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I 本 科 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 題 目 剪式汽車升降臺的設計 專 業(yè) 學生姓名 班 級 學 號 指導教師 二〇 年 月 日 II 摘 要 剪式汽車升降臺不論是在工業(yè)生產(chǎn)還是我們的日常生活中都有著重要的作用。給我 們帶來的利益是非常的多。升降臺的功能特色是非常多的，在我們生活中我們在很多的 商務大廈都會用到電梯，升降臺就如電梯的性能大同小異，我們在使用升降臺的時候也 可以針對自己的需求對升降臺進行設置。 根據(jù)本課題的研究是適用于剪式汽車升降臺。根據(jù)實際需求擬采取如下：選擇液壓 缸為動力，以剪叉式為傳動形式，主體機構(gòu)采用剪叉式結(jié)構(gòu)設計。對剪叉式升降臺關鍵 零部件進行設計計算與校核，經(jīng)過驗證能實現(xiàn)預期的設計目標和要求。 關鍵詞：升降臺，剪式，升降臺，結(jié)構(gòu)設計 III ABSTRACT Scissor car lifts either in industrial production or in our daily lives has an important role. Our interest is to bring very much. Features lifting platform is very much in our lives we use lift in many commercial buildings are lifting platform elevator as similar performance, we use the time to be lifting platform for their own needs on the lifting platform set. According to the study of this project it is suitable for Scissor car lifts. According to the actual needs to be taken as follows: Select the cylinder as the driving force for the drive in the form of scissors, the main mechanism using scissor structure design. Scissor lift platform for key parts design calculation and verification, proven to achieve the desired design goals and requirements. Keywords: lifting platform, scissor, lifting platform, structural design IV 目 錄 摘 要 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????II ABSTRACT?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????III 第 1 章 緒 論???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 1.1 課題條件 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 1.2 課題的研究意思 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 1.3 升降臺國內(nèi)研究發(fā)展情況 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 1.4 升降臺國外發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨向 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 第 2 章 汽車升降臺總體結(jié)構(gòu)設計?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5 2.1 汽車升降臺結(jié)構(gòu)確定 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5 2.1.1 汽車升降臺整體結(jié)構(gòu)形式及基本組成????????????????????????????????????????????????????????????????????5 2.1.2 汽車升降臺各零部件之間的連接關系????????????????????????????????????????????????????????????????????5 2.2 確定剪式汽車升降臺的各結(jié)構(gòu)尺寸 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6 2.2.1 建立轎車模型????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6 2.2.2 剪式汽車升降臺主要結(jié)構(gòu)尺寸確定????????????????????????????????????????????????????????????????????????6 2.3 汽車升降臺在地面上安裝尺寸 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8 2.4 剪式汽車升降臺各部件重量 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????9 2.5 初定電機功率 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????9 2.6 汽車升降臺主要技術參數(shù) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????10 2.7 本章小結(jié) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????10 第 3 章 汽車升降臺結(jié)構(gòu)設計及校核???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????12 3.1 剪式汽車升降臺構(gòu)力學模型 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????12 3.1.1 汽車升降臺構(gòu)力學模型建立與分析 [5] ??????????????????????????????????????????????????????????????????12 3.1.2 汽車升降臺構(gòu)關鍵參數(shù)研究與確定 [7] ????????????????????????????????????????????????????????????????13 3.1.3 計算液壓缸的推力??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????14 3.2 汽車升降臺的力學分析與計算 [8] ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????14 3.2.1 汽車升降臺最低狀態(tài)時，各臂受力情況??????????????????????????????????????????????????????????????15 3.2.2 汽車升降臺舉升到最高位置時，各臂受力情況??????????????????????????????????????????????????16 V 3.2.3 剪式汽車升降臺構(gòu)主要受力桿件強度校核計算??????????????????????????????????????????????????17 3.3 本章小結(jié) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????23 第 4 章 液壓傳動系統(tǒng)的設計計算?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????24 4.1 確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) [15] ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????24 4.1.1 載荷的組成與計算???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????24 4.1.2 初選系統(tǒng)壓力???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????26 4.1.3 計算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????26 4.1.4 確定液壓泵的參數(shù) [18] ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????28 4.2 管道尺寸的確定 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????29 4.3 油箱容量的確定 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????30 4.4 液壓系統(tǒng)的設計 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????30 4.5 本章小結(jié) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????32 總結(jié)???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????33 參考文獻???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????34 致 謝?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????35 1 第 1 章 緒 論 1.1 課題條件 本課題主要是針對剪式汽車升降臺的設計，升降臺現(xiàn)代物流，裝卸，生產(chǎn)和維護大 型設備等廣泛的應用。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，科學技術，社會競爭越來越激烈的進步，以提 高生產(chǎn)速度，降低了勞動強度，并自動生產(chǎn)過程中，旨在減少人力和物力資源，并能完 成其任務的升降臺。種相對寬高空作業(yè)平臺，可根據(jù)不同的用途，該平臺的升降結(jié)構(gòu)， 在電力傳輸和規(guī)格可用不同的選擇和設計的形式。 機械傳動零件加工相對要求不高，結(jié)構(gòu)相對簡單，易于加工，易于維護，以及強大 的適應環(huán)境，耐沖擊性，并能實現(xiàn)準確到位的能力，不污染環(huán)境。一個安全，可靠的剪 叉式升降機叉的開發(fā)，將有助于確保安全性，它具有一定的實用價值。 1.2 課題的研究意思 升降臺，無論是在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中具有重要的作用。給我們帶來多少好處。 特點升降臺是非常在我們的生活，當電梯平臺上來相似的性能，使用升降臺，當你可以 在升降臺根據(jù)自己的需求明顯的提升平臺，為我們的作用是相當大的。 升降臺在我們的生產(chǎn)已經(jīng)變得如此普遍，起著重要的作用，在我們的生產(chǎn)，尤其是 在加載高空。 現(xiàn)在經(jīng)濟的持續(xù)增長，適應公司的需求，不斷提高生產(chǎn)效率，現(xiàn)在在高空作業(yè)較多， 高空升降臺，所以當我們帶來了重要的作用的。 升降臺是漲還是跌，我們可以提供一個安全和穩(wěn)定的平臺。在蜘蛛俠的時候，我們 可以給我們的安全保護。 升降臺不僅在生產(chǎn)中起重要作用，在我們的生活中應用很重要，也很受歡迎。在酒 店，休閑和大眾影院娛樂等，這一切干凈舒適是第一，所以我們必須保持清潔。 1.3 升降臺國內(nèi)研究發(fā)展情況 改革開放三十年來，城市建設日新月異的中國和發(fā)展，在中國，升降臺的健康發(fā)展， 升降臺作為人們的垂直運輸后已行遍的世界。吸引外國投資，合作辦廠，1978 年，一個 重要的決定和改革開放 11 第三次全體會議。我們的自主研發(fā)，生產(chǎn)，平臺開發(fā)的吊裝階 段，解除由大量的合資企業(yè)安裝平臺升降臺的工廠運行期間，引進外資。如：成立于 1980 年 7 月 4 日中國迅達電梯有限公司，升降臺，是中國工程機械股份有限公司，香港 怡和迅達迅達（遠東）有限公司，合資 3 機械行業(yè)在中國自從改革開放后第一家合資企 業(yè)。該公司設立在中國，掀起了熱潮升降臺 1984 年 12 月 1 日，引進外資;平臺公司在天 津，中國國際信托投資公司和升降臺美國奧的斯合資天津奧的斯電梯升降臺，公司正式 成立。 吸引外國投資，合作辦廠，不僅有助于中國本土升降臺的進一步發(fā)展，同時也對中國 城市發(fā)展的顯著而深遠的影響。自 1979 年以來，升降臺，產(chǎn)量迅速增加：不僅如此，該 2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生了變化顯著：老平臺升降 DC 已經(jīng)被淘汰，雙速電梯交換，速度電壓逐 漸取代 VVVF 交流變頻調(diào)速變頻調(diào)速秤臺升降控制系統(tǒng)，一直在通過 PLC 技術和計算機 控制，速度最高梯形達到 4 米/秒;目前已經(jīng)在行業(yè)的巨大變化：生產(chǎn)條件，升降臺，員工 素質(zhì)和管理水平有很大提高。因為我們的技術，以提高很快，這不能歸因于經(jīng)濟建設所 確定的一般原則。沒有大規(guī)模的經(jīng)濟建設，今天不解除市場上的平臺，就不會有自然的 升降臺產(chǎn)業(yè)的今天。其次，改革開放政策后。改革開放后，中共中央和上海,寧波，溫州， 福州，廣州，委員會，作為城市區(qū)域。自 1985 年以來，它開辟了長江三角洲，珠江三角 洲和閩東南，環(huán)渤海地區(qū)開辟經(jīng)濟特區(qū)。據(jù)業(yè)內(nèi)人士專用升降臺，這些領域?qū)⒊蔀楫a(chǎn)業(yè) 發(fā)展的中國重點升降臺上。 隨著建立了一大批企業(yè)升降臺，升降臺行業(yè)中國的技術，規(guī)范的管理。 1984 年 6 月， 三科中國工程機械制造商協(xié)會分會工程機械協(xié)會在西安召開的升降臺成立大會上，升降 臺，現(xiàn)在是中國將成為升降臺的前身。 1986 年 1 月 1 日， “中國起重平臺”的工程機械 制造商協(xié)會工程機械協(xié)會更名為“中國工程機械工業(yè)協(xié)會，升降臺，升降協(xié)會” ，該平臺 將升級為兩個協(xié)會，其位于產(chǎn)業(yè)平臺升降機成就的歷史。工業(yè)升降臺都有自己的銷售機 構(gòu)。 1987 年，國家標準 GB 7588-87“提升安全規(guī)則的建造和安裝的”發(fā)布平臺。標準 EN81-1 歐洲標準 “，為推動的建造和安裝”安全平臺（1985 修訂版 12 月） 。這個標準的 意義是為了保護生產(chǎn)和安裝的質(zhì)量和平臺是非常重要的。改革的第一個十年的開放是為 了改善兒童保健行業(yè)的升降臺的早期階段，行業(yè)平臺的枷鎖。不斷發(fā)展，創(chuàng)新，改革開 放十幾年，可以說是僅次于中國，以提高行業(yè)的開發(fā)平臺，經(jīng)過十年的創(chuàng)新。在最初幾 年的改革開放，而電梯行業(yè)在中國國際吸收新的技術平臺升降臺，相關的管理制度都在 不斷提高。 改革開放后，中國的城市快速建設和發(fā)展，更有利于促進中國的產(chǎn)業(yè)升降臺的發(fā)展在 1997 年繼續(xù)增長，升降臺平面總產(chǎn)量去年的好結(jié)果，GDP 這表明，我們正在升降臺產(chǎn)業(yè) 已經(jīng)比較成熟，以適應市場的變化，抓住機遇的能力，有了很大的提高。 1998 年高空作 業(yè)平臺，升降臺江南限制，自動扶梯和自動人行道的國產(chǎn)品牌在馬來西亞，泰國，菲律 賓，印尼，新加坡，阿聯(lián)酋，孟加拉國，埃及，敘利亞，土耳其，阿根廷，澳大利亞， 德國，英國共售出，荷蘭，意大利，葡萄牙，希臘和近 20 個其他國家和中國，臺灣和澳 門，升降臺，產(chǎn)量超過 30200 臺。隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展的迅猛發(fā)展，城市建設，升 降臺，不僅在高檔寫字樓，商場，也有很大的酒店，蔓延到小區(qū)高樓林立，而且在不斷 改進人們生活的角落，不能成為城市建設缺乏垂直運輸?shù)闹袊?13 十億人，和世界平均 每升降臺 1/3 1/10 開發(fā)的占有量。升降臺巨大的市場吸引了幾乎所有的業(yè)務關系的升降臺。 2007 年，中國政府出臺了一系列經(jīng)濟政策，加強宏觀調(diào)控，升降臺市場逐步企穩(wěn)，規(guī)范 化的軌道。 3 1.4 升降臺國外發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨向 過去 20 年，在工程行業(yè)升降臺世界的重大變化已經(jīng)發(fā)生。 RT（升降臺）和 AT 的快速發(fā) 展（地面所有平臺）的產(chǎn)品，打破了原有產(chǎn)品市場和市場結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟發(fā)展在競爭激烈的影響， 導致建筑市場的全球趨勢， 進一步提升平臺的整合。世界運行升降臺的年銷售額大約為 750 十億。主要生產(chǎn)國，美國，日本，德國，法國，意大利等世界領先的公司超過 10，主要是 在北美，日本（亞洲）和歐洲。美國既是一個 領導升降臺技術的制造商，是世界上最大的市 場之一。但由于日本的快速 發(fā)展和德國工業(yè)升降臺 RT 和 AT產(chǎn)品的增長，美國制造商已經(jīng) 占據(jù)了 20 世紀 60?70 年代，世界市場的域名已經(jīng)逐漸蠶食，形成聯(lián)合美國，日本和德國， 潛在的三大支柱。近年來，美國的經(jīng)濟復蘇，市場活 躍，外國生產(chǎn)商必須競爭。美國生產(chǎn)者 的強度也得到了改善，所述升降臺特雷克斯的上升為公司即是如此。特雷克斯高空作業(yè)平 臺公司前身為科林工廠升降臺。自 1995 年以來，通過一系列兼并業(yè)務，已 發(fā)展成為世界上 最好的公司之一。自 1970 年以來日本成為升降臺工程，產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量，以提高很快，已 出口到歐洲和美國市場的最大生產(chǎn)商，總產(chǎn)量居世界第一位。自 1992 年以來，由于日元， 跌幅在基礎設施投資和亞洲金融危機的影響，國家，每年下降的贊賞。目前 圍繞 3000 歐洲 日本市場的年需求量是相當大的市場潛力，這兩個國家的歐洲工業(yè)出口商升降臺的工程， 也是一個進口大國。德國是歐洲最大的市場，其次是英國，法國，意大利等國家。AT 產(chǎn)品共 享德國市場，占利勃海爾，格魯夫的 53％，16％， 14％德馬泰克，多田野和特雷克斯各約 10％和 5％。 大多數(shù)生產(chǎn)商爭相向這些市場，我們也在努力擴大產(chǎn)品線。升降臺車格魯夫 RT 和產(chǎn)品 具有競爭優(yōu)勢，克虜伯公司 購買，在 產(chǎn)品還相當?shù)膶?力， 該公司還準備生產(chǎn)升降臺履帶。馬 尼拉突然沃克履帶式升降臺產(chǎn)業(yè)占優(yōu)勢，但他也希望得到在升降臺的產(chǎn)品的其他領域一樣 的影響力。一些傳統(tǒng)的升降臺廠商合作，大多集中在商業(yè)合同或銷售許可協(xié)議。兼并和收 購的全上面進行了許可證， 風險小，有一個在 業(yè)界的先河。然而，根據(jù)生產(chǎn)許可協(xié)議，往往 在之后結(jié)束的最后期限，由于 產(chǎn)權(quán)糾紛。特雷克斯與日本 IHI 公司有歷史聯(lián)系升降臺提升 了公司的平臺。有人特雷克斯與 IHI 合作伙伴關系視為可行的貿(mào)易許可證的說明。然而， 這樣的協(xié)議不能持久，其結(jié) 果只是特雷克斯呼吁 IHI 控制的加強，或者尋找一個獨立于平 臺的履帶起重生產(chǎn)。IHI 目前尚未建立的市場份額在北美，只能起到分包商的角色。自 1999 年以來英國格魯夫公司已經(jīng)開始銷售神鋼履帶式升降臺和城市升降臺。多田野和日立 建機公司簽訂于 1978 年與對方提供的產(chǎn)品，產(chǎn)品線延伸合作協(xié)議雙方，但收效甚微。在國 內(nèi)市場也正在萎縮，日立建機 1999 年 2 月宣布，將再次考慮流動性的升降臺的擴大生產(chǎn)和 銷售，多 領域的合作領域。多田野和公司想在美國的生產(chǎn)基地，但 時機尚未成熟。它有多種 類型的產(chǎn)品允許收入的多樣化。特雷克斯采礦設備業(yè)務已完成吊裝設備，包括 AT 和 RT產(chǎn) 品，自動 升降臺，升降臺履帶式，塔式機兩個裝卸，吊裝和搬運。根據(jù)其經(jīng)驗和技術的鏈接? 皮帶挖掘機制造公司成為平臺的第一制造商之一桁架臂升降。但該公司擁有直升機停機坪 4 住友挖掘機業(yè)務在日本和美國（包括鏈接?帶）分開，這是基于升降臺和挖掘機屬于不同的 行業(yè)上。利勃海爾既生產(chǎn)挖掘機，還生產(chǎn)和升降塔平臺升降臺的流動，也在 愛爾蘭的生產(chǎn) 容器的升降臺的處理，其公司是獨立的實體。 5 第 2 章 汽車升降臺總體結(jié)構(gòu)設計 2.1 汽車升降臺結(jié)構(gòu)確定 2.1.1 汽車升降臺整體結(jié)構(gòu)形式及基本組成 本設計的內(nèi)容為雙層剪式汽車升降臺，剪式汽車升降臺的發(fā)展較迅速，種類很齊全。 按照剪刀的大小分為大剪式汽車升降臺（又叫子母式），還有小剪（單剪）汽車升降臺 ；按照驅(qū)動形式又可分為機械式、液壓式、氣液驅(qū)動式；按照安裝形式又可以分為藏地 安裝，地面安裝。因為本設計所要舉升的重量為 2t 以下的轎車 ，所以采用大剪式液壓驅(qū) 動汽車升降臺。為了適合大小維修廠，對地基沒有過多要求，地面安裝即可。整體結(jié)構(gòu) 形式如圖 2.1 所示。 圖 2.1 剪式汽車升降臺整體結(jié)構(gòu)形式 1-底板，2-桿件 1，3-液壓缸，4-桿件 2，5-小桿件 1，6-主板，7-小桿件 2，8-子板，9-小桿件 2 剪式液壓平板汽車升降臺由機架、液壓系統(tǒng)等組成。設置限位裝置、升程自鎖保護 裝置等以保證汽車升降臺安全使用，保障維修工人的生命安全。剪式汽車升降臺有兩組 完全相同的汽車升降臺構(gòu)，分別放于左右兩側(cè)車輪之間，因兩側(cè)結(jié)構(gòu)完全相同，可以左 右互換。汽車升降臺由電氣系統(tǒng)控制，由液壓系統(tǒng)輸出液壓油作為動力驅(qū)動活塞桿伸縮， 帶動兩側(cè)舉升臂同時上升、下降、鎖止 [5]。 汽車升降臺一側(cè)上下端為固定鉸支座，舉升臂由銷連接固定在鉸支座上。另一側(cè)上 下端為滑輪滑動，舉升臂通過軸與滑輪連接。汽車升降臺在工作過程中，以固定鉸支座 一側(cè)為支點，滑輪向內(nèi)或向外滑動，使汽車升降臺上升下降，當達到適當?shù)呐e升位置時， 利用液壓缸上的機械鎖鎖止。剪式汽車升降臺使用方便，結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，適用 大多數(shù)轎車、汽車的檢測、維修及保養(yǎng)，安全可靠 [4]。 2.1.2 汽車升降臺各零部件之間的連接關系 汽車升降臺的工作是靠液壓缸活塞桿的運動實現(xiàn)舉升下降的。液壓缸固定在下外側(cè) 舉升臂上通過軸連接，活塞桿作用在上端軸上，軸直接連接兩舉升臂。如圖 2.1 所示，活 塞桿向外伸出時，帶動舉升臂向上運動。各舉升臂必須相互聯(lián)系，采用螺栓連接，圖中 6 左側(cè)用軸連接，因各鉸接處均有摩擦，所以采用潤滑脂潤滑。舉升臂向上運動時，通過 軸帶動滑輪滑動，舉升臂、軸與滑輪之間需使用鍵進行周向固定，力才能相互傳遞，軸 兩端用彈性擋圈固定，防止臂和滑輪外移；連接螺栓處用止動墊圈固定鎖止；固定鉸支 座處用銷鏈接，銷通過鎖止螺釘鎖止；底座通過地腳螺栓固定于地面上；這樣汽車升降 臺才能正常工作。 2.2 確定剪式汽車升降臺的各結(jié)構(gòu)尺寸 2.2.1 建立轎車模型 為使汽車升降臺使用范圍廣，本設計首先建立了一個轎車模型。根據(jù)表 2.1 所列車身 參數(shù)信息。 表 2.1 參數(shù)信息 根據(jù)奧迪和尼桑轎車的車身信息確定一個使用較廣的車模：它的車身參數(shù)有車身長 4.7m，寬 1.75m，高 1.5m，軸距 2.1m，前后輪距平均為 1.5m，車自重 1.5t，該轎車模型 集尼桑轎車外型，奧迪外型于一體，具有較廣的代表性。 2.2.2 剪式汽車升降臺主要結(jié)構(gòu)尺寸確定 1、剪式汽車升降臺已知的主要技術參數(shù)如表 2.2 所示 表 2.2 主要技術參數(shù) 技術數(shù)據(jù) 數(shù)值 單位 舉升重量 2 T 舉升高度 330~1850 Mm 提升時間 60 S 要求汽車升降臺的提升速度是經(jīng) 1min 時間內(nèi)汽車升降臺能升高到 2m，實際升高 1.65m，并且汽車升降臺在各高度工作時，都能自鎖。 2、 汽車升降臺各部分尺寸 （1）支撐平臺尺寸 [5] 因剪式汽車升降臺放于兩輪胎的下部，所以汽車升降臺在使用過程中要保證汽車升 降臺平板不能短于轎車軸距。根據(jù)轎車軸距為 2.1m，轎車輪胎直徑一般不超過 700mm， 為了避免過短，汽車升降臺平臺兩端與輪胎邊緣要有一定的距離，取平臺邊距輪胎邊緣 之間距離為 450mm，則平臺外型長 La=2100+450×2+700×2+20=4420。平臺寬一般為 500mm~600mm 左右，本設計取平臺寬為 Bp=600mm。舉升時，重量作用在整個平臺上， 力并不集中，所以平臺不宜過厚，增加汽車升降臺重量，取外型高為 180mm，實厚為 車身信息 車型 奧迪 A4L2.0T標準版 日產(chǎn)尼桑騏達 車身長/寬/高（mm） 4763/1826/1426 4250/1695/1535 前輪距 1564 1480 后輪距 1550 1485 軸距 2869 2600 前輪規(guī)格 225/55R16 185/65R15 后輪規(guī)格 225/55R16 185/65R15 7 5mm，只在四周加工凸臺邊緣，平臺尺寸如圖 2.2 所示。 圖 2.2 平臺尺寸 （2）舉升臂尺寸 因平臺長 La=4420mm，固定鉸支座和滑動滾輪分別放于平臺下，降低到最低點時舉 升臂不能超出平臺邊緣，與汽車相干涉，所以固定鉸支座和滑動滾輪要與平臺有一定的 距離，取支座距平臺邊緣的距離為 1150mm。則固定鉸支座與滑動滾輪之間距離 1995mm。 汽車升降臺壓縮到最低位置時，汽車升降臺高為 936mm,(底座到平臺面的距離)。 如圖 2.3 所示底座厚為 30mm，軸承直徑 D=80mm，軸承處軸徑 Dz=50mm，為了避免軸 承直接磨損底座，在設計時，軸承滑道厚為 23mm，滑道寬為 20mm，滑道長為 977mm。 上下兩滾輪之間的距離為 718.85mm，根據(jù)勾股定理求舉升臂長 L ,求得 L=2770mm，舉 升臂寬 100mm，厚為 16mm。 圖 2.3 汽車升降臺壓縮到最低點時的狀態(tài) 3、汽車升降臺升高到 2m 時尺寸變化 汽車升降臺向上舉升時，軸承滾動，液壓系統(tǒng)向上伸縮，固定鉸支座和軸承之間距 離縮短，平臺與底座之間距離越來越大。汽車升降臺升高到 2.49m 時，汽車升降臺上下 兩軸承之間的距離為 1820mm，因舉升臂長 L=2770mm，固定鉸接處與軸承之間的距離為 Lb,由勾股定理 Lb=1994mm，滑動輪滑動距離 Lx=2603-1994=609mm。汽車升降臺升高到 2.49m 時，結(jié)構(gòu)狀態(tài)如圖 2.4 所示。 圖 2.4 升高到最高時汽車升降臺主視圖和右視圖 8 因應本文的舉升臂寬為 100mm，所以連接處螺栓軸徑適當取 Ds=36mm，軸承處軸徑 取 Dz=50mm，滑輪總寬為 16mm，與滑道實際接觸尺寸為 16mm，另外 4mm 為階梯凸臺,直 接與軸承接觸，進行軸向定位。 2.3 汽車升降臺在地面上安裝尺寸 考慮到維修廠的地面情況，剪式汽車升降臺平放于地面就可以，采用 M18 的地腳螺 栓固定，汽車升降臺兩端各焊接一三角臺，便于汽車上升。根據(jù)轎車寬為 1.75m，前后輪 距平均為 1.5m，左右兩輪臺內(nèi)側(cè)邊緣之間的距離為 700mm，汽車升降臺之間要有一定的 距離供維修工人走動，為了滿足以上尺寸要求，汽車升降臺平臺之間的距離約取 805 mm ,平 臺長約 4420mm，汽車升降臺左右結(jié)構(gòu)完全相同，設備控制箱可以左右互換。如果汽車升 降臺平臺直接與汽車底盤接觸，對汽車底盤磨損嚴重,所以平臺上端放硬質(zhì)橡，如圖 2.5 所示。 圖 2.5 地面安裝尺寸示意圖 2.4 剪式汽車升降臺各部件重量 查《工程材料手冊》所知，舉升、起重機械的板形材料多用 Q275 鋼 。Q275 鋼的]9[ 材料性能如表 2.3 所示。 表 2.3 Q275鋼材料性能 [6] 彈性模量（GPa） 泊松比 抗拉強度(MPa) 密度(g/cm 3) 200-220 0.3 490—610 7.85 質(zhì)量基本計算公式 [21]： （2.1）10WFL??? 9 式中： W（ kg）—表示鋼的理論質(zhì)量； F（mm 2）—型鋼截面積； L（m）—鋼材的長度； ρ（g/cm 3）—所用材料鋼的密度。 1、平臺的質(zhì)量 kg p 3.160)205.624.05.2 24.05.1204.6.05.7.(87???? ??????? 平臺加工有較薄的邊緣，所以計算時數(shù)據(jù)較多，后續(xù)計算中本文取平臺 =160k。pW 2、舉升臂的質(zhì)量 kgWb79.3410)6270(85. ??? 在實際運用中，連接處都加工有加強肋，連接處還攜帶一些附件所以取舉升臂質(zhì)量 為 35kg。左側(cè)和右側(cè)汽車升降臺完全相同，每側(cè)共有四個舉升臂，則舉升臂重量和為 。kgWbz14035?? 3、底座重量 在實圖中汽車升降臺底座并非實體，但為了計算方便，本文按實體計算，則 ，本文取底座重量為 Wd=76kg。kgd18.760)62(8.7? 4、子汽車升降臺的總質(zhì)量 W=102.97kg。 汽車升降臺總重 。kgWdbzWpz 97.6822????? 2.5 初定電機功率 剪式汽車升降臺舉升重量2t，汽車升降臺自身及附件的重量再加上一部分余量為 0.8t，所以取 W=4.3t 。初定電機功率，不考慮工作過程損失。 舉升平臺上方放有汽車時，設計上升速度為 = （2.2）wVtS S=2450-700 =1450 (mm) 由公式（2.2）得 = =0.0242m/s=1.45m/min wV6045.1 載車板上升功率 Pw= （2.3）FV? Fw=m g （2.4） 其中m=4.3kg ，g=10N/kg 由公式（2.4） Fw =4.3 10 =43KN ? Vw取1.45 m/min 由公式（2.3）得 Pw= =1.04（KW） 取6045.13 1.WPK? 10 2.6 汽車升降臺主要技術參數(shù) 經(jīng)過計算，整理汽車升降臺主要數(shù)據(jù)，并列表，如表 2.4 所示。 表 2.4 剪式汽車升降臺主要技術參數(shù) 舉升重量 3500kg 舉升高度 350—1850mm 實際上升高度 1850mm 續(xù)表 2.4 剪式汽車升降臺主要技術參數(shù) 總寬 2005mm 總長 4420mm 平臺長/寬 4420/600mm 舉升臂長 2770mm 平臺間寬 805mm 上升時間 60s 下降時間 40s 電機功率 1.1KW 電源 220V/380V/50Hz 額定油壓 18MPa 整機重量 800kg 滑輪移動距離 609mm 2.7 本章小結(jié) 本章主要將剪式汽車升降臺的外型尺寸，各部分結(jié)構(gòu)尺寸，各結(jié)構(gòu)的安裝位置確定 出來，為后續(xù)的設計工作做好準備，并根據(jù)現(xiàn)今社會上使用普遍的轎車種類的車身結(jié)構(gòu) 尺寸，確定了本設計的剪式汽車升降臺的組成結(jié)構(gòu)，包括控制機構(gòu)、傳動機構(gòu)、執(zhí)行機 構(gòu)，還有所需的零部件。 11 第 3 章 汽車升降臺結(jié)構(gòu)設計及校核 3.1 剪式汽車升降臺構(gòu)力學模型 剪式汽車升降臺構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊、承載量大、通過性強和操控性好的特點,因此在現(xiàn) 代物流、航空裝卸、大型設備的制造與維護中得到廣泛應用。剪式汽車升降臺構(gòu)作為舉 升平臺鋼結(jié)構(gòu)的關鍵組成部分,其力學特性對平臺性能產(chǎn)生直接影響。對于剪式汽車升降 臺構(gòu)來說,影響其力學性能的關鍵因素是舉升油缸的安裝位置。 3.1.1 汽車升降臺構(gòu)力學模型建立與分析 [5] 汽車升降臺之所以斜置，是因為汽車升降臺右側(cè)為固定鉸支座，左側(cè)為滑動鉸支座， 平臺上放有荷載，汽車升降臺上升過程中，荷載重心相對前移，在高空中容易前翻，對 工作人員十分危險，斜置安裝可以抵制荷載前翻的情況 [5]。安裝情況如圖 3.1，圖中 F4 與 F6 作用點分別對應平臺和底座的固定鉸支座位置 , F3 與 F5 作用點分別對應平臺和底 座的滑動鉸支座位置。 圖 3.1 力學方案示意圖 為分析方便,本文將平臺鋼結(jié)構(gòu)和平臺有效載荷之和簡化為 W1 ,剪式汽車升降臺構(gòu)自 重載荷為 W3 ,油缸自重載荷為 Wcy ,根據(jù)分析,假設舉升臂機構(gòu)自重載荷為 W3 和 油缸自 重載荷為 Wcy 忽略不計。如圖所示 ,根據(jù)上一章所定舉升臂與水平線夾角為 α;定義 d 為液 壓缸下安裝點與舉升臂中心銷孔距離(平行于舉升臂) , f 為上安裝點與舉升臂端銷孔距離, 定義上下兩鉸接點高度為 Hg，定義滑動鉸支座與固定鉸支座之間距離為 Lb，根據(jù)幾何關 系,液壓缸軸線與水平線夾角 θ 與 α 有以下函數(shù)關系： （3.1） 2tantan Lfdf?????? 由式(3.1)可知 ,液壓缸軸線與水平線夾角θ是d、f 的函數(shù),而當d、f這2個參數(shù)確定時,在 汽車升降臺構(gòu)升降過程中θ隨α變化。平臺和剪式汽車升降臺構(gòu)建立其力學模型如圖3.2所 12 示。為平臺簡化模型 [5]。 圖 3.2 平臺簡化模型 假定W1 作用于平臺中心位置,則當平臺起升,剪刀機構(gòu)帶動滑輪內(nèi)移,則W1 、F3 、F4 和α 有如下關系 [15]（B 近似等于L/2） 。 （3.2）341FW?? （3.3）cos0LB??? 圖 3.3 剪刀機構(gòu)外載情況 （3.4）4cos2sin()in()in()LPFf L?????????? 圖 3.2 和圖 3.3 為剪刀汽車升降臺構(gòu)力學模型圖。剪叉汽車升降臺構(gòu) 外載狀況如圖 3.3 所示。 3.1.2 汽車升降臺構(gòu)關鍵參數(shù)研究與確定 [7] 分析前述剪式汽車升降臺構(gòu),發(fā)現(xiàn) Pmax 和油缸軸線與支架梁之間的夾角 (θ-α)有較大 關系。給定載荷下,起升油缸夾角越小,則所需推力越大。由分析可知,起升油缸的最小夾 角由 d, f 這 2 個關鍵的幾何參數(shù)決定 [5]。因此,上述 4 個關鍵參數(shù)可在一定范圍內(nèi)調(diào)整而 不產(chǎn)生干涉。根據(jù)剪式汽車升降臺構(gòu)力學模型式,在 d, f 這 2 個關鍵幾何參數(shù)允許調(diào)整的 范圍內(nèi)進行計算,研究它們與起升油缸推力 Pmax 的關系。經(jīng)對 d, f 這 2 個關鍵參數(shù)的研 究,結(jié)合防止機構(gòu)幾何干涉，并且不發(fā)生死角現(xiàn)象及制造工藝方面的考慮,確定其值與鉸 鏈固定，f=662mm。 3.1.3 計算液壓缸的推力 1、汽車升降臺升高到 2m 時液壓缸的推力 13 汽車升降臺升高 2m 時，tanα= = 由式（3.1）得汽車升降臺的重2 HgLb???429710? 心不變 F3 和 F4 之間距離 1994mm，由式（3.2 ）和（3.3）求得 F3 =33.413KN，則 F4=1.587KN。將 f=662mm、 、 、F= F3 =33.413KN 代入式（3.4）中得到??4??? P=128.4KN。 2、汽車升降臺在最低點時液壓缸的推力 根據(jù)圖（3.3）所示的汽車升降臺結(jié)構(gòu)尺寸，可求出 α 角度 , tanα= 13058???15? 再根據(jù)式（3.1）， 解得2tantan Lfdf?????? ????9tan62970ta? 將 α=15°、θ=39°、L=2770mm 、f=662mm 、d=0mm 代入到式（3.4）中，解得 液壓缸的最大推力為 P=316.08 KN。 由前面分析可知，汽車升降臺在最低點時，此時液壓缸的推力是整個舉升過程中所 需推力最大值，選擇液壓系統(tǒng)時根據(jù)推力最大值確定。 3.2 汽車升降臺的力學分析與計算 [8] 剪式汽車升降臺是一種可以廣泛用于維修廠的汽車升降臺，具有結(jié)構(gòu)緊湊、外形美 觀、操作簡便等特點，只需用此種安全可靠的舉升設備將汽車舉升到一定的高度，即可 實現(xiàn)對汽車發(fā)動機、底盤、變速器等進行養(yǎng)護和維修功能。隨著我國私家車保有量越來 越大，此種型式的汽車升降臺需求量也會日益增大。本機主要性能參數(shù)為：額定舉升載 荷 2t；在載重 2t 情況下，由最低位置舉升到最高位置需 60s；當按下下降按鈕使三位四通 閥右位接通，車輛由最高位置降到最低位置需 40s；電動機功率 1.1kW；汽車升降臺在最 低位置時的舉升高度為 936mm，最大舉升高度為 2450 mm，工作行程為 1514 mm。 剪式汽車升降臺的結(jié)構(gòu)型式有多種，本設計中的汽車升降臺結(jié)構(gòu)系指液壓驅(qū)動的雙 層四輪定位大剪式汽車升降臺構(gòu)。汽車升降臺構(gòu)的傳動系統(tǒng)為液壓系統(tǒng)驅(qū)動和控制，由 舉升臂內(nèi)安裝的液壓油缸實現(xiàn)上下運動，推動連接兩側(cè)舉升臂的軸，使安裝在上下位置 的軸承沿滑道滾動，實現(xiàn)汽車升降臺的上下移動。設備的主要部分有：控制機構(gòu)、傳動 機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)、平衡機構(gòu)和安全鎖機構(gòu)。 分析剪式汽車升降臺不同舉升高度的受力情況可知，在給定載荷下,汽車升降臺舉升 到不同高度時，所需油缸推力不同，各舉升臂與軸所受的力也不同。為分析方便，在計 算過程中，本文只分析舉手機最低點和舉升到最高位置的受力情況即可。 3.2.1 汽車升降臺最低狀態(tài)時，各臂受力情況 1、與平臺接觸處的兩鉸接點的力學分析與計算 由前一節(jié)分析可知，汽車升降臺在最低點時，汽車升降臺重量均勻的分布在平臺上， 平臺鋼結(jié)構(gòu)和平臺有效載荷之和 Wz1 所產(chǎn)生的重力直接作用在滑動鉸支座和固定鉸支座 14 上。在最低點時，舉升臂并不水平放置。存在一很小的角度 α，tanα = ，因13058???? α 很小，所以計算過程中本文可以將 Wz1 近似看成作用在平臺中心位置，Wz1 為舉升重 量與平臺重量之和，即 （g 取 10N/kg）kNggWptz 2.38/10)26.53()5.3(1 ??????? 因舉升重量和平臺質(zhì)量之和由兩側(cè)汽車升降臺共同承受，所以代入式（3.2）和 （3.3）中的 W1 只是 Wz1 的一半，W1=19.1kN 解得 F5.94 2、計算各舉升臂的受力 圖 3.4 舉升臂受力圖 圖 3.4 為桿 1 的受力情況，F(xiàn)3 作用處為滑動鉸支座，根據(jù)受力分析圖列力和力矩平 衡方程。方程如下: 解得 ??? ?????6215.2703.65kFk 562.31065.2.9kk???? 分析計算結(jié)果，本文可以看到，k1,k2,k6 三個未知量都與 k5 有關，只要確定出 k5 的值，其他就能解出。觀察圖 3.1 力學方案示意圖，本文能夠很快分析出，舉升重量全部 作用在平臺上，在汽車升降臺起升瞬間， 很小，則 k5 鉸接孔處豎直方向分力很小，幾? 乎為零，對桿件只起連接作用，本文將 k5 取 0 N。則 。31.206.125.91???kk 圖 3-5 舉升臂 2受力情況 圖 3-5 所示為舉升臂 2 的受力圖，液壓缸的推力直接作用在連接兩側(cè)舉升臂之間的軸 上，間接作用在舉升臂 2 上。 k3,k4,F4x 為未知量，P=316.08 KN。列力和力矩方程: 15 ???? ?????????? 2704156215.2cossinsicoco243i1 FxkfPfPkxFk ???? 解得 KNxk95.4601 8.7?? 通過計算結(jié)果，本文可以看出液壓缸在瞬間舉升時，水平方向的分力和固定鉸支座 處的水平方向分力都很大。所以汽車升降臺的剛度強度一定要滿足要求，否則維修工人 在作業(yè)時將很危險。 3.2.2 汽車升降臺舉升到最高位置時，各臂受力情況 汽車升降臺升高到 2m 時，汽車升降臺滾動軸承向內(nèi)滑動 609mm，兩腳支座之間的 距離為 1994.4mm，上下兩滑輪之間的距離為 1820mm。舉升臂與水平方向夾角為 液壓缸與水平方向夾角為 ，液壓缸推力 P=128.4KN。 ??42???70? 分析和計算方法同上。先求舉升臂 1 的受力情況如圖 2，由式（3.2）和（3.3）解得 F3 =33.413KN，F(xiàn)4=1.587KN 解得 ??? ?????9710219436576kFk 413.69.05.8.??k 因舉升到 2m 時，舉升臂與水平方向夾角為 ，所以豎直方向力和水平方向力?2? 應近似相等。取 。則KNk6KNk85.162 .?? 舉升臂 2 的受力情況如圖 3.6 所示， ??? ? ?????????? 1940497102cossinsicoco43i1 FxkfPfPkxFk ???? 解得 87.41052 .63??xk 3.2.3 剪式汽車升降臺構(gòu)主要受力桿件強度校核計算 1、位于上端的滑輪軸的強度校核 軸承軸通過軸承與滑道接觸，作用在滾動端的力 F3 均勻作用在兩個軸承上。兩軸承 之間距離為 556mm。軸承內(nèi)側(cè)與舉升臂接觸。圖 3.9 是滑輪軸的受力圖、剪力圖、彎矩 圖。由圖可知，滑輪軸只受豎直方向力，沒有水平方向的力，所以滑輪軸不發(fā)生扭轉(zhuǎn)變 形。本文從剪力圖和彎矩圖中還可分析出，在長度為 556mm 的線段內(nèi)橫截面上的剪力 16 FQ=0，而彎矩 M 為一常數(shù)，這種只有彎矩的的情況，稱為純彎曲。所以長度為 556mm 的線段內(nèi)只發(fā)生彎曲變形，而沒有發(fā)生剪切變形。是彎曲理論中最簡單的一種情況。由 上面的計算可以知道，上滑輪軸在汽車升降臺升高到 2m 時，受力最大，F(xiàn)3 =33.413KN， 所以本文只校核汽車升降臺升到 2m 時的滑輪軸強度即能說明軸的強度是否合格。 圖 3.6 滑輪軸的剪力圖與彎矩圖 對滑輪軸進行強度校核，軸的材料為 45 鋼 [19]，抗拉強度 60bMPa??35sa?? 彈性模量 E 為 ，一般取 。軸的直徑 d=50mm。 （1）軸的彎矩1962GPa: 210EGPa? 圖如圖 3.6 所示。 由圖可知 ，最大正彎矩 M= mNF??25.49.765.723 （2）軸的強度校核 ??MPabPadMW60.301..032max3 ?????? ??? 式中：M—為橫截面上的彎矩； W—軸的抗彎截面系數(shù)。 經(jīng)校核可以看出，軸的截面強度足夠。 2、位于下端的滑輪軸的強度校核 最下端軸的校核和最上端軸的校核方法一樣，下端滑輪軸最低點和最高點時受 力情況一樣。受力圖、剪力圖、彎矩圖如圖 3.7 所示。 圖 3.7 下滑輪軸的剪力圖與彎矩 17 下滑輪軸的材料也是 45 鋼，抗拉強度 。下滑輪軸受的力為：60bMPa?? k3/2= ，軸的直徑 d=50mm。KN9.82.17 （1） 下滑輪軸彎矩圖 如圖 3.7 所示，最大彎矩為 。mk???25.47.3 （2） 下滑輪軸的強度校核 ??MPabPadMW608.190.1.032max33 ????? ??? 校核后可得出軸的強度足夠。 3、對舉升臂 1 和 2 進行強度校核 舉升臂 1 和 2 位于汽車升降臺的上半部分，液壓缸的作用點直接作用在連接舉升臂 2 的軸上，舉升臂 2 和 1 又通過中間螺栓相連，所以 2 和 1 的受力情況比較惡劣。校核時， 只對這兩個舉升臂進行校核即可。 (1) 舉升臂 1 的強度校核 圖 3.8 舉升臂 1的剪力圖與彎矩圖 因舉升臂為板材，近似梁。所以分析過程中，本文按梁的強度校核方法來分析舉升 18 臂。由圖 3.8 舉升臂 1 的受力圖可以看到，舉升臂既有水平方向的力，又有豎直方向的力， 并且兩個方向的力在同一平面， 屬拉伸（壓縮）與彎曲組合變形 [11]。本文將力進行分解， 沿舉升臂軸線方向和垂直軸線方向。 舉升臂 1 的受力圖、剪力圖、彎矩圖、軸力圖如圖 3.8 所示。由圖所知，舉升臂在中 間截面組合變形最大 [11]。舉升臂的材料為 Q275 鋼 ,抗拉強度 , 彈性490~61bMPa?? 模量 E=200~220GPa ，L 為舉升臂長 L=2770mm。舉升臂在最低狀態(tài) 時，校核過?5? 程如下： 1） 舉升臂的彎矩圖 舉升臂的彎矩如圖 3.8 所示。 mNLFM???????4.231851cos7.62cos3? 2）確定舉升臂 1 中性軸的位置 截面形心距底邊為 my015 因舉升臂 1 結(jié)構(gòu)可近似一方鋼，所以通過截面中心的中心線 Z 即為中性軸 3) 截面對中性軸的慣矩 46310.1206Iz??? 4） 舉升臂的最大彎曲應力為 MPa98.3