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1、液壓式雙柱汽車舉升機設(shè)計 摘 要 雙柱式汽車舉升機是一種汽車維修和保養(yǎng)單位常用的舉升設(shè)備，廣泛硬用于轎車等小型車的維修和保養(yǎng)。目前，全國生產(chǎn)汽車舉升機的廠家較多，生產(chǎn)的舉 升機的形式也比較繁多，有雙柱式舉升機、四柱式舉升機、剪式舉升機、組合動動式汽車舉升機。 本文較全面地介紹了舉升機的分類，在確定了所要設(shè)計的舉升機的方案之后，即針對舉升機的結(jié)構(gòu)及其特點要求進行了設(shè)計與說明，同時對舉升機設(shè)計過程中所涉及到的工藝性問題進行補充說明。然后分析了液壓式雙柱汽車舉升機主立柱的截面特性，并對主立柱的強剛度和托臂的強度進行了校核驗算。對液壓缸活塞桿強度以及受壓桿的穩(wěn)定性也進行了驗算，以

2、保證所設(shè)計的舉升機滿足使用的要求。 本課題所設(shè)計的式液壓驅(qū)動式的普通式雙柱汽車舉升機。它的特點是：（1）性能可靠，低能耗，操作方便；（2）無橫梁，結(jié)構(gòu)簡單；(3)非對稱托臂可伸縮,保證了安全性；(4)托腳的最低位置低,使得車輛的底盤可以比較低,對各種車輛的使用性擴大了；(5)與螺桿式舉升機相比,使用的壽命較長；(6)價格低廉,擁有的市場份額大。 關(guān)鍵詞：雙柱舉升機，結(jié)構(gòu)特點，非對稱式，機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，液壓驅(qū)動，截面特性 Two pillar car lift ABSTRACT Two pillar car lift is a car

3、repair and maintenance of common lifting equipment, extensive hard for car repairs and maintenance of small cars. At present, producing more lift manufacturers, production of lift are in the form of numerous, double-column lift, four-column lift, scissor lift, combo move-car lift. This comprehensi

4、ve introduction of the classification of the lift, in determining the design for lift after the programme, that is, for structure and characteristics of lift requirement is designed and documented, at the same time on the design process involved in the process of lifting a supplementary explanation

5、of the problem. And then analyzed for ordinary dual-cylinder vehicle lift section of the main column properties, and on the main column strength and stiffness and strength of the support arm of the checking and checking. On the strength of hydraulic cylinder piston rod as well as checking the compre

6、ssion Rod stability is also to ensure that the design of the lift meet the requirements of. Design of hydraulic drive-the present subject for ordinary dual-cylinder vehicle lift. It of features is: (1) performance reliable, low energy consumption, operation convenient; (2) no beam, structure simpl

7、e; (3) non-symmetric supporting arm can telescopic, guarantee has security; (4) supporting feet of minimum location low, makes vehicles of chassis can than lower, on various vehicles of using sexual expanded has; (5) and screw Rod type lift rose machine compared, using of life more long; (6) price l

8、ow, has of market share large. KEYWORDS: double column lift, structural features, asymmetric, design of mechanical structure, hydraulic drive, cross section characteristics 37 目 錄 前言 1 第1章 舉升機的介紹及分析 2 1.1 舉升機的結(jié)構(gòu)類型 2 1.2 各類汽車舉升機的使用情況 5 1.3

9、汽車舉升機的主要參數(shù) 6 1.4 汽車舉升機的主要結(jié)構(gòu)形式與要求 6 1.5 液壓式雙柱汽車舉升機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 7 第2章 液壓式雙柱汽車舉升機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 10 2.1 舉升裝置 10 2.2 立柱 11 2.3支撐機構(gòu) 12 2.4 平衡機構(gòu) 14 2.5 保險機構(gòu) 14 第3章 液壓雙柱汽車舉升機的強剛度分析與驗算 16 3.1 液壓式雙柱舉升機立柱的結(jié)構(gòu)分析和驗算 16 3.2主立柱的強度分析與驗算 19 3.3 托臂的強度校核 27 第4章液壓系統(tǒng) 33 4.1 液壓系統(tǒng)的工作原理 33 4.2 液壓缸活塞桿受壓校核 34 4.3 液壓缸活塞桿受壓穩(wěn)定性

10、校核 35 第5章 結(jié)論 37 參考文獻 39 致 謝 40 附 錄 41 前言 目前國內(nèi)汽車維修技術(shù)水平、管理能力、經(jīng)營方式、生產(chǎn)規(guī)模、從業(yè)人員的綜合素質(zhì)和服務(wù)意識, 與發(fā)達國家相比還存在較大差距, 如在實現(xiàn)汽修業(yè)的配件送貨及全方位的零庫存等。我國汽車維修的經(jīng)營方式將逐步與國際接軌, 多種經(jīng)營方式已全面展開, 如特約維修、代理維修、現(xiàn)場維修、專項總成維修, 也將實 現(xiàn)連鎖經(jīng)營維修、定點維修、會員制方式維修及俱樂部方式的維修等。充分體現(xiàn)低成本, 以專一保證質(zhì)量和服務(wù)的優(yōu)越性。 現(xiàn)在汽車維修，大多采用地溝作業(yè)，工作空間狹小，積油積水后排出困難，溝內(nèi)陰暗，需人工采光，

11、通風(fēng)不良，工作起來極其不便。有了此類升舉裝置，將會給維修帶來效率，還能減輕工人師傅的勞動強度。 隨著汽車技術(shù)的發(fā)展, 維修設(shè)備也隨之產(chǎn)生了質(zhì)的變化。汽車保修設(shè)備的生產(chǎn), 也不再是多以機具類為主。20世紀(jì)90年代以來, 一批批先進的進口汽車檢測設(shè)備和儀器涌入國門。四輪定位儀、解碼器、汽車專用示波器、汽車專用電表、發(fā)動機分析儀、尾氣測試儀及電腦動平衡機等,這些昔日人們十分陌生的檢測設(shè)備, 已經(jīng)成為現(xiàn)代維修企業(yè)的必備工具。而這些檢測設(shè)備, 本身就是高科技化的產(chǎn)品, 是電子檢測技術(shù)、電腦技術(shù)的高級集成物。要熟練地操作使用這些檢測設(shè)備, 技術(shù)人員需要經(jīng)過嚴(yán)格的培訓(xùn), 并要掌握外語和電腦技術(shù), 才能掌握

12、正確的使用方法, 充分發(fā)揮檢測設(shè)備的各項功能。這種高科技化的現(xiàn)代汽車檢測設(shè)備, 使現(xiàn)代汽車維修的科技含量大為提高。 加入WTO對中國汽車維修業(yè)的影響是巨大的。為了適應(yīng)售后服務(wù)的要求, 國外汽車維修業(yè)將相繼進入中國市場, 國外汽車維修業(yè)的介入給中國汽車維修市場提供了一個較為先進的高效的國際技術(shù)環(huán)境, 對促進國內(nèi)汽車維修業(yè)的更新改造、加速汽車維修業(yè)技術(shù)進步的進程, 將起到良好的推動作用。 傳統(tǒng)的汽車維修方式、維修制度以及經(jīng)營模式必然被現(xiàn)代汽車維修方式所代替。以往的汽車維修往往就維修談維修, 現(xiàn)代汽車維修是汽車銷售、零件銷售、資訊及售后服務(wù)四位一體緊密結(jié)合。倡導(dǎo)汽車維修行業(yè)的服務(wù)優(yōu)質(zhì)化、品牌化、

13、現(xiàn)代化, 勢在必行。而隨著汽車維修行業(yè)中舉升機占有很大的比重,對汽車的維修有很大的意義. 故此，小轎車維修用升舉機具有很大的市場前景。 第1章 舉升機的介紹及分析 1.1 舉升機的結(jié)構(gòu)類型 目前，全國生產(chǎn)汽車舉升機的廠家較多，生產(chǎn)的舉升機的形式也比較繁多，有雙柱式舉升機、四柱式、剪式、組合移動汽車式等。 僅從舉升機的外型來分類的基本形式就有：液壓雙柱式、龍門雙柱式、四立柱式、剪式、移動式和單立柱式等汽車舉升機 按照舉升機的舉升裝置的形式分類也有很多種，包括絲杠螺母舉升式、鏈條傳動舉升式、液壓缸舉升式、齒輪齒條舉升式等舉升機。 從舉升機的驅(qū)動方式分，主要有：

14、電機驅(qū)動式舉升機和液壓驅(qū)動式舉升機。分別如下圖(1-6) 圖1.1液壓雙柱式汽車舉升機 圖1.2 龍門雙柱式汽車舉升機 圖1.3 四立柱式汽車舉升機 圖1.4 剪式汽車舉升機 圖1.5 組合移動式汽車舉升機 圖1.6單立柱式汽車舉升機 各種形式各有千秋，適用于不同的場合。最常用的形式是前四種，即：液壓雙柱式、龍門雙柱式、四立柱式和剪式。剪式舉升機分為大剪（子母式）、小剪（單剪式）舉升機。 雙柱式舉升機分又分為機械式和液壓式舉升機。機械式舉升機曾流行于1992-1998年間，該舉升機特

15、點是同步性好，但由于機械磨損維護成本高（經(jīng)常需要更換銅鑼母以及軸承），每年一臺舉升機的維修更換需要1000元左右，因此目前不生產(chǎn)此舉升機，使用者們最終會將該產(chǎn)品更換為維護成本小的液壓舉升機。 1.2 各類汽車舉升機的使用情況 從調(diào)查的情況來看，雙立柱結(jié)構(gòu)形式的汽車舉升機為最多，其次是四立柱式，同時還有少些的剪式舉升機。 汽車舉升機生產(chǎn)廠的市場占有率如表1.1和圖1.7，其中永紅和寶得寶生產(chǎn)的舉升機市場占有率最高，分別為34.1%和28.5%。國產(chǎn)和進口的百分比分別為：77.1%和22.9% 。進口的舉升機大部分是比較早期的產(chǎn)品。另外，未被統(tǒng)計的大部分小廠都是擁有國產(chǎn)的舉升機。 表1

16、.1舉升機主要生產(chǎn)廠的市場占有率 總臺數(shù) 編號 生產(chǎn)廠 臺數(shù) 百分比 1 寶得寶 61 28.5% 2 永紅 73 34.11% 舉升機總數(shù) 214 3 中大 8 3.74%

17、 4 序達 9 4.21% 5 其他 41 19.16% 6 進口 49 22.90% 圖1.7汽車舉升機主要生產(chǎn)廠的市場占有率百分比圖 1.3 汽車舉升機的主要參數(shù) 液壓式雙柱舉升機、龍門式雙柱舉升機和四立柱式舉升機這三種目前市場上主要的汽車舉升機的主要

18、技術(shù)參數(shù)統(tǒng)計如表1.2所示。 表1.2汽車舉升機的主要參數(shù) 額定舉升質(zhì)量 最大舉升高度 盤距地高度 全程上升時間 全程下降時間 液壓式雙柱 2.5-4 T 1700-1800mm 110-180mm 50-70 Sec 20-60 Sec 龍門式雙柱 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 1.4 汽車舉升機的主要結(jié)

19、構(gòu)形式與要求 舉升機的結(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)動方式；（4）平衡方式；（5）保險與保護方式；（6）托盤結(jié)構(gòu)。 主要要求 : 在我國的規(guī)定中講到舉升機的設(shè)備安裝電器系統(tǒng)的絕緣、耐壓和保護電路的連續(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。 舉升機的設(shè)計中液壓系統(tǒng)的設(shè)計也是至關(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)動時）或是該壓力的3倍（采用氣壓驅(qū)動時）并且要沒有永久變形。軟管、氣袋、膜盒的尺寸在設(shè)計時應(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

20、壓力。 我國對舉升機的性能要求也比較繁多，例如： （1）舉升機應(yīng)設(shè)有限制行程限位裝置，如有需要則該裝置應(yīng)動作靈敏、安全可靠。 （2）液壓系統(tǒng)工作應(yīng)平穩(wěn)、無振動、無爬行現(xiàn)象。 （3）液壓式舉升機除液壓系統(tǒng)能自鎖外還應(yīng)沒有機械鎖止裝置。 （4）機械式舉升機任意時刻都能安全自鎖。 （5）舉升機正常運行時的噪音不得超過80dB。 （6）舉升機工作環(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）在試驗臺上對液壓系統(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）在無故障工作基礎(chǔ)上，機械式舉升機的使用繼續(xù)進行到300

21、0次，則液壓舉升機可以繼續(xù)進行到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，允許添加潤滑劑。 1.5 液壓式雙柱汽車舉升機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 通過對汽車舉升機的結(jié)構(gòu)的認(rèn)識和了解，確定了本次設(shè)計的舉升機的總體方案。如下圖1.8所示： 圖1.8液壓式雙柱舉升機的結(jié)構(gòu)示意圖 本次設(shè)計的是由液壓驅(qū)動的液壓式雙柱汽車舉升機。它的結(jié)構(gòu)主要包括以下幾個部分：舉升裝置、同步驅(qū)動裝置、立柱和托臂。液壓式雙柱汽車舉升機的舉升機構(gòu)的傳動系統(tǒng)是由液壓系統(tǒng)來驅(qū)動和控制的，由兩邊兩個立柱里安裝的液壓油缸來推動連接立柱與滑臺的鏈條，使滑臺上安裝的大滾輪沿立柱滾動，實現(xiàn)滑臺的上下移動。用鋼絲

22、繩作為同步裝置來保持整個舉升機的同步性。托臂與立柱內(nèi)的滑臺相連，當(dāng)滑臺上下移動時就帶動托臂一起移動。 本次設(shè)計的舉升機的主要性能參數(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噸轎車由最高位置降到最低位置所需時間不小于50秒；電動機功率2.2 KW；舉升臂在最低位置時的舉升高度為120mm，最大舉升高度為1850mm，工作行程為1730mm。 第2章 液壓式雙柱汽車舉升機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 2.1 舉升裝置 本次設(shè)計的舉升機的舉升裝置是由液壓系統(tǒng)以及電箱組成的。通過電箱的開關(guān)啟動電動機來控制液壓單元，液壓油進出液壓缸，并通過鏈條

23、連接液壓缸和滑臺來帶動整個設(shè)備的舉升動作，如圖2.1所示： 圖2.1驅(qū)動舉升裝置示意圖 圖2.1是本次設(shè)計的液壓式雙柱汽車舉升機的驅(qū)動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)的兩個舉升裝置是通過液壓軟管來連接的，它的一個不足的地方就是左右兩個液壓缸在開始舉升時有一個時間差，這會導(dǎo)致因左右兩邊的舉升速度不一樣而舉升不平衡。因此，我們在液壓舉升的基礎(chǔ)上增加了鋼絲繩的同步裝置，用這樣的同步裝置來彌補液壓缸帶來的缺點。圖2.2是液壓式雙柱汽車舉升機的舉升裝置的結(jié)構(gòu)圖： 圖2.2液壓式雙柱汽車舉升機的舉升裝置結(jié)構(gòu)圖 從圖中可以看到，液壓式雙柱汽車舉升機的舉升裝置是將

24、鏈條鑲嵌在滑輪槽內(nèi)來帶動液壓桿達到舉升的目的。 2.2 立柱 液壓式雙柱汽車舉升機的立柱有兩個，分別是左、右兩邊各一個立柱。圖2.3是左邊立柱的俯視圖。整個舉升機的重量幾乎都是由立柱來支撐的，因此它必須要有一定的強度和剛度。（強剛度的設(shè)計計算在第三章）。立柱中間的空間是用來放置舉升裝置以及滑臺部件的。整個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支撐機構(gòu) 托臂部分是屬于舉升機的支撐機構(gòu)。當(dāng)汽車進入到舉升機的范圍里時，整個支撐機構(gòu)就通過改變搖臂

25、的角度或方向來改變托臂的整個工作范圍的寬度。本次設(shè)計的支撐機構(gòu)是非對稱式的托臂，這樣設(shè)計增加了托臂的寬度，實質(zhì)就等于增加了托臂的工作范圍，而且左右兩側(cè)的托臂的臂長都是有一定的伸縮性的。如圖2.4所示： 圖2.4非對稱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。托臂未伸長前的工作范圍按照軌跡1來運動；托臂伸長后的工作范圍按照軌跡2來運動；而且，圖中的軌跡1和2是托臂的兩個極限位置，在1和2的范圍內(nèi)，托臂的長度是可以伸縮的。但是由于托臂屬于支撐機構(gòu)，它是要承受一定的重量的，所以本次設(shè)計采用非對稱式的結(jié)構(gòu)就更能保證托臂的

26、強剛度了。非對稱式托臂的詳細(xì)結(jié)構(gòu)如下圖2.5所示： 圖2.5非對稱式托臂的結(jié)構(gòu)圖 2.4 平衡機構(gòu) 由于舉升機在上升或下降時必須要采用強制性的平衡裝置來確保汽車整體的水平位置保持一致，所以本次設(shè)計采用了鋼絲繩來作為整個舉升機的平衡機構(gòu)。本次設(shè)計所采用的是在單個立柱內(nèi)安裝兩副左右對稱的鋼絲繩，但是在這個單個立柱里面的鋼絲繩的走向確是兩個相反的方向，用戶可以通過改變鋼絲繩的張力來使左右兩邊的滑臺在抬升的過程中保持平衡。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。單個立柱里的鋼絲繩的走向如圖2.6所示： 圖2.6單個立柱內(nèi)鋼絲繩的走向示意圖 2.5 保險

27、機構(gòu) 汽車舉升機是一種對安全性能要求特別高的舉升設(shè)備。通常設(shè)有多種保險裝置和保護措施：液壓回路的保壓、機械鎖止保險裝置、機械自鎖裝置、舉升過載保護、沖頂保護、防滑等等。機械自鎖是指失去驅(qū)動力后，利用機械機構(gòu)的重力（被驅(qū)動物體的阻力）來自動阻礙其運動的保護。 本次設(shè)計中電磁鐵安全鎖機構(gòu)的組成是：在兩個滑臺上均有安裝安全卡位條，當(dāng)汽車升起后，卡位條與電磁鐵連接的支撐板構(gòu)成機械自鎖機構(gòu)，由于兩個立柱上均裝有電磁鐵安全鎖，如圖2.7所示，并且這兩個安全鎖所裝的位置不在同一直線上而是互相錯開在對角線上，起到雙保險的作用。 圖2.7電磁鐵安全鎖 1—電磁鐵，2—保險孔板，3—保險孔支撐座 作

28、為保險裝置的電磁鐵安全鎖是由好幾個零件組成的。其中主要的幾個零件包括：保險孔板、保險孔支撐座和電磁鐵。當(dāng)電磁鐵得電將保險孔支撐座吸住時，它和鎖緊板之間沒有接觸，此時的舉升機處于保險打開狀態(tài)，整個滑臺可以自由地上下移動。當(dāng)電磁鐵失電時，保險孔支撐座處于圖示狀態(tài)，此時的保險孔支撐座將與滑臺上的鎖緊板互相頂住，使滑臺固定在一個位置而不能上下移動，起到保險的作用。 第3章 液壓雙柱汽車舉升機的強剛度分析與驗算 雙柱式汽車舉升機的結(jié)構(gòu)形式有多種，QJY04-02B型舉升機系是指液壓驅(qū)動的雙柱舉升機。此類舉升機構(gòu)的傳動系統(tǒng)由液壓系統(tǒng)驅(qū)動和控制的，通過兩立柱內(nèi)安裝的液壓油缸實現(xiàn)上下運動，推動連接立柱與

29、滑臺的鏈條，使滑臺上安裝的大滾輪沿立柱滾動，實現(xiàn)滑臺的上下移動。舉升設(shè)備的主要部分有：舉升機構(gòu)、支承機構(gòu)、平衡機構(gòu)和電磁鐵安全鎖機構(gòu)。 3.1 液壓式雙柱舉升機立柱的結(jié)構(gòu)分析和驗算 主立柱的截面特性分析與計算 主立柱體是舉升機主要的受力承重部件。舉升機立柱在工作時受來自于保險鎖機構(gòu)處因承重的壓力和升降滑臺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，底部焊口在拉壓應(yīng)力的作用下有開裂的傾向，故立柱底部與底座處焊有加強筋。 立柱殼體用鋼板整體壓制成形，其內(nèi)部相應(yīng)位置焊有保險裝置支承板，用于鎖定狀態(tài)時受力和承重，下部與底座焊接。其中一個立柱體上還裝有

30、液壓泵站和電氣控制箱。主立柱作為主要的承重部件，先對其截面特征進行分析，主要是確定立柱截面形心的位置和截面的慣性矩。 確定立柱截面形心和中性軸的位置 將整個截面分為A1、A2、A3三個部分，取與截面底邊互相重合的Z′軸為參考軸（見圖3.1舉升機主立柱橫截面示意圖），Z1、Z2、Z3分別為三個組合截面的中性軸，則三個截面的面積及其形心至Z＇軸的距離分別為： 圖3.1舉升機主立柱橫截面示意圖 ∴重心C到相應(yīng)邊的距離e： ………(3.1) 整個截面形心C在對稱軸Y上的位置則為： …(3.2) 確定慣性矩 設(shè)三截面的形心分別為C1、

31、C2、C3，其形心軸為Z1、Z2、Z3（圖3.1），它們距Z軸的距離分別為： 由平行移軸公式，三截面對中性軸Z的慣性矩分別為： ……(3.3) 、、為三截面對各自心軸Z1、Z2、Z3的慣性矩，將三截面對中性軸Z的慣性矩相加，可得立柱整個截面對中性軸Z的慣性矩： 立柱靜矩S的計算： 立柱整個截面上半部分的靜矩S1： …………(3.4) 其中、、分別為三截面各自的靜矩，所以立柱整個截面上半部分的靜矩S為： 立柱整個截面下半部分的靜矩S2： 3.2主立柱的強度分析與驗算 舉升

32、機工作時，其托臂將汽車舉升至一定高度后鎖定，舉升機直接承載處位于托臂端部，故應(yīng)先對滑臺部件進行受力分析（見圖3.2滑臺部件受力情況示意圖）： 在分析之前，對滑臺部件進行了調(diào)查。其中本次設(shè)計的滑臺部件的組成之一是大滑輪，滑輪的種類形狀有很多，有“兩個大圓柱滾輪型”、“四個頂角處是采用四個小滾輪型”、還有最原始的“四個角用四個橡膠滑塊”或是“用兩個滑塊代替兩個大圓柱滾輪”，但是用的較多的是“采用兩個大圓柱滾輪”的形式，如果采用其他類型的滾輪例如用滑塊來代替滾輪，那么整個滑臺就不容易鎖定，容易滑動；除此之外就是同步性的問題也不容易解決。 圖3.2滑臺部件受力情況示意圖

33、 滑臺部件受力情況分析 滑臺部件自身重量近似估算如下： 滑臺組合件尺寸：采用160160方鋼，壁厚8 mm，高800mm 滑臺體積： 搖臂座尺寸：采用100100方鋼，壁厚8 mm，長440mm 搖臂座體積： 托臂近似尺寸：采用100100方鋼，壁厚8 mm，長（800＋310）＝1110mm 托臂體積： 鋼材比重選?。? 所以，滑臺部件、搖臂座和托臂的重量為 將滑臺、搖臂座和托臂一起考慮 圖3.2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是立柱通過滾輪給予的反力，

34、FBX和FBY為保險支承板給予的支承力，B處為支承點，假定自重全部集中在負(fù)載處，有： ……………………(3.5) ……………………(3.6) ………………………………………(3.7) 由式3.7得，，代入式4.6 假定 則由式3.5得： 綜上所述，考慮滑臺部件中滑臺、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2000k

35、g，加上滑臺部件的自重，托臂端部受力大小為2066.37kg，F(xiàn)1和F2是立柱通過滾輪給予的反力，F(xiàn)1=F2，F(xiàn)BX和FBY為保險支承板給予的支承力，B處是支承點位置，則： 。 舉升機主立柱受力情況分析 主立柱受力情況（見圖3.3液壓式雙柱舉升機主立柱受力情況示意圖），F(xiàn)1和F2是滑臺通過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。針對立柱受力情況，經(jīng)計算得： 圖3.3液壓式雙柱舉升機主立柱受力情況示意圖 RHX=0 RHY=FBY=2066.37kg

36、 液壓式雙柱舉升機主立柱強度校核計算 從圖3.3看出，整個立柱體相當(dāng)于一個懸臂梁，可畫出立柱的彎矩圖和剪力圖。 由F1引起的彎矩圖和剪力圖見圖3.4： 圖3.4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圖3.5： 圖3.5 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

37、的彎矩圖見圖3.6： 圖3.6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3.7所示。 圖3.7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）,所以此處是危險截面。前面計算已經(jīng)得到，抗彎截面模數(shù)為： …………………………(3.8) 截面上半部分靜矩S＝171.24cm3， ……(3.9) 以下進行強度校核： （1）校核正應(yīng)力強度： …………(3.10) 許用應(yīng)力選： …………………(3.11) ，滿

38、足強度條件。 （2）校核剪應(yīng)力強度： …………(3.12) 選，而許用應(yīng)力…(3.13) ，滿足強度條件。 折算應(yīng)力強度校核： 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，雖然通過上面的校核說明在這兩處的強度都是滿足要求的，但是因為在截面C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)膹姸壤碚撨M行折算應(yīng)力校核，取該截面邊緣處某點K進行計算： ………………(3.14) ………………………(3.15) 由于點K處在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，立柱體材料采用的

39、30鋼是塑性材料，可以采用第四強度理論，將 的數(shù)值代入，用統(tǒng)計平均剪應(yīng)力理論對此應(yīng)力狀態(tài)建立的強度條件為: …………………(3.16) 所以 即 ………………………………………(3.17) ∴按第四強度理論所算得的折算應(yīng)力也滿足許用強度要求。 主立柱的剛度計算 用迭加法： （1） 由F2引起的繞度： （往外彎）用式 ………………………(3.18) E：彈性模量的選：196－206Gpa碳鋼取201Gpa=20.1106N/cm2 = = ………(3.19) （2） （往內(nèi)彎）由F1引起的繞度： （3）由M引起的繞度：

40、 ………………(3.20) （往外彎）此值可忽略不計。 實際往內(nèi)彎的繞度 3.3 托臂的強度校核 托臂部分截面特性 托臂部分截面屬于變截面，以下先計算截面特性數(shù)據(jù)： （1）小臂截面尺寸：7070方鋼，壁厚8mm，a=70,b=54 慣性矩： ……………………(3.21) …………………(3.22) 靜矩計算： （2）大臂截面尺寸：9292方鋼，壁厚8mm，a=92,b=76 慣性矩： 托臂部分強度核算 圖示為左后托臂部件圖： 圖3.8左后托臂部件圖 圖中的A、B、C、D分別對應(yīng)著托臂示意圖中的A、B、C、D四個截面

41、： 下圖是托臂示意圖： 圖3.9 托臂示意圖 按照A,B,C,D幾個典型截面進行分析，各個截面的截面圖如下： (a) A-A截面 (b) B-B截面（同D-D截面） (c) C-C截面 圖3.10典型截面示意圖 （1） A截面： 慣性矩：I=129.225cm4 ；Wx=36.92cm3 保險系數(shù)較小可滿足強度要求。 （2）B截面：9292方鋼 A1=8015=1200mm

42、2 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 W=89.41cm3 保險系數(shù)較小可滿足強度要求。 （3）C截面： A1=12cm2 yA1=92+15/2+60=15.

43、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=163/12+(12.2-8.56)26=183.615cm4 所以IA總=IA1+IA2+IA3=1585.22cm4 W=I總/8.65=1585.22/8.

44、65=183.26cm3 MC=2066.3794=194238.78kgcm 滿足強度要求。 （4）D截面： 慣性矩：I=318.976cm4 ； W=69.342cm3 MD=2066.3753=109517.61kgcm ,保險系數(shù)較小可滿足強度要求。 從托臂處考慮撓度情況 托臂亦相當(dāng)于一個懸臂梁，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： （3.23） 大臂端部處撓度：經(jīng)受力分析，大臂端部受一個力P＝2066.37kg和一個彎矩 M＝2066.3770＝144645

45、.9kgcm； …………………（3.24） 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產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，滑臺的轉(zhuǎn)動又使托臂有一定的下沉量，經(jīng)計算，。 故托臂端部總下沉量為： 在舉升機行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，此值滿足距立柱最遠(yuǎn)點的托臂支承面下沉量要求。 第4章液壓系統(tǒng) 在液壓系統(tǒng)中，液壓泵作為液壓系統(tǒng)的動力元件，將原動力輸入的機械能轉(zhuǎn)化為液壓能輸出，為執(zhí)行元件提供液壓油，液壓泵的好壞直接影響到液壓系統(tǒng)的工作性能和可靠性，在液壓傳動中

46、占有重要的作用。液壓缸和液壓馬達屬于執(zhí)行原件，它將油液壓力能轉(zhuǎn)化為機械能，輸出一定的力（或力矩）和速度，以驅(qū)動負(fù)載。液壓控制閥在液壓系統(tǒng)中可以控制油液流動的方向，壓力和流量的的液壓元件，它可以分為方向閥，壓力閥和流量閥三大類。在液壓系統(tǒng)中，液壓輔助元件是液壓系統(tǒng)不可缺少的的部分，主要包括蓄能器，過濾器，液壓油箱，熱交換器，油管，管接頭和密封件。 同時液壓系統(tǒng)還包含一些回路系統(tǒng)，主要可分為壓力控制回路，速度控制回路和方向控制回路。壓力控制回路包括調(diào)壓回路，減壓回路，增加回路，保壓回路，卸荷回路，平衡回路。速度控制回路主要有調(diào)速回路，速度變換回路和快速回路。方向控制回路主要有換向回路，鎖緊回路。

47、 4.1 液壓系統(tǒng)的工作原理 啟動電動機按鈕后電機起動并帶動油泵從油箱中吸入壓力油送到舉升缸中使活塞桿移動，此時安全溢流閥關(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)中壓力超過極限時，自動溢流卸油閥松開，起動按鈕停止供油，提升結(jié)束，開始作業(yè)工作。如果拉動滑臺上兩個機械安全鎖后再按手動式下降閥便開始卸油下降，其工作原理圖見圖4.1： 圖4.1液壓系統(tǒng)工作原理圖 1-齒輪泵 2-電動機 3-濾油器 4-單向閥，5-溢流閥 ，6-手動式下降閥，7-伺服限流閥，8-軟管，9-防油管爆裂閥，10-舉升缸，11-液位計，12-空氣濾清 4.2 液壓缸活塞

48、桿受壓校核 液壓缸活塞桿強度驗算 根據(jù)活塞桿只受壓力的工作情況，強度驗算公式為： d≥35.7（F/[σ]）1/2mm …………………………(4.1) 式中：F—載荷力KN。 這里F=1/2G=(4000/2)g=2000Kgf=19.62KN ……………(4.2) [σ]—活塞桿材料應(yīng)用應(yīng)力MPa [σ]=σs/n …………………………………………………(4.3) 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.

49、432 mm 實際采用之活塞桿直徑d=38mm＞＞15.432mm，所以符合受壓強度要求. 4.3 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4.2液壓缸壓桿安裝圖 已知：缸體長度 L=1078mm 工作行程 l=914mm 活塞桿直徑 d=38mm 計算長度 l′=L+l=1992mm 活塞桿截面積 A=（π/4）d2 活塞桿轉(zhuǎn)動慣量 J=（π/64）d4 活塞桿回轉(zhuǎn)半徑 K=（J/A）1/2

50、=d/4 柔性系數(shù) m=85 末端條件系數(shù) n=2 則 l′/K=4l′/d=41992/38=209.684 mn1/2=8521/2=120.21 由于 l′/K＞ mn1/2，則可按下列公式計算臨界載荷 PK=π2nEJ/L′2…………………………………………(4.4) 式中：E—材料彈性模量，取E=2.1105 MPa，J—mm4，l′—mm 則：PK=[3.1416222.11011（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=35

51、641.539N 實際工作載荷F=1/2G=2000Kgf=19620N F=1/2G=2000Kgf=19620N＜PK/ nK，所以滿足壓桿穩(wěn)定條件。 第5章 結(jié)論 本文首先對所有的汽車舉升機的情況進行了簡單的闡述，并介紹了各類汽車舉升機的結(jié)構(gòu)特點，對汽車舉升機有了初步了認(rèn)識。然后再根據(jù)各類汽車舉升機的各種使用要求，結(jié)合前人設(shè)計的舉升機的各種結(jié)構(gòu)，按照自己所要設(shè)計的舉升機的要求對汽車舉升機進行了結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計。 本次所設(shè)計的舉升機是采用以液壓驅(qū)動、液壓缸為舉升裝置以及鋼絲繩為同步裝置的液壓式雙柱汽車舉升機。液壓驅(qū)動是由液壓系統(tǒng)以及電箱組成的

52、。整個舉升機的外形是雙柱式的，同時它的支撐機構(gòu)是非對稱式的托臂。通過電磁鐵安全鎖將立柱內(nèi)的滑臺固定住，起到保護的作用。 總結(jié)這次液壓式雙柱汽車舉升機的設(shè)計，大體可以歸納為以下幾點： ⑴通過市場調(diào)查，首先了解了汽車舉升機種類，并熟悉了各類汽車舉升機的外形以及它們的功能特點、使用要求等。在對汽車舉升機有了一定的了解后，將各類汽車舉升機的裝配結(jié)構(gòu)作了對比，最終確定了本次設(shè)計的液壓式雙柱汽車舉升機的設(shè)計方案。 ⑵在確定了設(shè)計方案之后，對液壓式雙柱汽車舉升機的結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計。在設(shè)計過程中通過參考其它形式的舉升機的結(jié)構(gòu)特點，結(jié)合了本文的設(shè)計要求，最終確定液壓式雙柱汽車舉升機由舉升裝置、立柱、支撐機構(gòu)

53、、平衡機構(gòu)和保險機構(gòu)五大部分組成。 ⑶由于汽車舉升機是一種將汽車抬升到一定高度后用于汽車維修或保養(yǎng)的舉升設(shè)備。因此，在工作過程中舉升機必須能夠承受一定的載荷。所以，在設(shè)計了汽車舉升機的結(jié)構(gòu)之后，還對它的強度、剛度進行驗算，以保證舉升機有足夠的承載能力以滿足安全有效的工作要求。 ⑷本文對液壓式雙柱汽車舉升機的機械結(jié)構(gòu)進行設(shè)計、驗算。另外，為了保證液壓系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，還進行了液壓部分的驗算。 參考文獻 [1] 孔紅梅，等.液壓舉升機同步系統(tǒng)[J].液壓氣動與密封，2000,(1):20--23. [2] 劉敏杰,等.幾種舉升機構(gòu)的結(jié)構(gòu)與性能分析[J].專業(yè)汽車，1999,(2):

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