汽車維修雙柱式液壓舉升機(jī)設(shè)計(jì)-液壓系統(tǒng)9張CAD圖,汽車,維修,雙柱式,液壓,舉升機(jī),設(shè)計(jì),系統(tǒng),CAD 汽車維修雙柱式液壓舉升機(jī)設(shè)計(jì) 摘 要 車輛保養(yǎng)和維修液壓提升機(jī)與臂雙柱底盤或身體的一部分,上升和下降,現(xiàn)在的車是一輛汽車起重設(shè)備。汽車升降機(jī)機(jī)械汽車保養(yǎng)中扮演著至關(guān)重要的作用,車輛大修還是小修和維護(hù),是分不開的。汽車起重機(jī)液壓提升機(jī)是家庭的一員,它具有其他起重機(jī)器無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì),如它所使用的結(jié)構(gòu)的工作范圍很廣,可以高天花板車輛維護(hù)、工作空間是空的。 這個(gè)主題是設(shè)計(jì)的液壓雙柱汽車舉升機(jī),3 t 額定負(fù)載,舉升高度 1920 毫米,40 - 50s 的解除時(shí)間。分類,詳細(xì)介紹了起重機(jī)的組成。在確定液壓雙柱吊裝方案后,對(duì)起重機(jī)械結(jié)構(gòu)和液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。同時(shí)提升直升機(jī)參與設(shè)計(jì)過(guò)程的過(guò)程問(wèn)題,然后自動(dòng)提升機(jī)列,支架的橫截面特征,強(qiáng)烈的剛性和檢查的主要支柱和支架的強(qiáng)度的驗(yàn)算。設(shè)計(jì)和液壓缸的力量,活塞桿和液壓活塞桿的穩(wěn)定性計(jì)算和液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算,確保設(shè)計(jì)滿足起重機(jī)的要求。 關(guān)鍵字：液壓式；汽車舉升機(jī)；液壓系統(tǒng)；穩(wěn)定性；截面特性。 IV ABSTRACT Vehicle maintenance and repair hydraulic lifting machine is double column with arm hold a portion of the chassis or body, of rising and falling, now the car is a car lifting equipment. Auto lift machine in car maintenance play a vital role, whether the vehicle overhaul or minor repair and maintenance, is inseparable from it. Hydraulic lifting machine for car lifting machine is a member of the family, it has incomparable advantage over other lifting machine, such as it USES the structure of the work scope is wide, can high ceiling vehicle maintenance, working space is empty. This topic is designed by the hydraulic double column auto lift machine, 3 t rated load, lifting height of 1920 mm, the lifting time of 40-50 s. Classification, composition of lifting machine are introduced in detail. In determining the hydraulic double column after lifting scheme, for lifting machine structure and the characteristics of the hydraulic system requirements for the design and specifications. To lift helicopters at the same time involved in the process of design process problems are added, then the auto lift machine column, cross section characteristic of bracket, and the main pillar of strong rigidity and the checking and checking calculation of the strength of the bracket. Design and the strength of hydraulic pressure cylinder, piston rod and the stability calculation of hydraulic piston rod, and the design calculation of hydraulic system, to ensure that the design meets the requirement of lifting machine. Key words: hydraulic lifting，machine hydraulic，system stability，section，features. 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 第 1 章 緒論 1 1.1 液壓舉升機(jī)的介紹 1 1.2 液壓舉升機(jī)的種類 1 1.3 本次設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 2 第二章 雙柱式汽車舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 2.1 舉升裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 2.2 立柱的設(shè)計(jì) 4 2.3 支撐機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 2.4 平衡機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 2.5 保險(xiǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 第三章 雙柱式液壓舉升機(jī)的強(qiáng)度驗(yàn)算和分析 8 3.1 雙柱式液壓舉升機(jī)立柱結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算 8 3.1.1 主立柱的截面特性分析與計(jì)算 8 3.1.2 主立柱的強(qiáng)度分析與驗(yàn)算 11 3.1.3 主立柱的剛度計(jì)算 16 3.2 托臂部分的強(qiáng)度校核 17 3.2.1 托臂部分截面特性 17 3.2.2 托臂部分的強(qiáng)度核算 17 3.2.3 從托臂處考慮撓度情況 20 第四章舉升機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 22 4.1 基本方案的確定 22 4.1.1 調(diào)速方案的選擇 22 4.1.2 壓力控制方案 22 4.1.3 順序動(dòng)作方案 23 4.2 液壓系統(tǒng)圖的繪制及其工作方式 24 4.3 初步估算液壓系統(tǒng)的工作壓力 25 4.4 液壓缸的主要參數(shù)設(shè)計(jì)及校核 26 4.4.1 液壓缸缸筒內(nèi)徑的確定 該液壓缸按照推求來(lái)計(jì)算缸筒內(nèi)徑， 26 4.4.2 活塞桿外徑的確定及其校核 26 4.4.3 液壓缸壁厚的確定 28 4.4.4 液壓缸連接法蘭的最小厚度，及其連接螺栓的校核 29 4.5 液壓缸的速度和載荷分析 30 4.5.1 液壓缸的流量 30 4.5.2 執(zhí)行元件的類型、數(shù)量和安裝位置 31 4.5.3 舉升速度及其變化規(guī)律 32 4.5.4 執(zhí)行元件的載荷計(jì)算及其變化規(guī)律 32 第五章.液壓元件計(jì)算和選擇 34 5.1 液壓泵的選擇 34 5.2 選擇電機(jī) 35 5.4 控制閥的選擇 36 5.4.1 壓力控制閥 37 5.4.2 流量控制閥 37 5.4.3 方向控制閥 38 5.5 管路、過(guò)濾器和油箱計(jì)算與選擇 39 5.5.1 管路 39 5.5.2 過(guò)濾器的選擇 40 5.5.3 油箱 42 5.6 閥塊 43 第 6 章 總結(jié) 45 致 謝 47 參考文獻(xiàn) 48 第 1 章 緒論 1.1 液壓舉升機(jī)的介紹 國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀: 隨著社會(huì)的發(fā)展幾乎汽車隨處可見，然而保養(yǎng)與維修行業(yè)也欣欣向榮，其中舉升機(jī)就是必不可少的工具之一。所以維護(hù)簡(jiǎn)單、安全可靠是必不可少的，否則工作效率在一定程度上會(huì)受到影響。舉升機(jī)可以分為很多種， 主要分為兩大類：古代的機(jī)械式舉升機(jī)和非傳統(tǒng)的現(xiàn)代液壓式舉升機(jī)。隨著發(fā)展安全性較差、維護(hù)工作較多的機(jī)械舉升機(jī)已基本被安全性能好、工作效率高、維護(hù)周期長(zhǎng)的液壓式舉升機(jī)取代。 國(guó)內(nèi)的汽車維修液壓舉升機(jī)有很多的品牌，質(zhì)量也有很大的區(qū)別，只有少數(shù)的大型專業(yè)化企業(yè)具有高質(zhì)量的生產(chǎn)手段，而大多數(shù)的生產(chǎn)廠則不具備其條件。所以造成了舉升機(jī)的質(zhì)量參差不齊。而且國(guó)內(nèi)的舉升機(jī)基本結(jié)構(gòu)、安全的措施上基本上沒有大的區(qū)別?；径际怯梢簤合到y(tǒng)、油缸、立柱、升降臂、保險(xiǎn)。 國(guó)外的舉升機(jī)在許多方面是比國(guó)內(nèi)具有優(yōu)勢(shì)的，無(wú)論是結(jié)構(gòu)上、材料上還是安全性上都有較明顯的優(yōu)勢(shì)。比如油管爆裂、鋼絲繩斷裂、等其它的意外情況。隨著社會(huì)的發(fā)展普及了汽車，維修汽車的舉升機(jī)設(shè)計(jì)方面也將會(huì)得到全自動(dòng)化的發(fā)展，同時(shí)隨著技術(shù)成熟的發(fā)展，將逐步統(tǒng)一化進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。未來(lái)的市場(chǎng)將會(huì)被技術(shù)先進(jìn)、高質(zhì)量、完善的售后服務(wù)的產(chǎn)品將占領(lǐng)。 1.2 液壓舉升機(jī)的種類 現(xiàn)在主流汽車維修設(shè)備可以分為下幾種：剪切式液壓舉升機(jī)、雙柱式液壓舉升機(jī)、四柱式液壓式舉升機(jī)。在不同的環(huán)境里不同的維修企業(yè)會(huì)根據(jù)自身的實(shí)際情況來(lái)選用不同的液壓舉升機(jī)。在所有的舉升機(jī)產(chǎn)品中，被普遍采用的大部分舉升機(jī)則是雙柱式的液壓舉升機(jī)?；旧险加惺袌?chǎng)的 70%。 雙柱式液壓舉升機(jī)的市場(chǎng)高占有率和它的特性關(guān)系密切。首先小汽車占有汽車市場(chǎng)的的大部分。雙柱式液壓舉升機(jī)的工作能力小汽車的維修能力完全能得到有力的保證。而且無(wú)論是組裝、工作都非常節(jié)省空間。安裝該舉升機(jī)是比較快的， 基本上不需挖較大范圍，而且對(duì)與維修廠的布局只需小量的更改，也不需要進(jìn)行大量的更改。然后就是價(jià)格較與其它比較低的，也是得到中小汽車維修站的青睞的主要原因。并且這種舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得維修工能夠更輕松的對(duì)汽車的整個(gè) 42 底部進(jìn)行操作維修。 四柱舉升機(jī)則可適用于大多數(shù)重型汽車。但是四柱舉升機(jī)需要占用很大的工作空間，而且具有寬大的支承裝置，在有的時(shí)后則會(huì)影響工人有效工作，但是卻又較快的起降速度可以大大的提高工作效率，這是雙柱式舉升機(jī)所不具有的特點(diǎn)， 所以也有不錯(cuò)的市場(chǎng)前景。 剪式液壓式的舉升機(jī)會(huì)有很方便的使用，且不占有很大的空間，其較精密度高，設(shè)計(jì)和組裝要求較高，做工不好設(shè)計(jì)不到位則會(huì)有安全隱患，這種舉升機(jī)的具有較大的技術(shù)發(fā)展空間?，F(xiàn)在使用它們的大多數(shù)是大型的專業(yè)化的維修企業(yè)。 1.3 本次設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 本課題所設(shè)計(jì)的是的普通的汽車維修雙柱式液壓舉升機(jī)。它的特點(diǎn)是：①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)容易，組裝快，②能耗低，操作簡(jiǎn)單；③可伸縮托臂，在托腳的最低的位置比較低，保證了工作廣度和安全性；④相比與傳統(tǒng)的的舉升機(jī)，有較長(zhǎng)的使用時(shí)間；⑤性價(jià)比高，市場(chǎng)占有率高。 第二章 雙柱式汽車舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 雙柱式液壓舉升機(jī)是將液壓缸安裝于柱子內(nèi)部然后致使推動(dòng)（或拉動(dòng)）滑臺(tái)等部件實(shí)現(xiàn)上下升降功能的。而且它的驅(qū)動(dòng)裝置是主要采用電動(dòng)液壓站，其中不僅結(jié)構(gòu)合理、還工作穩(wěn)定，等等一些優(yōu)良的特點(diǎn)，所以近年來(lái)成為主要舉升機(jī)的的一部分。 2.1 舉升裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 舉升機(jī)的起重裝置在設(shè)計(jì)組裝的電箱和液壓系統(tǒng)。電箱通過(guò)原始的開關(guān)進(jìn)而開始啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制液壓站,使液壓油帶動(dòng)液壓缸,并通過(guò)鏈與滑臺(tái)和液壓缸驅(qū)動(dòng)電梯上下運(yùn)動(dòng)的設(shè)備,如圖 2.1 所示: 圖 2.1 舉升裝置示意圖 圖 2.1 是雙柱式液壓升降裝置的設(shè)計(jì)草圖和舉升機(jī)的驅(qū)動(dòng),左和右列的起重裝置由液壓軟管連接,但它有一個(gè)不足的地方是關(guān)于兩個(gè)液壓缸在升降上存在時(shí)間上的滯后,將會(huì)導(dǎo)致不一致，因?yàn)殡p方的提升速度導(dǎo)致失衡。因此,液壓升降裝置的基礎(chǔ)上,我們?cè)黾拥耐饬?，鋼絲繩同步裝置,這種同步器液壓缸將彌補(bǔ)不足之處。 圖 2.2 是一個(gè)雙柱式液壓汽車電梯起重裝置結(jié)構(gòu): 圖 2.2 雙柱式液壓汽車舉升機(jī)舉升裝置結(jié)構(gòu)圖 雙柱式液壓舉升裝置是一套自動(dòng)提升機(jī)，其內(nèi)相連鏈條和滑輪槽,從而促進(jìn)移動(dòng)液壓桿驅(qū)動(dòng)滑臺(tái),實(shí)現(xiàn)提升的目標(biāo)。 2.2 立柱的設(shè)計(jì) 雙柱式液壓汽車舉升機(jī)的立柱分在左右。汽車舉升機(jī)整個(gè)所承受的重量幾乎都是由雙立柱來(lái)支撐的，所以它一定的剛度和強(qiáng)度必須要達(dá)到 。為了放置舉升裝置和滑臺(tái)等一些部件所以每個(gè)立柱中間必須都有足夠的空間。而且整個(gè)立柱部分的形位公差也是有較高的要求，垂直方向的立柱壁和水平方向的立柱臂必須在一定的平行度范圍內(nèi)保持在一定的直線度，而且需要一定的粗糙度在立柱內(nèi)外表面等要求。 2.3 支撐機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖 2.3 舉升機(jī)立柱截面示意圖 支撐機(jī)構(gòu)主要是由托臂部分組成。當(dāng)汽車在舉升機(jī)的范圍內(nèi)可被舉起時(shí)，相改變工作的范圍可以改變支撐機(jī)構(gòu)的搖臂的方向角度長(zhǎng)度。從而來(lái)通過(guò)托臂再把整個(gè)工作范圍改變。而且本次的支撐的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的托臂是可伸縮式的，所以這種增 加 了 托 臂 的 寬 度 ， 從 而 就 等 于 增 加 了 托 臂 的 工 作 廣 度 ， 2.4 平衡機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖 2.4 托臂機(jī)構(gòu)示意圖 2.5 保險(xiǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)  圖 2.5 單獨(dú)立柱內(nèi)鋼絲繩走向的示意圖 為了維修安全雙柱式液壓汽車舉升機(jī)必須有較高的安全性能。所以汽車舉升機(jī)通常有幾種保護(hù)措施和保險(xiǎn)裝置，如：沖頂保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、液壓油路的保壓、機(jī)械鎖保險(xiǎn)裝置、機(jī)械自鎖裝置、防滑裝置等等 在本次的設(shè)計(jì)里用的電磁鐵安全鎖機(jī)構(gòu)裝置的組成是由：在每個(gè)滑臺(tái)上均安裝如圖 2.5 所示的安全卡位條，在舉升機(jī)處于舉升狀態(tài)時(shí)，電磁鐵相接的支撐板和卡位條組成的機(jī)械自鎖機(jī)構(gòu)，（所謂的機(jī)械自鎖機(jī)構(gòu)是無(wú)論動(dòng)力多大物體都無(wú)法運(yùn)動(dòng)）。為了更安全需在兩個(gè)立柱上都裝有電磁鐵安全鎖，但不能裝在同意直線上，需要裝在互相的錯(cuò)開的對(duì)角線上。這樣就會(huì)起到雙重的保險(xiǎn)作用使之更為安全。 圖2.6安全裝置示意圖 安全保險(xiǎn)裝置的一般由好幾個(gè)零件組成的。其中主體的幾個(gè)零件包括：卡位鎖扣、電磁鐵安全鎖和立柱。當(dāng)電磁鐵得電時(shí)安全鎖不會(huì)突出和卡位鎖扣相接觸使之安全裝置處于打開狀態(tài)可以上下自由移動(dòng)。當(dāng)失電時(shí)安全裝置處于如圖 2.6 所示狀態(tài)，此時(shí)電磁安全鎖與卡位鎖扣互相接觸抵住，使滑臺(tái)此時(shí)不能上下移動(dòng)。為了防止突然性的斷電使之卡死不動(dòng)，不能下落。所以在電磁鐵安全鎖上另安裝有手動(dòng)手柄的控制裝置。 第三章 雙柱式液壓舉升機(jī)的強(qiáng)度驗(yàn)算和分析 雙柱式液壓舉升機(jī)是利用安裝與內(nèi)部的液壓缸和其它液壓元件推動(dòng)滑臺(tái)來(lái)起到升降作用。所以主要的受力區(qū)域在立柱、托臂上。因此針對(duì)立柱的截面的特性、剛度、強(qiáng)度和托臂的特性強(qiáng)度、剛度作了一些具體的計(jì)算與分析。從而確保最終能滿足使用的需求。 3.1 雙柱式液壓舉升機(jī)立柱結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算 立柱殼體的加工是用鋼板整體的壓制而成形的，所以為了安全起見其內(nèi)部應(yīng)該在相應(yīng)的位置需有裝置保險(xiǎn)的支承板。 3.1.1 主立柱的截面特性分析與計(jì)算 （1)確定立柱的中性軸截面形心的位置 圖 3.1 舉升機(jī)主立柱橫截面示意圖 mm 2 A1 =195×6+195×6+270×6=3960( ） 2 A = (57 - 6) ′ 6 ′ 2＝612(mm 2 ) 3 A = (35 - 6) ′ 6 ′ 2＝348(mm 2 ) 所以重心 C 到相應(yīng)的 Z 的距離為： ' ' aH 2 + bd 2 12′1952＋270′ 62 Y1 = e1 = 2(aH + bd ) = （2 12′195＋270′ 6 ＝58.841(mm) e 1 2 ' = H - e' ） = 195 - 58.841 = 136.159(mm) 2 Y ' = 195 - 3 = 192(mm) 3 Y ' = 195 - 6 -14.5 = 174.5(mm) 整個(gè)截面形心 C 在對(duì)稱軸 Y 上的位置則為： C Y ' = ? AiYi A AY ' + A Y ' + A Y ' = 1 1 2 2 3 3 A1 + A2 + A3 = 3960 ′ 58.841 + 612 ′192＋348 ′174.5 3960 + 612 + 348  = 83.585(mm) 2) 確定慣性矩 分別設(shè)三個(gè)的截面形心為 C 1 、C 2 、C 3 ，形心軸分別為 Z 1 、Z 2 、Z 3 它們距 Z 軸的為：  a1 = CC1 = 83.585 - 58.841 = 24.744(mm) a2 = CC2 = 192 - 83.585 = 108.415(mm) a3 = CC3 = 174.5 - 83.585 = 90.915(mm) 由平行移軸公式可得三截面對(duì)于中性軸 Z 的慣性矩分別為： ' 2 Be3 - bh3 + ae3 2 4 IZ1 = IZ1 + a1 A1 = ?1 2 3 + 24.744 ′ 3960＝1333.66(cm ) ' 2 51′ 63 2 4 IZ 2 = IZ 2 + a2 A2 = ′ 2 +108.415 12 ′ 612＝719.517(cm ) ' 2 6 ′ 293 2 4 IZ 3 = IZ 3 + a3 A3 = ′ 2 + 90.915 12 ′ 348＝288.860(cm ) I I 、 ' ' Z1 、 Z 2 ' I Z 3 分別為三截面對(duì)于各自心軸 Z1 、Z 2 、Z 3 的慣性矩，把三截面 對(duì)于中性軸 Z 的慣性矩相加，將可得到立柱整個(gè)截面的對(duì)中性軸 Z 的慣性矩 I Z ： Z1 Z 2 Z 3 Z I = I + I + I = 1333.66 + 719.517 + 288.860 = 2342.037(cm4 ) 3) 主立柱的靜矩 S 的計(jì)算： （1） 主立柱的整個(gè)截面上半部分的靜矩 S 1 ： SA1 = 2 ′ 6 ′（195－83.585) ′ 195 - 83.585 = 74479.813(mm3 ) 2 SA2 = 2 ′ 51′ 6 ′（108.415－3）＝64513.98(mm3 ) SA3 = 2 ′ 29 ′ 6 ′（108.415 - 6 -14.5) = 30594.42(mm3 ) 其中SA1 、SA2 、SA3 分別為三截面的各自靜矩，所以主立柱的整個(gè)截面的上半部分的靜矩 S 為： S = SA1 + SA2 + SA3 = 169588.213(mm3 ) （2） 立柱整個(gè)截面下半部分的靜矩 S 2 ： S ' = 2′ 6′83.585′83.585 = 41918.713(mm3) S " = 270 ′ 6 ′（83.585 - 3）＝130547.7(mm3 ) 2 S = S ' + S " = 172466.413(mm3 ) 3.1.2 主立柱的強(qiáng)度分析與驗(yàn)算 圖 3.2 滑臺(tái)部件受力示意圖 一、 滑臺(tái)部件受力情況分析（如圖 3.2） 滑臺(tái)各部件的自身重量近似估算如下： 滑臺(tái)的組合件的尺寸：采用 160×160 方鋼，壁厚約 8 mm，高約 800mm 滑臺(tái)的體積：VHT = 16 ′16 ′ 80－14.4 ′14.4 ′ 80＝3891.2(cm3 ) 搖臂座的尺寸：采用 100×100 方鋼，壁厚約 8 mm，長(zhǎng)約 440mm 搖臂座的體積：VYBZ = 10 ′10 ′ 44－8.4 ′ 8.4 ′ 44＝1295.36(cm3 ) 托臂的近似尺寸：采用 100×100 方鋼，壁厚約 8 mm，長(zhǎng)約（800＋310） ＝1110mm 托臂的體積：VTB = 10 ′10 ′111－8.4 ′ 8.4 ′111＝3267.84(cm3 ) 鋼材的比重選?。?7.85t / m3 (kg / dm3 , g / cm3 ) 所以，滑臺(tái)的各部件、搖臂座和托臂的重量為： GHT GYBZ = 3891.2 ′ 7.85 = 30.55kg = 1295.36 ′ 7.85 = 10.17kg GTB = 3267.84 ′ 7.85 = 25.65kg 把滑臺(tái)、搖臂座和托臂一起考慮: GHT + GYBZ + GTB = 30.55 + 10.17 + 25.65 = 66.37(kg) ?M B = 0  F ′ 285－F  ′ 315＝1816.37′1210  ……………(1) 1 2 ?MC = 0  F ′ 600 + F  ′ 315＝1816.37′1210 ……………(2) 1 BX ? X = 0 F1 = F2 + FBX  …………………………………(3) ?Y = 0  FBY  = 1816.37kg 由式（3）得， FBX F1 ′ 600 - 33（0 = F1 - F2 ，代入式（2） F1 - F2 ) = 1816.37′1210 假定 F1 = F2 , FBX = 0 F1 = 3663.0kg 則由式（1）得： F2 = 3663.0kg FBY = 1816.37kg 綜上所述，考慮到滑臺(tái)等部件中：滑臺(tái)、搖臂座、托臂的總自重，假定自重全部集中在負(fù)載處，則近似的估算值則為 66.37kg。則一個(gè)托臂則受到的最大載荷 為 1750kg，再加上滑臺(tái)等部件的自重，托臂端部的受力大小為 1816.37kg，F(xiàn) 1 和 F 2 是經(jīng)過(guò)立柱通過(guò)滾輪給予的反作用力，F(xiàn)1 =F 2 ，F(xiàn) BX 和 F BY 為保險(xiǎn)的支承板給予的支承力，B 處是支承點(diǎn)的位置，則： F1 = F2 = 3663.0kg, FBX = 0, FBY = 1816.37kg 。 二、 舉升機(jī)的主立柱的受力情況的分析 主立柱受力情況，F(xiàn) 1 和 F 2 是滑臺(tái)經(jīng)過(guò)滾輪作用在立柱上的力，F(xiàn) BX 和 F BY 為 滑臺(tái)作用在立柱上的支承力（壓力），R HX 、R HY 和 M H 為底部支座反力。針對(duì)其立柱受力的狀況，來(lái)計(jì)算得： ? MH = 0, MH + F2 ′1890 - F1 ′ (1890 + 600) + FBY ′(83.585 -12) = 0 ?Y = 0, FBY - RHY = 0 R HX =0 R HY =F BY =1816.37kg MH = F1 ′ 600 - FBY ′ 71.585 = 2067775.2(N · mm) 三、 液壓式雙柱舉升機(jī)的主立柱強(qiáng)度校核和計(jì)算 整個(gè)立柱體可以相當(dāng)于一個(gè)懸臂梁，所以可畫出立柱的彎矩圖 圖 3.3 立柱上的 F 1 作用力及其的彎矩圖與剪力圖 由 F 1 引起的彎矩和剪力： l=2630mm b=2450mm a=180mm M max = P(l - a) = 36630 ′(2630 -180) = 89743500(N · mm) Qmax = P = 36630N 圖 3.4 主立柱上的 F 2 作用力及其彎矩圖與剪力圖 由 F 2 引起的彎矩與剪力： l=2630mm b=1850mm a=780mm M max = -P(l - a) = -36630 ′(2630 - 780) = -67765500(N · mm) Qmax = -P = -36630N 由 F BY 產(chǎn)生的 M 引起的彎矩： M = FBY ′(83.585 + 20) = 1881486.9(N · mm) M max = -M = -FBY ′(83.585 + 20) = -1881486.9(N · mm) 綜上，立柱受力的合成彎矩與合成剪力可以得出： MC = 36630′ 600 +1730499.2 = 23710499.2(N · mm) Z 在截面 C 處，剪力最大（QC=36630N），彎矩最大（MC=23710499.2）,所以此處是危險(xiǎn)截面。前面計(jì)算已經(jīng)得到 I = 2342.037cm4 ， 抗彎截面模數(shù)為： W = IZ e2 = 2342.037 ＝216.57cm3 10.81415 截面上半部分靜矩 S＝172.46cm3， IZ S = 2324.037 = 13.475mm 172.46 以下進(jìn)行強(qiáng)度校核： （1） 校核正應(yīng)力強(qiáng)度： smax = M max W = MC W = 23710499.2 ′10-1 = 216.57  10948.2(N / cm2 ) 許用應(yīng)力選： [s]＝ 541′100 ＝11040.8N / cm2 9.8′ 5 smax á[s] ，滿足強(qiáng)度條件。 （2） 校核剪應(yīng)力強(qiáng)度： t = Qmax S = QC = ? 36630  ＝87.54(N / cm2 ) 選 max IZb IZb / S 14.837 ′ 28.2 sS = 235MPa ，而許用應(yīng)力[t] = 235 ′100 = 4795.9(N / cm2 ) 9.8′ 5 tmax á[t] ，滿足強(qiáng)度條件。 (3)校核折算應(yīng)力強(qiáng)度： o = My = 23710499.2′10-1 ′10.8142 2 x I 2342.037 ＝10948.1（7 N / cm ） t = QS = 36630 ′172.46 ＝95.6（5  N / cm2） x Ib ty = -tx 2342.037 ′ 28.2 由于點(diǎn) K 處在復(fù)雜的應(yīng)力情況下，立柱體的選用材料采是 30 鋼，其特性是塑 性材料，所以將采用第四強(qiáng)度理論，將sx ,tx  的數(shù)值代入其中，用統(tǒng)計(jì)平均剪應(yīng) o = ￡ [s] 力理論對(duì)該應(yīng)力情況可以建立的強(qiáng)度條件為： j 所以 sj = = 10948.18N / cm2 á[s] = 11040.8(N / cm2 )? 即 sj ￡ [s] 所以按第四強(qiáng)度理論計(jì)算所得的折算應(yīng)力也滿足與許用強(qiáng)度要求的。 3.1.3 主立柱的剛度計(jì)算 迭加法： （1）  x= x ,a= a = 2450 = 0.932;b= b = 1895 = 0.72 l l 2630 l 2630 f A = （往外彎）用式 Pb2l 6EI (3 - b) E：彈性模量的選擇,碳鋼?。?96－206Gpa 取 201Gpa=20.1×106N/cm2 Pb2l f A1 = 6EI (3 - b) = 31588.5′ 2452 ′ 263′ 2.068 6 ′ 20.1′106 ′ 3067.858  ＝2.787(cm) （2）  f A2 = Pb2l 6EI  (3 - b) = 31588.5′1852 ′ 263′ 2.28 6 ′ 20.1′106 ′ 3067.858  = 1.75(cm) （3） fW = Ml 2 2EI 173249.92 ′ 2632 = = 2 ′ 20.1′106 ′ 3067.858 0.097(cm) 實(shí)際往內(nèi)彎的繞度 f A = f A1 - f A2 + f w = 2.787 -1.75 + 0.097 = 1.134(cm) 3.2 托臂部分的強(qiáng)度校核 3.2.1 托臂部分截面特性 其托臂部分的截面的屬于變截面，所以可先計(jì)算截面的特性數(shù)值： （1）小臂截面尺寸：70×70 方鋼，壁厚 8mm，a=70,b=54 I = 慣性矩： a 4 - b 4 12 = 704 - 544 12 = 129.225cm4 Wx = a 4 - b 4 6a = 704 - 544 6 ′ 70 = 36.92cm3 靜矩計(jì)算： S = 2 ′ 8 ′ 35 ′17.5 + 54 ′ 8 ′ (27 + 4) = 23.192cm3 （2）大臂截面尺寸：92×92 方鋼，壁厚 8mm，a=92,b=76 I = 慣性矩： a 4 - b 4 12 = 924 - 764 12  = 318.976cm4 Wx = a 4 - b 4 6a = 924 - 764 6 ′ 92 = 69.342cm3 3.2.2 托臂部分的強(qiáng)度核算 C 圖 3.5 左后托臂部件圖 圖中的 A、B、C、D 可分別對(duì)應(yīng)與托臂圖中的 A、B、C、D 四個(gè)不同的截面， 按照 A,B,C,D 幾個(gè)典型的截面進(jìn)行詳細(xì)分析，狀況如各個(gè)截面狀況如下截面 圖： X (a) A-A 截面 (b) B-B 截面（同 D-D 截面） (c) C-C 截面 圖 3.6 典型截面示意圖 （1）A 截面： 慣性矩：I=129.225cm4 ；Wx=36.92cm3 MA = 1816.37 ′ 57.4 = 52129.819kg × cm 2 o = M A = 52129.819 = 1411.92kg / cm2 W max A x 36.92 [s] = 540 ′100 = 1836.73kg / cm2 9.8′ 3 其較小的保險(xiǎn)的系數(shù)方可滿足其中強(qiáng)度需求。 （2）B 截面：92*92 方鋼 1 A1 A =80×15=1200mm 2 y =92+15 ? 2=99.5mm A1 A 2 =92×92-76×76=8464-5776=2688mm2 y A2 =92 ? 2=46mm Y C =(12×99.5+2688×46) ? (1200+2688)=243048 ? 3888=62.51mm I =80×153 ? 2+(99.5-62.51)2×1200=1664412.12mm 4 A2 I =(924-764) ? 12+(62.51-46)2×2688=392.46cm 4 所以IB = IA1 + IA2 = 392.46 + 166.44 = 558.9 cm 4 MB = 1816.37 ′ 71 = 64481.135 kg × cm 2 smax B = MB Wx = 64481.135 = 721.18kg / cm2 89.41 [s] = 540 ′100 = 1836.73kg / cm2 9.8′ 3 保險(xiǎn)系數(shù)較小可滿足強(qiáng)度要求。 （3）C 截面：A 1 =12cm 2 y A1 =92+15 ? 2+60=15.95cm A 2 =26.88cm 2 y A2 =4.6cm A 3 =60×10=6cm 2 y A3 =92+60 ? 2=12.2cm y c =(12×15.95+26.88×4.6+6×12.2) ? (12+26.88+6)=8.56cm I A1 1=50×153 ? 2+(15.95-8.56)2×12=641.73cm 4 I A2 =(924-764) ? 12+(8.56-4.6)2×16.88=759.875cm 4 I A3 =1 ′ 63 ? 12+(12.2-8.56)2×6=183.615cm 4 所以 I A 總=I A1 +I A2 +I A3 =1585.22cm 4 M C =1816.37 ? 2×110.6=100445.261kg· cm smax C = MC Wx = 100445.261 1585.22 / 8.65 = 548.095kg / cm2 [s] = 540 ′100 = 1836.73kg / cm2 9.8′ 3 滿足強(qiáng)度要求。 （4）D 截面： 慣性矩：I=318.976cm 4 ； W=69.342cm 3 M D =1816.37 ? 2×63.4=57578.929kgcm smax D = MD Wx = 57578.929 = 830.36kg / cm2 69.342 [s] = 540 ′100 = 1836.73kg / cm2 9.8′ 3 3.2.3 從托臂處考慮撓度情況  ,保險(xiǎn)系數(shù)較小所以可以滿足強(qiáng)度要求。 托臂亦可相當(dāng)于一個(gè)懸臂梁，其端部受力 P＝1816.37kg，托臂等部件主要由大臂和小臂組成，可從大臂和小臂處分別考慮： 小臂端部處的撓度： f1 Pl 3 = 小 = 3EI 1816.37 ′ 57.43 ′ 9.8 3′ 20.1′106 ′129.225 = 0.432(cm) 大臂端部處的撓度：經(jīng)受力分析，大臂端部受一個(gè)力 P＝1816.37kg 和一個(gè)彎矩 M＝1816.37×57.4＝104259.6kgcm； Pl 3 f = ?大 P 3EI = 1816.37 ′ 53.63 ′ 9.8 3′ 20.1′106 ′ 318.976 = 0.143(cm) Ml 2 f = ?大 M 2EI = 1816.37 ′ 53.6 ′ 53.62 ′ 9.8 2 ′ 20.1′106 ′ 318.976  = 0.213(cm) 因載荷引起的撓度為： f 載荷= f 1+ f p + f M = 0.432 + 0.143 + 0.213 = 0.788(cm) 因托臂的大小臂之間有 1mm 間隙，由此產(chǎn)生撓度： f間隙 = 1.864(mm) 主立柱的彎曲繞度將會(huì)使滑臺(tái)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)，滑臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)又會(huì)使托臂有一定的下沉量，經(jīng)計(jì)算， f轉(zhuǎn)動(dòng) = 0.47(cm) 。 故托臂端部總下沉量為： f總 = f載荷+ f間隙+ f轉(zhuǎn)動(dòng) = 0.788 +1.864 + 0.47 = 3.122 ? 3.1(cm〈) 6(cm) 在舉升機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，此值是滿足距立柱最遠(yuǎn)點(diǎn)的托臂支承面下沉量的要求。 第四章 舉升機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4.1 基本方案的確定 4.1.1 調(diào)速方案的選擇 4.1.2 壓力控制方案 4.1.3 順序動(dòng)作方案 4.1.4 選擇液壓動(dòng)力源 4.2 液壓系統(tǒng)圖的繪制及其工作方式 03 02 01 序號(hào) 自調(diào)分流集流閥 單向節(jié)流閥電磁換向閥 名 稱 1 1 1 數(shù)量 材 料 FJL-B10H-S SRCG-03-05 S-DSG-01-3C60-A200 標(biāo) 準(zhǔn) 備 注 1-電磁換向閥；2-單向節(jié)流閥；3-分流集流閥；4、16-液控單向閥；5-壓力表； 6-電磁換向閥；7-溢流閥；8、11-過(guò)濾器；9-安全溢流閥；10-泵；11-液位計(jì)；12， 13-液壓缸；14，15-行程開關(guān)；17-截止閥 舉升機(jī)的液壓回路如上圖所示，共兩部分組成。升降回路和補(bǔ)油回路。 升降回路。液壓缸的升降由三位四通換向電磁閥 1 控制。當(dāng)按下起升按鈕，電磁鐵YA1 得電，換向閥 1 左位，液壓油經(jīng)過(guò)單向節(jié)流閥 2，然后經(jīng)過(guò)分流集流 閥分成兩股相同流量的液壓油進(jìn)入液壓缸 12、13，使兩液壓缸活塞同步上升， 把汽車舉起。當(dāng)按下下降按鈕，電磁鐵 YA2 得電，換向閥 2 右位，液壓油進(jìn)入兩 個(gè)油缸上腔，液控單向閥在壓力油下打開，兩油缸中的液壓油經(jīng)分流集流閥流使 流出的流量一致，液壓缸同步下降，將汽車降下。當(dāng)舉升機(jī)升到工作高度，同時(shí) 觸動(dòng)行程開關(guān) 14、15，電磁閥 1 失電中位，泵卸荷，回路由液控單向閥保壓， 推上機(jī)械鎖，即可進(jìn)行維修工作。 補(bǔ)油回路。加入液壓缸和回路中液壓元件沒有泄露，油缸的設(shè)計(jì)制造達(dá)到要求的話，以上的回路足以保證兩舉升臂的同步上升和下降。但是由于泄露的不可避免。油缸和活塞之間，兩油缸之間的管路連接處，都會(huì)產(chǎn)生一定的泄露，壓力 越大，使用時(shí)間越長(zhǎng)，泄露就會(huì)越厲害。這樣兩舉升臂的移動(dòng)就會(huì)產(chǎn)生很大的誤差， 為了使兩舉升臂能夠同步運(yùn)行，必須消除這種同步誤差。因?yàn)檫@種誤差主要是泄 露引起的，所以我們?cè)O(shè)計(jì)了補(bǔ)油回路。補(bǔ)油回路由三位四通電磁換向閥 6、液控單向閥 4、溢流閥 7 和行程開關(guān) 14、15 組成。行程開關(guān)安裝在舉升機(jī)兩側(cè)舉升臂行程的最上端。當(dāng)換向閥 1 左位工 作，油缸 12、13 在壓力油的驅(qū)動(dòng)下同時(shí)上升。假若兩活塞完全同步，同時(shí)達(dá)到 最高點(diǎn)，兩行程開關(guān)同時(shí)接通，補(bǔ)油回路不工作，換向閥失電中位，泵卸荷。若 兩液壓缸不同步，液壓缸 12 首先達(dá)到最高點(diǎn)，行程開關(guān) 14 被接通，但液壓缸 13 沒有達(dá)到最高點(diǎn)，行程開關(guān) 15 處于斷開狀態(tài)，則電磁體 YA4 得電，換向閥 6 右位，壓力油通過(guò)補(bǔ)油回路進(jìn)入液壓缸 13，缸 13 繼續(xù)上升，進(jìn)入液壓缸 12 多 余的液壓油經(jīng)過(guò)溢流閥 7，流回油箱，當(dāng)缸 13 升到最高點(diǎn)，行程開關(guān) 15 被接通， 換向閥 1 失電中位，泵卸 荷，補(bǔ)油停止。反之若缸 13 先達(dá)到最高點(diǎn)，而缸 12 未 達(dá)到，行程開關(guān) 15 被接通，14 扔處于斷開狀態(tài)，則電磁鐵 YA3 得電，換向閥 6 左位，液壓油經(jīng)補(bǔ)油回路進(jìn)入油缸 12，油缸 12 繼續(xù)上升，進(jìn)入油缸 13 的多余 的壓力油經(jīng)過(guò)溢流閥 7，流回油箱，當(dāng)油缸 12 上升到最高點(diǎn)，行程開關(guān) 14 也被 接通，換向閥 1 失電中位，泵卸荷，補(bǔ)油停止。當(dāng)行程開關(guān) 14、15 都未接通時(shí)， 換向閥 6 中位，補(bǔ)油回路不工作。 4.3 初步估算液壓系統(tǒng)的工作壓力 液壓缸的有效工作壓力可以根據(jù)下表確定： 表 4.1 液壓缸牽引力與工作壓力之間關(guān)系 牽引力 F（KN） <5 5-10 0 10-2 20-3 0 30-5 0 >50 工作 <0.8 1.5- 2.5- 3-5 5-6 >6-7 壓力 -1.0 2 3 P(MPa) 表 4.2 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力 該舉升機(jī)額定舉重 3.5t，經(jīng)簡(jiǎn)單受力分析知，液壓缸的推力為 35KN，根據(jù)上面兩個(gè)表，可以初步確定液壓缸的工作壓力為：P=6MPa。 4.4 液壓缸的主要參數(shù)設(shè)計(jì)及校核 4.4.1 液壓缸缸筒內(nèi)徑的確定 該液壓缸按照推求來(lái)計(jì)算缸筒內(nèi)徑， 計(jì)算式如下： 要求活塞無(wú)桿腔的推力為 F 時(shí)， D = 其內(nèi)徑為： 式中： D —活塞直徑也是缸筒內(nèi)徑，m F —無(wú)桿腔推力， N P —工作壓力， Pa h —液壓機(jī)工作效率， 0.95 D = 代入數(shù)據(jù):  4F = pPh = 0.088m = 88mm 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)取標(biāo)準(zhǔn)值 D=90mm 4.4.2 活塞桿外徑的確定及其校核 活塞缸的內(nèi)徑和活塞的一些數(shù)據(jù)如：外徑要取標(biāo)準(zhǔn)值。其原因是活塞和活塞缸還要與其他的標(biāo)準(zhǔn)零件相互配合，如密封圈等，故活塞和液壓缸的內(nèi)徑也應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化，方便于其他標(biāo)準(zhǔn)件的選用。 活塞桿直徑的確定： 活塞桿的直徑根據(jù)受力情況和液壓缸的結(jié)構(gòu)形式來(lái)確定受拉時(shí)：d = (0.3-0.5) 受壓時(shí)：P < 5MPa d = (0.3-0.5)D 5 < P < 7MPa d = (0.5-0.7)D P > 7MPa d = (0.7)D 液壓缸缸工作壓力為 6MPa，取 d = 0.6D = 54（mm） （1）活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算 在穩(wěn)定的情況下的活塞桿，只受推力或者是拉力，將可以近似看為直桿可用直桿承受拉壓載荷的強(qiáng)度公式來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算： s= F ′106 ￡ [s] 2 p d 4 式中： F—活塞桿的推力，N D—活塞桿的直徑，mm s—材料的許用應(yīng)力，MPa 活塞桿用 45 號(hào)鋼。 s= ss ,s n s  = 340MPa, n = 2.5 代入數(shù)據(jù): 136MPa d s= F ′106 = 35′103 ′ 4 = < s p 3.14 ′ 542 15.29MPa [ ] 2 4 故活塞強(qiáng)度滿足要求。穩(wěn)定性校核 該活塞桿沒有偏心載荷，按照等截面法，將活塞桿和活塞缸視為一體。已知： 缸體長(zhǎng)度l1 =1191mm 工作行程 l=950mm 活塞桿直徑 d=54mm 計(jì)算長(zhǎng)度 L= l 1 +l=2141mm 活塞桿截面積： pd 4 A = 4 = 2289.06mm2 活塞桿轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： pd 4 J = 64 = 417181.19mm4 K = 活塞桿回轉(zhuǎn)半徑： = d = 16mm 4 柔性系數(shù)： m = 85， 末端條件系數(shù) n = 2。 L 則其細(xì)長(zhǎng)比： K = 2141 = 133.8 3 m 16 = 120.2 FK = 故采用以下公式進(jìn)行校核： np2 EJ L2 E 為活塞桿材料的彈性模量,鋼材取 E= 2.1′1011 Pa 2 ′p2 ′ 2.1′1011 ′ 417181.19 ′10-12 FK = 代入數(shù)據(jù)： F ￡ FK 2.1412 = 376.88KN 其穩(wěn)定條件為： nK 式中：n k -穩(wěn)定安全系數(shù)，一般取 n k =2-4，此處取 n k =3 F- 液壓缸最大推力， KN FK 代入數(shù)據(jù)： nk F ￡ FK = 376.88 = 125.6KN 3 滿足 nK ，故活塞桿滿足穩(wěn)定性要求。 4.4.3 液壓缸壁厚的確定 液壓缸壁厚有結(jié)構(gòu)和工藝要求確定，一般按照薄壁筒計(jì)算，壁厚由下式確定： d3 Py D 2s 式中：D-液壓缸內(nèi)徑 mm d-缸體壁厚 cm Py -液壓缸最高工作壓力 Pa，一般取 Py =（1.2-1.3)Pa [s] -缸體材料的許用應(yīng)力， 鋼材取[s] =100-110MPa d3 1.3′ 6 ′106 ′ 9 = 代入數(shù)據(jù)： 2 ′100 ′106 0.35cm 考慮到液壓缸加工液壓缸需一定的要求， 可將其壁厚適當(dāng)增厚， 取壁厚 d=5mm。因?yàn)楦淄惨c端蓋焊接，故缸筒材料采用 S35 無(wú)縫鋼管，機(jī)械加工后調(diào)質(zhì)處理。 4.4.4 液壓缸連接法蘭的最小厚度，及其連接螺栓的校核 法蘭的厚度可按下面公式確定： h 3  ′10-3 F-缸筒承受的最大應(yīng)力 N, F=35N b-螺栓中心到法蘭壁的距離 m，b=0.013m ra -法蘭半徑 m， d1 -法蘭螺栓孔的直徑 m， ra =0.076 m d1 =0.012 m [s] -缸筒材料的許用應(yīng)力 MPa， [s] =100MPa -3 h 3 代入數(shù)據(jù)： ′10 = 0.0095m 為了方便加工與裝配，取 h=25mm 連接螺栓的強(qiáng)度校核 螺栓選用的是內(nèi)六角螺栓公稱直徑為 8mm s= KF 螺栓承受的拉應(yīng)力： p 2 z d 4 N/m t= K1KFd1 ′10-6 0.2d 3 z 螺栓承受的剪應(yīng)力： 0 N/m F-為缸筒承受的最大推力, N,F=35KN K-為擰緊螺紋的系數(shù),不變載荷取 K=1.25-1.5,變載荷取 K=2.5-4 d-為液壓缸直徑， mm K1 -螺紋連接的摩擦系數(shù),平均取 0.12 d0 -螺栓公稱直徑，為 8mm Z-螺栓的數(shù)量,為 6 s= 0.12 ′ 35′103 = p 2 ′ 90 ′ 6 0.110MPa 代入數(shù)據(jù)： 4 t= 0.12 ′1.5′ 35