可四輪定位四柱式汽車舉升機設(shè)計 1 1 緒論緒論 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706153893706 1.1 國外的情況和發(fā)展趨勢國外的情況和發(fā)展趨勢 汽車舉升機在世界上已經(jīng)有了 80 多年歷史。1925 年美國生產(chǎn)了第一臺汽車舉升機, 它是由氣動控制的,如圖 1.1 所示。由于采用的氣壓比較低,所以缸體較大,同時采用皮革 用來密封,所以壓縮空氣驅(qū)動時的彈跳較嚴重且不穩(wěn)定。等到 10 年后,即 1935 年這種單 柱舉升機才在美國以外的其它地方開始被采用。 圖 1.1 單柱舉升機 無錫太湖學院學士學位論文 2 1937 年美國另一家公司生產(chǎn)了第一臺四柱舉升機,隨后在美國一家公司也生產(chǎn)出類 似的舉升機,如圖 1.2 所示。這兩種舉升機均由螺旋驅(qū)動, 可四輪定位四柱式汽車舉升機設(shè)計 3 圖 1.2 四柱舉升機 其方案是:每一根立柱內(nèi)都有一顆螺母及螺桿,由裝在地面上的鏈條連起來實現(xiàn)同步 驅(qū)動,此四柱舉升機在市場上并沒有獲得成功,而單柱舉升機卻繼續(xù)得到普遍的應(yīng)用。 1948 年 Joseph Bardbury 但是在美國單柱舉升機卻繼續(xù)受到 人們的青睞。1956 年 Borg Warner 和 Plessey 生產(chǎn)液壓壓力能達到 140175Kg/cm 的液壓齒輪泵;由此, Bardbury 又生產(chǎn)出雙功能舉升機,這在舉升機的設(shè)計上是一個突 破性跨越。此舉升機可以用兩種方式支撐汽車:車輪支撐型;車輪自由型。此發(fā)明在 市場上很受歡迎。到 1960 年在英國的市場上使用率竟達 75%。1961 年 Bardbury 生 產(chǎn)出四柱舉升機改進后的車輪自由系統(tǒng),而且在全世界 17 個國家獲得了專利。但在 南美洲仍然流行單柱舉升機,只是已將其改為液壓傳動。 1966 年,一家德國公司生產(chǎn)出第一臺雙柱舉升機,如圖 1.3 所示。這是 無錫太湖學院學士學位論文 4 圖 1.3 雙柱舉升機 舉升機設(shè)計上的又有了一個重要進展,但是直到 1977 年這種舉升機才在德國以外的 其它國家出現(xiàn)?，F(xiàn)在雙柱舉升機在市場上已占據(jù)穩(wěn)定的地位,其銷量還在繼續(xù)上升。 它和四柱舉升機相比,既有優(yōu)點,也有缺點,以下將作簡要說明。 我們所見到的絕大多數(shù)舉升機都采用固定安裝的方式,在舉升前汽車必須駛上舉 升臺。在移動式舉升機方面也有幾項成功突破,如簡式舉升機、菱架式舉升機等。但 這類舉升機還存在兩個重要問題:接近汽車下部難,在車間移動舉升機時難逾越地面 上的障礙物。當然,可移動性是這類舉升機的重要優(yōu)點?，F(xiàn)在固定安裝的單柱、雙柱、 四柱舉升機已在維修現(xiàn)場廣泛采用,而移動式舉升機卻相對要少得多。 最初設(shè)計單柱舉升機,車輛體積都較大,其底盤能明顯分辨,因而汽車檢修區(qū)遠 遠大于舉升器件?，F(xiàn)在絕大多數(shù)汽車均為“緊湊型”或“半緊湊型”,導致汽車檢修 區(qū)域接近主要舉升機器件不便。但在南美洲卻有例外,那里仍然采用較大的車輛,這 可能是單柱舉升機在該地區(qū)的市場上仍然繼續(xù)受到歡迎的重要原因。單柱舉升機有 兩大優(yōu)點:當其下降后,不會成為維修車間的障礙物;汽車可在舉升機上自由的轉(zhuǎn)。但 美國卻遇到了困難,主要是舉升機的旋轉(zhuǎn)會帶來撞擊操作人員的危險。單柱舉升機的 主要缺點是:第一,它需要在車間的地面挖掘一個相當大的洞后才能安裝;其次,它只 能提供車輪支撐方式;第三,使用時難接近汽車下部的一些檢修區(qū)域。舉升機用的主 油缸潛藏在地下也給維修帶來兩大問題:第一是檢修這些零部件較為困難;其次是油 缸所處的環(huán)境條件差,容易生銹,特別是地下水位較高時。 雙柱舉升機(包括液壓式和機械式),都有以下的優(yōu)點:第一,檢修汽車下部具有 很高的可接近性(幾乎達到 100%);而且,采用車輪自由型的方式支撐車輛,所以拆卸 車輪時不需要其它輔助性的舉升方法;第三,結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積小。雙柱舉升機的缺 點是:第一,為確保安全,安置舉升機時的要求非常嚴格,否則在舉升過程中容易搖晃 可四輪定位四柱式汽車舉升機設(shè)計 5 或顛覆;第二,由于此舉升機常采用車輪自由型的方式支撐汽車,如果需采取車輪支撐 型的方式維修汽車則會產(chǎn)生不便,如檢查懸掛系統(tǒng)、檢查轉(zhuǎn)向機構(gòu)間隙或進行車輪定 位檢驗等;第三,由于舉升臂和立柱承受懸臂或載荷所產(chǎn)生的巨大應(yīng)力,其承力件容易 受到磨損。因而雙柱舉升機沒有四柱舉升機的使用壽命長。 如圖 1.2 所示,四柱舉升機有四根立柱、兩根橫梁、用于支撐汽車的兩個平臺。 舉升前,汽車很容易準確駛上四柱舉升機的臺板。由于臺板內(nèi)側(cè)設(shè)備有凸緣,當汽車 駛上臺板時也不致于底下,車輪支承型四柱舉升機的優(yōu)點是:第一,舉升機裝載汽車時 不需要較高的操作,操作又很簡單;第二,承載時比較穩(wěn)定;第三，支承載荷受力簡單, 應(yīng)力較低,從而延長了設(shè)備的使用壽命;第四,由于具有較高的使用價值,從經(jīng)濟上來 看也是合算的;第五,易于維修;第六,在車間現(xiàn)場進行安裝也較方便，只要地面平坦, 其混凝土厚度能夠牢固立柱的地腳螺栓就行。四柱舉升機的缺點是:和雙柱舉升機相 比,占地面積較大,對汽車檢修區(qū)域的可接近性差。 1.2 國內(nèi)的情況和發(fā)展趨勢國內(nèi)的情況和發(fā)展趨勢 由于我國汽車維修檢測設(shè)備行業(yè)起步晚、起點低，整體上還是比較落后的。舉 升機制造企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小、經(jīng)濟技術(shù)力量不足、各食其力、缺乏專業(yè)分工和廣泛合 作；技術(shù)吸收、運用、開發(fā)、創(chuàng)新能力不夠；抄襲、偽造現(xiàn)象和短期行為嚴重；市 場營銷及服務(wù)水平低等問題還普遍存在，從而導致全行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理,質(zhì)量不高。 對于汽車維修企業(yè)來說，汽車舉升機可能是除廠房外的最重要的投資,因為它 具有非常重要的作用，甚至直接影響到汽車維修業(yè)務(wù)的興敗。汽車舉升機是汽車維 修設(shè)備行業(yè)的支柱設(shè)備之一,讓我們生產(chǎn)出更多、更好、更受用戶歡迎的汽車舉升機,為 汽車維修企業(yè)服務(wù)。 1.3 設(shè)計的依據(jù)及意義設(shè)計的依據(jù)及意義 進入21世紀，轎車舉升機作為轎車保養(yǎng)設(shè)備的一種，隨著近幾年我國的轎車行 業(yè)發(fā)展，在轎車維修行業(yè)較廣泛的應(yīng)用，維修業(yè)也發(fā)展到室內(nèi)和室外維修，舉升機 在汽車的維護行業(yè)有著非常巨大的作用，無論保養(yǎng)小修還是整車大修，都需要它。 在各種規(guī)模的維修保養(yǎng)企業(yè)公司中，無論是維修多種車型的綜合型修理廠，還是經(jīng) 營范圍單一的汽車店，基本都擁有舉升機。舉升機的重要性和遍及性，決定了它是 一種備受汽車行業(yè)人員重視的設(shè)備。而隨著我國轎車數(shù)量的增加，作為維修保養(yǎng)的 須具備的一種工具，舉升機有廣泛的市場和應(yīng)用前景。私人購買成為購車的主要來 源，售后市場也將得到蓬勃的發(fā)展，舉升機在未來的需求量也將不斷增加，據(jù)業(yè)內(nèi) 專家估測，在未來三年內(nèi)，舉升機市場將保持在812的增長率。因此，設(shè)計出 一款簡單實用的舉升機有很大前景，也能增加轎車維修行業(yè)的工具，減少轎車維修 工人體力勞動，增加維修的效率。 無錫太湖學院學士學位論文 6 1.4 轎車舉升機的分類轎車舉升機的分類 轎車舉升機產(chǎn)品種類較多，動力形式一般有液壓和機械兩種形式，有的二次舉 升采用的是氣動。結(jié)構(gòu)類型有:單柱式，雙柱式，四柱式和剪式等結(jié)構(gòu)（如圖1.1-1.4） ， 雙柱式有的采用門式結(jié)構(gòu)，有的四柱式舉升機作為四輪定位設(shè)備配套使用，剪式舉 升機一般為移動式的。而選擇單柱、雙柱還是四柱的舉升機，或是選擇立式、剪式、 平板式還是子母式，或是幾種類型相結(jié)合的舉升機，車間結(jié)構(gòu)布局和維修中的具體 需要來確定采用哪種舉升機，比如舉升機在車間的占地面積和高度，舉升機在維修 和養(yǎng)護中的具體用途，以及是否要與四輪定位儀配套使用等。而轎車舉升機的發(fā)展 趨勢也將朝著自動化，智能化發(fā)展。機械式舉升機被液壓式舉升機取代。對轎車保 養(yǎng)行業(yè)而言，舉升機一定要安全可靠、維護簡單，否則在一定程度上會影響工作效 率。而傳統(tǒng)的機械式舉升機安全性較差，所需的維護工作較多，被液壓式舉升機取 代也是大勢所趨。據(jù)有人調(diào)查，訪談舉升機生產(chǎn)廠商，全部轉(zhuǎn)向了當前主流產(chǎn)品即 液壓式舉升機，它具有安全性能好、維護周期長以及工作效率高等優(yōu)點。產(chǎn)品質(zhì)量 智能將不斷提高。隨著技術(shù)開發(fā)的提高，舉升機在設(shè)計方面越來越智能化和人性化， 將會向遙控、電腦控制方向發(fā)展。同時隨著技術(shù)的不斷成熟，其標準也將慢慢統(tǒng)一 化。技術(shù)先進、質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品將主導市場。 圖 1.4 四柱上油缸式舉升機 可四輪定位四柱式汽車舉升機設(shè)計 7 圖 1.5 四柱下油缸式舉升機 圖 1.6 剪式舉升機 無錫太湖學院學士學位論文 8 2 課題分析課題分析 2.1 設(shè)計技術(shù)要求設(shè)計技術(shù)要求 最大舉升質(zhì)量 4000 公斤；最大舉升高度 1700 毫米；可用于四輪定位的四柱式 舉升機；符合汽車舉升機行業(yè)安全標準。 2.2 設(shè)計特點設(shè)計特點 2.2.1 舉升機臺板降到下位時舉升機臺板降到下位時, ,與地面應(yīng)盡可能在同一平面上與地面應(yīng)盡可能在同一平面上 為達到此目的,雖然可在地面上挖掘坑洞,但還增加投資費用,也破壞了車間地面 的水平性。為此,在保證強度和剛度的基礎(chǔ)下,應(yīng)盡可能降低舉升機臺板和橫梁的高 度;這樣既便于汽車駛上舉升機,又使駛上臺板的斜面長度盡可能短,節(jié)約車間的占地。 在條件許可時舉升機臺板(或橫梁)應(yīng)選擇專用型鋼或用鋼板折彎成形。 2.2.2 正確選擇傳動方式正確選擇傳動方式 采用機械傳動(螺母、螺絲)或液壓傳動(油缸),都采用電動機驅(qū)動。機械傳動的 成本較高,耗能較多，但安全性較好?，F(xiàn)實證明:機械傳動的耗能為液壓傳動所需耗 能的兩倍(在舉升載荷、舉升時間均相同的條件下)。機械示舉升機的螺母、螺栓磨 損較快,而液壓示舉升機的維修量卻相對要小些。雖然液壓示舉升機的技術(shù)難度較大,但 多數(shù)的零部件(液壓泵、液壓缸、閥門、密封元件等)均可從外面購買,當然一定要選 用優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。 2.2.3 汽車舉升機的安全保證措施汽車舉升機的安全保證措施 如今全世界都對在危險作業(yè)環(huán)境下工作的人員的安全投以極大的關(guān)注。汽車舉 升機具有潛在的危險,因為人們要在其下面工作，當其升降時如不小心,也會碰傷手 足。近年來不少國家還制定了專門性法規(guī),以防止或至少使安全事故的可能性降低到 最低限度。 汽車舉升機的安全保證措施主要應(yīng)從兩方面著手:一方面應(yīng)從設(shè)計制造方面采 取措施,好提高汽車舉升機的安全技術(shù)特性;另一方面則應(yīng)在使用維修過程中遵循嚴 格的操作程序,保證汽車舉升機能在好的技術(shù)狀態(tài)下正確的運行。 可四輪定位四柱式汽車舉升機設(shè)計 9 3 方案論證方案論證 3.1 純機械結(jié)構(gòu)純機械結(jié)構(gòu) 由齒輪齒條結(jié)構(gòu)做主動力結(jié)構(gòu)，由電動機帶動齒輪轉(zhuǎn)動，齒輪與固結(jié)在升 降板上的齒條嚙合，帶動齒條上下運動 從而達到舉升的目的。簡單示意圖如圖 3.1，具體過程如圖 3.2 所示。 圖 3.1 結(jié)構(gòu)示意圖 圖 3.2 系統(tǒng)框圖 此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，易操作，傳動精度高，響應(yīng)快等，但也存在著十分巨大 的問題：第一，由于是四柱舉升，按照上面結(jié)構(gòu)，勢必要在每個柱上都設(shè)計此結(jié)構(gòu)， 并需配置 4 個電動機，不僅增加額外重量，而且經(jīng)濟性也不好，同時對同步舉升存 在缺陷。第二，由于是齒輪齒條嚙合的舉升，所以汽車的重量都由輪齒間的嚙 合力平衡，對齒輪齒條的剛度要求很高，而且長期負載，容易產(chǎn)生疲勞失效。 3.2 液壓結(jié)構(gòu)液壓結(jié)構(gòu) 由液壓結(jié)構(gòu)帶動剛索來回運動，剛索的另一端經(jīng)過滑輪連接在立柱上，液壓缸 安裝在平板上，由于剛索的伸縮，產(chǎn)生反作用力，舉升汽車。具體過程如圖 3.3 所示。 電動 機 齒條升降 板 限位開關(guān) 齒輪汽車 無錫太湖學院學士學位論文 10 圖 3.3 系統(tǒng)框圖 優(yōu)點： 1) 液壓傳動可以輸出大的推力或大轉(zhuǎn)矩，可實現(xiàn)低速大噸位運動 2) 液壓傳動能很 方便地實現(xiàn)無級調(diào)速，調(diào)速范圍大，且可在系統(tǒng)運行過程中調(diào)速。 3) 在相同功率 條件下，液壓傳動裝置體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。液壓元件之間可采用管道連接、 或采用集成式連接，其布局、安裝有很大的靈活性，可以構(gòu)成用其它傳動方式難以 組成的復(fù)雜系統(tǒng)。 4) 液壓傳動能使執(zhí)行元件的運動十分穩(wěn)定，可使運動部件換向 時無換向沖擊。而且由于其反應(yīng)速度快，故可實現(xiàn)頻繁換向。 5) 操作簡單，調(diào)整 控制方便，易于實現(xiàn)自動化。特別是和機、電聯(lián)合使用時，能方便地實現(xiàn)復(fù)雜的自 動工作循環(huán)。 6) 液壓系統(tǒng)便于實現(xiàn)過載保護，使用安全、可靠。由于各液壓元件 中的運動件均在油液中工作，能自行潤滑，故元件的使用壽命長。 7) 液壓元件易 于實現(xiàn)系列化、標準化和通用化，便于設(shè)計、制造、維修和推廣使用。主要缺點： （1）由于液體流動的阻力損失和泄漏比較大,所以效率比較低。如果處理不適當,泄 漏不僅會污染場地,而且還可能引起火災(zāi)和爆炸事故。 （2）工作性能易受溫度變化的影響,因此不宜在很高或很低的溫度條件下工作 通過綜合考慮和對比，利用液壓結(jié)構(gòu)在汽車舉升機構(gòu)中具有明顯優(yōu)勢。 液壓結(jié)構(gòu)升降板 剛索 下限位開關(guān) 上限位開關(guān) 下降 上升 PLC 程序 可四輪定位四柱式汽車舉升機設(shè)計 11 4 機械部件設(shè)計計算機械部件設(shè)計計算 4.1 舉升機運動過程原理舉升機運動過程原理 四柱舉升機由液壓驅(qū)動，通過滑輪與鋼絲繩傳遞應(yīng)力，具體運動流程見圖 4.1： 電動機 液壓缸 鋼絲繩 平 板 圖 4.1 簡單示意流程圖 在上述流程中，電動機運轉(zhuǎn)，液壓缸排液，與鋼絲繩連接的液壓桿縮回，通過滑輪 的變向，使平板受到向上的的舉升力，平板被向上舉升。同樣的，當電動機轉(zhuǎn)動， 液壓缸注液，液壓桿伸出，此時平板仍然受向上的力，只是鋼絲繩在伸長，平板受 重力作用自動下降。 簡單的結(jié)構(gòu)示意圖見下圖 4.2： 無錫太湖學院學士學位論文 12 圖 4.2 簡單結(jié)構(gòu)示意圖 由以上結(jié)構(gòu)簡圖可得： （1）因為平板的舉升、下降是由液壓桿的來回運動控制，所以平板的最大舉升高度 主要受液壓桿初始長度的影響，安裝的時候液壓桿初始長度 1 米的話，最大舉 升高度也為 1 米。 （2） 立柱內(nèi)固定點實則為立柱蓋上與鋼絲繩連接的結(jié)構(gòu)，在安裝時可以調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)， （示意圖上為上移或下移固定點）使得被四個立柱支撐的平板在同一水平面 內(nèi)。 4.2 立柱設(shè)計計算立柱設(shè)計計算 整個立柱體相當于一個懸臂梁，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 4.3）： 可四輪定位四柱式汽車舉升機設(shè)計 13 b= a= B 2M A (+) F1 Q2 (+) 圖 4.3 立柱上 F1 作用力及其彎矩圖和剪力圖 l=2600mm b=2415mm a=185mm )( 5 . 6376807)1852600(5 .2640)(M maxkgmmalP （4.1） kgp 5 . 2640Qmax 由 F2引起的彎矩圖和剪力圖見（圖 4.4）： Q (-) 1 A (-) M1 B 2F =2640.5kg 圖 4.4 立柱上 F2 作用力及其彎矩圖和剪力圖 l=2600mm b=1890mm a=710mm （4.2） kgmm6880545)7102600(5 .2640)(MmaxalP kgP 5 . 2640Qmax 由 FBY產(chǎn)生的 M 引起的彎矩圖見（圖 4.5）： A M B M3 (-) 無錫太湖學院學士學位論文 14 圖 4.5 立柱上 M 作用力及其彎矩圖 kgFBY2 .75839119.71M kgmmFMBY 2 . 75839)12119.83(Mmax （4.3） 綜上所述，立柱受力彎矩圖和合成剪力圖如（圖 4.6）所示。 合成彎矩圖 A C D (+) A (+)C 合成剪力圖 B B 圖 4.6 立柱受力的合成彎矩圖和合成剪力圖 從圖中可以得出 kgmmaaP5 .1386262525 5 . 2640)(M21 kgmmD3 .1310423 2 . 75839 5 . 1386262M 在截面 C 處，剪力為最大（QC=2640.5kg） ，彎矩為最大（MC=1386262.5kg）,所以此 處為危險截面。前面計算已得，抗彎截面模數(shù)為： 4 519.2814cmIZ (4.4) 3 83.253 881.110 10519.2814 Wcm e I z z 截面上半部分靜矩 S171.24cm3， (4.5)mm S IZ 436.16 24.171 519.2814 以下進行強度校核： （1）校核正應(yīng)力強度： (4.6)/(14.546 83.253 10 5 . 1386262 2 1 max max cmkg W M W M C 許用應(yīng)力選： (4.7) 2 /kg110204 58 . 9 100541 cm ，滿足強度條件。 max （2）校核剪應(yīng)力強度： (4.8)/(69 . 5 2 . 28436.16 5 . 2640 / 2max max cmkg cm kg SbI Q bI SQ Z C Z 選，而許用應(yīng)力MPa235 s 可四輪定位四柱式汽車舉升機設(shè)計 15 (4.9) )/(59.479 58 . 9 100235 2 cmkg ，滿足強度條件。 max （3）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)生在離中性軸最遠的端處，而最大剪應(yīng)力 max 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， max 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?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 來進行計算： (4.10)）（ 2 1 / 6 . 540 519.2814 0881.1110 5 . 1386262 cmkg I My x (4.11) ）（ 2 /69 . 5 2 . 28519.2814 25.171 5 . 2640 cmkg Ib QS x xy （4.12） 由于點 K 處在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，立柱的材料采用的 30 鋼是塑性材料，可以采用第 四強度理論20，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 xx , 強度條件為： (4.13) 22 3 j 所以 2222 /082.1104/ 4 . 51269 . 5 3 6 . 540cmkgcmkg j 即 (4.14) j 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。 4.3 梁設(shè)計計算梁設(shè)計計算 梁力學上可簡化為下圖 4.7： 無錫太湖學院學士學位論文 16 圖 4.7 梁受力圖 圖中： L梁的有效長度，mm G梁的自重，N a梁的支架到承受橋上重力一端的距離，mm c架在梁上，橋與梁接觸的有效寬度，mm 由設(shè)計過程，可得： a = 250mm c = 500mm L = 3000mm q = 20N/mm G = 842.4N 由計算來看，自重相對于梁上所受外力很少，為簡化后面計算，忽略自重，對 最終計算結(jié)果基本無影響。 現(xiàn)計算過程如下： 由梁的平衡條件可得： 10 ab FFKN 由梁的受力情況繪出梁上的剪力及彎矩圖，如圖 4.8 可四輪定位四柱式汽車舉升機設(shè)計 17 圖 4.8 彎矩圖 由圖得： N10000Qmax mmN 7500000Mmax 梁上最大剪力 max Q 梁上最大彎矩 max M 4.3.1 強度校核強度校核 梁的截面尺寸如圖 4.9： 無錫太湖學院學士學位論文 18 圖 4.9 梁截面圖 由設(shè)計過程可得： =150mm 1 L =50mm 2 L 10amm 10bmm 80cmm 所以： 2 11 1500ALamm 2 22 500AL bmm 122212 /2/53.75 c yA LaA LAAmm （4.15） 所以截面對形心軸的慣性矩 2 34 1112 /12/214843.75 zc ILaA Laymm （4.16） 2 34 2222 /62/21034895.83 zC IbLA YLmm 可四輪定位四柱式汽車舉升機設(shè)計 19 （4.17） 64 12 1.05 10 ZZZ IIImm （4.18） maxmax maxmax/ 44.64 z z MY MWMP I （4.19） 由于 45# 353 s MP maxs 所以此梁滿足強度要求。 4.3.2 剛度校核剛度校核 在 q 的作用下，梁產(chǎn)生的最大擾度為于中點，則 222 max (/4/3/12)/2 Z yqcb LbcEI （4.20） 其中： E=210Mpa 材料的彈性模量 b = a+c/2 所以 max 0.056ymmy 符合剛度要求。 4.4 橋身設(shè)計計算橋身設(shè)計計算 橋身可簡化為下圖 4.10： 無錫太湖學院學士學位論文 20 圖 4.10 橋身受力圖 其中 C ，D 兩點看作車輪與橋身的接觸點 橋身與梁的接觸面簡化為 A ，B 兩點 由設(shè)計過程得： L1=2500mm L2=1025mm L=4550mm G=10000N 單個車輪上的車重 由平衡條件可得梁對橋升的反力： 10000 ab FFN 由橋身的受力情況繪出橋身上的剪力及彎矩圖，如圖 4.11： 圖 4.11 彎矩圖 由圖得： max 10000QN max 10250000MN mmA 梁上最大剪力 max Q 可四輪定位四柱式汽車舉升機設(shè)計 21 梁上最大彎矩 max M 4.4.1 強度校核強度校核 橋身的截面尺寸如圖 4.12： 圖 4.12 橋身截面圖 由設(shè)計過程可得： 1 500Lmm 2 50Lmm 10amm 20bmm 360cmm 所以： 2 11 5000ALamm 2 22 1000AL bmm 122212 /2/54.16 c yA LaA LAAmm （4.21） 所以截面對形心軸的慣性矩 2 34 1112 /12/245194.67 zc ILaA Laymm （4.22） 2 34 2222 /62/22117277.87 zC IbLA YLmm 無錫太湖學院學士學位論文 22 （4.23） 64 12 2.16 10 ZZZ IIImm （4.24） maxmax maxmax/ 277 za z MY MWMP I （4.25） 由于 45# 353 s MP maxs 所以此梁滿足強度要求。 4.4.2 剛度校核剛度校核 在 q 的作用下，梁產(chǎn)生的最大擾度位于中點，則由 222 max (/4/3/12)/2 Z yqcb LbcEI （4.26） 其中： E=210Mpa 材料的彈性模量 b = a+c/2 所以 max 0.47ymmy 符合剛度要求。 4.54.5 鋼絲繩的選取鋼絲繩的選取 根據(jù)機械設(shè)計師手冊，按 GB/T8706-1988 選擇圓鋼絲繩 求鋼絲繩的直徑： 根據(jù)舉升機的使用條件分析得到機構(gòu)的工作級別 M4，查表 c=0.095 所以 d=cF=0.095*84.69=8.04mm,取直徑為 8mm 繩的類型為 6*7（6 個圓股每股外層絲可到 7 根），經(jīng)計算查表得，選擇纖維芯鋼 絲繩 表4-1 鋼絲繩 選擇系數(shù) C 值 鋼絲公稱抗拉強度 b/MPa機構(gòu)工作級 別 155017001850 最小安全系 數(shù) n M1M30.0930.0890.0854 可四輪定位四柱式汽車舉升機設(shè)計 23 M40.0990.0950.0914.5 M50.1040.1000.0965 M60.1140.1090.1066 M70.1230.1180.1137 M80.1400.1340.1289 4.6 鋼絲繩與吊環(huán)的聯(lián)結(jié)方法鋼絲繩與吊環(huán)的聯(lián)結(jié)方法 采用繩卡固定法，原理就是采用套換與騎馬螺栓固定，如下圖： 圖 4.13 鋼絲繩 根據(jù)鋼絲繩 8mm 的直徑能承受 2869.12kg 的重量，這已可以舉升 2000kg 的轎車加 其他重量。 無錫太湖學院學士學位論文 24 4.7 滑輪軸承的選用及校核滑輪軸承的選用及校核 下表 4.2 是截取的一段深溝球軸承的尺寸參數(shù) 在本設(shè)計中，舉升機的舉升重量為 5T，共有四個立柱內(nèi)滑輪分別承受 1.25T 的重量。 所以在選用軸承時擬選用 6406 這一型號。 6406 具體參數(shù)如下： 名稱深溝球軸承 標準=GB/T276-1994 軸承代號=6406 基本尺寸d(mm)=30 基本尺寸D(mm)=90 基本尺寸B(mm)=23 安裝尺寸damin(mm)=39 安裝尺寸Damax(mm)=81 安裝尺寸rasmax(mm)=1.5 基本額定載荷Cr(kN)=47.5 基本額定載荷Cor(kN)=24.5 極限轉(zhuǎn)速脂(r/min)=8000 極限轉(zhuǎn)速油(r/min)=10000 重量(kg)=0.71 軸承額定載荷：47.5 r CkN 每個軸承實際載荷：12.5CkN 安全系數(shù)為： 8 . 3n C Cr （4.27） 符合要求。 可四輪定位四柱式汽車舉升機設(shè)計 25 5 液壓系統(tǒng)液壓系統(tǒng) 5.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計計算液壓系統(tǒng)設(shè)計計算 設(shè)計要求： 額定舉升重量：G1=4000 kg 液壓缸有效工作行程：L2=1500 mm 全行程上升時間： t1=20s 液壓缸參數(shù)： 選用“HCS-80-拉”型液壓缸，主要尺寸： 缸體外徑 D=95 mm 活塞直徑 d1=80 mm 活塞桿直徑 d2=30mm 活塞最大行程 Lm=1750 mm 液壓缸工作壓力計算： 22 112 (/2)/()/44.63PGddMPa （5.1） 液壓泵流量選擇： 9 /min p qL 升降速度： 上升速度 22 112 /()/434.725/ p Vqddmm s （5.2） 下降速度 由限流閥調(diào)節(jié) 2 V 無錫太湖學院學士學位論文 26 升降時間： 上升時間 121 /43.18tLVs （5.3） 下降時間 由限流閥調(diào)節(jié) 2 t 液壓缸動力單元功率計算： (5.4)/612 pp Pqp 其中 為液壓泵的總效率 本設(shè)計中取 0.7 p 所以 P=0.973KW 所以選定電動機功率為=1.1KW 可選用型號 Y802-2 w P 活塞缸強度驗算 根據(jù)活塞桿只受拉力作用的工作情況，演算公式為： (5.5) 1/2 35.7(/)dF / b n （5.6） 其中：=530MPa 材料抗拉強度 b n = 5 安全系數(shù) 所以， 1/2 35.7(/)21.72dFmm 活塞實際直徑 滿足強度要求。 2 dd 5.2 液壓系統(tǒng)工作原理液壓系統(tǒng)工作原理 如圖所示為升舉機的液壓系統(tǒng)原理圖，葉片泵 3 由電動機帶動旋轉(zhuǎn)，從油箱 1 經(jīng)過 濾器 2 吸油，葉片泵排出的壓力油經(jīng)過溢流閥 4，液壓泵的工作壓力由溢流閥限定， 油表 5 顯示工作壓力，壓力油經(jīng)單向閥 6 到電磁換向閥，當處于圖中所示位置時， 壓力油經(jīng)過節(jié)流閥 8 到液壓缸 9 右側(cè)，液壓缸左側(cè)油由于壓力作用流進油箱由此活 塞桿向左運動，當電動機停止工作時，,活塞桿也停止工作，保持不動。當電磁換向 閥 7 由于電磁作用向右移動后，電動機工作，壓力油進入液壓缸左側(cè)，液壓缸右側(cè) 油經(jīng)單向閥 8 流回油箱，由此活塞向右運動，從而實現(xiàn)了活塞的往復(fù)運動。 可四輪定位四柱式汽車舉升機設(shè)計 27 1.油箱 2.過濾器 3.葉片泵 4 溢流閥 5 壓力表 6 單向閥 7 電磁換向閥 8.節(jié)流閥 9.液壓缸 圖 5.1 液壓原理圖 6 電氣控制原理電氣控制原理 舉升機是通過電動機驅(qū)動，這必然要涉及電氣控制。本設(shè)計采用繼電器控制原理， 通過繼電器盒幾個開關(guān)元件達到簡單控制的目的。 下圖 6.1 紀委所設(shè)計的控制原理圖，其原理: 閉合 SB2 時,KM1 線圈得電,KM1 開關(guān)閉和形成回路,形成自鎖從而實現(xiàn)電動機的持續(xù) 運轉(zhuǎn)。 無錫太湖學院學士學位論文 28 圖 6.1 電氣原理圖 7 安全裝置安全裝置 安全控制機構(gòu)的控制原理是基于如下圖 7.1 結(jié)構(gòu)的： 可四輪定位四柱式汽車舉升機設(shè)計 29 圖 7.1 安全裝置 電磁鐵繼電器結(jié)構(gòu)上就安裝在 1 處。初始電磁鐵不得電，結(jié)構(gòu)處于圖示狀態(tài)，當 開關(guān)閉合，繼電器得電，電磁鐵吸引活動擋板向左移動，彈簧推動安全板也向左移 動，與凸臺接觸或者擱置于凸臺上，安全機構(gòu)起作用。當開關(guān)斷開，電磁鐵失去吸 引力，活動擋板向左移動，回到初始位置，安全斑與凸臺分離，安全機構(gòu)失去作用， 舉升機可下降。 8 結(jié)論結(jié)論 （1）計算結(jié)果表明預(yù)定方案基本可行。 無錫太湖學院學士學位論文 30 （2）設(shè)計結(jié)構(gòu)的剛度、強度均滿足設(shè)計要求。 （3）設(shè)計結(jié)構(gòu)合理、尺寸緊湊、容易制造、生產(chǎn)成本低、容易組織生產(chǎn)。 （4）所選液壓缸的行程、強度均滿足設(shè)計要求，且整個行程上升時間小于 60s。 （5）電氣控制設(shè)計使舉升機簡單易操作。 （6）預(yù)定的技術(shù)路線是成功的，設(shè)計步驟是合理的。 9 致謝致謝 在指導老師林承德的多次指導下完稿,感激之情,溢于言表。在寫說明書的過程中， 可四輪定位四柱式汽車舉升機設(shè)計 31 得到了許多同學的幫助和指導，林老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，淵博的專業(yè)知識和無私的 奉獻精神令我很感動，在這我要對指導老師表達衷心的敬意和謝意。通過這次畢業(yè) 設(shè)計，不僅提高了我自己的認知能力，豐富了閱歷，更鍛煉了我的觀察能力，這次 畢業(yè)設(shè)計使我四年來所學到的課本知識得到了升華。 對于設(shè)計中存在的各種不足，懇請各位老師批評指教。 無錫太湖學院學士學位論文 32 參考文獻參考文獻 1 成青園.汽車舉升機的技術(shù)發(fā)展概況 J.中國汽車保修設(shè)備,1995(108):16-19. 可四輪定位四柱式汽車舉升機設(shè)計 33 2 馬國林.汽車舉升機發(fā)展策略J.航空企業(yè)管理，2002(1):12-13. 3 趙英勛.汽車檢測與診斷技術(shù)M.北京:機械工業(yè)出版社，2003. 4 李柱國.機械設(shè)計與理論M.北京:科學出版社，2003. 5 成大先.機械設(shè)計手冊M.北京:化學工業(yè)出版社,2002. 6 孫國均.材料力學M.北京:機械工業(yè)出版社,2004. 7 汪愷.機械設(shè)計標準應(yīng)用手冊M.北京:機械工業(yè)出版社,1997. 8 成大先.機械設(shè)計圖冊M.北京:化學工業(yè)出版社,2000. 9 楊汝清.現(xiàn)代機械設(shè)計系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)M.上海:上海科學技術(shù)文獻出版社,2000. 10 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