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. . 普通式雙柱汽車舉升機(jī)設(shè)計(jì) 摘 要：隨著社會(huì)發(fā)展，汽車成了必不可少的交通工具，汽車的維修和保養(yǎng)也越 來(lái)越多，在各種各樣汽車維修廠和保養(yǎng)店中，汽車舉升機(jī)都是必不可少的維修機(jī)械， 而其中雙柱式汽車舉升機(jī)應(yīng)用的較多?，F(xiàn)在，市場(chǎng)上有許多種類的舉升機(jī)，雙柱舉 升機(jī)，四柱舉升機(jī)，剪式舉升機(jī)，汽車舉升機(jī)組合。此文簡(jiǎn)單的介紹了舉升機(jī)的種 類，我們根據(jù)提供的數(shù)據(jù)來(lái)確定舉升機(jī)的方案之后，選擇了龍門雙柱式舉升機(jī)來(lái)進(jìn) 行了設(shè)計(jì)與說(shuō)明，使得舉升穩(wěn)定且安全，后面又對(duì)舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)和工藝進(jìn)行了分析 和計(jì)算。然后校核雙柱的剛強(qiáng)度，校核計(jì)算托臂的強(qiáng)度。后面再對(duì)液壓缸的活塞桿 的安全性和剛度和壓桿強(qiáng)度校核，確保提升機(jī)按照設(shè)計(jì)使用要求，安全實(shí)用。 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)是汽車維修普通龍門式雙柱舉升機(jī)，我們采用了液壓驅(qū)動(dòng)的方 式，設(shè)計(jì)的特點(diǎn)包含有：1 操作簡(jiǎn)單，安全可靠；2 價(jià)格實(shí)惠，擁有較大的市場(chǎng)份額； 3 龍門式無(wú)橫梁，拆裝方便；4 采用可伸縮式非對(duì)稱托臂，加大托臂工作范圍；5 適 用于各種轎車；6 使用壽命較長(zhǎng)；7 低能耗，節(jié)約能源。 關(guān)鍵詞：龍門式，雙柱舉升機(jī)，舉升安全穩(wěn)定，保險(xiǎn)裝置，液壓?jiǎn)?dòng)、強(qiáng)度校核， . . Abstract with the development of society, the car has become an indispensable means of trans port, car repair and maintenance is also more and more, in a variety of car repair plan t shop, car lift repair machinery are essential, and the double column type auto should be used more. Now, there are many types of lifting machine market, double lift, machin e, auto lift machine combination. This paper introduces a simple type of lifting machin e, we provide data to determine the lifting scheme, the choice of Long men double col umn lifting machine was designed and introduced, the lifting stability and safety, and th e back lifting machine structure and process are analyzed and calculated. Then just chec k the strength of double column, the strength checking calculation. Back then the safety of the piston rod of the hydraulic cylinder and the stiffness and strut strength checking, ensure the hoist in accordance with there quire of design, safety and practicality. This graduation design is a common type of Long men automobile repair double colum n lifting machine, we use the hydraulic drive mode, design features include: 1, simple operation, safe and reliable; 2 affordable, with a large market share; 3 Long men typ e beams, convenient disassembly and assembly; 4 with telescopic asymmetric arm increas e the scope of work; 5, applicable to all kinds of car 6; long service life; 7 low energy consumption, energy saving. Key words: Long men type, double lift, lifting safety, safety device, hydraulic starting, strength check。 . . 目 錄 第一章緒論 .............................................................................................................................1 1.1 引言 ...........................................................................................................................................................1 1.2 舉升機(jī)的方案擬定 ..................................................................................................................................1 1.2.1 常用汽車舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)類型 ..........................................................................................................1 1.2.2 汽車舉升機(jī)的重要參數(shù) ...................................................................................................................1 1.3 汽車舉升機(jī)的主要結(jié)構(gòu)與要求 ...............................................................................................................2 1.3.1 舉升裝置的要求 ..............................................................................................................................2 1.4 普通式雙柱汽車舉升機(jī)結(jié)構(gòu)方案的確定 ..............................................................................................2 2 普通式雙柱汽車舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .................................................................................3 2.1 舉升裝置 ..................................................................................................................................................3 2.2 平衡機(jī)構(gòu) ..................................................................................................................................................4 2.3 立柱 ..........................................................................................................................................................5 2.4 支撐機(jī)構(gòu) ..................................................................................................................................................5 2.5 保險(xiǎn)機(jī)構(gòu) ..................................................................................................................................................6 3 普通式雙柱汽車舉升機(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 主立柱的受力分析與計(jì)算 [5]..........................................................................................................7 3.1.2 對(duì)立柱截面進(jìn)行分析和計(jì)算。 ......................................................................................................8 3.1.3 確定慣性矩 ......................................................................................................................................9 3.1.4 立柱靜矩 S 的計(jì)算： .......................................................................................................................9 3.1.5 主立柱的強(qiáng)度分析與驗(yàn)算 ............................................................................................................10 3.1.6 滑臺(tái)部件受力情況分析 .................................................................................................................10 3.1.7 舉升機(jī)主立柱受力情況分析 ........................................................................................................11 3.1.8 主立柱強(qiáng)度校核計(jì)算 .....................................................................................................................12 3.1.9 主立柱的剛度計(jì)算 .........................................................................................................................15 3.2 托臂部分的強(qiáng)度校核 ............................................................................................................................16 3.2.1 托臂部分截面特性 ........................................................................................................................16 3.2.2 托臂部分強(qiáng)度核算 ........................................................................................................................16 3.2.3 從托臂處考慮撓度情況 ................................................................................................................19 4 液壓系統(tǒng) ...........................................................................................................................20 4.1 液壓系統(tǒng)工作原理 ................................................................................................................................20 4.2 液壓缸活塞桿受壓校核 ........................................................................................................................21 4.2.1 液壓缸活塞桿強(qiáng)度驗(yàn)算 ................................................................................................................21 4.2.2 液壓缸活塞桿受壓穩(wěn)定性校核 ....................................................................................................21 5 結(jié)論 ...................................................................................................................................23 參考文獻(xiàn) ...............................................................................................................................24 致謝 ...................................................................................................................................25 . . 第一章緒論 1.1 引言 隨著科學(xué)的不斷發(fā)展，人民生活越來(lái)越好，汽車也越來(lái)越多，汽車維修和保養(yǎng) 的市場(chǎng)也日漸加大。而舉升機(jī)在汽車維修和保養(yǎng)中至關(guān)重要。在各式各樣的修理 廠和 4S 店、就算是平常的一家補(bǔ)胎店中都會(huì)配備舉升機(jī)。所以舉升機(jī)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越 發(fā)激烈。 最早的單柱式舉升機(jī)越來(lái)越不適應(yīng)現(xiàn)在的市場(chǎng)，因其只適應(yīng)于修理汽車四周 的地方，汽車底部的大部分會(huì)被阻擋，所以舉升機(jī)有了很多修改方案，有了簡(jiǎn)單的 如雙柱式、四柱式、剪式。還有組合移動(dòng)汽車式等。而其中雙柱式簡(jiǎn)單可靠，維護(hù) 簡(jiǎn)易，安全系數(shù)高，而且擁有優(yōu)秀的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。占據(jù)了舉升機(jī)的一大部分市場(chǎng)。 1.2 舉升機(jī)的方案擬定 1.2.1 常用汽車舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)類型 現(xiàn)在，生產(chǎn)汽車維修用舉升機(jī)的廠家眾多，舉升機(jī)的類型也多種多樣。 舉升機(jī)的分類及升降裝置的形式也有很多種，包括螺旋升降，升降液壓缸，齒 輪齒條，起重鏈條傳動(dòng)升降式提升機(jī)等。 舉升驅(qū)動(dòng)力一般有兩種：電機(jī)動(dòng)力式舉升機(jī)和液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)式舉升機(jī)。 1.2.2 汽車舉升機(jī)的重要參數(shù) 下圖是一家廠家普通龍門式雙柱舉升機(jī)一些重要技術(shù)參數(shù) 如表 1.2 所示。 表 1.2 . . 表 1.2 為這次設(shè)計(jì)所要求的數(shù)據(jù)，我所設(shè)計(jì)的是采用 T-4.0C 的數(shù)據(jù)要求。 1.3 汽車舉升機(jī)的主要結(jié)構(gòu)與要求 普通舉升機(jī)的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分為 6 種，其中有（1）整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（2）舉升 方式設(shè)計(jì)；（3）驅(qū)動(dòng)模式選擇；（4）平衡裝置設(shè)計(jì)；（5）安全與保險(xiǎn)設(shè)計(jì)； （6）托盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 1.3.1 舉升裝置的要求 根據(jù)國(guó)家 GB5226 中的相關(guān)規(guī)定，普通舉升機(jī)的電器系統(tǒng)的安全絕緣耐壓符合要 求。 液壓系統(tǒng)在設(shè)計(jì)舉升機(jī)時(shí)非常重要的重點(diǎn)，為動(dòng)力結(jié)構(gòu)。在平常的舉升機(jī)設(shè)計(jì) 中，其中的液壓缸、各種連接管路和接頭調(diào)壓閥所能最大能承受的壓力至少要是設(shè) 定壓力的兩倍。且這些裝置不能產(chǎn)生永久變形。 1.4 普通式雙柱汽車舉升機(jī)結(jié)構(gòu)方案的確定 根據(jù)我們對(duì)一般的舉升機(jī)的要求和認(rèn)識(shí)，我設(shè)計(jì)了如圖 1.4 的雙柱舉升機(jī)的結(jié)構(gòu) 示意圖 圖 1.4 龍門式雙柱舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖 從示意圖可大致看出，這個(gè)舉升機(jī)由立柱、滑臺(tái)、托臂、液壓系統(tǒng)、舉升系統(tǒng)、同 . . 步機(jī)構(gòu)組成。這個(gè)舉升機(jī)通過(guò)液壓系統(tǒng)來(lái)提供動(dòng)力并控制機(jī)械啟動(dòng)和停止。在這次 設(shè)計(jì)中我們安裝了兩個(gè)液壓油缸，由液壓缸來(lái)通過(guò)鏈條帶動(dòng)托臂上升，來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車 的升降。 2 普通式雙柱汽車舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1 舉升裝置 下圖為這次設(shè)計(jì)的舉升機(jī)的舉升裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。 ， 圖 2.1 舉升裝置結(jié)構(gòu)圖 從上圖中可以看到，我們通過(guò)滑輪機(jī)構(gòu)來(lái)使得液壓缸行程來(lái)縮短，我們將鏈條放入 滑輪槽中，鏈條的其中一端固定在立柱上，而另一端固定在滑臺(tái)上。在液壓缸舉升 時(shí)，滑臺(tái)上升的高度就為液壓缸行程的兩倍，這樣變相可以使液壓缸行程減半并帶 動(dòng)托臂上升。 . . 圖 2.2 動(dòng)力裝置示意圖 這次設(shè)計(jì)的舉升機(jī)舉升裝置是通過(guò)開(kāi)啟電動(dòng)機(jī)來(lái)控制液壓系統(tǒng)的液壓?jiǎn)卧?，?液壓油壓進(jìn)液壓缸中，使得活塞杠桿上升，來(lái)推動(dòng)滑臺(tái)升降。如圖 2.2 從圖 2.2 中可以看出這次舉升機(jī)設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)裝置的大致示意圖，可以看出這個(gè)液壓通 過(guò)外接的控制單元來(lái)控制液壓油進(jìn)出，但由于有這兩個(gè)液壓缸是通過(guò)一個(gè)液壓膠管 來(lái)連接的，這會(huì)導(dǎo)致左右兩個(gè)液壓缸的舉升有一個(gè)時(shí)間差，有可能使得啟動(dòng)不平穩(wěn)， 還有可能讓兩邊的舉升速度不一致而托臂不平衡，這樣就不安全穩(wěn)定。故此，我們 在這基礎(chǔ)上加上了兩套鋼絲繩來(lái)同步舉升。 2.2 平衡機(jī)構(gòu) 舉升機(jī)的上升和下降時(shí)，為了安全，兩邊的托臂必須同時(shí)上升和下降。為了保 持平衡，我們應(yīng)用了平衡裝置來(lái)保證兩邊同時(shí)上升和下降，而平常我們利用鋼絲繩 來(lái)平衡兩邊滑臺(tái)。這次我們安裝了兩副走向相反，左右對(duì)稱的鋼絲繩，使得這兩副 鋼絲繩的張力一致，這樣就能保證平衡。其中一個(gè)立柱中的鋼絲繩走向如圖 2.2 所 示。 鋼 絲 繩 下 滑 輪2件 上 滑 輪滑 臺(tái) . . 圖 2.2 鋼絲繩的走向示意圖 2.3 立柱 雙柱舉升機(jī)，顧名思義，由左右兩個(gè)立柱構(gòu)成，立柱需要有較大的強(qiáng)度和剛 度，用來(lái)支撐整個(gè)托舉裝置和汽車的重量。且立柱內(nèi)部裝有滑臺(tái)和液壓舉升裝置， 為了平穩(wěn)的上升和下降，立柱必須有一定的行位公差，立柱的內(nèi)壁必須要有相應(yīng)的 直線度和平行度。這樣才能使滑臺(tái)能平穩(wěn)安全上升和下降。如圖 2.3，為這次設(shè)計(jì)的 立柱俯視圖。 圖 2.3 立柱的俯視圖 2.4 支撐機(jī)構(gòu) 支撐機(jī)構(gòu)采用非對(duì)稱式托臂，托臂還具有伸縮性，這樣加大了托臂的工作范圍， 能更好的更安全的托起汽車。適應(yīng)于各種汽車，達(dá)到維修目的。如圖 2.4 為支撐托 臂的工作范圍示意圖。 . . 圖 2.4左 右 托 臂 的 工 作 范 圍 示 意 圖 1—托臂未伸縮是工作路線，2—托臂伸長(zhǎng)后的工作路線 我們可以看出托臂的工作范圍為圖中的陰影部分，四個(gè)托臂都可以伸縮，軌跡 1 是 未伸縮時(shí)的工作線路，軌跡 2 是伸縮后的工作路線。1 和 2 所構(gòu)成的扇形區(qū)域?yàn)檎麄€(gè) 托臂的工作范圍，這樣的設(shè)計(jì)就更加適應(yīng)了大多數(shù)汽車底盤，加大了適應(yīng)面?？墒?托臂要用來(lái)支撐整個(gè)汽車的重量，所以我們?cè)O(shè)計(jì)了非對(duì)稱的托臂，用來(lái)保證托臂的 剛強(qiáng)度。托臂如圖 2.5 所示。 Ⅱ 圖 2.5 非對(duì)稱式托臂的結(jié)構(gòu)圖 2.5 保險(xiǎn)機(jī)構(gòu) 對(duì)于汽車舉升機(jī)來(lái)說(shuō)，因?yàn)榫S修工作常在車底要求，故安全性能是其中一項(xiàng)至 關(guān)重要的要求。所以對(duì)平常的舉升機(jī)，我們都會(huì)為其加上多種保險(xiǎn)裝置和保護(hù)措施， 防止事故的發(fā)生。其中有液壓自鎖、托臂機(jī)械自鎖。在這次設(shè)計(jì)中，通過(guò)電磁安全 鎖來(lái)達(dá)到保證安全的作用，我們?cè)诨_(tái)的一側(cè)設(shè)計(jì)了棘輪，在汽車上升時(shí)，安全鎖 打開(kāi)，頂住滑臺(tái)，預(yù)防滑臺(tái)在失去重力后滑落，從而達(dá)到保險(xiǎn)的作用。而且我們?cè)?左右兩個(gè)立柱都裝有安全鎖，防止其中一個(gè)失效，達(dá)到雙保險(xiǎn)的作用。滑臺(tái)一側(cè)為 棘輪，在失去動(dòng)力時(shí)，防止滑臺(tái)滑落，保證安全。 . . 123 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 如圖 2.7，為我們?cè)O(shè)計(jì)所需要的電磁安全鎖，它主要部分是由電次鐵，保險(xiǎn)孔套和保 險(xiǎn)孔支撐板所構(gòu)成。保險(xiǎn)孔板用來(lái)支撐住滑臺(tái)，而電磁鐵來(lái)控制保險(xiǎn)孔板的開(kāi)關(guān)， 如圖是電磁鐵失電時(shí)，保險(xiǎn)孔板頂住滑臺(tái)，這樣滑臺(tái)就無(wú)法下降。 3 普通式雙柱汽車舉升機(jī)的強(qiáng)剛度分析與驗(yàn)算 雙柱式汽車舉升機(jī)，用于舉升汽車，一般的工作負(fù)荷都好大，而且一定要確保 安全，故我們必須要對(duì)舉升機(jī)的主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度分析和校核，這次我們對(duì)主力柱、 滑臺(tái)、托臂液壓缸活塞杠這幾個(gè)關(guān)鍵部位進(jìn)行了受力分析和強(qiáng)度校核。 圖 3.0 從圖 3.0 中看出，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的雙柱舉升機(jī) T-4.0C 型號(hào)為，可以看出舉升機(jī) 的主要性能參數(shù)為：額定舉升重量為 4000kg；舉升臂在最低高度 100mm，最大舉升 高度為 1800mm，所以工作行程為 1700mm。在舉升 4000kg 的時(shí)候，從最低位置舉升 到最高位置的時(shí)間為 55s；當(dāng)將 4000kg 汽車下降時(shí)，從最高下降到最低點(diǎn)時(shí)間為 50s；我們所采用的電動(dòng)機(jī)功率 2.2 KW； . . 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 主立柱的受力分析與計(jì)算 [5] 舉升機(jī)的主力柱將承擔(dān)滑臺(tái)和棘輪處所受的向內(nèi)彎的力矩。所以我們必須要在 立柱的底部焊接兩個(gè)加強(qiáng)筋，防止立柱低裂開(kāi)，造成危險(xiǎn)事故。同時(shí)立柱為主要受 力機(jī)構(gòu)，必須要有一定的剛度和硬度，我們先通過(guò)對(duì)其截面進(jìn)行計(jì)算確定立柱截面 形心的位置，然后來(lái)進(jìn)行計(jì)算受力和剛度和強(qiáng)度。 3.1.2 對(duì)立柱截面進(jìn)行分析和計(jì)算。 yZ231Z ′12A21332CY′ c′ 2′ A12e1Y′ =31 圖 4.0 . 我們要計(jì)算出整個(gè)截面的形心，可以先把主力柱的截面分為 A1.A2.A3 三個(gè)部分， 如圖 4.0 所示。Z1，Z2 和 Z3 分別三中性軸復(fù)合部分，三部分的面積和中心 Z 軸距離 分別為 計(jì)算各部分的面積 )(39486270194621 mA????? )()57(2＝? 32＝ ∴重心 C 到相應(yīng)邊的距離 e： . . [19] ………………(4.1) 222119470658.49()()()aHbdYe m??????(.35.89412?)(3 m.75.63Y?? 下面計(jì)算截面型心 C 相對(duì)在 Y 軸上距離為； …(4.2))(19.83346129857.53421 mAAiC ??????＋ 3.1.3 確定慣性矩 根據(jù)圖 4.0 所示，三質(zhì)心的段分別 C1，C2，C3，Z1，Z2，Z3 的心軸，他們是從 Z 軸的距離分別為： )(69.24.5819.31Ca???)(07.892 ma??.5733 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))(36.185946.2341211 cmaebhBeAaIZ ＝?????.7281.0765 422 ＝? )(1.634.9142 333 cAaIZ ＝??? 、 、 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12 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 ：ZI )(519.2847.648.71236.85 4321 cmIIZZ ????? 3.1.4 立柱靜矩 S 的計(jì)算： （1）先計(jì)算舉升機(jī)主力柱截面上部分的靜矩 S1： ………………(4.4))(57.36219.84)19.83462 31SA ?????－（ )(.60.05m） ＝－（ 814)59 33A（ . . 計(jì)算出了 、 、 ，將其相加的出立柱截面上部分的靜矩 S 為：1AS23A )(7.4 3m??? （2）然后計(jì)算舉升機(jī)主立柱截面下部分的靜矩 S2： )(609.1529.831.6 3S? 7870" ） ＝（ ?? )(.453"2 m? 3.1.5 主立柱的強(qiáng)度分析與驗(yàn)算 在維修汽車時(shí)，托臂需要將汽車固定在一定的高度，且這必須穩(wěn)定，牢固。所 以我們要對(duì)舉升機(jī)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度分析和演算。我們先計(jì)算滑臺(tái)的受力。 圖 4.1 滑臺(tái)部件受力情況示意圖 3.1.6 滑臺(tái)部件受力情況分析 對(duì)滑臺(tái)部件重量進(jìn)行近似故算，如下： 滑臺(tái)組合件尺寸：采用 的?160m的 鋼 材 ， 壁 厚 8 m， 高 0 滑臺(tái)體積： )(2.391804.83cVHT ＝－? 搖臂座尺寸：采用 100mm100mm 鋼材，壁厚 8 mm，長(zhǎng) 440mm 搖臂座體積： )(6.5.103YBZ ＝－ ?? FBYBX2C206.37kg1F . . 對(duì)托臂部件進(jìn)行近視估算，如下： 托臂近似尺寸：采用 100100 鋼材，壁厚 8 mm，長(zhǎng)度為 1110mm= 托臂體積： )(4.326714.8103cmVTB ＝－ ??? 鋼材比重選?。?)/,/(/5.733cgdmkt 分別計(jì)算出滑臺(tái)，托臂座和托臂的重量GHT.08.2391???kgYBZ1756T..47 將滑臺(tái)、搖臂座和托臂相加，可以得出總質(zhì)量： )(37.65.217.05.3kgGTBYZHT ???? 因?yàn)橛袃蓚€(gè)托臂，最大載重為 4 噸，所以其中一個(gè)的托臂受載為 2 噸，再加上 其本身的重量。 計(jì)算出滑臺(tái)應(yīng)受到的力，如下： ……………………………(4.5)0??BM1307.261068521 ??＝－ F ……………………………(4.6) C?＝BX ……………………………………………………(4.7) X21 0?YkgFBY37.06 由式 4.7 得， ，代入式 4.621X? 10.)521 ???（＋ 假定 0,?BX 則由式 4.5 得： kgFBY37.26845.1 計(jì)算出滑臺(tái)對(duì)負(fù)載的力， ，F(xiàn) 1=F2，F(xiàn) BX和 FBB 處是支承點(diǎn)位置，則： 。kgYBX37.06,,804.521 ?? 3.1.7 舉升機(jī)主立柱受力情況分析 上面我們已經(jīng)計(jì)算出了滑臺(tái)對(duì)主立柱的力 F1.F2. . by。其中 和 byBXFBXF 是滑臺(tái)對(duì)主力柱的壓力；而 F1 和 F2 為滑臺(tái)對(duì)主力柱的衡向力。從圖 4.3 可以看出 . . 其的具體受力情況。 BXFYF12R HXYM 圖 4.2 主立柱受力情況示意圖 根據(jù)圖 4.2 我們可以通過(guò)計(jì)算得出 Mh： 0)129.83()521890(,02 ?????????BYH FFM?YBRFY RHX=0 RHY=FBY=2066.37kg )(9.26013.7521 kgmBYH??? 3.1.8 主立柱強(qiáng)度校核計(jì)算 上面我們已經(jīng)計(jì)算出了主立柱的受力，下面我們對(duì)主力柱的強(qiáng)度進(jìn)行校核。 我們可以立柱體看成是一個(gè)懸臂梁，這樣就可以畫(huà)出主立柱的受力圖，詳情見(jiàn) 圖 4.4： . . BAF1a=(+)2QMb 圖 4.3 主力柱 F1 所造成的彎矩圖和剪力圖 l=2600mm b=2415mm a=185mm )(6.12405)8260(84.53)(max kgmlPM????? kgQ0.2 圖 4.4 為力 F2 所造成的彎矩圖和剪力圖。A B 1M(-)1(-)Q=5234.80kgF 圖 4.4 為力 F2 所造成的彎矩圖和剪力圖。 l=2600mm b=1890mm a=710mm )(56.9837)71026(804.53)(max kgmlPM????? kgQ.2AMBM3(-) 圖 4.5 力 Fby 所造成的彎矩圖和剪力圖。 . . kgFMBY2.146958.7??? )(168.495)3(max kgmBY??? 將上面的所求的力合成。得出圖圖 4.7合 成 彎 矩 圖ACD(+)A(+)C合 成 剪 力 圖 BB 圖 4.6F1.F2 和 Fby 合成彎矩圖和剪力圖 從上圖中可以看出 )(1.2748580.234)(1 kgmaPM＝???96319.78D? C 處的受力，剪力和彎矩都達(dá)到了最大，所以這個(gè)地方為危險(xiǎn)截面。所以我們對(duì) C 處進(jìn)行強(qiáng)度校核。 通過(guò)上面計(jì)算的的 ，所以抗彎截面模數(shù)應(yīng)該為：4519.28cmIZ? ………………………………………(4.8)3 42 ..10598eIWZ＝?? 所以我們可以算出截面上半部分靜矩為 ， mSIZ436.12.7598? …………(4.9) 下面開(kāi)始進(jìn)行強(qiáng)度校核： （1）校核正應(yīng)力強(qiáng)度： ………………(4.10))/(72.1083.257482maxax cmkgWMC???? ?? 許用應(yīng)力選： …………………………(4.11) ??/.910＝＝ . . ，滿足強(qiáng)度條件。][max?? （2）校核剪應(yīng)力強(qiáng)度： …………………(4.12))/(294.1.8436.1052/ 2axa cmkgckgSbIQZC＝???? 選 ，而許用應(yīng)力 ………(4.13)MPS235???/5.7. 2?? ，滿足強(qiáng)度條件。][max?? （3）折算應(yīng)力強(qiáng)度校核： 可以知道，截面上的最大正應(yīng)力在離中性軸最遠(yuǎn)的地方。所以在截面 C 的邊緣 去某點(diǎn) k ……………………(4.14)）（＝ 2 1 /71.0859.28407cmkgIMyx ???? ………………………………(4.15) ）（＝ 2/...53bQSx? y?? 因?yàn)榱⒅鶠樗苄圆牧?，故?jì)算 K 點(diǎn)的受力，我們應(yīng)用第四強(qiáng)度理論， 將 的數(shù)值代入，得： …………………(4.16)x??, ????????23j 所以 222 /08.14][/71.089.137.108 cmkgcmkgj ????? 即 …………………………………………………(4.17)???j ∴計(jì)算所得的應(yīng)力應(yīng)該滿足第四強(qiáng)度理論的要求。 3.1.9 主立柱的剛度計(jì)算 我們應(yīng)用迭加法： （1） 72.06189;273.061, ???lblax??? 由 F2引起的繞度： 用式 ………………………………………(4.18))3(6 2??EIlPbfA E：彈性模量的選擇： 碳鋼??； = = 1Af )3(62??IlPb )(2.3519.28401.6769845 cm＝? . . …………(4.19) （2） 92.06415,273.061, ???lblax??? 由 F1引起的繞度： )(7.4519.28401.684.5)3(66 2 cmEIlPbfA ??? （3）由 M 引起的繞度： ………………………(4.20))(.519.28401.24956cIlfW??? 此植可忽略不計(jì)。 實(shí)際往內(nèi)彎的繞度 )(5.237.21 cmffAA?? 3.2 托臂部分的強(qiáng)度校核 3.2.1 托臂部分截面特性 我們先計(jì)算托臂的力矩。 （1）小臂截面尺寸：70mm70mm 方鋼，壁厚 8mm，a=70,b=54 慣性矩： …………………………(4.21)4 4425.197012cmbaI??? ……………………………(4.22)3 44.66Wx? 靜矩計(jì)算： ??3192.2785.17382 cS??? （2）大臂截面尺寸：92mm92mm 方鋼，壁厚 8mm，故 a=92,b=76 慣性矩： 4 4496.3129cmbaI?? 3 442.67Wx?? 3.2.2 托臂部分強(qiáng)度核算 圖示為左后托臂部件圖： . . ABCDC 圖 4.9 左后托臂部件圖 可以看到圖中的 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 A,B,C,D 處各個(gè)截面的截面圖如下： A2X1 (a) A 處截面 (b) B 處截面（同 D 處截面） (c)C 處截 面 圖 4.10 典型截面示意圖 （1）A 截面： 慣性矩：I=129.235cm 4 ；W x=36.92cm3 cmkg????7.605317.20M A123 . . 2max /03.17592.3640cmkgWMxA?????2/.8.9154? 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=8015=1200mm2 yA1=92+15/2=99.5mm A2=9292-7676=8464-5776=2688mm2 yA2=92/2=46mm YC=(120099.5+268846)/(1200+2688)=243048/3888=62.51mm IA1=80153/2+(99.5-62.51)21200=1664412.12mm4 IA2=(924-764)/12+(62.51-46)22688=392.46cm4 所以 cm4 A21B 58.916.49.I??? W=89.41cm3 cmkg?? 0.760.7M 2max /8.149.852WxB?????2/3.7.91054ckg? 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=6010=6cm2 yA3=92+60/2=12.2cm yC=(1215.95+26.884.6+612.2)/(12+26.88+6)=8.56cm IA1=50153/2+(15.95-8.56)212=641.73cm4 IA2=(924-764)/12+(8.56-4.6)216.88=759.875cm4 . . IA3=1*63/12+(12.2-8.56)26=183.615cm4 所以 =1585.32cm4 =183.36cm3 MC=2066.3794=194238.78kgcm 2max /91.0526.183794cmkgWx??? ??2/.5.0? 滿足強(qiáng)度要求。 （4）D 截面： 慣性矩：I=318.966cm 4 ； W=69.332cm 3 MD=2066.3753=109517.61kgcm 2max /8.1579342.690cmkgWx??? ,保險(xiǎn)系數(shù)較小可滿足強(qiáng)度要求。??2/..8154? 3.2.3 從托臂處考慮撓度情況 托臂我們也可以看做是一個(gè)懸臂梁，其中力 ，下面分別計(jì)算大臂和 小臂的擾度： 小臂端部處撓度： …（4.23）)(179.025.10.238476 31 cmEIPlf ???小 大臂端部處撓度：經(jīng)受力分析，大臂端部受一個(gè)力 和一個(gè)彎矩 )(361.097.180.236 3cmEIPlf ???大 542...6 2Mlf大 …………………………（4.24） 因載荷引起的撓度為： )(082.154.36.0179.321 cmff ?????載 荷 . . 因?yàn)榇笮⊥斜壑虚g有了一定的間隙，這樣會(huì)產(chǎn)生撓度，這個(gè)擾度為： )(864.1mf?間 隙 又因?yàn)橹髁χ膹澢鷶_度會(huì)使得滑臺(tái)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣又會(huì)導(dǎo)致托臂會(huì)一些下沉 量。通過(guò)計(jì)算可得出 。 )(325.6mf?轉(zhuǎn) 動(dòng) 故托臂端部總下沉量為： )(6.57.082.14.. cmff 〈轉(zhuǎn) 動(dòng)間 隙載 荷總 ????? 通過(guò)查詢舉升機(jī)的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算所得符合距立柱最遠(yuǎn)點(diǎn)得托臂支承下沉量的最低要求。 4 液壓系統(tǒng) 4.1 液壓系統(tǒng)工作原理 從圖5.1可以看出，整個(gè)液壓系統(tǒng)由電機(jī)提供動(dòng)力，電機(jī)帶動(dòng)油泵將油通過(guò)單項(xiàng) 閥慢慢的輸入到液壓缸中，從而使活塞桿上升，達(dá)到舉升的目的。在舉升過(guò)程中， 安全溢流閥是關(guān)閉的，保證安全上升。當(dāng)需要下降時(shí)，打開(kāi)手動(dòng)式下降閥，這樣液 壓缸中的油就會(huì)開(kāi)始流回油泵中。舉升機(jī)也隨之下降。 9108910687514322 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 ， 1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)算通 臨 活 塞 桿 的 受 臨 力 的 工 作 情 臨 ， 強(qiáng) 度 臨 算 公 式 臨 ： ……………………………………………………(5.1) 式中：F—載荷力 KN。 …………………………………(5.2) [σ]活塞桿材料的應(yīng)用應(yīng)力應(yīng)該為 [σ]=σ s/n ………………………………………………………………………(5.3) n??其 中 ： 材 料 屈 服 臨 限 ， 安 全 系 臨 。 取 則 我們采用的活塞桿直徑 d=38mm 大于 15.432mm. 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： 1078Lm?缸 體 臨 度 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 活塞桿轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 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 mn1/2=8521/2=120.21 由于 ，則可以通過(guò)下面的公式計(jì)算臨界載荷 PK=π 2nEJ/L′ 2……………………………………………………………………(5.4) 式中：E—材料彈性模量，取 故： 3, Kn?取 安 全 系 臨 臨 界 臨 定 臨 荷 ：1/2019620FGKgfN?臨 臨 工 作 臨 荷1/2096/ gfPn＜ ， 所 以 符 合 受 臨 桿 臨 定 臨 件 。 . . 5 結(jié)論 這次設(shè)計(jì)我先對(duì)于舉升機(jī)的發(fā)展歷史，和現(xiàn)在市場(chǎng)上各種各樣的汽車舉升機(jī)進(jìn) 行了一定的了解，知道了汽車舉升機(jī)的大概結(jié)構(gòu)和各部件的功能。然后通過(guò)網(wǎng)上的 資料對(duì)以前的一些舉升機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了了解，并結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)的舉升機(jī)所需的要求， 設(shè)計(jì)出了本次的雙柱式舉升機(jī)。 我設(shè)計(jì)的舉升機(jī)是普通雙柱龍門式舉升機(jī)，以電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)，來(lái)達(dá)到舉升 汽車的目的，并利用平衡裝置來(lái)進(jìn)行平衡，再用保險(xiǎn)裝置來(lái)確保安全。最后對(duì)舉升 機(jī)的主要部件進(jìn)行了強(qiáng)度和剛度校核計(jì)算。最后完成這次設(shè)計(jì)，總結(jié)為以下幾點(diǎn)： 1 分析舉升機(jī)的機(jī)構(gòu)性能，確定舉升機(jī)的大概結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方向。 2 對(duì)舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)分析，把舉升機(jī)大致分為舉升裝置、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。 3 之后對(duì)舉升機(jī)的主要受力機(jī)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度校核，并對(duì)液壓缸受壓桿進(jìn)行校核， 保證舉升機(jī)安全平穩(wěn)的工作。 . . 參考文獻(xiàn) [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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Pro/Engineer 典型機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002 年： 1?10. . . 致謝 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，意味著大學(xué)生活即將結(jié)束，也意味著人生的路途暫告一段落， 但這也意味著另一種人生即將開(kāi)始。時(shí)光飛逝，大學(xué)的學(xué)習(xí)生活一晃而過(guò)，回首走 過(guò)的歲月，心中倍感充實(shí)，當(dāng)寫(xiě)完這篇畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候，內(nèi)心有很大的成就感，同 時(shí)也有許多感謝想要表達(dá)。 這篇畢業(yè)設(shè)計(jì)是在我的導(dǎo)師林金龍的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。林老師不 僅認(rèn)真負(fù)責(zé)，學(xué)風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)，而且對(duì)學(xué)生言傳身教、誨人不倦，每天都抽出休息時(shí)間來(lái) 幫我們，這些都深深地感染著和激勵(lì)著我，我很慶幸能成為林老師的學(xué)生。一開(kāi)始 從無(wú)處下手到最終完成，林老師始終給我全面的指導(dǎo)和巨大的支持。在此我首先要 向林老師致以真摯的謝意和來(lái)自內(nèi)心的敬意，謝謝林老師的細(xì)心指導(dǎo)。同時(shí)，還要 感謝所有教過(guò)我的老師，謝謝你們的辛勤工作，讓我學(xué)會(huì)更多的知識(shí)，以便完成這 次的畢業(yè)設(shè)計(jì)。我還要感謝多年來(lái)一直關(guān)心和幫助我的同學(xué)與朋友，和他們?cè)谝黄穑?苦澀的學(xué)習(xí)生活變得豐富多彩，大家互相鼓勵(lì)、齊頭并進(jìn)、共同成長(zhǎng)，讓我這才讓 我的大學(xué)生活豐富多彩。最后，我要感謝家人一直以來(lái)給我的鼓勵(lì)、支持和理解。