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黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
摘 要
雙柱式舉升機(jī)是一種汽車修理和保養(yǎng)單位常用的舉升設(shè)備,廣泛用于轎車等小型車的維修和保養(yǎng)。它是一種把整車裝備重量不大于4噸的各種轎車、面包車、工具車等舉升到一定高度內(nèi)供汽車維修和安全檢查作業(yè)的保修設(shè)備。
本文通過對(duì)我國汽車舉升機(jī)現(xiàn)狀的調(diào)查、研究、分析，參考國內(nèi)外解決舉升機(jī)安全與穩(wěn)定性問題的解決措施，對(duì)幾種舉升機(jī)進(jìn)行了分析，并結(jié)合我國舉升機(jī)存在的實(shí)際情況，提出了適合我國汽車修理行業(yè)的雙柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計(jì)方案。
本文首先闡述了雙柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計(jì)的目的和意義、發(fā)展?fàn)顩r以及應(yīng)用前景。分析論證了一種舉升承載質(zhì)量為3.2t的雙柱式汽車舉升機(jī)總體設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行了舉升機(jī)構(gòu)的機(jī)械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等主要機(jī)構(gòu)的方案分析和選擇，并對(duì)機(jī)械部分進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)分析以及強(qiáng)度和剛度的校核計(jì)算，對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和計(jì)算。本課題基于計(jì)算機(jī)仿真平臺(tái)，應(yīng)用當(dāng)前CAD/CAE領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛的二維軟件AutoCAD進(jìn)行繪圖。
關(guān)鍵詞： 升舉機(jī)；CAD繪圖；液壓系統(tǒng)；液壓系統(tǒng)；計(jì)算校核
ABSTRACT
Double column type elevator machine is a car repair and maintenance units of the commonly used lifting device, widely used in cars compact car repair and maintenance. It is a vehicle weight is not more than four tons of equipment of all kinds of cars, vans, such as vehicle lifting to a certain height for cars in maintenance and safety inspection of homework maintenance equipments.
This article through to our country auto lift machine, the investigation of the present situation of research, analysis, reference to solve lifting machine at home and abroad with the stability safety measures to resolve the problem of several lifting machine is analyzed, and in combination with the lifting of the machine are the actual situation, proposed the suitable for China's car repair industry double column type auto lift machine design.
This paper expounds the double column type auto lift machine design of purpose and meaning, development situation and application prospect. The paper analysis the bearing quality for a lifting of the 3.2 t double column type auto lift machine, the overall design scheme of lifting mechanism of mechanical system, hydraulic system, electrical system, the main institution of the scheme and options, and analysis of the mechanical parts of the movement analysis and the strength and stiffness of the hydraulic system to check calculation, the design and calculation. This subject is based on the computer simulation platform, the application of the current CAD/CAE field is widely 2 d software for drawing AutoCAD.
Key words: Rise for machine; CAD drawing; Hydraulic system; Mechanical system; Check calculation
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第1章 緒 論
1.1 選題背景
近年來,我國汽車市場十分活躍, 2002年之后,中國汽車工業(yè)的增長一直在以2位數(shù)的速度攀升。預(yù)計(jì)未來的10多年里,中國的汽車需求量仍將保持以10%～15%的增幅攀升。隨著我國城市化的發(fā)展,汽車保有量迅速增加。而加速研究開發(fā)和生產(chǎn)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品和品牌，將我國建成世界級(jí)汽車制造基地和銷售基地，并逐步建立起汽車一條龍售后服務(wù)體系，關(guān)鍵是從生產(chǎn)技術(shù)含量高的汽車零部件和汽車維修保養(yǎng)工具做起。開發(fā)研制汽車舉升機(jī)產(chǎn)品適應(yīng)了這種形勢的需要。舉升機(jī)在汽車維修養(yǎng)護(hù)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，無論整車大修，還是小修保養(yǎng)，都離不開它。在規(guī)模各異的維修養(yǎng)護(hù)企業(yè)中，無論是維修多種車型的綜合類修理廠，還是經(jīng)營范圍單一的汽車維修店，幾乎都配備有舉升機(jī)。雙柱托舉接觸車架式舉升機(jī)是一個(gè)被廣泛采納的舉升機(jī)，在最近幾年所有新銷售的舉升機(jī)中，至少三分之二都是這種類型的。這種設(shè)計(jì)之所以很流行的原因：一就是這種舉升機(jī)安裝起來很快，不需要大范圍的開挖，也不需要對(duì)維修廠的整體布局進(jìn)行一些永久性的變動(dòng)。二是功能的多樣性，一臺(tái)雙柱托舉接觸車架式舉升機(jī)幾乎可以用來進(jìn)行所有汽車的維修作業(yè)。這種舉升機(jī)的懸臂和接觸襯墊的布局，使得維修工能夠很容易地進(jìn)入汽車的整個(gè)底部，進(jìn)行車底的維修操作。雙柱型汽車維修液壓同步升降平臺(tái)作為一種液壓技術(shù)新產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)研究 ,是利用現(xiàn)代液壓技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)來改善日益興旺發(fā)達(dá)的汽車維修產(chǎn)業(yè)界勞動(dòng)者的工作條件,降低勞動(dòng)強(qiáng)度和維修成本, 提高汽車維修保養(yǎng)整體服務(wù)質(zhì)量。
現(xiàn)代汽車工業(yè)隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展而日新月異，新工藝、新材料、新技術(shù)廣泛運(yùn)用，特別是電子技術(shù)、液壓技術(shù)在汽車上的應(yīng)用，使當(dāng)今的汽車是集各種先進(jìn)技術(shù)的大成，新穎別致的汽車時(shí)時(shí)翻新。而現(xiàn)代汽車的故障診斷不再是眼看、耳聽、手摸，汽車維修也不再是師傅帶徒弟的一門手藝，而是利用各種新技術(shù)的過程。隨著汽車技術(shù)的快速發(fā)展，日益呈現(xiàn)出汽車維修的高科技特征，與其同時(shí)汽車維修理念也不斷更新。
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(jī)具類為主。20世紀(jì)90年代以來，一批批先進(jìn)的進(jìn)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、汽車專用示波器、汽車專用電表、發(fā)動(dòng)機(jī)分析儀、尾氣測試儀及電腦平衡機(jī)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(jí)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)，并掌握外語和電腦技術(shù)，才能掌握正確的使用方法，充分發(fā)揮檢測設(shè)備的各項(xiàng)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(duì)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(jìn)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(gè)較為先進(jìn)的高效的國際技術(shù)環(huán)境，對(duì)促進(jìn)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(jìn)步的進(jìn)程，將起到良好的推動(dòng)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、資訊銷售及售后服務(wù)四位一體緊密結(jié)合。汽車維修的新趨勢是維修對(duì)象的高科技化、維修設(shè)備現(xiàn)代化、維修咨詢網(wǎng)絡(luò)化、維修診斷專家化、維修管理電腦化及服務(wù)對(duì)象的社會(huì)化。國外汽車維修企業(yè)以汽車服務(wù)貿(mào)易的形式進(jìn)入國內(nèi)市場，使我國汽車維修行業(yè)將面臨嚴(yán)峻形勢，而在汽車維修企業(yè)發(fā)展要素中，起主導(dǎo)作用的因素將是:管理、技術(shù)、裝配和信息。倡導(dǎo)汽車維修行業(yè)的服務(wù)優(yōu)質(zhì)化、品牌化、現(xiàn)代化，勢在必行。
隨著中國經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，小客車將逐步進(jìn)入中國的家庭市場。鑒于中國市場的廣闊性，及其中國基礎(chǔ)設(shè)施的滯后性，給小客車維修帶來了不便，特別是轎車底部的維修，給維修師傅帶來很多不便，浪費(fèi)人力物力，還有占地面積，為了解決上述的所有問題，為未來社會(huì)的發(fā)展帶來方便，舉升機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。
1.2 舉升機(jī)的發(fā)展方向與前景
汽車舉升機(jī)在世界上已經(jīng)有了80多年的歷史。1925年在美國生產(chǎn)的第一臺(tái)汽車舉升機(jī)，它是一種由氣動(dòng)控制的單柱舉升機(jī)，由于我國汽車維修檢測設(shè)備行業(yè)起步晚、起點(diǎn)低，整體上仍然相當(dāng)落后。舉升機(jī)制造企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小、經(jīng)濟(jì)技術(shù)力量薄弱、各自為政、缺乏專業(yè)分工和廣泛合作;技術(shù)吸收、運(yùn)用、開發(fā)、創(chuàng)新能力不強(qiáng)；抄襲、偽造現(xiàn)象和短期行為嚴(yán)重；市場營銷及服務(wù)水平低等問題還普遍存在，致使全行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量差、結(jié)構(gòu)不合理、總量增長受到限制?！笆晃濉币?guī)劃的發(fā)展思路和目標(biāo)是：建立和完善一整套適應(yīng)社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)要求的汽車維修檢測設(shè)備行業(yè)管理體制；密切結(jié)合汽車技術(shù)的發(fā)展及汽車作業(yè)的實(shí)際需要，力爭在產(chǎn)品質(zhì)量提高、品種配套、高新技術(shù)含量增大等三個(gè)方面，使汽車舉升機(jī)整體上接近國際水平。
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：普通雙柱式、龍門雙柱式、四立柱式和剪式 。剪式舉升機(jī)分為大剪、小剪舉升機(jī)。
雙柱式舉升機(jī)又分為機(jī)械式和液壓式舉升機(jī)。機(jī)械式舉升機(jī)曾流行于1992—1998年間，該舉升機(jī)特點(diǎn)是同步性好，但由于機(jī)械磨損維護(hù)成本高（經(jīng)常需要更換銅鑼母以及軸承），每年一臺(tái)舉升機(jī)的維修更換需要1000元左右，因此目前不生產(chǎn)此舉升級(jí)，使用者們最終會(huì)將該產(chǎn)品更換為維護(hù)成本小的液壓舉升機(jī)。
對(duì)汽車維修保養(yǎng)行業(yè)而言，舉升機(jī)一定要安全可靠、維護(hù)簡單，否則在一定程度上會(huì)影響工作效率。而傳統(tǒng)的機(jī)械式舉升機(jī)安全性較差，所需的維護(hù)工作較多，已基本被液壓式舉升機(jī)取代。它具有安全性能好、維護(hù)周期長以及工作效率高等優(yōu)點(diǎn)。
國內(nèi)汽車舉升機(jī)品牌繁多，質(zhì)量高低參差不齊，除少數(shù)大型專業(yè)化企業(yè)具有較強(qiáng)的研發(fā)隊(duì)伍、完備地制造設(shè)施、完善地質(zhì)量監(jiān)控手段外，大多數(shù)生產(chǎn)廠場地狹小、制造設(shè)施落后、監(jiān)控手段單一。
國內(nèi)舉升機(jī)結(jié)構(gòu)上大同小異，在安全保護(hù)上也比較雷同。主要零部件有立柱、升降臂、液壓動(dòng)力單元、油缸、保險(xiǎn)。在安全保護(hù)裝置上，不能做到在任何時(shí)候都能起到作用。在智能化、人性化上涉及較少。
國外舉升機(jī)在結(jié)構(gòu)、選材上比國內(nèi)有優(yōu)勢外，在安全性上有比較明顯的優(yōu)勢。國外舉升機(jī)在鋼絲繩斷裂、油管爆裂、下降過程意外情況等可能情況的安全研究和應(yīng)用都有涉足。
隨著汽車技術(shù)開發(fā)的日新月異，舉升機(jī)在設(shè)計(jì)方面越來越智能化和人性化，將會(huì)向遙控、電腦控制方向發(fā)展。同時(shí)隨著技術(shù)的不斷成熟，其標(biāo)準(zhǔn)也將逐步統(tǒng)一化。技術(shù)先進(jìn)、質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品將占領(lǐng)市場。
1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容
一.基本方案：由液壓驅(qū)動(dòng)的普通式雙柱舉升機(jī)；
二.液壓系統(tǒng)的傳動(dòng)計(jì)算；
（1）載荷的組成和計(jì)算
（2）初選系統(tǒng)工作壓力
（3）計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸
（4）繪制液壓系統(tǒng)工況圖
三.制定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖
（1）制定基本方案
（2）繪制液壓系統(tǒng)圖
四.液壓元件的選擇與專用件設(shè)計(jì)：（1）液壓泵的選擇（2）液壓閥的選擇（3）管道尺寸的確定（4）液壓缸主要零件的結(jié)構(gòu)、材料及技術(shù)要求（5）液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算（6）活塞桿穩(wěn)定性校核；
五．機(jī)械部件的校核計(jì)算。
第2章 雙柱式汽車舉升機(jī)的方案確定
2.1 雙柱式舉升機(jī)概述
2.1.1 常用汽車舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)類型
目前，全國生產(chǎn)汽車舉升機(jī)的廠家較多，生產(chǎn)的舉升機(jī)的形式也比較繁多，有雙柱式舉升機(jī)、四柱式、剪式、組合移動(dòng)汽車式等。
僅從舉升機(jī)的外型來分類的基本形式就有：普通雙柱式、龍門雙柱式、四立柱式、剪式、移動(dòng)式和單立柱式等汽車舉升機(jī)
按照舉升機(jī)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(dòng)舉升式、液壓缸舉升式、齒輪齒條舉升式等舉升機(jī)[12]。
從舉升機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式分，主要有：電機(jī)驅(qū)動(dòng)式舉升機(jī)和液壓驅(qū)動(dòng)式舉升機(jī)。
2.1.2 汽車舉升機(jī)的主要參數(shù)
雙柱式舉升機(jī)、龍門式雙柱舉升機(jī)和四立柱式舉升機(jī)這三種目前市場上主要的汽車舉升機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)統(tǒng)計(jì)如表2.1所示。
表2.1 汽車舉升機(jī)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(shí)間
全程下降時(shí)間
普通式雙柱
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
雙柱式汽車舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)形式有多種，本次設(shè)計(jì)的舉升機(jī)是指液壓驅(qū)動(dòng)的雙柱舉升機(jī)[13]。此類舉升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)系統(tǒng)由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)和控制的，通過兩立柱內(nèi)安裝的液壓油缸實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)連接立柱與滑臺(tái)的鏈條，使滑臺(tái)上安裝的大滾輪沿立柱滾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)滑臺(tái)的上下移動(dòng)。舉升設(shè)備的主要部分有：舉升機(jī)構(gòu)、支承機(jī)構(gòu)、平衡機(jī)構(gòu)和電磁鐵安全鎖機(jī)構(gòu)。
本次設(shè)計(jì)的舉升機(jī)的主要性能參數(shù)為：舉升重量3200kg，舉升高度1700mm，總高度3450mm，總寬3350mm，立柱內(nèi)寬2800mm，上升時(shí)間60s,下降時(shí)間30s,電源220v或380v50Hz?；钊麠U上的工作阻力為36000N，行程850mm，活塞上升速度 =14.2mm/s(0.0142m/s),下降速度=28.3mm/s(0.0283m/s)。
2.2 雙柱式汽車舉升機(jī)的主要結(jié)構(gòu)與要求
雙柱式舉升機(jī)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(dòng)方式；（4）平衡方式；（5）保險(xiǎn)與保護(hù)方式；（6）托盤結(jié)構(gòu)。
2.2.1 舉升裝置的要求
舉升機(jī)的設(shè)計(jì)中液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(dòng)時(shí)）或是該壓力的3倍（采用氣壓驅(qū)動(dòng)時(shí)）并且要沒有永久變形。軟管、氣袋、膜盒的尺寸在設(shè)計(jì)時(shí)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壓力。
我國對(duì)舉升機(jī)的性能要求也比較繁多，例如：
（1）舉升機(jī)應(yīng)設(shè)有限制行程限位裝置，如有需要?jiǎng)t該裝置應(yīng)動(dòng)作靈敏、安全可靠。
（2）液壓系統(tǒng)工作應(yīng)平穩(wěn)、無振動(dòng)、無爬行現(xiàn)象。
（3）液壓式舉升機(jī)除液壓系統(tǒng)能自鎖外還應(yīng)沒有機(jī)械鎖止裝置。
（4）機(jī)械式舉升機(jī)任意時(shí)刻都能安全自鎖。
（5）舉升機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的噪音不得超過80dB。
（6）舉升機(jī)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(yàn)臺(tái)上對(duì)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(jī)械式舉升機(jī)的使用繼續(xù)進(jìn)行到3000次，則液壓舉升機(jī)可以繼續(xù)進(jìn)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。
2.3 雙柱式汽車舉升機(jī)結(jié)構(gòu)方案的確定
通過對(duì)汽車舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)和了解，確定了本次設(shè)計(jì)的舉升機(jī)的總體方案。本次設(shè)計(jì)的是由液壓驅(qū)動(dòng)的雙柱式汽車舉升機(jī)。它的結(jié)構(gòu)主要包括以下幾個(gè)部分：舉升裝置、同步驅(qū)動(dòng)裝置、立柱和托臂。普通式雙柱汽車舉升機(jī)的舉升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)系統(tǒng)是由液壓系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)和控制的，由兩邊兩個(gè)立柱里安裝的液壓油缸來推動(dòng)連接立柱與滑臺(tái)的鏈條，使滑臺(tái)上安裝的大滾輪沿立柱滾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)滑臺(tái)的上下移動(dòng)。用鋼絲繩作為同步裝置來保持整個(gè)舉升機(jī)的同步性。托臂與立柱內(nèi)的滑臺(tái)相連，當(dāng)滑臺(tái)上下移動(dòng)時(shí)就帶動(dòng)托臂一起移動(dòng)。
2.4 舉升裝置
本次設(shè)計(jì)的雙柱式舉升機(jī)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(dòng)電動(dòng)機(jī)來控制液壓單元，液壓油進(jìn)出液壓缸，并通過鏈條連接液壓缸和滑臺(tái)來帶動(dòng)整個(gè)設(shè)備的舉升動(dòng)作，左右兩邊立柱內(nèi)的兩個(gè)舉升裝置是通過液壓軟管來連接的，它的一個(gè)不足的地方就是左右兩個(gè)液壓缸在開始舉升時(shí)有一個(gè)時(shí)間差，這會(huì)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(bǔ)液壓缸帶來的缺點(diǎn)。
2.5 立柱
雙柱式汽車舉升機(jī)的立柱有兩個(gè)，分別是左、右兩邊各一個(gè)立柱。整個(gè)舉升機(jī)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(qiáng)度和剛度。立柱中間的空間是用來放置舉升裝置以及滑臺(tái)部件的。整個(gè)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。
2.6 支撐機(jī)構(gòu)
托臂部分是屬于舉升機(jī)的支撐機(jī)構(gòu)。當(dāng)汽車進(jìn)入到舉升機(jī)的范圍里時(shí)，整個(gè)支撐機(jī)構(gòu)就通過改變搖臂的角度或方向來改變托臂的整個(gè)工作范圍的寬度。
2.7 平衡機(jī)構(gòu)
由于雙柱式舉升機(jī)在上升或下降時(shí)必須要采用強(qiáng)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(jì)采用了鋼絲繩來作為整個(gè)舉升機(jī)的平衡機(jī)構(gòu)。本次設(shè)計(jì)所采用的是在單個(gè)立柱內(nèi)安裝兩副左右對(duì)稱的鋼絲繩，用戶可以通過改變鋼絲繩的張力來使左右兩邊的滑臺(tái)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。
2.8 保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)
汽車舉升機(jī)是一種對(duì)安全性能要求特別高的舉升設(shè)備。通常設(shè)有多種保險(xiǎn)裝置和保護(hù)措施：液壓回路的保壓、機(jī)械鎖止保險(xiǎn)裝置、機(jī)械自鎖裝置、舉升過載保護(hù)、沖頂保護(hù)、防滑等等。機(jī)械自鎖是指失去驅(qū)動(dòng)力后，利用機(jī)械機(jī)構(gòu)的重力（被驅(qū)動(dòng)物體的阻力）來自動(dòng)阻礙其運(yùn)動(dòng)的保護(hù)。本次設(shè)計(jì)采用的是電磁鐵安全鎖機(jī)構(gòu)。
2.9 本章小結(jié)
本章主要進(jìn)行雙柱式汽車舉升機(jī)設(shè)備總體方案的選擇，通過將現(xiàn)有舉升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式、驅(qū)動(dòng)方式以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比，最終選定采用雙柱結(jié)構(gòu)的舉升類設(shè)備，通過液壓驅(qū)動(dòng)，工作平穩(wěn)，操作方便，噪聲低，內(nèi)部設(shè)有升程自鎖保護(hù)保險(xiǎn)裝置，安全可靠，占地空間小，是舉升機(jī)的理想設(shè)備。
第3章 機(jī)械部件的計(jì)算
3.1鏈條的計(jì)算與選擇
因速度1700/30=56mm/s<1m/s，選用片式關(guān)節(jié)鏈，安全系數(shù)，取，N (3.1)
鏈條承重108000N,依選，公稱節(jié)距P=25.4,板數(shù)組合，極限載荷129KN，鏈板厚4.09mm，鏈板孔徑9.56mm，銷軸直徑9.54 mm, 鏈條通過高度24.38mm，鏈板高度24.13mm，每米重量3.8kg/m。
端接頭： ，
節(jié)數(shù)，取。
鏈條總長mm， (3.2)
鏈條質(zhì)量kg。
3.2槽輪的設(shè)計(jì)
槽輪直徑mm,
輪緣間寬mm,
輪緣直徑mm,
式中：p—公稱節(jié)距
—鏈條通過高度
—銷軸直徑
輪緣厚取10mm，槽輪內(nèi)孔直徑為100mm.，內(nèi)孔與軸承采用過盈配合。
3.3槽輪座和槽輪軸的設(shè)計(jì)
槽輪座孔與槽輪軸直徑相同，槽輪軸材料采用45號(hào)鋼。由，得軸的半徑 R=0.01596m，取軸直徑32mm，因柱塞桿得螺紋長63mm。
圖3.1槽輪座
槽輪軸直徑32mm，長為90 mm。軸與座孔采用過盈配合軸與軸承采用間隙配合。
3.4軸承得計(jì)算與選擇
因受得徑向載荷大，軸向載荷小因此選用深溝球軸承，要求軸承壽命為20000小時(shí)。根據(jù) (3.3)
查手冊得，，，，求得C=137.349KNKN，選d=35mm，D=100mm，B=25mm，KN,選6407型軸承。
3.5鋼絲繩的計(jì)算與選擇
根據(jù)鋼絲繩選用原則（《起重工機(jī)具》[8]），本設(shè)計(jì)宜采用線接觸鋼絲繩6X(19)，6W(19)，8X(19)，8W(19)等（GB1102—74）。本雙柱式汽車舉升機(jī)采用鋼絲繩起吊方式提升動(dòng)力端，所以選用619—11.0—1850類型鋼絲繩。
鋼絲繩的允許拉力 S= （3.4）
鋼絲繩的破斷拉力 =52 （3.5）
式中：
d—鋼絲繩直徑，mm;
——鋼絲公稱抗拉強(qiáng)度；
由于本雙柱式舉升機(jī)絲繩提升過程與起重機(jī)相似，所以屬起重機(jī)械，由于工作載荷不大，所以是輕級(jí)機(jī)械。根據(jù)《起重工機(jī)具》[8]
鋼絲繩上的破斷拉力由式（3.42）得 =52
=52
=6847.17kg
起重時(shí)，安全系數(shù)k=5,則許用拉力由式（3.42）得
S=
=
而實(shí)際鋼絲繩承重（以主立柱為準(zhǔn)）1166Kg
所以選用619—11.0—1850類型鋼絲繩合理[8]。
3.7 本章小結(jié)
本次設(shè)計(jì)以市場上常用的雙柱式舉升器為參考，通過對(duì)液壓傳動(dòng)、機(jī)械設(shè)計(jì)、互換性和機(jī)械制造基礎(chǔ)等知識(shí)的運(yùn)用，完成了雙柱式液壓舉升器的設(shè)計(jì)。
本次設(shè)計(jì)的舉升器優(yōu)點(diǎn)：采用雙液壓缸舉升，比單液壓缸舉升的舉升重量大且在長期使用可延長同步鋼絲繩的壽命。鋼絲繩同步機(jī)構(gòu)保證兩舉升臂同步上升，可防止車輛舉升過程中某液壓缸突然壓力失效而導(dǎo)致的車輛傾翻。
通過本次設(shè)計(jì)了解了舉升器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)的常規(guī)思路，學(xué)會(huì)了靈活運(yùn)用AutoCAD制圖軟件及如何參考運(yùn)用畫圖中常用的標(biāo)準(zhǔn)。
第4章 雙柱式舉升機(jī)液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.1 雙柱式舉升機(jī)液壓控制系統(tǒng)工作原理
上升時(shí)，閥在C位壓力油進(jìn)入液壓缸壓力增大柱塞上升舉升車輛；
停止時(shí)，閥在B位泵出的油直接流回油箱柱塞保持原位停止上升；
下降時(shí)，閥在A位液壓缸與油箱接通柱塞下降。
1液壓缸 2手動(dòng)閥 3液壓泵 4先導(dǎo)式溢流閥 5濾清器 6油箱
圖4.1液壓系統(tǒng)圖
選用4 WMM10T型手動(dòng)閥，工作壓力31.5兆帕，通徑10毫米；型先導(dǎo)式溢流閥，壓力范圍0.6到35兆帕，額定流量60到600升每分鐘，公稱通徑10毫米。
4.2 液壓系統(tǒng)組成
4.2.1 液壓系統(tǒng)組成
液壓系統(tǒng)主要由液壓發(fā)生機(jī)構(gòu)、液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)、液壓控制調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和輔助裝置等四大部分組成[13]。
1、液壓發(fā)生機(jī)構(gòu)—油泵
它是由液壓系統(tǒng)中供給有壓力油的裝置和壓力傳動(dòng)的機(jī)械動(dòng)力。它的作用是將原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為流動(dòng)液體的壓力能[10]。
2、液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)—油缸
它是液壓傳動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)又稱液壓機(jī)，其作用是將液能變?yōu)闄C(jī)械能的轉(zhuǎn)換裝置，這種裝置有兩種。此雙柱式舉升機(jī)所采用的是液體壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)械能的單作用推力油缸。它既能節(jié)省動(dòng)力、又能頻繁地進(jìn)行換向[10]。
液壓控制裝置
方向閥壓力閥
液壓發(fā)生裝置
泵
液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)
缸——活塞
圖4.2 液壓系統(tǒng)方框圖像
3、液壓控制調(diào)節(jié)裝置——各種液壓控制閥
它是由來控制和調(diào)解液壓系統(tǒng)中液油流動(dòng)，方向、壓力、流量和滿足工況要求的裝置。根據(jù)用途和特點(diǎn)控制可分為三類。方向控制閥用來控制液壓系統(tǒng)中的油流方向和經(jīng)由路徑；根據(jù)實(shí)際情況利用單向閥或換向閥的作用來改變執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方向和工作順序；壓力控制閥（包括溢流閥、減壓閥和順序閥等）用來控制液壓系統(tǒng)的壓力以滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需要的動(dòng)力或?qū)σ簤合到y(tǒng)起安全保護(hù)作用；流量控制閥（包括節(jié)流閥、調(diào)速閥、分流和集流閥），用來控制和調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中的流量，以滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作時(shí)運(yùn)動(dòng)速度的要求。
由于液壓系統(tǒng)控制閥種類很多，為使用方便和結(jié)構(gòu)緊湊，在設(shè)計(jì)時(shí)合理的將各種閥類元件組合在一起構(gòu)成組合閥[10]。
4.2.2 油箱
油箱的主要功用是儲(chǔ)存油液，同時(shí)箱體還具有散熱、沉淀污物、析出油液中滲入的空氣以及作為安裝平臺(tái)等作用。
油箱屬于非標(biāo)準(zhǔn)件，在實(shí)際情況下常根據(jù)需要自行設(shè)計(jì)。油箱設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮油箱的容積、結(jié)構(gòu)、散熱等問題。
雙柱式汽車舉升機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞，將直接影響舉升的性能和效率。雙柱式汽車舉升機(jī)液壓系統(tǒng)主要是舉升液壓系統(tǒng)。
4.3 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的計(jì)算
4.3.1初步估算系統(tǒng)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的關(guān)系
牽引力F（能）
<5
5～10
10～20
20～30
30～50
>50
工作壓P(MPa）
<0.8～10
1.5～2
2.5～3
3～4
4～5
>5～7
表4.2各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力
機(jī)床類型
機(jī)床
農(nóng)業(yè)機(jī)械
液壓機(jī)
小型工程機(jī)械
大型挖掘機(jī)械
磨床
組合機(jī)床
龍門機(jī)床
拉床
建筑工程
重型機(jī)械
液壓鑿巖機(jī)
起重運(yùn)輸機(jī)械
工作壓\MPa
0.8～2
3～5
2～8
8～10
10～18
20～32
由于該液壓缸的推力即牽引力為10KN，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=2MPa。
液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù)
4.3.2液壓缸的作用力
液壓缸的作用力及時(shí)液壓缸的工作是的推力或拉力，該升降臺(tái)工作時(shí)液壓缸產(chǎn)生向上的推力，因此計(jì)算時(shí)只取液壓油進(jìn)入無桿腔時(shí)產(chǎn)生的推力[4]：
F=
式中：
p—液壓缸的工作壓力 Pa 取p=
D— 活塞內(nèi)徑 m ，0.09m
—液壓缸的效率，0.95
代入數(shù)據(jù):
F =
F = 10.3KN
即液壓缸工作時(shí)產(chǎn)生的推力為10.3KN。
4.3.3缸筒內(nèi)徑的確定
該液壓缸宜按照推力要求來計(jì)算缸筒內(nèi)經(jīng)，計(jì)算式如下：
要求活塞無桿腔的推力為F時(shí)，其內(nèi)徑為：
式中：
D —活塞桿直徑 缸筒內(nèi)經(jīng) m
F —無桿腔推力，N
P —工作壓力，MPa
—液壓缸機(jī)械效率，0.95
代入數(shù)據(jù)：
D= =0.083m
D= 83mm 取圓整值為 D=90mm
液壓缸的內(nèi)徑，活塞的的外徑要取標(biāo)注值是因?yàn)榛钊突钊麠U還要有其它的零件相互配合，如密封圈等，而這些零件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，有專門的生產(chǎn)廠家，故活塞和液壓缸的內(nèi)徑也應(yīng)該標(biāo)準(zhǔn)化，以便選用標(biāo)準(zhǔn)件。
4.3.4活塞桿直徑的確定
（1）活塞桿上的工作阻力為36000N，行程850mm，活塞上升速度=14.2mm/s,
下降速度=28.3mm/s, 速比.柱塞直徑mm，選63mm。
（2）活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算
活塞桿在穩(wěn)定情況下，如果只受推力或拉力，可以近似的用直桿承受拉壓載荷的簡單強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行：
式中：
F—活塞桿的推力，N
d—活塞桿直徑，m
—材料的許用應(yīng)力，MPa 活塞桿用45號(hào)鋼
代入數(shù)據(jù)：
=6.3MPa <
故活塞桿的強(qiáng)度滿足要求。
（3）穩(wěn)定性校核
該活塞桿不受偏心載荷，按照等截面法，將活塞桿和缸體視為一體，其細(xì)長比為：
時(shí)，
在該設(shè)計(jì)及安裝形式中，液壓缸兩端采用鉸接，其值分別為：
將上述值代入式中得：
故校核采用的式子為：
式中：
n=1 安裝形式系數(shù)
E—活塞桿材料的彈性模量，鋼材取
J—活塞桿截面的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，
L—計(jì)算長度，1.06m，
代入數(shù)據(jù)：
=371KN
其穩(wěn)定條件為：
式中：
—穩(wěn)定安全系數(shù)，一般取=2—4 取=3
F—液壓缸的最大推力 ， N
代入數(shù)據(jù)： =123KN
故活塞桿的穩(wěn)定性滿足要求。
4.3.5確定缸筒壁厚，油口直徑，缸底厚度，缸頭等厚度
1.由前面的計(jì)算可知內(nèi)徑D=90mm，活塞桿直徑mm，活塞行程850mm，流量m2/s。
（1）液壓缸儲(chǔ)油量L (4.1)
液壓缸行程850mm,液壓缸作用面積。
油箱容積為儲(chǔ)油量的3-5倍，雙液壓缸因此為10.8的3-5倍，取40L符合要求。
（2）液壓缸輸出功率：kw (4.2)
N液壓缸輸出功率KW,F液壓缸輸出力KN，液壓缸輸出速度m/s。
液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算
液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)包括缸筒壁厚，油口直徑，缸底厚度，缸頭厚度等[4]。
（1）缸筒壁厚計(jì)算
按中等壁厚計(jì)算：
(4.3)
取mm。
式中：
—缸筒壁厚
—試驗(yàn)壓力MPa，因工作壓力P=14MPa<16MPa取MPa
—缸體材料許用應(yīng)力鋼管MPa，取110MPa
—強(qiáng)度系數(shù)，無縫鋼管
C—計(jì)入壁厚公差及腐蝕的附加厚度
檢驗(yàn)：因滿足中等壁厚。
（2）缸體外徑的計(jì)算
mm
缸體外徑mm，選108mm，同時(shí)確定mm。
（3）液壓缸油口直徑的計(jì)算
液壓缸油口直徑應(yīng)根據(jù)活塞最高運(yùn)動(dòng)速度及油口最高液流速度而定mm (4.4)
取mm。
式中：
—液壓缸油口直徑m
—液壓缸內(nèi)徑0.09m
—液壓缸最大輸出速度1.698m/s
—油口液流速度5m/s
（3）缸底厚度的計(jì)算
平行缸底有油孔則厚度
(4.5)
式中：
—缸底厚度m
—液壓缸內(nèi)徑0.09m
—試驗(yàn)壓力MPa
—缸體材料許用應(yīng)力選鑄鋼100MPa
（4）缸頭厚度的計(jì)算
采用整體法蘭式缸頭， (4.6)
(4.7)
式中：
—螺紋孔分布圓直徑0.122m
—法蘭根部直徑0.108m
—密封環(huán)內(nèi)徑0.09m
—系統(tǒng)工作壓力14MPa
—缸頭材料許用應(yīng)力60MPa
mm
選密封圈 (4.8)
內(nèi)徑90.0mm，外徑90+2*2.65=95.3mm。
（5）缸蓋的計(jì)算
直徑=90mm，=64mm，=95.3mm，圓柱度公差選9級(jí)。
，與的同軸度公差值為0.03mm。
端面A,B與直徑軸心線的垂直度公差值按7級(jí)精度選取。
導(dǎo)向孔的表面粗糙度為m。
缸體端部連接采用焊接。
液壓缸缸體采用對(duì)焊時(shí)焊縫的拉應(yīng)力為
(4.9)
式中：
F—液壓缸輸出的最大推力N
N
式中：
—液壓缸內(nèi)徑0.09m
—系統(tǒng)最大工作壓力14MPa
—液壓缸外徑0.108m
—焊接效率取
—焊縫底徑
mm
Pa
缸頭采用角焊，則焊縫應(yīng)力為
MPa (4.10)
2.活塞與柱塞桿尺寸的確定
活塞寬度為外徑的0.6-1.0倍，取0.8則活塞寬度為0.8D=72mm,
活塞內(nèi)孔徑為55mm，
活塞材料為耐磨鑄鐵。
柱塞桿尺寸的確定，
采用實(shí)心桿，端部采用外螺紋結(jié)夠，柱塞桿采用45號(hào)鋼。
柱塞桿總長63+2+72+850+50+48.21+2+63=1150.21mm。
3.活塞與柱塞桿連接的計(jì)算
活塞與柱塞桿連接采用螺紋連接
(1)柱塞桿危險(xiǎn)截面處的拉應(yīng)力
MPa (4.11)
N
切應(yīng)力為
MPa (4.12)
MPa= (4.13)
因?yàn)橹麠U材料的許用應(yīng)力在100-120MPa滿足要求。
拉應(yīng)力Pa，螺紋擰緊系數(shù)，按動(dòng)載，螺紋內(nèi)摩擦系數(shù)0.12，螺紋外徑0.048，螺紋內(nèi)徑0.045835m，D液壓缸內(nèi)徑0.09m，P液壓系統(tǒng)壓力14MPa，活塞桿直徑0.063m，液壓缸輸出拉力N, 活塞桿材料的許用應(yīng)力。
(2)活塞桿與活塞肩部表面的壓應(yīng)力。
(4.14)
材料強(qiáng)度滿足要求。
式中：
—活塞上的孔徑55mm，
C—活塞上孔的倒角尺寸0.002m，
—活塞桿材料的許用壓應(yīng)力450MPa。
3.柱塞桿未定性驗(yàn)算
計(jì)算長度mm=2.03046m
桿徑63mm。
當(dāng)柱塞桿的計(jì)算長度與桿徑之比大于10，應(yīng)校核柱塞桿的穩(wěn)定性。
(4.15)
當(dāng)按歐拉公式計(jì)算臨界載荷
(4.16)
實(shí)心桿45號(hào)鋼，柱塞桿縱向彎曲破壞的臨界載荷，
KN (4.17)
臨界載荷97.4KN。
因，。安全系數(shù)應(yīng)在2-4之間，滿足要求。
柱塞桿縱向彎曲破壞的臨界載荷N, 末端條件系數(shù)，一端固定一端自由取1/4，E柱塞桿材料彈性模量，鋼取Pa，J柱塞桿截面的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，實(shí)心桿m4，柱塞桿直徑，柱塞桿計(jì)算長度，柱塞桿斷面回轉(zhuǎn)半徑，柔性系數(shù)鍛鋼取110。
4.3.6計(jì)算液壓缸所需流量
m2/s （4.18）
式中：
—液壓缸有效作用面積
—工作速度。
4.3.6.1液壓泵的選擇
①當(dāng)液壓泵的壓力和流量比較衡定時(shí)，所需功率為：p=pBqB/103ηB (kW).
式中：pB為液壓泵的最大工作壓力(N/m2)；qB為液壓泵的流量(m3/s)；ηB為液壓泵的總效率，各種形式液壓泵的總效率可參考表4.3估取，液壓泵規(guī)格大，取大值，反之取小值，定量泵取大值，變量泵取小值[16]。
表4.3 液壓泵的總效率
液壓泵的類型
齒輪泵
螺桿泵
葉片泵
柱塞泵
總效率
0.6～0.7
0.65～0.8
0.6～0.75
0.8～0.85
②在工作循環(huán)中，泵的壓力和流量有顯著變化時(shí)，可分別計(jì)算出工作循環(huán)中各個(gè)階段所需的驅(qū)動(dòng)功率，然后求其平均值，即
p=
式中：t1，t2，…，tn為一個(gè)工作循環(huán)中各階段所需的時(shí)間(s)；P1，P2，…，Pn為一個(gè)工作循環(huán)中各階段所需的功率(kW)。
按上述功率和泵的轉(zhuǎn)速，可以從產(chǎn)品樣本中選取標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)，再進(jìn)行驗(yàn)算，使電動(dòng)機(jī)發(fā)出最大功率時(shí)，其超載量在允許范圍內(nèi)。
③電機(jī)的功率也可以根據(jù)技術(shù)手冊找，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第三版，第五卷，可以查得電機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率為4KW，本設(shè)計(jì)以技術(shù)手冊的數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn) ，取電機(jī)的功率為4KW
根據(jù)上面所計(jì)算的最大壓力pB和流量qB，查液壓元件產(chǎn)品樣本，選擇與PB和qB相當(dāng)?shù)囊簤罕玫囊?guī)格型號(hào)。
上面所計(jì)算的最大壓力pB是系統(tǒng)靜態(tài)壓力，系統(tǒng)工作過程中存在著過渡過程的動(dòng)態(tài)壓力，而動(dòng)態(tài)壓力往往比靜態(tài)壓力高得多，所以泵的額定壓力pB應(yīng)比系統(tǒng)最高壓力大25%～60%，使液壓泵有一定的壓力儲(chǔ)備。若系統(tǒng)屬于高壓范圍，壓力儲(chǔ)備取小值；若系統(tǒng)屬于中低壓范圍，壓力儲(chǔ)備取大值。根據(jù)上述計(jì)算最終選取三螺桿泵：
液壓泵為三螺桿泵，其參數(shù)如下：
規(guī)格：
標(biāo)定粘度： 10
轉(zhuǎn)速： 2900
壓力： 4
流量： 26.6
功率： 4
吸入口直徑： mm 25
排出口直徑： mm 20
重量： Kg 11
允許吸上真空高度： m() 5
制造廠： 上海機(jī)床廠
說明： 三螺桿泵的使用、安裝、維護(hù)要求。
使用要求：一般用于液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的三螺桿泵多采用20號(hào)液壓油或40號(hào)液壓油，其粘度范圍為之間。
安裝要求：電機(jī)與泵的連接應(yīng)用彈性連軸器，以保證兩者之間的同軸度要求，（用千分表檢查連軸器的一個(gè)端面，其跳動(dòng)量不得大于0.03mm，徑向跳動(dòng)不得大于0.05mm.）,當(dāng)每隔轉(zhuǎn)動(dòng)連軸器時(shí)，將一個(gè)聯(lián)軸節(jié)作徑向移動(dòng)時(shí)應(yīng)感覺輕快。泵的進(jìn)油管道不得過長，彎頭不宜過多，進(jìn)油口管道應(yīng)接有過濾器，其濾孔一般可用40目到60目過濾網(wǎng)，過濾器不允許露出油面，當(dāng)泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，其油面離過濾器頂面至少有100mm,以免吸入空氣，甭的吸油高度應(yīng)小于500mm[15]。
維護(hù)要求：為保護(hù)泵的安全，必須在泵的壓油管道上裝安全閥（溢流閥）和壓力表。
4.3.6.2管道尺寸的確定
管路按其在液壓系統(tǒng)中的作用可以分為：
主管路：包括吸油管路，壓油管路和回油管路，用來實(shí)現(xiàn)壓力能的傳遞。
泄油管路：將液壓元件泄露的油液導(dǎo)入回油管或郵箱.
控制管路：用來實(shí)現(xiàn)液壓元件的控制或調(diào)節(jié)以及與檢測儀表相連接的管路。
本設(shè)計(jì)中只計(jì)算主管路中油管的尺寸。
（1）吸油管尺寸
油管的內(nèi)徑取決于管路的種類及管內(nèi)液體的流速，油管直徑d由下式確定：
式中：
d—油管直徑，mm
Q—油管內(nèi)液體的流量，
—油管內(nèi)的允許流速，
對(duì)吸油管，取 ，本設(shè)計(jì)中?。?
代入數(shù)據(jù)：
取圓整值為：
（2）回油管尺寸
回油管尺寸與上述計(jì)算過程相同：，取為
代入數(shù)據(jù)：
取圓整值為：
（3）壓力油管
壓力油管： ，本設(shè)計(jì)中取為：
代入數(shù)據(jù)：
取圓整值為：
（4）油管壁厚：
舉升機(jī)系統(tǒng)中的油管可用橡膠軟管和尼龍管作為管道，橡膠軟管裝配方便，能吸收液壓系統(tǒng)中的沖擊和振動(dòng)，尼龍管是一種很有發(fā)展前途的非金屬油管，用于低壓系統(tǒng)，壓力油管采用的橡膠軟管其參數(shù)如下：
內(nèi)徑： 10mm
外徑： 型，17.5-19.7mm
工作壓力：型，16
最小彎曲半徑：130mm
4.3.6.3油箱容量的確定
由經(jīng)驗(yàn)公式 L (4.19)
液壓泵每分鐘排出壓力油的容積，L/min，經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，本系統(tǒng)屬中壓系統(tǒng)在3-5之間取。
根據(jù)液壓泵站的油箱公稱容量系列選40L。
4.4執(zhí)行元件類型、數(shù)量和安裝位置
類型選擇：
表4.4 執(zhí)行元件類型的選擇
運(yùn)動(dòng)形式
往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)
回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)
往復(fù)擺動(dòng)
短行程
長行程
高速
低速
擺動(dòng)液 壓馬達(dá)
執(zhí)行元件的類型
活塞缸
柱塞缸
液壓馬達(dá)和絲杠螺母機(jī)構(gòu)
高速液壓馬達(dá)
低速液壓馬達(dá)
根據(jù)上表選擇執(zhí)行元件類型為活塞缸，再根據(jù)其運(yùn)動(dòng)要求進(jìn)一步選擇液壓缸類型為雙作用單活塞桿無緩沖式液壓缸。
數(shù)量：故其采用的液壓缸數(shù)量為2個(gè)完全相同的液壓缸，其運(yùn)動(dòng)完全是同步的，但其精度要求不是很高。
安裝位置：在舉升機(jī)的一側(cè)。
4.5選擇電機(jī)
根據(jù)上述計(jì)算過程，現(xiàn)在可以進(jìn)行電機(jī)的選取，本液壓系統(tǒng)為一般液壓系統(tǒng)，通常選取三相異步電動(dòng)機(jī)就能夠滿足要求，初步確定電機(jī)的功率和相關(guān)參數(shù)如下：
型號(hào)：
額定功率：4
滿載時(shí)轉(zhuǎn)速：
電流：
效率： 85.5%
凈重： 45Kg
額定轉(zhuǎn)矩：
電機(jī)的安裝形式為 型，其參數(shù)為：
基座號(hào)：112M 極數(shù)：4 國際標(biāo)準(zhǔn)基座號(hào)：
4.6控制閥的選用
液壓系統(tǒng)應(yīng)盡可能多的由標(biāo)準(zhǔn)液壓控制元件組成，液壓控制元件的主要選擇依據(jù)是閥所在的油路的最大工作壓力和通過該閥的最大實(shí)際流量，下面根據(jù)該原則依次進(jìn)行壓力控制閥，流量控制閥和換向閥的選擇。
4.6.1壓力控制閥
壓力控制閥的選用原則
壓力：壓力控制閥的額定壓力應(yīng)大于液壓系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最高壓力，以保證壓力控制閥正常工作。
壓力調(diào)節(jié)范圍：系統(tǒng)調(diào)節(jié)壓力應(yīng)在法的壓力調(diào)節(jié)范圍之內(nèi)。
流量：通過壓力控制閥的實(shí)際流量應(yīng)小于壓力控制閥的額定流量。
結(jié)構(gòu)類型：根據(jù)結(jié)構(gòu)類性及工作原理，壓力控制閥可以分為直動(dòng)型和先導(dǎo)型兩種，直動(dòng)型壓力控制閥結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，但壓力受流量的變化影響大，調(diào)壓偏差大，不適用在高壓大流量下工作。但在緩沖制動(dòng)裝置中要求壓力控制閥的靈敏度高，應(yīng)采用直動(dòng)型溢流閥，先導(dǎo)型壓力控制閥的靈敏度和響應(yīng)速度比直動(dòng)閥低一些，調(diào)壓精度比直動(dòng)閥高，廣泛應(yīng)用于高壓，大流量和調(diào)壓精度要求較高的場合。
此外，還應(yīng)考慮閥的安裝及連接形式，尺寸重量，價(jià)格，使用壽命，維護(hù)方便性，貨源情況等。
根據(jù)上述選用原則，可以選擇直動(dòng)型壓力閥，再根據(jù)發(fā)的調(diào)定壓力及流量和相關(guān)參數(shù)，可以選擇DBD式直動(dòng)式溢流閥，相關(guān)參數(shù)如下：
型號(hào)：DBDS6G10 最低調(diào)節(jié)壓力：5MPa
流量： 40L/min 介質(zhì)溫度：
4.6.2流量控制閥
流量控制閥的選用原則如下：
壓力：系統(tǒng)壓力的變化必須在閥的額定壓力之內(nèi)。
流量：通過流量控制閥的流量應(yīng)小于該閥的額定流量。
測量范圍：流量控制閥的流量調(diào)節(jié)范圍應(yīng)大于系統(tǒng)要求的流量范圍，特別注意，在選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時(shí)，所選閥的最小穩(wěn)定流量應(yīng)滿足執(zhí)行元件的最低穩(wěn)定速度要求。
該升降機(jī)液壓系統(tǒng)中所使用的流量控制閥有分流閥和單節(jié)分流閥，單節(jié)分流閥的規(guī)格和型號(hào)如下：
型號(hào)： FDL-B10H 公稱通徑：10mm
公稱流量: P,O口 40L/min A，B口 20L/min
連接方式：管式連接 重量：4Kg
分流閥的型號(hào)為：FL-B10
其余參數(shù)與單節(jié)分流閥相同。
4.6.3方向控制閥
方向控制閥的選用原則如下：
壓力：液壓系統(tǒng)的最大壓力應(yīng)低于閥的額定壓力
流量：流經(jīng)方向控制閥最大流量一般不大于閥的流量。
滑閥機(jī)能：滑閥機(jī)能之換向閥處于中位時(shí)的通路形式。
操縱方式：選擇合適的操縱方式，如手動(dòng)，電動(dòng)，液動(dòng)等。
方向控制閥在該系統(tǒng)中主要是指電磁換向閥，通過換向閥處于不同的位置，來實(shí)現(xiàn)油路的通斷。所選擇的換向閥型號(hào)及規(guī)格如下：
型號(hào)：4WE5E5OF 額定流量：15L/min
消耗功率：26KW 電源電壓：
工作壓力：A.B.P腔 T腔： 重量：1.4Kg
4.7液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算
液壓系統(tǒng)性能估算的目的在于評(píng)估設(shè)計(jì)質(zhì)量。估算內(nèi)容一般包括：系統(tǒng)壓力損失，系統(tǒng)效率，系統(tǒng)發(fā)熱與溫升，液壓沖擊等。對(duì)于大多數(shù)要求一般的系統(tǒng)來講，只采用一些簡化公式進(jìn)行驗(yàn)算，定性說明情況。
4.7.1系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算
系統(tǒng)壓力損失包括管道內(nèi)沿程損失和局部損失以及法類元件的局部損失之和，計(jì)算時(shí)不同的工作階段要分開來計(jì)算[7]，回油路上的壓力損失要折算到進(jìn)油路上去，因此某一階段的系統(tǒng)總的壓力損失為：
式中：
—系統(tǒng)進(jìn)油路的壓力總損失
—系統(tǒng)回油路的壓力總損失
現(xiàn)在根據(jù)上式計(jì)算液壓系統(tǒng)工作過程中壓力損失。
液壓油在管內(nèi)的流速：
根據(jù)油管尺寸的計(jì)算項(xiàng)目，取
則雷諾數(shù)：
可見液流為層流。
摩擦阻力系數(shù)：
管子當(dāng)量長度及總長度：標(biāo)準(zhǔn)彎頭2個(gè)
所以：
進(jìn)油路的壓力損失為：
各閥的壓力損失為：
分流閥： 0.6
換向閥為：0.04
油路的總壓力損失為：
由此得出液壓系統(tǒng)泵的出口壓力為：
油箱中油液的溫度一般推薦為30-50，最高不超過65，最低不低于15，對(duì)于工具機(jī)及其它裝置，工作溫度允許在40-55。
4.7.2 計(jì)算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率
（1）液壓泵的功率損失：
式中：
P—液壓泵的輸入功率，KW
—液壓泵的實(shí)際輸出壓力，Pa
—液壓泵的實(shí)際輸出流量，
—液壓泵的效率，該系統(tǒng)中為螺桿泵，
代入數(shù)據(jù)：
（2） 閥的功率損失
其中以泵的流量流經(jīng)溢流閥時(shí)的損失為最大：
式中：
P—溢流閥的調(diào)整壓力，Pa
q—經(jīng)過溢流閥流回油箱的流量，
代入數(shù)據(jù)：
（3） 管路及其它功率損失
此項(xiàng)損失包括很多復(fù)雜因素，由于其值較小，加上管路散熱等原因，在計(jì)算時(shí)常予以忽略，一般可取全部能量的0.03-0.05，即
取
（4）系統(tǒng)的總功率損失為：
4.8 本章小結(jié)
本次設(shè)計(jì)的舉升機(jī)，主要用于舉升汽車。液壓舉升機(jī)的液壓系統(tǒng)完成一個(gè)完整的工作循環(huán)上升、停止、下降、停止的工作過程，實(shí)現(xiàn)2個(gè)液壓缸同步運(yùn)行。本設(shè)計(jì)采用等量分流閥與單項(xiàng)節(jié)流閥串聯(lián)，從而提高了2個(gè)液壓缸同步的精度，滿足維修工人對(duì)舉升機(jī)的使用要求。
第5章 雙柱式汽車舉升機(jī)校核計(jì)算
5.1 雙柱式舉升機(jī)立柱的結(jié)構(gòu)分析和驗(yàn)算
5.1.1 主立柱的截面特性分析與計(jì)算
主立柱體是舉升機(jī)主要的受力承重部件。舉升機(jī)