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摘 要 小汽車舉升機(jī)的三維設(shè)計(jì)是在認(rèn)真思考了現(xiàn)有的各種起重設(shè)備和實(shí)際工作條件的情況下，從而進(jìn)行的舉升機(jī)的剪式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中完全考慮到安全和使用要求，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)優(yōu)化舉升機(jī)設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)不同客戶需求，不同小汽車型號(hào)的需求。 經(jīng)過(guò)初期的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，參數(shù)設(shè)置以及力學(xué)分析給出整體的合理型式，再通過(guò)SolidWorks建立各零部件的三維建模，并結(jié)合虛擬裝配，，最后舉升機(jī)工作過(guò)程的仿真是通過(guò)SolidWorks的運(yùn)動(dòng)仿真功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，以檢驗(yàn)整套裝置的合理性和靈活性。 關(guān)鍵詞： 三維設(shè)計(jì); 剪式; 汽車舉升機(jī); SolidWorks Abstract Three-dimensional design of the car lift is seriously considering lifting equipment under actual working conditions and the existing design of the scissor lift structure thus conducted. Fully taken into account in the design of the safety and use requirements, combined with computer technology to optimize the lift design to fulfill customer needs, different needs of different car models. By the preliminary structural design, parameter setting and the mechanical analysis gives a whole reasonable type. Then use SolidWorks establish various parts of the three-dimensional modeling, and realize the Virtual Assembly. Finally, though the motion simulation function of SolidWorks realize the working process simulation of Lifter, to test the rationality, flexibility of the entire device. Key words: Three-dimensional design; Scissor structure; car repair Lifter; Solid Works; 目 錄 第一章緒論 1 1.1選題的背景 1 1.1.1 舉升機(jī)的發(fā)展 1 1.1.2 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的發(fā)展 2 1.2選題目的及其意義 3 第二章舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 2.1設(shè)計(jì)任務(wù) 5 2.2結(jié)構(gòu)的選擇 5 2.3 結(jié)構(gòu)尺寸的確定 7 2.3.1 平臺(tái)結(jié)構(gòu) 7 2.3.2 支撐臂長(zhǎng)度的確定 8 2.4連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 2.4.1 連接方式的選擇 8 2.4.2 材料選擇 9 2.5 重量計(jì)算 9 第三章舉升機(jī)的力學(xué)性能分析 11 3.1 支撐臂的力學(xué)分析 13 3.2 各部件的強(qiáng)度校核 17 3.2.1 上滑輪軸的校核 18 3.2.2 支撐臂的強(qiáng)度校核 19 第四章舉升機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析 26 第五章模型的建立 28 5.1 支架部分建模 28 5.2 液壓系統(tǒng) 30 總 結(jié) 33 參考文獻(xiàn) 34 致謝 35 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章緒論 第一章緒論 1.1選題的背景 1.1.1舉升機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 汽車舉升機(jī)被用于設(shè)備，車輛維修作業(yè)，它的主要作用是提供發(fā)動(dòng)機(jī)的保養(yǎng)和維修，以及底盤，傳輸?shù)染S修方便。汽車舉升機(jī)用于改善員工的工作條件，提高工作效率。 最初的汽車底盤維修需要維修工人員鉆進(jìn)汽車下面進(jìn)行作業(yè)，這種方法導(dǎo)致操作空間小，光線照不進(jìn)來(lái)，不利于維修人員很長(zhǎng)時(shí)間的工作，從而導(dǎo)致工作效率低下。汽車舉升機(jī)的發(fā)明改變了現(xiàn)狀和提升機(jī)出現(xiàn)在上世紀(jì)二十年代，發(fā)展到今天的近100的時(shí)間，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，提升機(jī)的設(shè)計(jì)一直在進(jìn)步，有越來(lái)越多的。從柱結(jié)構(gòu)分主要在單柱式舉升機(jī)，雙柱舉升機(jī)，四柱舉升機(jī)，剪式舉升機(jī)，地溝式舉升機(jī)等。 單柱式舉升機(jī) 單柱式升降機(jī)單柱式舉升機(jī)是一個(gè)早期的起重設(shè)備，該設(shè)備是停在汽車和其他車輛地面上升到一定高度，維護(hù)專用設(shè)備，汽車及工程車輛的部分解除方面是典型的，它是更換各種修理作業(yè)的車輪輪胎或車輛底盤的工具。具有節(jié)省人力物力資源的效果，不用時(shí)完全放在地面上，方便汽車倒車和放置物品，是汽車修理不可或缺的工具，但因?yàn)楦左w較大，而且不易進(jìn)行密封,如此嚴(yán)重和不穩(wěn)定的，因?yàn)閺椞鴫嚎s空氣驅(qū)動(dòng)。 雙柱式舉升機(jī) 雙柱式汽車舉升機(jī)在汽車維修工作過(guò)程中是可以節(jié)省大量的地面空間的，那樣也很方便地面工人人員工作，主要是因?yàn)樗鼘⑵嚺e升到空中。雙柱式汽車舉升機(jī)一般情況下都去掉了底板，所以最大的為他節(jié)省了材料。正因?yàn)檫@種沒(méi)有底板的結(jié)構(gòu)，所以立柱的扭力需要靠地面來(lái)抵消，這樣一來(lái)對(duì)地基要求很高，所以在投資行業(yè)是相對(duì)較高的。 四柱式舉升機(jī) 四柱式舉升機(jī)專用機(jī)械起重設(shè)備，最好的，四柱舉升機(jī)大噸位的卡車或貨車修理和保養(yǎng)單位四輪定位已經(jīng)做得也很不錯(cuò)，因?yàn)橐话阊剿闹狡嚺e升機(jī)都有一個(gè)四輪定位檔位，他是可以調(diào)整，水平也可以保證，但是這種設(shè)備呢占地面積大，所以并不合適用于私家車的修理保養(yǎng)。 剪式舉升機(jī) 剪式舉升機(jī)分為單剪式，子母式和超薄型。由于安全性高, 操作方便，單剪式舉升機(jī)主要用于小型汽車維修保養(yǎng), 挖槽后與地面相平。大剪舉升機(jī)廣泛應(yīng)用于行業(yè), 是四輪定位儀的黃金搭檔, 不僅可以用于汽車維修, 還可以用于輪胎更換與底盤檢修。溝槽形式都可以使用，它可以直接在地面安裝。 Slim系列剪式舉升機(jī)沒(méi)有挖溝，適用于任何維修店，即使由于缺乏空間的廠房也可以使用這種類型的舉升機(jī)。這種類型的舉升機(jī)和地板廣泛接觸面，可以安裝在任何汽車底板上面，為客戶解決問(wèn)題的場(chǎng)地空間。該機(jī)型是未來(lái)的主流產(chǎn)品, 國(guó)外已大量使用該類產(chǎn)品。 地溝式舉升機(jī) 對(duì)空間較低的廠房較為實(shí)用，而且物美價(jià)廉。地溝式汽車舉升機(jī)，安裝于地溝上面兩沿邊軌道上，一般采用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式，蝸桿、蝸輪減速，從而帶動(dòng)絲桿、舉升大梁升降。這種舉升機(jī)適用于對(duì)大巴士、大卡車進(jìn)行維修的維修企業(yè)。[1] 中國(guó)舉升機(jī)械行業(yè)發(fā)展較晚，直到上世紀(jì)80年代末，我國(guó)才漸漸有舉升機(jī)制造企業(yè)，基本上引用國(guó)外技術(shù)，我國(guó)的舉升機(jī)制造業(yè)在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)發(fā)展?fàn)顟B(tài)混亂，沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)可用，盲目追求經(jīng)濟(jì)利益高，且大部分是山寨國(guó)外的技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)制造。隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增強(qiáng)，科技水平的提高，于是有了一些比較正規(guī)的制造企業(yè)。今天，我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及、應(yīng)用與提高，制造業(yè)的計(jì)算機(jī)技術(shù)也在不斷提高，計(jì)算機(jī)在模具創(chuàng)新設(shè)計(jì)，模型的建立和圖紙的繪制方面提供了巨大方便，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 1.1.2計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的發(fā)展 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，就是CAD，在計(jì)算機(jī)剛開(kāi)始出現(xiàn)的時(shí)候，人們說(shuō)他是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，即利用計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行大量繁瑣的計(jì)算。當(dāng)AutoCAD出現(xiàn)并普遍使用以后，人們對(duì)CAD的認(rèn)識(shí)才開(kāi)始走上了正確的道路。 隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展進(jìn)步，特別是交互式圖形處理技術(shù)的出現(xiàn)推動(dòng)了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的進(jìn)步，現(xiàn)在CAD技術(shù)已經(jīng)包含了二維繪圖和三維繪圖，并且能夠進(jìn)行工程分析、幾何造型、模擬仿真、設(shè)計(jì)文檔等工作。其發(fā)展主要有以下幾個(gè)階段：1960年前后，CAD發(fā)展的起步時(shí)期；70年代前后，CAD技術(shù)進(jìn)入廣泛應(yīng)用時(shí)期；上世紀(jì)80年代，CAD技術(shù)進(jìn)入突飛猛進(jìn)時(shí)期；上世紀(jì)90年代，CAD技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越成熟。 CAD技術(shù)涉及面廣，技術(shù)每天都變化，新的理論、技術(shù)和方法不斷地出現(xiàn)在人們的視野。近年來(lái)，先進(jìn)制造技術(shù)的快速發(fā)展帶動(dòng)了先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展?，F(xiàn)在，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)朝著一體化、智能化的方向發(fā)展、標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化[2]。 Solid Works集CAD/CAE/CAM三大技能于一身，得到三維設(shè)計(jì)軟件行業(yè)的認(rèn)可和推廣，Solid Works不斷的創(chuàng)新設(shè)計(jì)為制造業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。Solid works操作軟件是達(dá)索公司下的子公司Solid Works公司開(kāi)發(fā)的CAD/CAM一體化的三維軟件,其以?功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新著稱，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，特別是在國(guó)內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)重要位置。Solid Works采用了模塊方式可以分別進(jìn)行草圖繪制、裝配設(shè)計(jì)零件、鈑金的設(shè)計(jì)、制造，加工處理等，確保用戶可以按照自己的需求隨心所欲地選擇使用。 1.2選題的目的及意義 現(xiàn)今世界，汽車制造行業(yè)不斷向前發(fā)展，各國(guó)汽車的數(shù)量不斷上升，中國(guó)作為一個(gè)汽車大國(guó)，其汽車的產(chǎn)量及消費(fèi)數(shù)量也在大幅上升。據(jù)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)自2001年加入WTO來(lái)，汽車工業(yè)發(fā)展迅速，汽車產(chǎn)量從2000年的2200000萬(wàn)輛增加至2010年的20000000萬(wàn)輛，進(jìn)入了汽車制造工業(yè)大國(guó)行列。同時(shí)，伴隨著生活水平的提高，社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施的完善，我國(guó)的汽車保有量也大幅上升，據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》，我國(guó)汽車2007年， 2008年，2009年的保有量分別是5698萬(wàn)輛，6466萬(wàn)輛和7623萬(wàn)輛，到了2010年，我國(guó)的汽車保有量已經(jīng)突破7200萬(wàn)輛。 汽車制造業(yè)的發(fā)展以及汽車保有量的上升，推動(dòng)了作為為汽車提供各種服務(wù)的維修行業(yè)的發(fā)展， 現(xiàn)代汽車維修項(xiàng)目也越來(lái)越繁多，越來(lái)越復(fù)雜，汽車舉升機(jī)為這巨大的工作量提供了方便，其適用無(wú)論對(duì)于維修企業(yè)還是轎車擁有者來(lái)說(shuō)都是一種便利。因此，在舉升機(jī)汽車維修行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。正因?yàn)槿绱耍谂e升機(jī)結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)是非常重要的。正如曾表示，目前大多數(shù)的設(shè)計(jì)趨向于剪式舉升機(jī)機(jī)設(shè)計(jì)。我們的任務(wù)是通過(guò)全面的結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)計(jì)算，設(shè)計(jì)出適用廣泛，高效率的剪式舉升機(jī)?，F(xiàn)在的結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)計(jì)算為以后舉升機(jī)的改進(jìn)提供理論基礎(chǔ)。對(duì)整套裝置完整的設(shè)計(jì)可以加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，并且可以學(xué)到新的知識(shí)，提高自己三維軟件的應(yīng)用能力。 1.3研究方法 本課題采用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行三維建模與理論計(jì)算相結(jié)合的方法，通過(guò)理論計(jì)算和力學(xué)分析，得出合理的結(jié)構(gòu)尺寸，通過(guò)三維軟件SolidWorks將已有的尺寸轉(zhuǎn)化為實(shí)際模型。實(shí)際模型建立對(duì)整體裝置有直觀的認(rèn)識(shí)，以便于分析其結(jié)構(gòu)是否合理，運(yùn)動(dòng)是否能實(shí)現(xiàn)。 3 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第二章舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 某汽車維修4s店進(jìn)行汽車維修養(yǎng)護(hù)時(shí)，需要將小型汽車舉升起來(lái)，維護(hù)汽車底盤及輪胎等部分。本設(shè)計(jì)就是要設(shè)計(jì)一臺(tái)汽車舉升機(jī)，舉升重量大約為3000~4000kg，要求運(yùn)用solid works軟件進(jìn)行三維建模和模擬仿真。 有關(guān)本課題的工藝參數(shù)： 設(shè)計(jì)一臺(tái)小剪式汽車舉升機(jī)，參數(shù)如下： 最大舉升高度： 1800mm； 額定舉升重量： 4000 kg； 底盤距離地面距離： 110mm； 整個(gè)過(guò)程上升時(shí)間： 50S； 整個(gè)過(guò)程下降時(shí)間： 40S； 要求具有可靠的鎖止裝置； 2.2 結(jié)構(gòu)的選擇 由前言部分可知道，現(xiàn)在的舉升機(jī)主要有如下幾種：?jiǎn)沃碗p柱式，四柱型，剪式和地溝式，而剪式舉升機(jī)是現(xiàn)在的應(yīng)用主流，故本設(shè)計(jì)采用剪式舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)。根據(jù)設(shè)計(jì)方案，舉升機(jī)是專為滿足汽車修理廠維修車輛底盤和輪胎，以滿足要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)舉升機(jī)必須是合理的。所述剪式舉升機(jī)屬于該類舉升機(jī)，一些支撐臂結(jié)構(gòu)的基本支持平臺(tái)，以確保整套裝置的運(yùn)動(dòng)，各處的連接采用鉸接。 如圖2.1所示結(jié)構(gòu)，上面為平臺(tái)，用于放置汽車，舉升平臺(tái)一端采用固定鉸支，一端采用活動(dòng)鉸支，活動(dòng)鉸支為滾動(dòng)軸承。 表2－1 主要技術(shù)參數(shù) 額定舉升重量 最大舉升高度 底盤距離地面距離 整個(gè)過(guò)程上升時(shí)間 整個(gè)過(guò)程下降時(shí)間 4000kg 1800mm 110mm 50s 40s 圖2.1 結(jié)構(gòu)草圖 固定鉸支與活動(dòng)鉸支之間在最高時(shí)應(yīng)有合適的距離，這樣才能保證裝置中的穩(wěn)定性，采用圖2.1的結(jié)構(gòu)，可以估計(jì)，要達(dá)到1800mm的舉升高度，需要很長(zhǎng)的支撐臂，這樣裝置收縮后，長(zhǎng)度較長(zhǎng)，占地面積大，因此，改進(jìn)方法就是將上述結(jié)構(gòu)的支撐臂拆解，變?yōu)閳D2.2的結(jié)構(gòu)。 關(guān)于圖2.2結(jié)構(gòu)的說(shuō)明,上端為平臺(tái)，需維修汽車直接放于平臺(tái)上，下部為底座，用于安放支撐臂，液壓裝置等；每臺(tái)舉升機(jī)共有8根支撐臂，鉸ａ與鉸ｍ為活動(dòng)鉸支，用軸承代替；鉸ｂ與鉸ｎ為固定鉸支；其他各處采用螺栓連接；ｇｎ為液壓支撐系統(tǒng)，整套裝置由于液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力，通過(guò)活塞桿行程的改變實(shí)現(xiàn)裝置的上升，與下降。為了保證整套裝置的安全穩(wěn)定工作，各連接處采用橡膠墊，并定期加潤(rùn)滑脂。舉升機(jī)安裝于事先設(shè)置好的地基上，為方便維修人員工作，兩平臺(tái)之間距離為900mm。 圖2.2 確定的結(jié)構(gòu)圖 2.3 結(jié)構(gòu)尺寸的確定 2.3.1平臺(tái)結(jié)構(gòu) 查找資料，綜合各類家用轎車的結(jié)構(gòu)參數(shù)，特別是汽車的軸距、輪胎規(guī)格為，取平臺(tái)長(zhǎng)度為1450毫米,寬度為550毫米。平臺(tái)下部支撐結(jié)構(gòu)采用一端采用固定鉸支，固定鉸支距離平臺(tái)端50毫米，另一端采用滑動(dòng)鉸支（用軸承代替），為了方便滑輪滑動(dòng)，在平臺(tái)下設(shè)置滑輪槽，長(zhǎng)度為600mm，寬度為19mm,厚度為10mm，底板厚度取20mm。底座與平臺(tái)結(jié)構(gòu)大致相同。 2.3.2 支撐臂長(zhǎng)度的確定 設(shè)舉升機(jī)收縮后的總高為,則兩滑輪之間的距離 （2－1） 由材料力學(xué)的知識(shí)可知，舉升機(jī)上升到最大高度的過(guò)程中，固定鉸支與滑動(dòng)鉸支之間應(yīng)有合適距離，取上升到最高時(shí)，則鉸距平臺(tái)端為400mm. 當(dāng)舉升機(jī)上升到1800mm時(shí)，兩滾動(dòng)軸承中心之間的距離 （2－2） 則舉升臂長(zhǎng)度（長(zhǎng)度） （2－3） 舉升臂的寬度取。 2.4連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.4.1 連接方式的選擇 舉升機(jī)的舉升需要各部件的相互作用，在舉升機(jī)的工作過(guò)程中，有一個(gè)上升過(guò)程和下降過(guò)過(guò)程，通過(guò)液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力，推動(dòng)舉升臂，支撐臂相對(duì)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的上升和下降，要保證各處的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，支撐臂之間，支撐臂與其他結(jié)構(gòu)之間必須有合理的連接方式。 圖2.2所示： b，n處采用的是固定鉸支，采用雙頭螺柱聯(lián)接，綜合考慮，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》取等長(zhǎng)雙頭螺柱，螺柱,螺紋長(zhǎng)度為54mm,與之配套的螺母取C型六角頭螺母，螺母。 為活動(dòng)鉸支，采用橫軸連接，軸長(zhǎng)530mm,設(shè)置軸肩，以便定位軸承，軸上兩支撐臂之間用軸套定位，并緊定螺釘鎖緊。 c、d、e、f采用滑動(dòng)軸承連接，此處軸為螺栓，螺栓規(guī)格為螺栓 M24x95,螺紋長(zhǎng)度為38mm。 g處為油缸推力作用點(diǎn)采用滑動(dòng)軸承連接，軸兩端用彈性擋圈定位。 2.4.2 材料選擇 螺栓、平臺(tái)下螺柱、平臺(tái)和底板選45號(hào)鋼，支撐臂選40Cr，液壓系統(tǒng)上支點(diǎn)橫軸以及下安裝點(diǎn)螺柱取40Cr。各種材料的力學(xué)性能，物理性能查文獻(xiàn)15得，如表2－2 表2－2 各種材料力學(xué)性能，物理性能 名稱 強(qiáng)度極限（） 屈服極限() 密度（） 40Cr 1000 900 7.850 45 600 355 7.850 2.5 重量計(jì)算 按每臺(tái)計(jì)算 （1）舉升臂的重量，由于舉升臂還要加工孔等，先按實(shí)體計(jì)算，暫取厚度為20mm； 橫截面積： （2－4） 質(zhì)量： (2－5) =8×0.02×1.350×7850 =170kg （2）平臺(tái)與底座按相同結(jié)構(gòu)計(jì)算， 橫截面積： （2－6） 圖2.3 平臺(tái)橫截面 平臺(tái)質(zhì)量： (2－7) （3）其他部件，如螺栓、軸、加強(qiáng)筋等的總質(zhì)量取。 即在沒(méi)有安裝液壓系統(tǒng)的條件下，單臺(tái)舉升機(jī)的重量為 （2－8） 取支撐裝置的重量取。 表2－3 數(shù)據(jù)匯總 名稱 長(zhǎng)度/mm 寬度/mm 軸徑/mm 標(biāo)記 材料 平臺(tái) 1450 550 45 支撐臂 1350 70 40Cr 軸 530 25/29 45 軸 380 30 40Cr 螺栓 45 雙頭螺柱 45 螺母 45 角接觸球軸承 10 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章舉升機(jī)的力學(xué)性能分析 第三章舉升機(jī)的力學(xué)性能分析 舉升機(jī)的力學(xué)性能分析，就是對(duì)舉升機(jī)的各部件的受力分析，包括支撐臂、橫軸，螺栓等的受力分析，并進(jìn)行強(qiáng)度校核，目的是為了保證結(jié)構(gòu)有足夠的強(qiáng)度來(lái)進(jìn)行工作，每個(gè)臂的符號(hào)及受力點(diǎn)標(biāo)記如圖3.2： 由任務(wù)書(shū)顯示，額定舉升重量為4000公斤,一套舉升裝置，包含有兩個(gè)舉升機(jī)，分別同步升降汽車的兩梁，則每臺(tái)舉升機(jī)承受的重量為2000公斤 (3－1) 由于平臺(tái)重量小于汽車，不考慮力學(xué)分析。如圖3.1對(duì)平臺(tái)的力學(xué)分析,設(shè)受力均勻，平臺(tái)有四根支撐臂支撐，則單側(cè)舉升臂的承重為： 圖3.1 舉升臂受力分析 （3－2） （3－3） 由公式（3－2），（3－3）得。 圖3.2 臂的符號(hào)及受力點(diǎn)標(biāo)記 3.1 支撐臂的力學(xué)分析 （1）對(duì)臂2的受力分析臂2在水平方向上只有摩擦力沒(méi)有其他載荷，而摩擦力的相對(duì)于系統(tǒng)的其他載荷較小，在本機(jī)構(gòu)分析中忽略不計(jì)，因此，對(duì)于臂2只考慮豎直方向上的力就可以了。 如圖3.3，對(duì)臂2受力分析圖如圖3.3 令 則在垂直于臂的方向上有： 圖3.3 對(duì)臂2的受力分析圖 即 （3－4） 又； (3－5) 聯(lián)立式（3－4），（3－5）得。 由受力分析可知，臂2的最大彎矩發(fā)生在處，即 （3－6） 由上式可知，當(dāng)最小時(shí)，有最大值，即當(dāng)舉升機(jī)開(kāi)始對(duì)汽車進(jìn)行舉升時(shí)臂2有最大彎矩，此時(shí)時(shí)有 軸力分析： CE段受拉 ； 圖3.4 軸力分析圖 AC段受壓 即在舉升的最高處有最大軸力。對(duì)于臂3，器受力情況與臂2相同，無(wú)需再單獨(dú)做受力分析。 （2）對(duì)臂1的受力分析，由于臂1要在DC段加裝液壓系統(tǒng)的上支點(diǎn)G，所以受力比較復(fù)雜，同時(shí)還要確定上支點(diǎn)的位置，先假定支點(diǎn)G距D為，找出比較合適的安裝位置。 對(duì)臂1的受力分析圖： 圖3.5 對(duì)臂1的受力分析圖 對(duì)D點(diǎn)取矩，即 （3－7） 得出 （3－8） 對(duì)其進(jìn)行彎矩分析 圖3.6 彎矩分析 則彎矩圖如下： 圖3.7 彎矩圖 同樣有軸力圖： 圖3.8 軸力圖 由以上的彎矩圖，軸力圖可知，最大彎矩發(fā)生在G截面，最大軸力在DG段，彎矩與軸力都隨角度α的改變而改變，且在舉升機(jī)開(kāi)始舉升汽車時(shí)有最大彎矩；達(dá)到最大高度時(shí)，有最大軸力。對(duì)于液壓系統(tǒng)的上安裝點(diǎn)，由彎矩圖可知，當(dāng)越大時(shí)，最大彎矩越小，但過(guò)大，將使得孔G與孔C的距離較近，這樣會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，削弱臂的強(qiáng)度，因此綜合考慮，取 。 由計(jì)算可知，當(dāng)有最大彎矩，如圖3.1計(jì)算當(dāng)舉升高度達(dá)到110mm時(shí)，GN桿與水平夾角θ的大小。 由得：　　　 由余弦定理可得： 得， 則。 ； 同理，可用余弦定理得；則。 由以上的推導(dǎo)過(guò)程可知，在彎矩最大時(shí)，液壓系統(tǒng)在此時(shí)同樣有最大的外載荷，故用此種狀態(tài)求最大推力，如圖3.5對(duì)D點(diǎn)取矩： （3－9） 代入數(shù)據(jù)，得，即液壓系統(tǒng)提供的最大推力為。 在對(duì)某機(jī)構(gòu)進(jìn)行受力分析時(shí)，通常選擇最復(fù)雜的部件進(jìn)行分析，在本結(jié)構(gòu)中，臂2 的受力情況比臂4的受力情況復(fù)雜得多，因此，對(duì)于臂4不再單獨(dú)做受力分析，當(dāng)臂2的強(qiáng)度條件滿足時(shí)，臂4肯定能滿足強(qiáng)度條件。 3.2 各部件的強(qiáng)度校核 強(qiáng)度校核是通過(guò)材料力學(xué)的方法，在各零部件所選材料及結(jié)構(gòu)尺寸的條件，能否滿足強(qiáng)度條件，強(qiáng)度校核是機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中不可缺少的環(huán)節(jié)，是保證機(jī)構(gòu)能否安全，長(zhǎng)久工作的重要過(guò)程。 3.2.1 上滑輪軸的校核 作用于橫軸上的力作如下簡(jiǎn)化，如圖3.9: (3－10) 圖3.9 軸的受力簡(jiǎn)圖 彎矩圖： 圖3.10 彎矩圖 由彎矩圖可知，最大彎矩發(fā)生在支撐臂作用的截面， 許用應(yīng)力的確定，橫軸的材料選用45號(hào)鋼，取安全系數(shù)，則 抗彎截面系數(shù) 強(qiáng)度校核 彎曲正應(yīng)力 剪切應(yīng)力 有以上校核可知，滑輪橫軸的強(qiáng)度要求滿足。 3.2.2 支撐臂的強(qiáng)度校核 在所有支撐臂中，臂1的受力情況最為復(fù)雜，故選此臂進(jìn)行強(qiáng)度校核，惹滿足，則其他臂也滿足要求，就不必進(jìn)行校核。由前面對(duì)支撐臂的力學(xué)分析可知，當(dāng)越小，彎矩越大，而越大時(shí)軸力越大，故對(duì)舉升機(jī)在不同狀態(tài)時(shí)支撐臂的情況進(jìn)行分析。 （1）舉升機(jī)開(kāi)始對(duì)汽車進(jìn)行舉升時(shí)，對(duì)支撐臂的校核 由圖3.7知 （3－11） 最大彎矩發(fā)生在G截面，即液壓系統(tǒng)的上支撐點(diǎn)。 此時(shí)的軸力為： （3－12） 許用應(yīng)力的確定，取安全系數(shù)n=2,則 則最大彎曲正應(yīng)力為 （3－13） 其中h=70mm,計(jì)算得。 （2）舉升高度達(dá)到1800mm時(shí)，對(duì)支撐臂的校核。為了求出此時(shí)的彎矩和軸力，需要知道的值，用對(duì)支撐臂1的受力分析中的方法可得 ， 此時(shí)的最大彎矩 此時(shí)液壓系統(tǒng)提供的推力為 代入數(shù)據(jù)得： 最大軸力 與開(kāi)始對(duì)汽車進(jìn)行舉升時(shí)的數(shù)據(jù)相比較，可以看出彎矩、軸力、推力都小，因此選用最低狀態(tài)時(shí)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)更合理。 綜上所訴，取支撐臂的厚度，就可滿足強(qiáng)度要求。 校核彎曲切應(yīng)力： 許用切應(yīng)力 對(duì)于矩形截面 故通過(guò)以上以上的校核過(guò)程，可知支撐臂的結(jié)構(gòu)合理，滿足要求。 支撐臂的數(shù)據(jù)匯總 表3—1 支撐臂數(shù)據(jù)匯總 長(zhǎng)度（L/mm） 寬度(h/mm) 厚度（b/mm） 孔徑（r/mm） 1350 70 25 25 3.3聯(lián)接螺栓的校核 c、d、e、f采用相同的螺栓連接，但無(wú)預(yù)緊力，故對(duì)螺栓的校核轉(zhuǎn)化為對(duì)軸的校核,對(duì)其的受力分析如圖3.11 圖3.11 軸的受力分析圖 剪力圖 圖3.12 剪力圖 彎矩圖 圖3.13 彎矩圖 許用應(yīng)力的確定 校核正應(yīng)力與切應(yīng)力 螺栓連接部分出了受剪與彎曲外，還會(huì)發(fā)生擠壓，因此還要校核其擠壓應(yīng)力，由于螺栓材料的強(qiáng)度比支撐臂材料的強(qiáng)度低，故對(duì)螺栓進(jìn)行校核。 對(duì)于塑性材料其許用擠壓應(yīng)力為 最大擠壓應(yīng)力 則由校核過(guò)程可知，螺栓的強(qiáng)度滿足要求。 3.4 g處橫軸的校核 由于g處橫軸聯(lián)接液壓系統(tǒng)的上支點(diǎn)，其強(qiáng)度是否滿足，對(duì)整個(gè)裝置來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。橫軸的材料為40Cr，對(duì)橫軸的受力分析如圖3.14 圖3.14 對(duì)橫軸的受力分析圖 可得剪力圖 圖3.15 剪力圖 彎矩圖 圖3.16 彎矩圖 材料許用應(yīng)力 取安全系數(shù)，則 抗彎截面系數(shù) 強(qiáng)度校核 擠壓強(qiáng)度校核，許用擠壓應(yīng)力 最大擠壓應(yīng)力為 故桿的強(qiáng)度滿足。 通過(guò)以上的校核過(guò)程可知，舉升機(jī)個(gè)部件能夠滿足強(qiáng)度要，能夠安全穩(wěn)定的工作。 23 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章舉升機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析 第四章舉升機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析 舉升機(jī)在對(duì)汽車進(jìn)行舉升的過(guò)程中應(yīng)保持比較平穩(wěn)的上狀態(tài)，一平臺(tái)為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)如下運(yùn)動(dòng)方程： 平臺(tái)前5秒按正弦規(guī)律運(yùn)動(dòng)，5秒到45秒勻速上升，45秒到50秒按余弦規(guī)律運(yùn)動(dòng) 速度運(yùn)動(dòng)曲線如圖4.1 圖4.1 速度運(yùn)動(dòng)曲線 通過(guò)求導(dǎo)與積分可以得到加速度與位移方程。 加速度方程 位移方程 25 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章模型的建立 第五章模型的建立 本設(shè)計(jì)三維模型的建立通過(guò)Solid Works軟件，模型建立完成后，再通過(guò)其實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)仿真，以檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)的合理性。 舉升機(jī)三維模型的建立主要分為兩大部分，一部分為支架部分，一部分為液壓為液壓系統(tǒng)部分。本模型建立所需的主要特征有拉伸、旋轉(zhuǎn)掃描、倒角、圓角、拉伸切除等等。 5.1 支架部分建模 主要零部件的模型如下 （1）舉升臂，通過(guò)拉伸和拉伸切除特征即可實(shí)現(xiàn) 圖5.1 舉升臂 （2）平臺(tái) 圖5.2 平臺(tái) （3）底座 圖5.3 底座 （4）軸承 圖5.4 軸承 5.2 液壓系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)的零部件主要有液壓缸、活塞桿、活塞、導(dǎo)向套等，主要模型及裝配圖如下 （1）缸筒 圖5.5 缸筒 （2）活塞桿 圖5.6 活塞桿 （3）活塞桿裝配圖 圖5.7 活塞桿裝配圖 （4） 總裝配圖 圖5.8 總裝配圖 圖5.9 總裝配圖 29 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 總結(jié) 總 結(jié) 剪式舉升機(jī)因?yàn)槠浣?jīng)濟(jì)性，實(shí)用性以及占用空間小等特點(diǎn)越來(lái)越受廣大汽車維修企業(yè)的青睞，漸成舉升機(jī)實(shí)用的主流。本設(shè)計(jì)是在市場(chǎng)原有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，對(duì)原有的設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，增加其經(jīng)濟(jì)性，靈活性以及滿足不同型號(hào)家用轎車客戶的需求。 本設(shè)計(jì)的剪式舉升機(jī)主要有三部分組成:支撐裝置、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)，其中支撐裝置是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。支撐裝置的結(jié)構(gòu)是否合理直接關(guān)系到整套裝置的安全性。本設(shè)計(jì)先從結(jié)構(gòu)的選型開(kāi)始，確定裝置結(jié)構(gòu)，按照材料的選用經(jīng)驗(yàn)，給出各部分的材料以及部分參數(shù)，在對(duì)裝置進(jìn)行受力分析，最后通過(guò)校核各部件的強(qiáng)度是否合適再給出安全狀態(tài)下的參數(shù)。液壓系統(tǒng)是為支撐裝置的上升下降提供推力的部分，其主要包括液壓缸、活塞、活塞桿，泵，電機(jī)等零部件，其各部件結(jié)構(gòu)在滿足各項(xiàng)要求的前提下按照經(jīng)濟(jì)性原則選擇。電氣部分是工作人員對(duì)舉升機(jī)進(jìn)行操作的部分。對(duì)于所有參數(shù)給定了之后再通過(guò)solidworks建立三維模型并且實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)仿真，這一步是對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的檢驗(yàn)。 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了怎么去查詢、收集、整理資料。知道了如何解決問(wèn)題，怎么實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于本人的知識(shí)所限，設(shè)計(jì)中難免有不妥之處，還望老師批評(píng)指正。 30 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn) [1] 郭武,黃澤星,吳上生. 汽車舉升機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)分析[J].廣州：華南理工大學(xué)學(xué)報(bào),2002:12－45 [2] 孫江宏.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社,2010:2－24 [3] 單輝祖.材料力學(xué)[M].北京：高等教育出版社,2009:11－36 [4] 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由衷感謝我的畢業(yè)導(dǎo)師邱國(guó)俊老師在整個(gè)過(guò)程中對(duì)我的悉心指導(dǎo)，從最開(kāi)始的任務(wù)書(shū)的制定到最后畢業(yè)設(shè)計(jì)的全部完成，時(shí)時(shí)刻刻都離不開(kāi)他的諄諄教導(dǎo)，他工作認(rèn)真、以身作則、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度和精神為我做出了良好的表率。今年我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間與往屆相比縮短了，任務(wù)緊、工作量大。一開(kāi)學(xué)，老師就將我們組的同學(xué)召集起來(lái)，給我們明確任務(wù)，工作量以及如何開(kāi)頭，并且每周周五過(guò)來(lái)給我們檢查任務(wù)及指導(dǎo)，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能完成得這么順利。與老師的不斷督促和指導(dǎo)是分不開(kāi)的， 在此同時(shí)，也感謝大學(xué)四年里，給予我知識(shí)和教誨的所有老師表示感謝！正是由于有他們的教導(dǎo)，才讓我積累了很多知識(shí)，使得我在畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到困難不退縮，使得我考慮問(wèn)題更加全面，解決問(wèn)題的方法更加多樣。 由于本人的能力有限，在設(shè)計(jì)中有難免有錯(cuò)誤和不妥，還望老師、同學(xué)批評(píng)指正。 馬上就要離開(kāi)學(xué)校了，在此，再次對(duì)四年來(lái)培養(yǎng)我，幫助我成長(zhǎng)的沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院表示感謝，祝明天更加美好！