其中彼此中線心的距離稱為剪叉式汽車舉升機(jī)的距離?？砂匆韵鹿竭M(jìn)行計算：bc=Bm+n?C3；
式中：
bc—剪叉式汽車舉升機(jī)間距（剪叉式汽車舉升機(jī)中心距）；
Bm—每架剪叉式汽車舉升機(jī)升降臺總長度大小；
C3—彼此相鄰兩個剪叉式汽車舉升機(jī)工作臺之間的間隙；
n—每個剪叉式汽車舉升機(jī)機(jī)架數(shù)量；
剪叉式汽車舉升機(jī)間距bc的確定考慮的因素有很多，首先要考慮剪叉式汽車舉升機(jī)具體型式來確定，本課題設(shè)計液壓機(jī)的中心距離為1.8m。
2.3 支架的設(shè)計
從下圖可看出支架是安裝在上下兩個板之間，并在圖示O點(diǎn)進(jìn)行鉸接，其運(yùn)作原理是活塞桿的伸長和縮短并通過鉸鏈帶動連桿進(jìn)行運(yùn)動，從而完成工作臺上下運(yùn)動以達(dá)到人的高空作業(yè)。
圖2-2剪叉式汽車舉升機(jī)簡圖
以下根據(jù)幾何關(guān)系求解上面描述的最佳組合值：通過一系列分析，x值取值范圍為01xx，盡量取較小的數(shù)值，所以上頂板23和00點(diǎn)的承受力太大，會造成支架受力不均勻而造成破壞可能，在本課題設(shè)計中，可以根據(jù)需求選擇幾個特殊值：x=0.40m,x=0.60m,x=0.80m，并根據(jù)數(shù)學(xué)公式算出h和t。得出這些數(shù)據(jù)后最后進(jìn)行上下頂板的物理受力情況驚醒分析，通過分析計算選取的數(shù)據(jù)可以滿足本課題的要求。
（1）x=0.4
所以根據(jù)公式h=2-x/2=1.8m 2OC=h/可得支架長度大小為0.9m ;
2.4 液壓元件選擇
（一）液壓缸
液壓缸在本課題設(shè)計中主要提供向系統(tǒng)提供源動力，液壓缸在整個升降機(jī)升降運(yùn)動一個循環(huán)內(nèi)要求最大工作壓力1.62MPa，當(dāng)進(jìn)油路的壓力失去達(dá)到0.8MPa,為了使壓力繼電器可以繼續(xù)可靠穩(wěn)定的運(yùn)作，必須相應(yīng)的把最高壓力調(diào)整到0.5MPa，則小流量液壓泵的最大運(yùn)行壓力通過以下計算：
大流量液壓泵在伸縮運(yùn)動時，當(dāng)速率過快時，才開始向液壓缸進(jìn)行輸油，若進(jìn)油的的壓力失去為0.5MPa，可以得出大流量閥的最高工作壓力為:
，則根據(jù)工況圖可得：
最大流量為17.64L/min,因系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并不復(fù)在，可以取泄露系數(shù)為：
所以兩個液壓泵的實(shí)際流量為
并且根據(jù)溢流閥的最小溢流量為3L/min,但剪叉式汽車舉升機(jī)在上升和下降時，輸入液壓缸的流量為0.5L/min，是通過小流量液壓泵獨(dú)自提供液壓油，即小液壓泵的流量規(guī)格最少應(yīng)為3.5L/min。
通過以上對系統(tǒng)壓力和流量的分析并查閱相關(guān)資料最終選定PV2R12-6/26型雙連葉片液壓泵作為本科課題的液壓缸，這種類型的的液壓缸的小液壓泵和大液壓泵的排量分別為6ml/r和26ml/r,當(dāng)液壓泵的轉(zhuǎn)動速度為時，這種類型的液壓泵的理論流量為20.08L/min，當(dāng)取液壓泵容積效率，由于液壓缸在運(yùn)行時，其輸入功率要求最高，此時液壓泵工作壓力達(dá)到2MPa，流量為27.1L/min.所以得出總效率為，根據(jù)以下公式算出電動機(jī)所需的功率為：
通過以上分析并查閱相關(guān)資料選取Y100L-6型電動機(jī)，這種類型的電動機(jī)的額定功率為，額定轉(zhuǎn)速。
確定缸體、活塞和活塞桿的使用的材料
1)缸體：
其中缸體的選擇看在什么情況使用，當(dāng)運(yùn)用在機(jī)床的驅(qū)動時一般使用鑄鐵（HT200），當(dāng)時當(dāng)壓力要求大于8MPa時，則需要使用無縫鋼管保證其強(qiáng)度。
當(dāng)在工程機(jī)械使用缸體進(jìn)行驅(qū)動時一般使用35鋼和45鋼無縫鋼管。如果壓力要求過高時，則使用27SiMn無縫鋼管或45鋼鍛造。
2）活塞：
活塞一般市場使用較多的一體式和組裝式，當(dāng)選用一體式的活塞，其材料一般情況選用35鋼和45鋼，當(dāng)使用組裝式的活塞，其材料一般選用灰鑄鐵、耐磨鑄鐵、鋁合金等。
3)活塞桿：
要求不是太高時，一般使用35鋼和45鋼，當(dāng)當(dāng)液壓缸由于外因使其受到的沖擊振動較大時，可使用55鋼或40Cr等合金材料
（二）閥類原件及輔助原件：
1）單向閥
單向閥按其作用一般可以分成兩類:有一般單向閥和液壓控制單向閥.普通單向閥，當(dāng)有液體流過時，只做單向的流動，液控單向閥的功能比一般單向閥的功能就強(qiáng)大些，它包含了一般單向閥的功能,而且可以進(jìn)行遠(yuǎn)程距離操控油液，液流可以正反兩個向進(jìn)行流動.
圖2-3 單向閥
實(shí)際使用液控單向閥主要是因?yàn)樗梢詥蜗蜴i閉而且能夠保持一定的壓力。使用液壓單向閥安置在液壓系統(tǒng)中，既可以阻止油液反向流動，同時起到一般單向閥作用；當(dāng)然液壓單向閥不僅可以單向，也可以實(shí)現(xiàn)反向液體的流動，可以通過控制壓力油液和控制活塞打開單向閥芯，即可完成反向流動。當(dāng)對油路要求較高時，即要求油路緊密封閉，則可使用液壓單向閥進(jìn)行單向閉鎖，同時起動保壓的效果。
對單向閥的要求：
1、當(dāng)液壓單向閥的正向開啟 壓力達(dá)到0.04Mpa時，要求其閥內(nèi)的閥芯錐面垂直不可以向上方安裝。
2、管接頭連接處要用密封膠進(jìn)行密封。
3、對于外泄式結(jié)構(gòu)的液控單向閥，控制活塞構(gòu)造部分的泄漏油應(yīng)從L口單獨(dú)接回油箱。
2）溢流閥
如下圖所示是球閥式直動型溢流閥，當(dāng)壓力油液通過進(jìn)油口并通過環(huán)形槽流入油腔時，同時液壓油經(jīng)油道進(jìn)入閥芯右面腔。當(dāng)油口處壓力升高到作用在閥芯右側(cè)的力大過彈簧力的時候。閥芯左移，則閥口打開一定角度，油腔和回油環(huán)形槽接通，液壓油從回油口排出，這時壓力油作用在閥心上的力就和開度下作用在閥芯上的彈簧力保持平衡：
P·A=Fs=k(x0+△x)
由于閥芯位移量△x遠(yuǎn)小于x0，所以
P·A=Fs=k(x0+△x)≈kx0
P=F/A= k(x0+△x)/A≈kx0/A=常數(shù)
即壓力也就基本穩(wěn)定在kx0數(shù)值上。
圖2-4溢流閥
3）三位四通換向閥
其構(gòu)成單元有閥體和閥芯，具體見下圖。
圖2-5 三位四通換向閥
2.5液壓缸的選型計算
液壓缸的參數(shù)計算：因?yàn)橐簤旱膱?zhí)行元件和主機(jī)構(gòu)造有著緊密聯(lián)系，主要關(guān)鍵尺寸有缸的直徑D、活塞桿半徑R以及缸筒的有效長度L具體見下圖2-6。
圖2-6? 液壓缸工作壓力與活塞桿直徑
依次對升降機(jī)的核心部件進(jìn)行驗(yàn)證：
當(dāng)D/δ>10時可視為薄壁，δ按以下公式校核:
公式中，D-缸筒內(nèi)徑；，
如果D/δ<10時可當(dāng)作厚壁處理，δ按下式校核:
根據(jù)以上圖表可以得知，
2.活塞桿的直徑確定
查詢相關(guān)資料可得，
公式中，F(xiàn)—活塞桿上的作用力；[σ]—活塞桿材料的許用應(yīng)力，[σ]= σb/1.4。
3.缸蓋固定螺栓直徑ds
查詢相關(guān)資料可得，
公式中，F(xiàn)—活塞桿上的作用力；k—螺紋擰緊定螺栓個數(shù)；
[σ]—螺栓材料的許用應(yīng)力，[σ]= σs/（1.22~2.5），σs為材料的屈服點(diǎn)。[σ]—活塞桿材料的許用應(yīng)力，[σ]= σb/1.4。
2.5.1缸體壁厚的計算
⑴按薄壁筒計算：?
⑵按中等壁厚計算：
⑶按厚壁筒計算：
［σ］缸體材料許用應(yīng)力；［σ］＝σb/?n=580/4=145；
σb缸體材料的抗拉強(qiáng)度。對于45鋼正火處理，σb＝580?Mpa；
n安全系數(shù)；一般取3.51～5,在這里取 n=4；
ψ強(qiáng)度系數(shù)；對于無縫鋼管ψ＝1；
C考慮管壁公差以及腐蝕等情況下的附加厚度；
D缸體內(nèi)徑(mm);?
2.5.2缸底厚度的計算
⑴平形無油孔：=320-0.433X30X=11.33，取11.;
⑵平形有油孔：=320-1.5X30X=19.5，取20;
d0 油口直徑(mm)；
2.5.3缸筒在完全塑性變形情況下的壓力計算
式中：
Ppl缸筒發(fā)生完全塑性變形的壓力；
σs屈服強(qiáng)度，對于45鋼正火處理，σs＝340?Mpa；
D1缸體外徑；
2.5.4缸筒徑向變形計算
公式中：△D? 缸體材料在試驗(yàn)壓力下的變形量；
公式中：E?彈性模數(shù)對于鋼材E＝2.11×105Mpa；
公式中：Γ為泊松系數(shù)對于鋼材γ＝0.31；
2.5.5活塞桿強(qiáng)度的計算
活塞桿強(qiáng)度計算公式為：
d1 活塞桿危險截面直徑；
一體式活塞桿如下圖所示：
圖2-7 一體式活塞桿
2.5.6 管路的設(shè)計
管路的連接需要考慮各元件的接口處的尺寸大小，而液壓缸的輸入輸出流量則按最大流量進(jìn)行計算。在實(shí)際操作過程中，因?yàn)橐簤罕镁唧w選定之后液壓缸在各個階段的進(jìn)、出流量已與初始數(shù)值不同，所以要重新計算，如下表所示。
油液在壓油管中的流速取3m/min，
d≥2=2×mm=9.3mm
油液在吸油管中的流速取1m/min,
d≥2=2×mm=11.3mm
查詢相關(guān)資料兩個油管均采用半徑R=7.5mm，內(nèi)經(jīng)為R=6mm的無縫鋼管。
圖2-8各工況輸入、輸出流量
第3章 載荷圖和速率圖
3.1載荷計算
通過機(jī)械手冊的查詢得知，可選取液壓缸的工作效率η=0.9，于是根據(jù)以下公式進(jìn)行計算：
啟動：F=Ffj=880N;
F‵=F/η=1160/0.9 N=1289 N;
加速：F=Ffd+Fg=580+493.20=1073.20 N;
F‵=F/η=1073.20/0.9=1193 N;
快進(jìn)：F=Ffd=290 N;
F‵=F/η=580/0.9=645 N;
工進(jìn)：F=Ffd+Fw=580+3183=3763 N;
F‵=F/η=3763/0.9=4182 N;
快退：F=Ffd=290N;
F‵=F/η=580/0.9=645 N;
通過以上分析畫出載荷示意圖如下：
3-1受力示意圖
3.2 各主要零部件強(qiáng)度的校核
3.2.1升降臺的強(qiáng)度校核
假定升降臺支撐頂板時為均布載荷，如下圖所示：
?
3-2載荷示意圖
?如上圖所示，是升降臺受力分析示意圖，其中工作的阻力主要來自工作臺上所承載的質(zhì)量以及自身重力可設(shè)F=5000kN，柱間距l(xiāng)=1800mm梁總長度L=2400mm計算時，當(dāng)載荷均勻分布時，其計算公式為：q=2FL以距左端X斷面計算彎矩時：Mx=0.5qx2?F（x?m）求導(dǎo)得：M（x）=qx-F=0?則：x=Fq=F2FL=L2即最大彎矩處在升降臺中間，最大彎矩為：
Mmax=L2q（L2）2?F（L2?m）=q8L2?F（L2?m）=F4L?FL2+Fm=Fm-FL4將F=5000kN，m=0.6mm，L=1.8m代入上式，得Mmax=5000*0.6-5000?1.84=750kN.m，所以能承受工作面所給與壓力。
3.3升降式搬運(yùn)機(jī)支架和下底板結(jié)構(gòu)的確定
3.3.1 上頂板結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度校核
上頂板和載荷直接接觸，其結(jié)構(gòu)形式大致如下所示：
沿長度方向的4根16號熱軋槽剛的結(jié)構(gòu)參數(shù)為=,
其質(zhì)量分別為：
4根16號熱軋槽剛的質(zhì)量為：
6根10號熱軋槽剛的質(zhì)量為：
菱形汽車鋼板質(zhì)量為：
3.2.2 強(qiáng)度校核
升降臺上頂板的載荷是作用在一平臺上的，可以認(rèn)為是一均布載荷，由于該平板上鋪裝汽車鋼板，其所受到的載荷為額定載荷和均布載荷之和，其載荷密度為：
F汽車鋼板和額定載荷重力之和。 N
l 載荷的作用長度。m,沿長度方向?yàn)?6m,寬度方向?yàn)?2m.
其中
帶入數(shù)據(jù)得：F=29604N
沿長度方向有：
帶入數(shù)據(jù)有：
分析升降式搬運(yùn)機(jī)的運(yùn)動過程，可以發(fā)現(xiàn)在升降式搬運(yùn)機(jī)剛要起升時和升降式搬運(yùn)機(jī)達(dá)到最大高度時，會出現(xiàn)梁受彎矩最大的情況 ，故強(qiáng)度校核只需要分析該狀態(tài)時的受力情況即可，校核如下：
其受力簡圖為：
圖3.8
該升降臺有8個支架，共有8個支點(diǎn)，假設(shè)每個支點(diǎn)所受力為N，則平很方程可列為：
即
將N帶入上式中：
根據(jù)受力圖，其彎矩圖如下所示：
AB段：
=1850-925 （）
BC段：
=3700x-3145-925 （）
CD段與AB段對稱。
由彎矩圖可知該過程中的最大彎矩為 ：
根據(jù)彎曲強(qiáng)度理論：
即梁的最大彎曲應(yīng)力應(yīng)小于其許用彎曲應(yīng)力。
式中： W 抗彎截面系數(shù)
沿長度方向?yàn)?6號熱軋槽鋼
鋼的屈服極限
n 安全系數(shù) n=3
代入數(shù)據(jù)：
=
由此可知，強(qiáng)度符合要求。
升降臺升到最高位置時，分析過程如下：
與前述相同：
彎矩如下：
FA段： ()
=925
AB段： ()
=
BC段： ()
=
CD段與AB段對稱，AF段和DE段對稱.
圖３．９
由彎矩圖可知該過程中的最大彎矩為 ：
根據(jù)彎曲強(qiáng)度理論：
即梁的最大彎曲應(yīng)力應(yīng)小于其許用彎曲應(yīng)力。
式中： W 抗彎截面系數(shù) 沿長度方向?yàn)?6號熱軋槽鋼
鋼的屈服極限
n 安全系數(shù) n=3
代入數(shù)據(jù)：
=
由計算可知，沿平臺長度方向上4根16 號熱軋槽鋼完全可以保證升降臺的強(qiáng)度要求。
同樣分析沿寬度方向的強(qiáng)度要求：
均布載荷強(qiáng)度為：
F 汽車板及16號槽鋼與載荷重力
l 載荷作用長度 2x6=12m
帶入相關(guān)數(shù)據(jù)，
受力圖和彎矩圖如下所示：
（）
=
圖3.9
由彎矩圖知：
最大彎曲應(yīng)力為：
故寬度方向也滿足強(qiáng)度要求。
第4章 基于Solidworks的剪叉式汽車舉升機(jī)建模分析
4.1 Solidworks軟件的簡介
本文為了便于大學(xué)所學(xué)的知識能夠充分利用，提高大學(xué)對三維軟件(如圖4-1)的認(rèn)知能力，且能夠加快自身認(rèn)識機(jī)械行業(yè)的重要性，加大了解本文設(shè)計的榨汁機(jī)的工作原理，使得本文設(shè)計的舉升機(jī)能夠通過本三維設(shè)計軟件完成其全部結(jié)構(gòu)的作用。Solidworks軟件的使用范圍十分廣泛，本文之中選用該零件實(shí)現(xiàn)對舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使其能夠滿足我們的要求，其中的建模、制圖等眾多的功能，簡單易學(xué)，很多相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)件在軟件之中選取就可以采用了，在機(jī)械行業(yè)占據(jù)一定的市場份額，本人在大學(xué)實(shí)習(xí)期間的實(shí)習(xí)單位學(xué)習(xí)到一點(diǎn)建模知識，為設(shè)計者提供一定的思路。同時在大學(xué)期間所需的基礎(chǔ)知識能夠讓我在很長的時候?qū)τ诠ぷ饔兴鶐椭?
圖4-1 SOLIDWORKS 軟件
4.2零部件建模
SolidWorks的三維建模功能十分強(qiáng)大，為了能夠方便建模，我們先將該零件測繪的尺寸進(jìn)行匯總，在建模的過程之中，通過拉伸、旋轉(zhuǎn)、倒角、拔模、抽殼等命令完成對零件的繪制與建模，如圖4-2所示，為舉升機(jī)的機(jī)架建模模型，根據(jù)設(shè)計結(jié)構(gòu)尺寸，對其進(jìn)行建模，主要使用的命令包括拉伸，草圖繪制、拉伸切除、倒角倒圓。相關(guān)的尺寸需要綜合考慮，保證內(nèi)部的機(jī)構(gòu)裝配能夠方便裝配。對于一些結(jié)構(gòu)，需要對其進(jìn)行修改，用以保證裝配的準(zhǔn)確性。為后期的分析提供分析保障。
圖4-2 舉升機(jī)機(jī)的機(jī)架建模
如圖4-3所示，是標(biāo)準(zhǔn)件的建模模型，對于標(biāo)準(zhǔn)件，我們一般都是通過軟件所帶的標(biāo)準(zhǔn)件庫提取出來的，根據(jù)實(shí)際需要，選取所需要的標(biāo)準(zhǔn)件尺寸、型號、規(guī)格等。拉入系統(tǒng)中就會自動變成標(biāo)準(zhǔn)件，十分簡單容易。對于其余的零部件本課題不在一一介紹。
圖4-3液壓缸模型
4.3 裝配體繪制
SolidWorks三維裝配模塊作為重要的部分，這個模型的裝配對我來說有一部分的難度，所以在老師和舍友，并在書上查閱資料完成了這個模型的裝配，我通過使用同心、接觸、距離、平行、垂直等命令，將轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的各個零件進(jìn)行裝配上，在裝配的過程之中，保證各個結(jié)構(gòu)之間的位置，實(shí)現(xiàn)舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。舉升機(jī)的裝配圖如圖4-4.
圖4-4舉升機(jī)三維模型
4.4 二維裝配圖的繪制
SolidWorks軟件功能十分強(qiáng)大，能夠通過繪制好的三維模型進(jìn)行二維裝配圖的繪制，在制圖模塊過程中，選用a1圖幅，使用投影、輔助視圖、剖視圖完成對視圖的確定，然后完成明細(xì)表，以及尺寸的標(biāo)注、技術(shù)要求等，如圖4-5所示為其二維裝配圖，通過二維裝配圖，我們可以看出其結(jié)構(gòu)整體，能夠通過本設(shè)計的二維裝配圖，方便生產(chǎn)加工。
圖5-5舉升機(jī)二維裝配圖
總 結(jié)
畢業(yè)設(shè)計是我們大學(xué)生學(xué)習(xí)階段的一次彌足珍貴的將理論知識同實(shí)踐相結(jié)合的機(jī)會，通過這次對剪叉式汽車舉升機(jī)的設(shè)計，首先，我被這種在學(xué)習(xí)領(lǐng)域的探索所深深地吸引，讓我把以前知識再次拾起，把一些精髓的知識應(yīng)用到設(shè)計中來。其次，對于剪叉式汽車舉升機(jī)，我從設(shè)計的觀點(diǎn)來看，它是一個將理論力學(xué)，機(jī)械設(shè)計等多學(xué)科的知識穿通道一起，并取舍一些重要的參數(shù)來完成這次設(shè)計的過程。在設(shè)計過程中，我對剪叉式汽車舉升機(jī)的總體裝配圖進(jìn)行了細(xì)致的繪制，并且將一些重要的零件（動力，傳動結(jié)構(gòu)）進(jìn)行了詳細(xì)的講解。
經(jīng)過了這段時間的努力總算把畢業(yè)設(shè)計給完成了，通過這次的學(xué)習(xí)我將大學(xué)這兩年學(xué)習(xí)的知識都融匯在了一起，對未來的學(xué)習(xí)起到了承上啟下的作用，我想對以后的工作也會起到幫助，通過這次畢業(yè)設(shè)計的學(xué)習(xí)我收獲了很多，將以往的知識得到了一次補(bǔ)充，我還意識到我還有很多地方?jīng)]有學(xué)懂學(xué)透徹，還有很多的問題需要我去解決。學(xué)海無涯仍需我們繼續(xù)努力。
第一，在研究如何設(shè)計剪叉式汽車舉升機(jī)裝置時，我發(fā)現(xiàn)相關(guān)的資料很少。這相當(dāng)于一個接近空白的領(lǐng)域。我在圖書館反復(fù)尋找，最后選擇了相似產(chǎn)品的資料。這樣能解決與市場聯(lián)系以及專業(yè)知識的空白問題。
第二，在剪叉式汽車舉升機(jī)裝置設(shè)計中，第一步需要有足夠的專業(yè)知識支撐精準(zhǔn)的設(shè)計出其整體結(jié)構(gòu)以及外觀。第二步要分部設(shè)計，化整為零，在整體設(shè)計的基礎(chǔ)上設(shè)計微小部件。并且將其安裝方法以及具體大小等進(jìn)行仔細(xì)的核對以及精確的計算。只有先把設(shè)計的合理性和可執(zhí)行性都進(jìn)行評估做好充分的前期準(zhǔn)備工作，才能加工出有用的機(jī)器。這樣才能大幅度提高生產(chǎn)效率。
第三，繪制圖紙不僅需要學(xué)會使用三維軟件，并且要能進(jìn)行熟練的操作。一開始的時候，我并未學(xué)習(xí)使用過三維軟件，這成了我畢業(yè)設(shè)計的攔路虎。但我并沒有被嚇倒，我先從基礎(chǔ)學(xué)起，不斷的探索發(fā)現(xiàn)，在學(xué)習(xí)的過程中也找到了運(yùn)用三維軟件的樂趣。之后我完成了二維圖紙的繪制以及三維軟件制圖。在這個過程中，我體會到了設(shè)計規(guī)范的重要性，設(shè)計規(guī)范也為我之后的工作帶來了便利。
學(xué)習(xí)或許有的時候會顯得很枯燥很乏味，但在這個過程中能使自己獲得以前不知道的知識可以使自己變得更加充實(shí)那么學(xué)習(xí)也就不那么無聊，反之會讓自己覺得有趣，在一次次的錯誤中不斷地改正，在一次次的失敗中找尋正確的方法，這會讓自己尋找到正確答案時更加的充實(shí)，獲得更大的自豪感。
畢業(yè)設(shè)計結(jié)束了看著這陣的忙碌的成果，也仿佛有了些慰藉，自己辛勤種植的果實(shí)吃起來很是香甜可口。這次的學(xué)習(xí)對我的幫助更是巨大磨練了心性，補(bǔ)充了知識，希望以后能夠繼續(xù)不忘初心砥礪前行。
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致 謝
寫到這，代表了我的論文也將來接近尾聲了。是的大學(xué)四年最后一個課程—畢業(yè)設(shè)計，在此將要接受老師們和同學(xué)們的檢閱，無論做得好與不好，這個過程也是必須要經(jīng)歷的。首先對所有評閱的老師們表示感謝，我誠意接受你們的教導(dǎo)，也希望能得到你們對我努力的肯定。
如果說課程設(shè)計是一種體驗(yàn)，那畢業(yè)設(shè)計可以稱得上是一種鍛煉。記得課程設(shè)計的時候，指導(dǎo)老師們都是手把手的帶著我們，每天我們會在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下在課室里完成任務(wù)。當(dāng)我們不理解，不會做的時候，指導(dǎo)老師及時給予我們知識的補(bǔ)充；顯然那時的我們更像是一種知識的灌入狀態(tài)，而畢業(yè)設(shè)計的過程則更注重的是自我的鍛煉。我想倘若大學(xué)四年沒有多次課程設(shè)計打下的堅實(shí)基礎(chǔ)，可能我們要完成此次畢業(yè)設(shè)計就變成困難至極了。因此我在此對大學(xué)四年帶過我課程設(shè)計的所有指導(dǎo)老師誠摯的道聲謝謝！
此次畢業(yè)設(shè)計，歷時半年有余，我翻閱了大量的文獻(xiàn)資料，查閱了大量的相關(guān)書籍；從沒有頭緒到漸漸發(fā)現(xiàn)思路，從不知如何下手到大膽嘗試，從請教指導(dǎo)老師到自己獨(dú)立思考，最終完成了我們這個課題的設(shè)計。
我能夠完成除了自身努力外，還得到了指導(dǎo)老師唐可洪老師的細(xì)心指導(dǎo)，劉國光老師總會在關(guān)鍵的時候出現(xiàn)，并會及時督促我們的工作，嚴(yán)格要求我們，對我們每段時期的工作任務(wù)都認(rèn)真把關(guān)；我想真心感謝給予我指導(dǎo)的老師。
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