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畢業(yè)設(shè)計(jì)（畢業(yè)論文）任務(wù)書(shū)
學(xué) 院
機(jī)械工程學(xué)院
專(zhuān) 業(yè)
機(jī)械工程及自動(dòng)化
班 級(jí)
學(xué) 生
指導(dǎo)教師
題 目
普通式雙柱汽車(chē)舉升機(jī)設(shè)計(jì)
任務(wù)規(guī)定
進(jìn)行日期 自 2005 年 2 月 28 日起，至 2005 年 7 月 1 日止
一、題目來(lái)源、目的、意義
本課題來(lái)源于科技股份有限公司與本校合作項(xiàng)目——汽車(chē)舉升機(jī)
設(shè)計(jì)科研項(xiàng)目。盡管?chē)?guó)內(nèi)有不少舉升機(jī)生產(chǎn)單位，其產(chǎn)品占有了國(guó)內(nèi)一定的市
場(chǎng)份額，但總體質(zhì)量有待提高。經(jīng)市場(chǎng)調(diào)研、分析，本設(shè)備預(yù)計(jì)有一定的國(guó)外
市場(chǎng)需求，有較好的國(guó)內(nèi)外應(yīng)用前景，價(jià)格適中，適合在國(guó)內(nèi)外推廣應(yīng)用。雙
柱式舉升機(jī)是一種廣泛用于轎車(chē)等小型車(chē)維修用的舉升設(shè)備。隨著轎車(chē)工業(yè)的
發(fā)展和轎車(chē)等小型車(chē)的使用日趨普及，此種型式的舉升機(jī)需求量也會(huì)日益增大。
課題緊貼當(dāng)前的制造業(yè)領(lǐng)域，為學(xué)生提供了一種專(zhuān)業(yè)訓(xùn)練的形式。
二、主要工作內(nèi)容
課題的主要工作內(nèi)容以機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為主，使學(xué)生在接觸實(shí)際科研項(xiàng)目中，
學(xué)會(huì)如何解決實(shí)際問(wèn)題，如何綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)，設(shè)計(jì)出規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)
化的圖紙用于加工生產(chǎn)。
主要內(nèi)容：在參考國(guó)內(nèi)外各種舉升機(jī)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，考慮到由于QJY04-02
型（含B型）舉升機(jī)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、外形美觀、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，適用于各
種汽車(chē)修理和保養(yǎng)單位，故針對(duì)QJY04-02（含B型）型普通雙柱式舉升機(jī)，分
析其結(jié)構(gòu)的合理性，并進(jìn)行校核驗(yàn)算。通過(guò)對(duì)普通式雙柱汽車(chē)舉升機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
與計(jì)算，保證所設(shè)計(jì)的舉升機(jī)滿足工作使用要求。
三、主要技術(shù)指標(biāo)（或主要論點(diǎn)）
雙柱式舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)型式有多種，QJY04-02型（含B型）舉升機(jī)系指液
壓驅(qū)動(dòng)的雙柱式舉升機(jī)。舉升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)系統(tǒng)由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)和控制，由兩立
柱內(nèi)安裝的液壓油缸實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)連接立柱與滑臺(tái)的鏈條，使滑臺(tái)上安
裝的大滾輪沿立柱滾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)滑臺(tái)的上下移動(dòng)。
本機(jī)主要技術(shù)性能指標(biāo)為：額定舉升載荷4噸；電動(dòng)機(jī)功率2.2 KW；舉
升臂在最低位置時(shí)的舉升高度為120mm，最大舉升高度為1850mm，工作行程為
1730mm，總高為2630mm，總寬為3254mm。
四、進(jìn)度計(jì)劃
第1周~第3周：查閱資料，翻譯要求字?jǐn)?shù)的英文資料，調(diào)研市場(chǎng)上幾種主要
的舉升機(jī)，并進(jìn)行方案論證，寫(xiě)出開(kāi)題報(bào)告。
第4周~第6周：參考一些樣機(jī)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算。
第7周~第9周：結(jié)構(gòu)分析與驗(yàn)算，滿足技術(shù)性能指標(biāo)和使用要求。
第10周~第14周：計(jì)算機(jī)繪制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙，包括裝配圖和零件圖。
第15周~第16周：編寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
第17周~第18周：評(píng)審、答辯。
五、主要參考資料（外文資料至少一篇）
[1] 孔紅梅，等.液壓舉升機(jī)同步系統(tǒng)[J] .液壓氣動(dòng)與密封，2000,(1):20~23.
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Bar[J].Journal of the South African Institute of Mining and Metallurgy.
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六、系審批意見(jiàn)
系主任（簽名）:
七、院領(lǐng)導(dǎo)審核意見(jiàn)
院領(lǐng)導(dǎo)（簽名）:
八、學(xué)生實(shí)際完成日期 九、同組設(shè)計(jì)（論文）者
4
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 開(kāi)題報(bào)告
1 課題分析
1.1 常用汽車(chē)舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)類(lèi)型
目前，全國(guó)生產(chǎn)汽車(chē)舉升機(jī)的廠家較多，生產(chǎn)的型式也較繁多。有雙柱式、四柱式、剪式、組合移動(dòng)汽車(chē)式等。
其中各類(lèi)舉升機(jī)從不同的方面又可分成好幾類(lèi)：
單從舉升機(jī)的外型來(lái)分類(lèi)的基本形式有：普通雙柱、龍門(mén)雙柱、四立柱、剪式、移動(dòng)式和單立柱式等（分別如下列各圖所示1.1～1.6）。
圖1.1普通雙柱式汽車(chē)舉升機(jī)
圖1.2 龍門(mén)雙柱式汽車(chē)舉升機(jī)
圖1.3 四立柱式汽車(chē)舉升機(jī)
圖1.4 剪式汽車(chē)舉升機(jī)
圖1.5 組合移動(dòng)式汽車(chē)舉升機(jī)
圖1.6單立柱式汽車(chē)舉升機(jī)
各種形式各有千秋，適用于不同的場(chǎng)合。最常用的形式是前四種，即：普通雙柱式、龍門(mén)雙柱式、四立柱式和剪式。剪式舉升機(jī)分為大剪（子母式）、小剪（單剪式）舉升機(jī)。
雙柱式舉升機(jī)分又分為機(jī)械式和液壓式舉升機(jī)。機(jī)械式舉升機(jī)曾流行于1992-1998年間，該舉升機(jī)特點(diǎn)是同步性好，但由于機(jī)械磨損維護(hù)成本高（經(jīng)常需要更換銅鑼母以及軸承），每年一臺(tái)舉升機(jī)的維修更換需要1000元左右，因此目前不生產(chǎn)此舉升機(jī)，使用者們最終會(huì)將該產(chǎn)品更換為維護(hù)成本小的液壓舉升機(jī)。
1.2 各類(lèi)汽車(chē)舉升機(jī)的使用情況
從調(diào)研的情況來(lái)看，雙立柱結(jié)構(gòu)形式的汽車(chē)舉升機(jī)為最多，其次是四立柱式，同時(shí)還有少些的剪式舉升機(jī)。
汽車(chē)舉升機(jī)生產(chǎn)廠的市場(chǎng)占有率如表1.1和圖1.7，其中永紅和寶得寶生產(chǎn)的舉升機(jī)市場(chǎng)占有率最高，分別為34.1%和28.5%。國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口的百分比分別為：77.1%和22.9% 。進(jìn)口的舉升機(jī)大部分是比較早期的產(chǎn)品。另外，未被統(tǒng)計(jì)的大部分小廠都是擁有國(guó)產(chǎn)的舉升機(jī)。
表1.1舉升機(jī)主要生產(chǎn)廠的市場(chǎng)占有率
總臺(tái)數(shù) 編號(hào) 生產(chǎn)廠 臺(tái)數(shù) 百分比
1 寶得寶 61 28.5%
2 永紅 73 34.11%
舉升機(jī)總數(shù) 214 3 中大 8 3.74%
4 序達(dá) 9 4.21%
5 其他 41 19.16%
6 進(jìn)口 49 22.90%
圖1.7汽車(chē)舉升機(jī)主要生產(chǎn)廠的市場(chǎng)占有率百分比圖
1.3 汽車(chē)舉升機(jī)的主要參數(shù)
普通雙立柱式、龍門(mén)雙立柱式、和四立柱式這三種目前市場(chǎng)上主要的汽車(chē)舉升機(jī)主要技術(shù)參數(shù)統(tǒng)計(jì)如表1.2，1.3，1.4所示。
表1.2普通雙立柱式汽車(chē)舉升機(jī)主要參數(shù)
額定舉升質(zhì)量 最大舉升高度 盤(pán)距地高度 全程上升時(shí)間 全程下降時(shí)間
2.5-3.5 T 1700-1800mm 110-180mm 50-70 Sec 20-60 Sec
表1.3龍門(mén)雙立柱式汽車(chē)舉升機(jī)主要參數(shù)
額定舉升質(zhì)量 最大舉升高度 盤(pán)距地高度 全程上升時(shí)間 全程下降時(shí)間
2.5-3.5 T 1700-1800mm 110-180mm 50-70 Sec 20-60 Sec
表1.4四立柱式汽車(chē)舉升機(jī)主要參數(shù)
額定舉升質(zhì)量 最大舉升高度 盤(pán)距地高度 全程上升時(shí)間 全程下降時(shí)間
2.5-3.5 T 1700-1800mm 110-180mm 50-70 Sec 20-60 Sec
2 舉升機(jī)的方案擬定
2.1 主要結(jié)構(gòu)及其結(jié)構(gòu)形式
舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)形式主要有：（1）整體結(jié)構(gòu)形式；（2）舉升方式；（3）驅(qū)動(dòng)方式；（4）平衡方式；（5）保險(xiǎn)與保護(hù)方式；（6）托盤(pán)結(jié)構(gòu)。
常用的幾種舉升機(jī)整體結(jié)構(gòu)形式包括有普通式、龍門(mén)式、四柱式、剪式、移動(dòng)式和單立柱式六種。
目前市場(chǎng)上最常見(jiàn)的是普通式和龍門(mén)式。普通式舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)形式比較簡(jiǎn)單，制作成本相對(duì)于龍門(mén)式稍低。但從整個(gè)機(jī)器的強(qiáng)剛度的角度去考慮，龍門(mén)式就占優(yōu)勢(shì)了，簡(jiǎn)單地說(shuō)就等于是在普通式的基礎(chǔ)上再多加了橫梁，于是便形成了龍門(mén)式，但也因此增加了它的制作成本。
四柱式的定位非常穩(wěn)固，但一般用于比小轎車(chē)稍大的車(chē)型的維修和保養(yǎng)，制作成本不低。
剪式舉升機(jī)又分為大剪（子母式）和小剪（單剪）舉升機(jī)。但由于不是批量，所以?xún)r(jià)格偏高。
對(duì)于體積可以說(shuō)是龐大的大型客車(chē)來(lái)說(shuō)，使用以上幾種舉升機(jī)就比較困難。因此，又有了組合移動(dòng)式舉升機(jī)。既可以是雙柱式的，也可以是四柱式。這樣的組合方便地適用于各種車(chē)型，但一般僅在給大型車(chē)進(jìn)行維修或保養(yǎng)的時(shí)候才使用。
單立柱式舉升機(jī)占地面積小，適用于小型汽車(chē)使用。由于是單柱，較大型車(chē)就無(wú)法使用，就降低了它的使用價(jià)值。
常用的幾種舉升機(jī)整體結(jié)構(gòu)形式的主要特點(diǎn)如下表2.1所示：
表2.1各類(lèi)汽車(chē)舉升機(jī)結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)
結(jié)構(gòu)形式 主 要 特 點(diǎn)
普通雙柱 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低、使用方便，但對(duì)地基要求較高。
龍門(mén)雙柱 強(qiáng)度比普通雙柱的高、但成本也有所提高。
四立柱 能作四輪定位用。
剪式 能隱藏與地面水平，不占空間，對(duì)地基要求低。
移動(dòng)式 能雙柱、四柱或多柱聯(lián)動(dòng)，方便地適應(yīng)于各種車(chē)型。
單立柱式 占地小，適用于小型汽車(chē)。
2.2 驅(qū)動(dòng)、舉升及同步方式
舉升機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式主要有：電機(jī)驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)。液壓驅(qū)動(dòng)方式通常有鏈條傳動(dòng)舉升和液壓缸直接舉升方式。液壓式舉升機(jī)維護(hù)成本低，油缸的油封為進(jìn)口的話一般使用5——10年沒(méi)問(wèn)題。其中電機(jī)驅(qū)動(dòng)又分單電機(jī)和多電機(jī)，液壓驅(qū)動(dòng)又分單液壓缸和多液壓缸等多種驅(qū)動(dòng)方式。單缸舉升機(jī)也分為兩種，一直被業(yè)內(nèi)人士稱(chēng)作老單缸和新單缸。單缸的優(yōu)點(diǎn)是：同步性好，不存在顛簸現(xiàn)象，有底板，舉升機(jī)得扭力靠底板抵消，安全性好，是目前最理想得舉升機(jī)。雙缸舉升機(jī)也分有兩種：龍門(mén)式舉升機(jī)和無(wú)地板舉升機(jī)。但由于是雙缸，所以同步性問(wèn)題難以解決，往往要靠?jī)筛摻z繩來(lái)平衡。油缸以及鋼絲繩只要調(diào)整得松緊一致，舉升機(jī)就可以同步運(yùn)作。雙缸的優(yōu)點(diǎn)是：沒(méi)有底板，為了最大得節(jié)省材料，去掉底板，使得立柱得扭力靠地面來(lái)抵消，所以對(duì)地基要求很高。
如果驅(qū)動(dòng)是單液壓缸，則升降運(yùn)動(dòng)采用機(jī)械方式同步。如果采用多個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng)，則升降運(yùn)動(dòng)既可以采用機(jī)械同步（如，鋼絲繩同步），也可以采用同步液壓缸或副缸隨同主缸同步升降。
常用的舉升方式有：絲杠螺母方式舉升、鋼絲繩或鏈條傳動(dòng)舉升方式和液壓缸直接舉升等方式。
從液壓和機(jī)械兩種舉升方式來(lái)看，機(jī)械方式和液壓方式各占一半，但機(jī)械的略多有些，如圖2.1所示：
圖2.1汽車(chē)舉升機(jī)舉升方式百分比圖
1——液壓；2——機(jī)械
絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)的舉升方式一般采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)。如用單電機(jī)驅(qū)動(dòng)，則各柱的升降運(yùn)動(dòng)，一般應(yīng)用機(jī)械同步方式；若用多電機(jī)驅(qū)動(dòng)，則采用機(jī)械同步或采用電氣方式同步進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)。在電氣方式同步時(shí)，副柱上的升降是隨同主柱的升降運(yùn)動(dòng)同步進(jìn)行的。
鋼絲繩或鏈條傳動(dòng)舉升方式可采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)或液壓缸驅(qū)動(dòng)，一般采用鋼絲繩平衡同步舉升。
上述各種方式各有特點(diǎn)：絲杠螺母方式傳動(dòng)的自鎖性好，安全性也較好。而且采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，維護(hù)保養(yǎng)均較方便，傳遞比較清潔，沒(méi)有液壓油，但制造工藝性差。而液壓驅(qū)動(dòng)舉升方式則工作平穩(wěn)，加工制造方便，但是需要液壓系統(tǒng)。與機(jī)械系統(tǒng)相比，液壓回路容易產(chǎn)生故障，維護(hù)保養(yǎng)工作較多。
相比液壓缸舉升機(jī)產(chǎn)生成本比絲杠螺母舉升形式的要低。液壓缸的產(chǎn)生遠(yuǎn)比絲杠螺母機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易組織產(chǎn)生。且使用壽命比絲杠螺母要長(zhǎng)。所以本次設(shè)計(jì)所采用的是液壓舉升方式。
2.3 舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
此次將舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)為普通式雙柱汽車(chē)舉升機(jī)。普通式汽車(chē)舉升機(jī)的總體結(jié)構(gòu)如圖2.3所示：
圖2.3普通式二柱汽車(chē)舉升機(jī)的總體結(jié)構(gòu)
（1）舉升機(jī)構(gòu)
舉升機(jī)構(gòu)是由液壓系統(tǒng)以及電器系統(tǒng)組成的。通過(guò)電器系統(tǒng)來(lái)控制液壓?jiǎn)卧?，油液通過(guò)進(jìn)出液壓缸并通過(guò)滑臺(tái)鏈條來(lái)帶動(dòng)整個(gè)設(shè)備的舉升動(dòng)作，如圖2.4所示：
圖2.4舉升機(jī)構(gòu)示意圖
（2）立柱與支撐機(jī)構(gòu)
舉升機(jī)的立柱包括左、右兩個(gè)主立柱，中間放置滑臺(tái)和液壓系統(tǒng)。舉升機(jī)的支撐機(jī)構(gòu)是托臂。當(dāng)汽車(chē)進(jìn)入到舉升機(jī)的范圍里時(shí)，就是通過(guò)改變搖臂的角度或方向來(lái)改變托臂的整個(gè)工作范圍的寬度。
（3）平衡機(jī)構(gòu)
由于舉升機(jī)在上升或下降時(shí)必須有強(qiáng)制性平衡裝置以確保汽車(chē)整體的水平位置，所以本次設(shè)計(jì)采用了左右對(duì)稱(chēng)的鋼絲繩走向，可以通過(guò)改變鋼絲繩的張力來(lái)使左右兩邊的滑臺(tái)在抬升的過(guò)程中保持平衡。
（4）保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)與保護(hù)
汽車(chē)舉升機(jī)是一種安全性能要求特別高設(shè)備。通常設(shè)有多種保險(xiǎn)裝置和保護(hù)措施：液壓回路的保壓、機(jī)械鎖止保險(xiǎn)裝置、機(jī)械自鎖裝置、舉升過(guò)載保護(hù)、沖頂保護(hù)、防滑等等。
本次設(shè)計(jì)中電磁鐵安全鎖機(jī)構(gòu)的組成是：兩個(gè)滑臺(tái)上均有安裝安全卡位條，在汽車(chē)升起后，卡位條與電磁鐵連接的支撐板構(gòu)成機(jī)械自鎖機(jī)構(gòu)。
3 普通式雙柱汽車(chē)舉升機(jī)方案的確定
通過(guò)對(duì)舉升機(jī)的了解，確定了本次設(shè)計(jì)采用的方案。本次設(shè)計(jì)所采用的是液壓驅(qū)動(dòng)的普通式雙柱汽車(chē)舉升機(jī)。此舉升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)系統(tǒng)是由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)和控制的，由兩邊兩個(gè)立柱里安裝的液壓油缸來(lái)推動(dòng)連接立柱與滑臺(tái)的鏈條，使滑臺(tái)上安裝的大滾輪沿立柱滾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)滑臺(tái)的上下移動(dòng)。用鋼絲繩作為同步裝置來(lái)保持整個(gè)舉升機(jī)的同步性。托臂與立柱內(nèi)的滑臺(tái)相連，當(dāng)滑臺(tái)上下移動(dòng)時(shí)就帶動(dòng)托臂一起移動(dòng)。
參考文獻(xiàn)
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普通式雙柱汽車(chē)舉升機(jī)設(shè)計(jì)
目 錄
摘要………………………………………………………………………… 1
1 舉升機(jī)的方案擬定……………………………………………………… 1
1．1 舉升機(jī)的基本情況 ………………………………………………… 1
1．1．1 常用汽車(chē)舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)類(lèi)型…………………………………… 1
1．1．2 汽車(chē)舉升機(jī)的主要參數(shù)………………………………………… 1
1．2 汽車(chē)舉升機(jī)的主要結(jié)構(gòu)與要求…………………………………… 2
1．2．1舉升裝置的要求………………………………………………… 2
1．3 普通式雙柱汽車(chē)舉升機(jī)結(jié)構(gòu)方案的確定 ………………………… 2
2 普通式雙柱汽車(chē)舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ………………………………… 3
2．1 舉升裝置…………………………………………………………… 3
2．2 立柱………………………………………………………………… 4
2．3 支撐機(jī)構(gòu)…………………………………………………………… 5
2．4 平衡機(jī)構(gòu)…………………………………………………………… 6
2．5 保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)…………………………………………………………… 6
3 普通式雙柱汽車(chē)舉升機(jī)的強(qiáng)剛度分析與驗(yàn)算………………………… 7
3．1 普通式雙柱舉升機(jī)立柱的結(jié)構(gòu)分析和驗(yàn)算……………………… 7
3．1．1 主立柱的截面特性分析與計(jì)算………………………………… 7
3．1．2 主立柱的強(qiáng)度分析與驗(yàn)算……………………………………… 9
3．1．3 主立柱的剛度計(jì)算……………………………………………… 15
3.2 托臂的強(qiáng)度校核……………………………………………………… 15
3．2．1 托臂的截面特性………………………………………………… 15
3．2．2 托臂的強(qiáng)度核算………………………………………………… 16
3．2．3 從托臂處考慮撓度情況………………………………………… 18
4 液壓系統(tǒng)………………………………………………………………… 19
4．1 液壓系統(tǒng)工作原理………………………………………………… 19
4．2 液壓缸活塞桿受壓校核…………………………………………… 20
4．2．1 液壓缸活塞桿強(qiáng)度驗(yàn)算………………………………………… 20
4．2．2 液壓缸活塞桿受壓穩(wěn)定性校核………………………………… 20
5 結(jié)論……………………………………………………………………… 21
參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………… 21
摘 要：雙柱式汽車(chē)舉升機(jī)是一種汽車(chē)修理和保養(yǎng)單位常用的舉升設(shè)備，廣泛應(yīng)用于轎車(chē)等小型車(chē)的維修和保養(yǎng)。目前，全國(guó)生產(chǎn)汽車(chē)舉升機(jī)的廠家較多，生產(chǎn)的舉升機(jī)的形式也比較繁多，有雙柱式舉升機(jī)、四柱式舉升機(jī)、剪式舉升機(jī)、組合移動(dòng)汽車(chē)式舉升機(jī)等。本文較全面地介紹了舉升機(jī)的分類(lèi)，在確定了所要設(shè)計(jì)的舉升機(jī)的方案之后，即針對(duì)舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)要求進(jìn)行了設(shè)計(jì)與說(shuō)明，同時(shí)對(duì)舉升機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中所涉及到的工藝性問(wèn)題進(jìn)行補(bǔ)充說(shuō)明。然后分析了普通式雙柱汽車(chē)舉升機(jī)主立柱的截面特性，并對(duì)主立柱的強(qiáng)剛度和托臂的強(qiáng)度進(jìn)行了校核驗(yàn)算。對(duì)液壓缸活塞桿強(qiáng)度以及受壓桿的穩(wěn)定性也進(jìn)行了驗(yàn)算，以保證所設(shè)計(jì)的舉升機(jī)滿足使用要求。
本課題所設(shè)計(jì)的是液壓驅(qū)動(dòng)的普通式雙柱汽車(chē)舉升機(jī)。它的特點(diǎn)是：①性能可靠，低能耗，操作方便；②無(wú)橫梁，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；③非對(duì)稱(chēng)托臂可伸縮，保證了安全性；④托腳的最低位置低，使得車(chē)輛的底盤(pán)可以比較低，對(duì)各種車(chē)輛的適應(yīng)性擴(kuò)大了；⑤與螺桿式的舉升機(jī)相比，使用壽命較長(zhǎng)；⑥價(jià)格低廉，擁有的市場(chǎng)份額較大。
關(guān)鍵詞：普通式，雙柱舉升機(jī)，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，非對(duì)稱(chēng)式，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，液壓驅(qū)動(dòng)，截面特性
1 舉升機(jī)的方案擬定
1.1 舉升機(jī)的基本情況
1.1.1 常用汽車(chē)舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)類(lèi)型
目前，全國(guó)生產(chǎn)汽車(chē)舉升機(jī)的廠家較多，生產(chǎn)的舉升機(jī)的形式也比較繁多，有雙柱式舉升機(jī)、四柱式、剪式、組合移動(dòng)汽車(chē)式等。
僅從舉升機(jī)的外型來(lái)分類(lèi)的基本形式就有：普通雙柱式、龍門(mén)雙柱式、四立柱式、剪式、移動(dòng)式和單立柱式等汽車(chē)舉升機(jī)
按照舉升機(jī)的舉升裝置的形式分類(lèi)也有很多種，包括絲杠螺母舉升式、鏈條傳動(dòng)舉升式、液壓缸舉升式、齒輪齒條舉升式等舉升機(jī)。
從舉升機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式分，主要有：電機(jī)驅(qū)動(dòng)式舉升機(jī)和液壓驅(qū)動(dòng)式舉
升機(jī)。
1.1.2 汽車(chē)舉升機(jī)的主要參數(shù)
普通式雙柱舉升機(jī)、龍門(mén)式雙柱舉升機(jī)和四立柱式舉升機(jī)這三種目前市場(chǎng)上主要的汽車(chē)舉升機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)統(tǒng)計(jì)如表1.2所示。
表1.2汽車(chē)舉升機(jī)的主要參數(shù)
額定舉升質(zhì)量 最大舉升高度 盤(pán)距地高度 全程上升時(shí)間 全程下降時(shí)間
普通式雙柱 2.5-4 T 1700-1800mm 110-180mm 50-70 Sec 20-60 Sec
龍門(mén)式雙柱 2.5-4 T 1700-1800mm 110-180mm 50-70 Sec 20-60 Sec
四立柱式 2.5-4.5 T 1700-1800mm 110-180mm 50-70 Sec 20-60 Sec
1.2 汽車(chē)舉升機(jī)的主要結(jié)構(gòu)與要求
舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)形式主要有：（1）整體結(jié)構(gòu)形式；（2）舉升方式；（3）驅(qū)動(dòng)方式；（4）平衡方式；（5）保險(xiǎn)與保護(hù)方式；（6）托盤(pán)結(jié)構(gòu)。
1.2.1 舉升裝置的要求
在我國(guó)的規(guī)定中講到舉升機(jī)的設(shè)備安裝電器系統(tǒng)的絕緣、耐壓和保護(hù)電路的連續(xù)性都要符合GB5226的有關(guān)規(guī)定。而在歐美地區(qū)同樣也有其相應(yīng)的明文規(guī)定。
舉升機(jī)的設(shè)計(jì)中液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也是至關(guān)重要的。在歐洲地區(qū)液壓缸、氣缸、管路及接頭受調(diào)壓閥設(shè)定的最大壓力的限制。他們至少應(yīng)承受該壓力的2倍（采用液壓驅(qū)動(dòng)時(shí)）或是該壓力的3倍（采用氣壓驅(qū)動(dòng)時(shí)）并且要沒(méi)有永久變形。軟管、氣袋、膜盒的尺寸在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使之承受至少3倍的調(diào)壓閥設(shè)定的最大壓力值的爆破壓力。
我國(guó)對(duì)舉升機(jī)的性能要求也比較繁多，例如：
（1）舉升機(jī)應(yīng)設(shè)有限制行程限位裝置，如有需要?jiǎng)t該裝置應(yīng)動(dòng)作靈敏、安全可靠。
（2）液壓系統(tǒng)工作應(yīng)平穩(wěn)、無(wú)振動(dòng)、無(wú)爬行現(xiàn)象。
（3）液壓式舉升機(jī)除液壓系統(tǒng)能自鎖外還應(yīng)沒(méi)有機(jī)械鎖止裝置。
（4）機(jī)械式舉升機(jī)任意時(shí)刻都能安全自鎖。
（5）舉升機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的噪音不得超過(guò)80dB。
（6）舉升機(jī)工作環(huán)境溫度為0—40℃，全行程連續(xù)舉升額定質(zhì)量20次，油溫不得高于60℃。
（7）在試驗(yàn)臺(tái)上對(duì)液壓系統(tǒng)施高150%的額定使用壓力，維持2min，不允許有永久變形、漏油及其他異?，F(xiàn)象。
（8）在無(wú)故障工作基礎(chǔ)上，機(jī)械式舉升機(jī)的使用繼續(xù)進(jìn)行到3000次，則液壓舉升機(jī)可以繼續(xù)進(jìn)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(rùn)滑劑。
1.3 普通式雙柱汽車(chē)舉升機(jī)結(jié)構(gòu)方案的確定
通過(guò)對(duì)汽車(chē)舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)和了解，確定了本次設(shè)計(jì)的舉升機(jī)的總體方案。如下圖1.10所示：
圖1.10普通式雙柱舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖
本次設(shè)計(jì)的是由液壓驅(qū)動(dòng)的QJY04-02B型普通式雙柱汽車(chē)舉升機(jī)。它的結(jié)構(gòu)主要包括以下幾個(gè)部分：舉升裝置、同步驅(qū)動(dòng)裝置、立柱和托臂。QJY04-02B型普通式雙柱汽車(chē)舉升機(jī)的舉升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)系統(tǒng)是由液壓系統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)和控制的，由兩邊兩個(gè)立柱里安裝的液壓油缸來(lái)推動(dòng)連接立柱與滑臺(tái)的鏈條，使滑臺(tái)上安裝的大滾輪沿立柱滾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)滑臺(tái)的上下移動(dòng)。用鋼絲繩作為同步裝置來(lái)保持整個(gè)舉升機(jī)的同步性。托臂與立柱內(nèi)的滑臺(tái)相連，當(dāng)滑臺(tái)上下移動(dòng)時(shí)就帶動(dòng)托臂一起移動(dòng)。
2 普通式雙柱汽車(chē)舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1 舉升裝置
本次設(shè)計(jì)的舉升機(jī)的舉升裝置是由液壓系統(tǒng)以及電箱組成的。通過(guò)電箱的開(kāi)關(guān)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)來(lái)控制液壓?jiǎn)卧簤河瓦M(jìn)出液壓缸，并通過(guò)鏈條連接液壓缸和滑臺(tái)來(lái)帶動(dòng)整個(gè)設(shè)備的舉升動(dòng)作，如圖2.1所示：
圖2.1驅(qū)動(dòng)舉升裝置示意圖
圖2.1是本次設(shè)計(jì)的普通式雙柱汽車(chē)舉升機(jī)的驅(qū)動(dòng)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(nèi)的兩個(gè)舉升裝置是通過(guò)液壓軟管來(lái)連接的，它的一個(gè)不足的地方就是左右兩個(gè)液壓缸在開(kāi)始舉升時(shí)有一個(gè)時(shí)間差，這會(huì)導(dǎo)致因左右兩邊的舉升速度不一樣而舉升不平衡。因此，我們?cè)谝簤号e升的基礎(chǔ)上增加了鋼絲繩的同步裝置，用這樣的同步裝置來(lái)彌補(bǔ)液壓缸帶來(lái)的缺點(diǎn)。圖2.2是普通式雙柱汽車(chē)舉升機(jī)的舉升裝置的結(jié)構(gòu)圖：
圖2.2普通式雙柱汽車(chē)舉升機(jī)的舉升裝置結(jié)構(gòu)圖
從圖中可以看到，普通式雙柱汽車(chē)舉升機(jī)的舉升裝置是將鏈條鑲嵌在滑輪槽內(nèi)來(lái)帶動(dòng)液壓桿達(dá)到舉升的目的。
2.2 立柱
普通式雙柱汽車(chē)舉升機(jī)的立柱有兩個(gè)，分別是左、右兩邊各一個(gè)立柱。圖2.3是左邊立柱的俯視圖。整個(gè)舉升機(jī)的重量幾乎都是由立柱來(lái)支撐的，因此它必須要有一定的強(qiáng)度和剛度。（強(qiáng)剛度的設(shè)計(jì)計(jì)算在第四章）。立柱中間的空間是用來(lái)放置舉升裝置以及滑臺(tái)部件的。整個(gè)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(nèi)外表面還要有一定的粗糙度等。
圖2.3左立柱的俯視圖
2.3 支撐機(jī)構(gòu)
托臂部分是屬于舉升機(jī)的支撐機(jī)構(gòu)。當(dāng)汽車(chē)進(jìn)入到舉升機(jī)的范圍里時(shí)，整個(gè)支撐機(jī)構(gòu)就通過(guò)改變搖臂的角度或方向來(lái)改變托臂的整個(gè)工作范圍的寬度。本次設(shè)計(jì)的支撐機(jī)構(gòu)是非對(duì)稱(chēng)式的托臂，這樣設(shè)計(jì)增加了托臂的寬度，實(shí)質(zhì)就等于增加了托臂的工作范圍，而且左右兩側(cè)的托臂的臂長(zhǎng)都是有一定的伸縮性的。如圖2.4所示：
圖2.4非對(duì)稱(chēng)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(zhǎng)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(zhǎng)前的工作范圍按照軌跡1來(lái)運(yùn)動(dòng)；托臂伸長(zhǎng)后的工作范圍按照軌跡2來(lái)運(yùn)動(dòng)；而且，圖中的軌跡1和2是托臂的兩個(gè)極限位置，在1和2的范圍內(nèi)，托臂的長(zhǎng)度是可以伸縮的。但是由于托臂屬于支撐機(jī)構(gòu)，它是要承受一定的重量的，所以本次設(shè)計(jì)采用非對(duì)稱(chēng)式的結(jié)構(gòu)就更能保證托臂的強(qiáng)剛度了。非對(duì)稱(chēng)式托臂的詳細(xì)結(jié)構(gòu)如下圖2.5所示：
圖2.5非對(duì)稱(chēng)式托臂的結(jié)構(gòu)圖
2.4 平衡機(jī)構(gòu)
由于舉升機(jī)在上升或下降時(shí)必須要采用強(qiáng)制性的平衡裝置來(lái)確保汽車(chē)整體的水平位置保持一致，所以本次設(shè)計(jì)采用了鋼絲繩來(lái)作為整個(gè)舉升機(jī)的平衡機(jī)構(gòu)。本次設(shè)計(jì)所采用的是在單個(gè)立柱內(nèi)安裝兩副左右對(duì)稱(chēng)的鋼絲繩，但是在這個(gè)單個(gè)立柱里面的鋼絲繩的走向確是兩個(gè)相反的方向，用戶可以通過(guò)改變鋼絲繩的張力來(lái)使左右兩邊的滑臺(tái)在抬升的過(guò)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(gè)立柱里的鋼絲繩的走向如圖2.6所示：
圖2.6單個(gè)立柱內(nèi)鋼絲繩的走向示意圖
2.5 保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)
汽車(chē)舉升機(jī)是一種對(duì)安全性能要求特別高的舉升設(shè)備。通常設(shè)有多種保險(xiǎn)裝置和保護(hù)措施：液壓回路的保壓、機(jī)械鎖止保險(xiǎn)裝置、機(jī)械自鎖裝置、舉升過(guò)載保護(hù)、沖頂保護(hù)、防滑等等。機(jī)械自鎖是指失去驅(qū)動(dòng)力后，利用機(jī)械機(jī)構(gòu)的重力（被驅(qū)動(dòng)物體的阻力）來(lái)自動(dòng)阻礙其運(yùn)動(dòng)的保護(hù)[10]。
本次設(shè)計(jì)中電磁鐵安全鎖機(jī)構(gòu)的組成是：在兩個(gè)滑臺(tái)上均有安裝安全卡位條，當(dāng)汽車(chē)升起后，卡位條與電磁鐵連接的支撐板構(gòu)成機(jī)械自鎖機(jī)構(gòu)，由于兩個(gè)立柱上均裝有電磁鐵安全鎖，如圖2.7所示，并且這兩個(gè)安全鎖所裝的位置不在同一直線上而是互相錯(cuò)開(kāi)在對(duì)角線上，起到雙保險(xiǎn)的作用[7]。
圖2.7電磁鐵安全鎖
1—電磁鐵，2—保險(xiǎn)孔板，3—保險(xiǎn)孔支撐座
作為保險(xiǎn)裝置的電磁鐵安全鎖是由好幾個(gè)零件組成的。其中主要的幾個(gè)零件包括：保險(xiǎn)孔板、保險(xiǎn)孔支撐座和電磁鐵。當(dāng)電磁鐵得電將保險(xiǎn)孔支撐座吸住時(shí)，它和鎖緊板之間沒(méi)有接觸，此時(shí)的舉升機(jī)處于保險(xiǎn)打開(kāi)狀態(tài)，整個(gè)滑臺(tái)可以自由地上下移動(dòng)。當(dāng)電磁鐵失電時(shí)，保險(xiǎn)孔支撐座處于圖示狀態(tài)，此時(shí)的保險(xiǎn)孔支撐座將與滑臺(tái)上的鎖緊板互相頂住，使滑臺(tái)固定在一個(gè)位置而不能上下移動(dòng)，起到保險(xiǎn)的作用。
3 普通式雙柱汽車(chē)舉升機(jī)的強(qiáng)剛度分析與驗(yàn)算
雙柱式汽車(chē)舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)形式有多種，QJY04-02B型舉升機(jī)系是指液壓驅(qū)動(dòng)的雙柱舉升機(jī)。此類(lèi)舉升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)系統(tǒng)由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)和控制的，通過(guò)兩立柱內(nèi)安裝的液壓油缸實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)連接立柱與滑臺(tái)的鏈條，使滑臺(tái)上安裝的大滾輪沿立柱滾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)滑臺(tái)的上下移動(dòng)。舉升設(shè)備的主要部分有：舉升機(jī)構(gòu)、支承機(jī)構(gòu)、平衡機(jī)構(gòu)和電磁鐵安全鎖機(jī)構(gòu)。
本次設(shè)計(jì)的舉升機(jī)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(dāng)拉下操縱桿使溢流閥接通，4噸轎車(chē)由最高位置降到最低位置所需時(shí)間不小于50秒；電動(dòng)機(jī)功率2.2 KW；舉升臂在最低位置時(shí)的舉升高度為120mm，最大舉升高度為1850mm，工作行程為1730mm。
3.1 普通式雙柱舉升機(jī)立柱的結(jié)構(gòu)分析和驗(yàn)算
3.1.1 主立柱的截面特性分析與計(jì)算[5]
主立柱體是舉升機(jī)主要的受力承重部件。舉升機(jī)立柱在工作時(shí)受來(lái)自于保險(xiǎn)鎖機(jī)構(gòu)處因承重的壓力和升降滑臺(tái)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(nèi)彎的變形趨勢(shì)，底部焊口在拉壓應(yīng)力的作用下有開(kāi)裂的傾向，故立柱底部與底座處焊有加強(qiáng)筋。
立柱殼體用鋼板整體壓制成形，其內(nèi)部相應(yīng)位置焊有保險(xiǎn)裝置支承板，用于鎖定狀態(tài)時(shí)受力和承重，下部與底座焊接。其中一個(gè)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(duì)其截面特征進(jìn)行分析，主要是確定立柱截面形心的位置和截面的慣性矩。
3.1.1.1 確定立柱截面形心和中性軸的位置
將整個(gè)截面分為A1、A2、A3三個(gè)部分，取與截面底邊互相重合的Z′軸為參考軸（見(jiàn)圖4.1舉升機(jī)主立柱橫截面示意圖），Z1、Z2、Z3分別為三個(gè)組合截面的中性軸，則三個(gè)截面的面積及其形心至Z＇軸的距離分別為：
圖4.1舉升機(jī)主立柱橫截面示意圖
∴重心C到相應(yīng)邊的距離e：
[19] ………………(4.1)
整個(gè)截面形心C在對(duì)稱(chēng)軸Y上的位置則為：
…(4.2)
3.1.1.2 確定慣性矩
設(shè)三截面的形心分別為C1、C2、C3，其形心軸為Z1、Z2、Z3（圖4.1），它們距Z軸的距離分別為：
由平行移軸公式，三截面對(duì)中性軸Z的慣性矩分別為：
…………(4.3)
、、為三截面對(duì)各自心軸Z1、Z2、Z3的慣性矩，將三截面對(duì)中性軸Z的慣性矩相加，可得立柱整個(gè)截面對(duì)中性軸Z的慣性矩：
3.1.1.3 立柱靜矩S的計(jì)算：
（1）立柱整個(gè)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(gè)截面上半部分的靜矩S為：
（2）立柱整個(gè)截面下半部分的靜矩S2：
3.1.2 主立柱的強(qiáng)度分析與驗(yàn)算
舉升機(jī)工作時(shí)，其托臂將汽車(chē)舉升至一定高度后鎖定，舉升機(jī)直接承載處位于托臂端部，故應(yīng)先對(duì)滑臺(tái)部件進(jìn)行受力分析（見(jiàn)圖4.2滑臺(tái)部件受力情況示意圖）：
在分析之前，對(duì)滑臺(tái)部件進(jìn)行了調(diào)查。其中本次設(shè)計(jì)的滑臺(tái)部件的組成之一是大滑輪，滑輪的種類(lèi)形狀有很多，有“兩個(gè)大圓柱滾輪型”、“四個(gè)頂角處是采用四個(gè)小滾輪型”、還有最原始的“四個(gè)角用四個(gè)橡膠滑塊”或是“用兩個(gè)滑塊代替兩個(gè)大圓柱滾輪”，但是用的較多的是“采用兩個(gè)大圓柱滾輪”的形式，如果采用其他類(lèi)型的滾輪例如用滑塊來(lái)代替滾輪，那么整個(gè)滑臺(tái)就不容易鎖定，容易滑動(dòng)；除此之外就是同步性的問(wèn)題也不容易解決。
圖4.2滑臺(tái)部件受力情況示意圖
3.1.2.1 滑臺(tái)部件受力情況分析
滑臺(tái)部件自身重量近似估算如下：
滑臺(tái)組合件尺寸：采用160×160方鋼，壁厚8 mm，高800mm
滑臺(tái)體積：
搖臂座尺寸：采用100×100方鋼，壁厚8 mm，長(zhǎng)440mm
搖臂座體積：
托臂近似尺寸：采用100×100方鋼，壁厚8 mm，長(zhǎng)（800＋310）＝1110mm
托臂體積：
鋼材比重選?。?
所以，滑臺(tái)部件、搖臂座和托臂的重量為
將滑臺(tái)、搖臂座和托臂一起考慮
圖4.2中，單側(cè)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(guò)滾輪給予的反力，F(xiàn)BX和FBY為保險(xiǎn)支承板給予的支承力，B處為支承點(diǎn)，假定自重全部集中在負(fù)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(tái)部件中滑臺(tái)、搖臂座和托臂的總自重，假定自重全部集中在負(fù)載處，近似估算值為66.37kg。單側(cè)托臂受到的最大載荷為2000kg，加上滑臺(tái)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(guò)滾輪給予的反力，F(xiàn)1=F2，F(xiàn)BX和FBY為保險(xiǎn)支承板給予的支承力，B處是支承點(diǎn)位置，則：
。
3.1.2.2 舉升機(jī)主立柱受力情況分析
主立柱受力情況（見(jiàn)圖4.3普通式雙柱舉升機(jī)主立柱受力情況示意圖），F(xiàn)1和F2是滑臺(tái)通過(guò)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(tái)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(duì)立柱受力情況，經(jīng)計(jì)算得：
圖4.3普通式雙柱舉升機(jī)主立柱受力情況示意圖
RHX=0 RHY=FBY=2066.37kg
3.1.2.3 普通式雙柱舉升機(jī)主立柱強(qiáng)度校核計(jì)算
從圖4.3看出，整個(gè)立柱體相當(dāng)于一個(gè)懸臂梁，可畫(huà)出立柱的彎矩圖和剪力圖。
由F1引起的彎矩圖和剪力圖見(jiàn)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(jiàn)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(chǎn)生的M引起的彎矩圖見(jiàn)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（QC=5234.804kg），彎矩最大（MC=2748272.1kg）,所以此處是危險(xiǎn)截面。前面計(jì)算已經(jīng)得到，抗彎截面模數(shù)為： ………………………………………(4.8)
截面上半部分靜矩S＝171.24cm3， …………(4.9)
以下進(jìn)行強(qiáng)度校核：
（1）校核正應(yīng)力強(qiáng)度：
………………(4.10)
許用應(yīng)力選： …………………………(4.11)
，滿足強(qiáng)度條件。
（2）校核剪應(yīng)力強(qiáng)度：
…………………(4.12)
選，而許用應(yīng)力………(4.13)
，滿足強(qiáng)度條件。
（3）折算應(yīng)力強(qiáng)度校核：
主立柱橫截面上的最大正應(yīng)力產(chǎn)生在離中性軸最遠(yuǎn)的邊緣處，而最大剪應(yīng)力則產(chǎn)生在中性軸上，雖然通過(guò)上面的校核說(shuō)明在這兩處的強(qiáng)度都是滿足要求的，但是因?yàn)樵诮孛鍯處，M和Q都具有最大值，正應(yīng)力和剪應(yīng)力都比較大，因此這里的主應(yīng)力就比較大，有必要根據(jù)適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度理論進(jìn)行折算應(yīng)力校核，取該截面邊緣處某點(diǎn)K進(jìn)行計(jì)算：
……………………(4.14)
………………………………(4.15)
由于點(diǎn)K處在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，立柱體材料采用的30鋼是塑性材料，可以采用第四強(qiáng)度理論[20]，將 的數(shù)值代入，用統(tǒng)計(jì)平均剪應(yīng)力理論對(duì)此應(yīng)力狀態(tài)建立的強(qiáng)度條件為： …………………(4.16)
所以
即 …………………………………………………(4.17)
∴按第四強(qiáng)度理論所算得的折算應(yīng)力也滿足許用強(qiáng)度要求。
3.1.3 主立柱的剛度計(jì)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?。?96－206Gpa
取201Gpa=20.1×106N/cm2
= = …………(4.19)
（2）
（往內(nèi)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(jì)。
實(shí)際往內(nèi)彎的繞度
3.2 托臂部分的強(qiáng)度校核
3.2.1 托臂部分截面特性
托臂部分截面屬于變截面，以下先計(jì)算截面特性數(shù)據(jù)：
（1）小臂截面尺寸：70×70方鋼，壁厚8mm，a=70,b=54
慣性矩： …………………………(4.21)
……………………………(4.22)
靜矩計(jì)算：
（2）大臂截面尺寸：92×92方鋼，壁厚8mm，a=92,b=76
慣性矩：
3.2.2 托臂部分強(qiáng)度核算
圖示為左后托臂部件圖：
圖4.9左后托臂部件圖
圖中的A、B、C、D分別對(duì)應(yīng)著托臂示意圖中的A、B、C、D四個(gè)截面：
下圖是托臂示意圖：
圖4.10托臂示意圖
按照A,B,C,D幾個(gè)典型截面進(jìn)行分析，各個(gè)截面的截面圖如下：
(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：I=129.225cm4 ；Wx=36.92cm3
保險(xiǎn)系數(shù)較小可滿足強(qiáng)度要求。
（2）B截面：92*92方鋼
A1=80×15=1200mm2
yA1=92+15/2=99.5mm
A2=92×92-76×76=8464-5776=2688mm2
yA2=92/2=46mm
YC=(1200×99.5+2688×46)/(1200+2688)=243048/3888=62.51mm
IA1=80×153/2+(99.5-62.51)2×1200=1664412.12mm4
IA2=(924-764)/12+(62.51-46)2×2688=392.46cm4
所以cm4
W=89.41cm3
保險(xiǎn)系數(shù)較小可滿足強(qiáng)度要求。
（3）C截面：
A1=12cm2
yA1=92+15/2+60=15.95cm
A2=26.88cm2
yA2=4.6cm
A3=60×10=6cm2
yA3=92+60/2=12.2cm
yC=(12×15.95+26.88×4.6+6×12.2)/(12+26.88+6)=8.56cm
IA1=50×153/2+(15.95-8.56)2×12=641.73cm4
IA2=(924-764)/12+(8.56-4.6)2×16.88=759.875cm4
IA3=1*63/12+(12.2-8.56)2×6=183.615cm4
所以IA總=IA1+IA2+IA3=1585.22cm4
W=I總/8.65=1585.22/8.65=183.26cm3
MC=2066.37×94=194238.78kgcm
滿足強(qiáng)度要求。
（4）D截面：
慣性矩：I=318.976cm4 ； W=69.342cm3
MD=2066.37×53=109517.61kgcm
,保險(xiǎn)系數(shù)較小可滿足強(qiáng)度要求。
3.2.3 從托臂處考慮撓度情況
托臂亦相當(dāng)于一個(gè)懸臂梁，端部受力P＝2066.37kg，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(jīng)受力分析，大臂端部受一個(gè)力P＝2066.37kg和一個(gè)彎矩 M＝2066.37×70＝144645.9kgcm；
…………………………（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(chǎn)生撓度：
主立柱的彎曲繞度使滑臺(tái)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，滑臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)又使托臂有一定的下沉量，經(jīng)計(jì)算，。
故托臂端部總下沉量為：
在舉升機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，此值滿足距立柱最遠(yuǎn)點(diǎn)的托臂支承面下沉量要求。
4 液壓系統(tǒng)
4.1 液壓系統(tǒng)工作原理
啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)按鈕后電機(jī)起動(dòng)并帶動(dòng)油泵從油箱中吸入壓力油送到舉升缸中使活塞桿移動(dòng)，此時(shí)安全溢流閥關(guān)閉。此閥的壓力在出廠前已經(jīng)調(diào)好，以保證起重的額定載荷的要求。當(dāng)系統(tǒng)中壓力超過(guò)極限時(shí)，自動(dòng)溢流卸油閥松開(kāi)，起動(dòng)按鈕停止供油，提升結(jié)束，開(kāi)始作業(yè)工作。如果拉動(dòng)滑臺(tái)上兩個(gè)機(jī)械安全鎖后再按手動(dòng)式下降閥便開(kāi)始卸油下降，其工作原理圖見(jiàn)圖5.1：
圖5.1液壓系統(tǒng)工作原理圖
1-齒輪泵，2-電動(dòng)機(jī)，3-濾油器，4-單向閥，5-溢流閥，6-手動(dòng)式下降閥， 7-伺服限流閥，8-軟管，9-防油管爆裂閥，10-舉升缸，11-液位計(jì)，12-空氣濾清
4.2 液壓缸活塞桿受壓校核
4.2.1 液壓缸活塞桿強(qiáng)度驗(yàn)算
根據(jù)活塞桿只受壓力的工作情況，強(qiáng)度驗(yàn)算公式為：
d≥35.7（F/[σ]）1/2mm ……………………………………………………(5.1)
式中：F—載荷力KN。
這里 F=1/2G=(4000/2)×g=2000Kgf=19.62KN …………………………………(5.2)
[σ]—活塞桿材料應(yīng)用應(yīng)力MPa
[σ]=σs/n ………………………………………………………………………(5.3)
其中：σs—材料屈服極限，n=安全系數(shù)。取σs =315MPa，n=3，[σ]=105MPa。
則 d≥35.7（19.62/105）1/2 =15.432 mm
實(shí)際采用之活塞桿直徑d=38mm＞＞15.432mm，所以符合受壓強(qiáng)度要求。
4.2.2 液壓缸活塞桿受壓穩(wěn)定性校核
液壓缸壓桿安裝形式如下圖示：
圖5.2液壓缸壓桿安裝圖
已知：缸體長(zhǎng)度 L=1078mm
工作行程 l=914mm
活塞桿直徑 d=38mm
計(jì)算長(zhǎng)度 l′=L+l=1992mm
活塞桿截面積 A=（π/4）×d2
活塞桿轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J=（π/64）×d4
活塞桿回轉(zhuǎn)半徑 K=（J/A）1/2=d/4
柔性系數(shù) m=85
末端條件系數(shù) n=2
則 l′/K=4×l′/d=4×1992/38=209.684
m×n1/2=85×21/2=120.21
由于 l′/K＞ m×n1/2，則可按下列公式計(jì)算臨界載荷
PK=π2nEJ/L′2……………………………………………………………………(5.4)
式中：E—材料彈性模量，取E=2.1×105 MPa，J—mm4，l′—mm
則：PK=[3.14162×2×2.1×1011×（3.1416/64）×0.0384]/19922=106924.616N
取安全系數(shù)nK=3, 臨界穩(wěn)定載荷PK/ nK=106924.616/3=35641.539N
實(shí)際工作載荷F=1/2G=2000Kgf=19620N
F=1/2G=2000Kgf=19620N＜PK/ nK，所以滿足壓桿穩(wěn)定條件。
5 結(jié)論
本文首先對(duì)所有的汽車(chē)舉升機(jī)的情況進(jìn)行了簡(jiǎn)單的闡述，并介紹了各類(lèi)汽車(chē)舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)汽車(chē)舉升機(jī)有了初步了認(rèn)識(shí)。然后再根據(jù)各類(lèi)汽車(chē)舉升機(jī)的各種使用要求，結(jié)合前人設(shè)計(jì)的舉升機(jī)的各種結(jié)構(gòu)，按照自己所要設(shè)計(jì)的舉升機(jī)的要求對(duì)汽車(chē)舉升機(jī)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)。
本次所設(shè)計(jì)的舉升機(jī)是采用以液壓驅(qū)動(dòng)、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(chē)舉升機(jī)。液壓驅(qū)動(dòng)是由液壓系統(tǒng)以及電箱組成的。整個(gè)舉升機(jī)的外形是雙柱式的，同時(shí)它的支撐機(jī)構(gòu)是非對(duì)稱(chēng)式的托臂。通過(guò)電磁鐵安全鎖將立柱內(nèi)的滑臺(tái)固定住，起到保護(hù)的作用。
總結(jié)這次普通式雙柱汽車(chē)舉升機(jī)的設(shè)計(jì)，大體可以歸納為以下幾點(diǎn)：
⑴通過(guò)市場(chǎng)調(diào)查，首先了解了汽車(chē)舉升機(jī)種類(lèi)，并熟悉了各類(lèi)汽車(chē)舉升機(jī)的外形以及它們的功能特點(diǎn)、使用要求等。在對(duì)汽車(chē)舉升機(jī)有了一定的了解后，將各類(lèi)汽車(chē)舉升機(jī)的裝配結(jié)構(gòu)作了對(duì)比，最終確定了本次設(shè)計(jì)的普通式雙柱汽車(chē)舉升機(jī)的設(shè)計(jì)方案。
⑵在確定了設(shè)計(jì)方案之后，就對(duì)普通式雙柱汽車(chē)舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)參考其它形式的舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，再結(jié)合了自己的設(shè)計(jì)思想，最終把此次普通式雙柱汽車(chē)舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成由舉升裝置、立柱、支撐機(jī)構(gòu)、平衡機(jī)構(gòu)和保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)五大部分組成。
⑶由于汽車(chē)舉升機(jī)是一種將汽車(chē)抬升到一定高度后用于汽車(chē)維修或保養(yǎng)的舉升設(shè)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(shè)計(jì)了汽車(chē)舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)之后，還對(duì)它的強(qiáng)度、剛度進(jìn)行驗(yàn)算，以保證舉升機(jī)有足夠的承載能力來(lái)安全有效地工作。
⑷除了對(duì)普通式雙柱汽車(chē)舉升機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)、驗(yàn)算外，還進(jìn)行了液壓部分的驗(yàn)算。因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的普通式雙柱汽車(chē)舉升機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用的是液壓驅(qū)動(dòng)，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(xì)長(zhǎng)桿，所以設(shè)計(jì)時(shí)必須要考慮到細(xì)長(zhǎng)桿的穩(wěn)定性，所設(shè)計(jì)的方案必須要通得過(guò)驗(yàn)算。
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