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長春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計
摘 要
為了實現(xiàn)對固定形狀管件的舉升，設(shè)計了一種舉升車。舉升車運用雙層剪式結(jié)構(gòu)實現(xiàn)舉升過程，此種雙層剪式結(jié)構(gòu)所應(yīng)用的桿件比單層剪式結(jié)構(gòu)長度短，增加了桿件的各種力學(xué)屬性，也增加了桿件的壽命。對該舉升車的舉升結(jié)構(gòu)進(jìn)行了概述，并對重點受力零件進(jìn)行了力學(xué)的分析和計算。
舉升機的主要設(shè)計參數(shù)為：舉升管件下沿高度850mm~2000mm，管件長度為5m，管件重量約為186kg，舉升機可以水平方向移動。此次設(shè)計主要完成舉升機的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
關(guān)鍵詞：剪式舉升車 管件舉升 雙層剪式
ABSTRAET
In order to achieve the fixed shape pipe lifting, design of a lifting vehicle. Lift truck with double shear type structure to realize the lifting process, the double shear type structure of rod than single shear type structure length short, increases the bar of various mechanical properties, also increased the life bar. On the lift truck lifting structure are summarized, and the key parts of the mechanical stress analysis and calculation.
The main design parameters of lifting machine for lifting pipe: along the height of 850mm~2000mm, length of 5m pipe fittings, weight is 186KG, lifting machine can be moved horizontally. This design mainly completes the lifting machine structure design.
Keywords: Shearing Type Elevator Machine Fittings Lifting Double Shear Type
長春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計
目 錄
緒 論 1
第一章 機構(gòu)方案設(shè)計 4
1.1總體方案 4
1.2方案確定 6
第二章 結(jié)構(gòu)設(shè)計 7
2.1腳輪選擇 7
2.2托架設(shè)計 7
2.2.1托架整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 7
2.2.2托架軌道設(shè)計 8
2.3底座設(shè)計 9
2.4升降機構(gòu)設(shè)計 9
2.4.1剪叉式臂架的工作原理及問題 9
2.4.2剪叉式臂架的設(shè)計 10
2.5電動推桿的選擇 12
2.5.1電動推桿的概述 12
2.5.2電動推桿的結(jié)構(gòu)與性能 12
2.6彈簧結(jié)構(gòu)設(shè)計 15
第三章 計算與校核 16
3.1 U槽的校核 16
3.2剪支架校核 17
3.3彈簧的選擇 18
結(jié) 論 21
參考文獻(xiàn) 22
致 謝 24
7
緒 論
一、研究背景
近年來，我國汽車業(yè)蓬勃發(fā)展,尤其是轎車行業(yè)，多年來轎車進(jìn)入普通家庭的夢想已經(jīng)成為現(xiàn)實，汽車維修行業(yè)也隨之得到大力發(fā)展，汽車舉升機是現(xiàn)代汽車維修作業(yè)中必不可少的設(shè)備，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(hù)企業(yè)中，無論是維修多種車型的綜合類修理廠，還是經(jīng)營范圍單一的街邊店（如輪胎店），幾乎都配備有舉升機。它的主要作用就是為發(fā)動機、底盤、變速器等養(yǎng)護(hù)和維修提供方便。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(jīng)營管理者重視的設(shè)備。
舉升機一般有柱式、剪式的，其驅(qū)動方式有鏈條傳動，液壓傳動，氣壓傳動等。目前，使用的汽車剪刀式舉升機可能發(fā)生汽車墜落的原因較多，有安裝基礎(chǔ)不牢、自鎖裝置失效、舉升臂變形、兩側(cè)舉升臂上升速度不等、液壓油路爆裂、汽車拖墊打滑等，經(jīng)過對失效的剪刀式舉升機進(jìn)行檢測分析發(fā)現(xiàn),這些事故的主要原因往往是設(shè)計上存在著缺陷，如果做工不好或者設(shè)計不好就容易導(dǎo)致臺面不平、導(dǎo)致單邊升降等危險發(fā)生，因此，進(jìn)一步提高剪刀式舉升機產(chǎn)品的性能與可靠性，是國內(nèi)舉升機任重道遠(yuǎn)且亟需改進(jìn)的地方。
二、本課題研究的目的和意義
起升機是一種升降性能好，適用范圍廣的貨物舉升機構(gòu)，可用于生產(chǎn)流水線高度差設(shè)備之間的貨物運送，物料上線，下線，共件裝配時部件的舉升，大型機庫上料，下料，倉儲裝卸等場所，與叉車等車輛配套使用，以及貨物的快速裝卸等。剪叉式起升機作為一種平面升降機械，主要用于抬升重物，在很多領(lǐng)域都有著廣泛的用，如用于貨場裝卸貨物的升降臺、各種工程操作人員的工作平臺、汽車修理廠對汽車的舉升等等。
常用的剪叉式起升機存在著一定的不足：首先，常用的剪叉式升降平臺的剪叉式臂架過短，可升降高度不大，如果需要提高升降高度則需要由兩對、三對甚至更多的剪叉式臂架折疊而成，但這樣的組合在升降過程中會出現(xiàn)擺動、晃動等現(xiàn)象，穩(wěn)定性和可靠性較差；其次，現(xiàn)在市場中常見的剪叉式升降平臺尺寸較小，無法運輸及提升外型比較大，長度比較長的工件；第三，大多數(shù)剪叉式升降平臺的載物端是一個平臺，雖然這樣的載物平臺可以較好的裝載貨物，并且在運輸過程和升降過程中穩(wěn)定性較好，但是這樣的載物平臺無法運輸和升降管件、球體等容易滾動的物體。由于常用的剪叉式升降平臺有以上缺點，為了解決長管件的運輸，裝卸問題，研究設(shè)計了本款管件運輸車。
三、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1、舉升機的分類
我國的汽車舉升機是20世紀(jì)80年代依據(jù)國外的產(chǎn)品技術(shù)生產(chǎn)的，由于移動和拆裝方便，也便于維修中小型汽車，逐漸代替了以前維修汽車通用的“地溝”模式。汽車舉升機產(chǎn)品種類較多： 按提升動力來分：有液壓和機械兩種形式。 按結(jié)構(gòu)類型來分：有單柱式、雙柱式、四柱式和剪式。
2、舉升機的優(yōu)缺點分析
機械式舉升機的特點：同步性好，但機械維護(hù)成本高（換銅螺母及軸承）。機械連接可以是鋼絲繩或鏈條，這樣設(shè)計有一個缺點：如果鋼絲繩或者鏈條在工作中伸長了，從而導(dǎo)致升降時拖架的移動不能同步。 液壓式舉升機的特點：維護(hù)成本低，單缸同步性好，但雙缸同步性較差。液壓式又分單缸和雙缸式，單缸也分兩種：老單缸和新單缸，雙缸分龍門式和無地板式。單缸同步性雖很好，但油缸機械式地連接在對面立柱的托架上。 雙柱式液壓舉升機的特點：液壓舉升，維修少。質(zhì)量穩(wěn)定，下降時需要兩邊拉開保險才能下降。油缸置下部占用下面的空間。 四柱式舉升機的特點：四柱式在具有雙柱式液壓舉升機的特點的同時還可以實現(xiàn)四輪定位的檢測，安裝升舉更加的方便，中大型的修理場有廣泛的應(yīng)用[1]。
3、國外研究現(xiàn)狀
汽車舉升機在世界上已經(jīng)有了70年歷史。1925年在美國生產(chǎn)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(dāng)時采用的氣壓較低，因而缸體較大；同時采用皮革進(jìn)行密封，因而壓縮空氣驅(qū)動時的彈跳嚴(yán)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采用。發(fā)展至今經(jīng)歷了許多的變化改進(jìn)，種類也比較多，一般有柱式、剪式，其驅(qū)動方式有鏈條傳動，液壓傳動，氣壓傳動等。其中剪式舉升機使用方便，占地空間較小，受到很多實力雄厚的特約維修站的歡迎，這也是未來舉升機的發(fā)展方向。在市場上可以看到的型式各異、尺寸不同的舉升機中，有一些特別適合于從事特殊類型的維修作業(yè)，也有少數(shù)的舉升機適合進(jìn)行一些其它的維修作業(yè)。
目前，發(fā)達(dá)國家（如美國）生產(chǎn)的汽車舉升機質(zhì)量較好、性能較穩(wěn)定、設(shè)備操作簡單，在經(jīng)銷商中口碑良好。
4、國內(nèi)研究現(xiàn)狀
從20世紀(jì)90年代開始，國內(nèi)舉升機逐漸開始普及，隨著我國汽車保有量的增加，舉升機作為汽車維修的重要工具，需求量也大大增加?，F(xiàn)在舉升機市場已經(jīng)擁有近百個中外品牌，產(chǎn)品系列成百上千。國外品牌價格較高，但依靠其產(chǎn)品質(zhì)量好、性能穩(wěn)定、設(shè)備操作簡單，在經(jīng)銷商中建立了良好的口碑。隨著近幾年國內(nèi)舉升機行業(yè)的發(fā)展，無論在產(chǎn)品設(shè)計、技術(shù)開發(fā)還是售后服務(wù)方面，都進(jìn)行了很多的改進(jìn)，銷量也大大提高
國內(nèi)最早研究剪式舉升機的是上海寶得寶，1999年開始，寶得寶機型比較笨重，主要得質(zhì)量問題集中在油管易爆和平臺不同步，2000年后質(zhì)量有了改進(jìn)。但由于不是批量，所以價格偏高。其他舉升機廠目前也正在研究之中，但往往技術(shù)不行，不在市場上銷售。國內(nèi)質(zhì)量最好得剪式舉升機為深圳高昌大小剪，上海得天大小剪，序士達(dá)的小剪，結(jié)構(gòu)簡單，同步型好，和國外不相上下。
四、 設(shè)計制造方面的安全保證措施?
當(dāng)今世界上的許多先進(jìn)技術(shù)，如自動控制\光電開關(guān)等，已廣泛應(yīng)用到各種安全裝置的設(shè)計領(lǐng)域，因而在設(shè)計制造舉升機時，應(yīng)結(jié)合產(chǎn)品的特點，積極采用先進(jìn)可靠實用的現(xiàn)代安全技術(shù)[2]。
以下僅列舉多數(shù)舉升機普遍采用的安全措施：?
（1）舉升機應(yīng)能經(jīng)受超負(fù)荷試驗(包括舉升和支撐)，一般應(yīng)為最大舉升能力的125%此時舉升機的構(gòu)件不得有任何永久性的變形和損壞。?
（2）所有的操作控制機構(gòu)均采用“雙重保險”，以防誤操作，即舉升機運行前必需操作兩個控制機構(gòu)(或按鈕開關(guān))后才能驅(qū)動。?
（3）所有的控制電路均采用失效保護(hù)，即任何單個元件失效，也不會使舉升機墜或上升所造成非常危險的局面。?
（4）所有的舉升機器件均應(yīng)有第二支撐系統(tǒng)。原有的提升系統(tǒng)失效時，它能自動進(jìn)行有效的支撐。?
（5）所有的柔性提升手段，如鋼絲繩，鏈條等，均應(yīng)有足夠的安全系數(shù)，并在制造廠設(shè)置的保護(hù)罩內(nèi)傳動。?
（6）所有的運動零件均應(yīng)有防護(hù)裝置，以免撞擊操作人員的任何部位，特別是手，足，衣服等。?
（7）所有舉升機的設(shè)計均應(yīng)把舉升重物滑移的可能性降低到最低限度[3]。
第一章 機構(gòu)方案設(shè)計
1.1總體方案
根據(jù)要求，管件運輸車最小高度為850mm，最大高度為2000mm，所運輸?shù)墓ぜ睆綖?0mm，壁厚7mm，材料為玻璃鋼。有如下方案：
方案1：剪式結(jié)構(gòu)，內(nèi)測向外雙向驅(qū)動，如圖1.1所示。
圖1.1 原理方案1
原理說明：A2、A3、、、B3、C2、D2端為鉸鏈，交叉兩桿中心進(jìn)行鉸接。根據(jù)要求，管件運輸車最小高度為850mm，最大高度為2000mm，所運輸?shù)墓ぜ睆綖?0，壁厚7mm，材料為玻璃鋼。根據(jù)多次調(diào)研發(fā)現(xiàn)，使管件運輸車滿足了要求、C3、、D3為滑動連接， 以左邊桿架為例當(dāng)C1端受到水平向左的力時，A1、C1之間距離變小，又因為A1C2與A2C1中心鉸接，所以∠C1A1C2、∠A1C1A2都會變大，4個桿件均為定長，C3為滑動端，那么A1C2與A2C1中心鉸接處即會升高，右側(cè)桿架在D1向右運動時，會得到同樣效果。桿架同時運動，即可使托架穩(wěn)定上升，從而實現(xiàn)舉升運動；反之，當(dāng)C1向右運動，D1向左運動時，托架下降，以此來實現(xiàn)托架下降運動。
這個方案的特點是：
結(jié)構(gòu)原理簡單；
運動時需要提供兩個反向的力；
穩(wěn)定性和可靠性較好；
工藝性較好；
升降平穩(wěn)；
成本適中。
總結(jié)： 需要提供兩個相反方向的力的動力可以用兩個獨立的動力源提供，這樣兩個動力源的同步行不能保證，托架上升或下降時不能保證水平；也可以用一個動力源來實現(xiàn)，將電動推桿的動力源置于D1上，推動C1，如此也可使C1、D1同時向相反方向運動，不過動力源與D1的固定不太方便[1]。
方案2：剪式結(jié)構(gòu)，單側(cè)單向驅(qū)動，如圖1.2所示。
圖1.2 原理方案2
原理說明：A2、、C2、C3、、B2、、端為鉸鏈連接，、A3、、D3為滑動連接。以左側(cè)桿架為例，當(dāng)A1受到水平向右的力時A1端會向C1靠近，與原理一類似，交叉兩桿中間鉸接，A3為滑動端，那么∠C2A1C1、∠A2C1A1都會變大，各桿件為定長，所以交叉兩桿間的鉸接處即會上升，右側(cè)D1向右運動，同樣可使桿架實現(xiàn)舉升運動；反之，將A1、D1向同時向左側(cè)運動，桿架總體高度減小，托架就會下降。這樣使A1、D1同時向右或向左運動，即可實現(xiàn)托架上升或下降的功能。
特點：穩(wěn)定性和可靠性較好；
工藝性較好；
升降平穩(wěn)；
成本適中；
能很好的實現(xiàn)舉升的目的；
結(jié)構(gòu)原理簡單；
運動時需要提供兩個同向的力。
總結(jié)：此種設(shè)計可以將A1、D1用拉桿連接，如此一來使一個動力源即可使兩側(cè)桿架同時運動。
方案3：剪式結(jié)構(gòu)，外側(cè)向內(nèi)雙向驅(qū)動，如圖1.3所示。
圖1.3 原理方案3
原理說明：A2、、C2、C3、、D2、D3、B2端為鉸鏈連接，交叉兩桿中間為鉸鏈連接。、A3、、為滑動連接。以左側(cè)桿架為例，當(dāng)端受到水平向右的力時，A3端會向C3靠近，那么∠、∠都會變大，A1C2、A2C1為定長，所以A1C2、A2C1鉸接處即會上升，則A2、A3都會變大，右側(cè)B1向左運動時即可實現(xiàn)右側(cè)桿架的舉升，這樣就實現(xiàn)了托架的舉升運動；反之，當(dāng)A1向左，B1向右時，托架即會下降。
特點：穩(wěn)定性和可靠性較好；
工藝性較好；
升降平穩(wěn)；
成本適中；
能很好的實現(xiàn)舉升的目的；
結(jié)構(gòu)原理簡單；
運動時需要提供兩個反向的力。
1.2方案確定
總結(jié)： 需要提供兩個相反方向的力的動力可以用兩個獨立的動力源提供，這樣兩個動力源的同步行不能保證，也可以用一個電動推桿的收縮與伸長進(jìn)行控制，不過需要增加連接件，誤差較大。
根據(jù)以上分析，方案2在動力源的設(shè)計方面比其他兩個方案簡單，故選擇方案2作為設(shè)計方案。