畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 任 務(wù) 書 一、題目及專題： 1、題目 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 2、專題 二、課題來源及選題依據(jù) 本課題來源于深圳元征公司。 隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，汽車維修工業(yè)也迅速壯大。作為汽 車維修用的必備之一的汽車舉升機(jī)的制造業(yè)也雨后春筍的涌現(xiàn)。但 符合國際標(biāo)準(zhǔn)的不多，中高檔層次的舉升機(jī)沒有，深圳元征公司要 求設(shè)計符合國際標(biāo)準(zhǔn)的舉升機(jī)，以進(jìn)入國際市場。對于汽車維修企 業(yè)來說，汽車舉升機(jī)可能是除廠房外的最重要的投資，因為它具有 至關(guān)重要和不可替代的作用，甚至直接影響到汽車維修業(yè)務(wù)的興衰。 汽車舉升機(jī)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、更受歡迎的汽車舉升機(jī)為汽車維修企業(yè)服務(wù)。 三、本設(shè)計（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： 舉升機(jī)臺板降到下位時，與地面應(yīng)盡可能在同一平面上； 選取液壓傳動方式，了解液壓傳動的原理和結(jié)構(gòu)的設(shè)計； 要提高汽車舉升機(jī)的去安全性能，設(shè)計安全裝置以保證系統(tǒng)的安 全性； 四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械 92 班 姓名 潘新偉 五、開始及完成日期： 自 2012 年 11 月 7 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設(shè)計（論文）指導(dǎo)（或顧問）： 指導(dǎo)教師簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 學(xué)科組組長研究所 所長簽名 系主任 簽名 年 月 日 摘 要 隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展,汽車維修工業(yè)也迅速壯大。特別是改革開放以來,我國的 汽車維修行業(yè)有了很大的發(fā)展，為之服務(wù)的汽車維修設(shè)備行業(yè)已成為我國的新興行業(yè)并 不斷發(fā)展壯大。作為汽車維修用必備之一的各種汽車舉升機(jī)設(shè)備如雨后春筍般的涌現(xiàn)。 但符合國際標(biāo)準(zhǔn)的不多,中高檔層次的舉升機(jī)沒有。 本設(shè)計結(jié)合汽車技術(shù)的發(fā)展要求及汽車維修作業(yè)的實際需要,設(shè)計符合國際標(biāo)準(zhǔn)的、 液壓驅(qū)動及可四輪定位的四柱式汽車舉升機(jī)。四柱式舉升機(jī)有四根立柱、兩根橫梁、用 于支撐汽車的兩個臺板。本設(shè)計只采用一個液壓缸,其他立柱通過鋼絲繩連接以實現(xiàn)同步 舉升。舉升前,汽車很容易正確無誤的駛上四柱舉升機(jī)的臺板。其具有承載穩(wěn)定、支承載 荷受力簡單、應(yīng)力較低等優(yōu)點(diǎn),具有較高的使用價值。 對于汽車維修企業(yè)來說，汽車舉升機(jī)可能是除廠房外的最重要的投資,因為它具有至 關(guān)重要和不可替代的作用，甚至直接影響到汽車維修業(yè)務(wù)的興衰。汽車舉升機(jī)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(jī),為 汽車維修企業(yè)服務(wù)。 關(guān)鍵詞: 四輪定位;四柱式;液壓驅(qū)動;同步舉升 ABSTRACT Along with automobile industry rapid development, the automobile service industry also rapidly expands. Since the special reform and open policy, our countrys automobile service industry has had a great development, the vehicle maintenance equipment industry has become an emerging industry in China and will continue to grow and develop. As one of the essential maintenance equipment, each kind of automobile lift likes the emergence of the mushrooming. But little of them can conform to the international standard. This design combine with automobile technology development request and automobile service work actual needs, designed in line with international standards, four-wheel hydraulic drive, and the positioning of the frame of vehicle lift. Four-post lift has four posts, two beams and two plates. This design only consists of a hydraulic cylinder, other columns realize synchronization through the cable. Before lifting, the automobile is very easy to be correctly driven onto the plate of the lift. It has the load bearing stably, the supporting load stress simple, the stress is lower and so on the merit, which has the higher use value. For the vehicle maintenance enterprises, the vehicle lift is the most important investment in addition to plants outside, because it has the function which very important and cannot be substituted, even directly affects prosperity and decline of the automobile service. The automobile lift is one of important equipment in automobile maintenance, Let us produce more, better and more popular with users of the automobile lifts for vehicle maintenance service. Key words: four-wheel positioning，four-post，hydraulic actuate，synchronous raise 目 錄 摘 要 .III ABSTRACT .IV 目錄 .V 1 緒論 .1 1.1 國外的情況和發(fā)展趨勢 .1 1.2 國內(nèi)的情況和發(fā)展趨勢 .4 1.3 設(shè)計的依據(jù)及意義 .4 1.4 轎車舉升機(jī)的分類 .5 2 課題分析 .7 2.1 設(shè)計技術(shù)要求 .7 2.2 設(shè)計特點(diǎn) .7 2.2.1 舉升機(jī)臺板降到下位時，與地面應(yīng)盡可能在同一平面上 .7 2.2.2 正確選擇傳動方式 .7 2.2.3 鋼絲繩的選擇 .7 2.2.4 汽車舉升機(jī)的安全保證措施 .7 3 方案論證 .8 3.1 純機(jī)械結(jié)構(gòu) .8 3.2 液壓結(jié)構(gòu) .8 4 機(jī)械部件設(shè)計計算 .10 4.1 舉升機(jī)運(yùn)動過程原理 .10 4.2 立柱設(shè)計計算 .11 4.3 梁設(shè)計計算 .14 4.3.1 強(qiáng)度校核 .16 4.3.2 剛度校核 .18 4.4 橋身設(shè)計計算 .18 4.4.1 強(qiáng)度校核 .19 4.4.2 剛度校核 .21 4.5 鋼絲繩的選取 .21 4.6 鋼絲繩與吊環(huán)的聯(lián)結(jié)方法 .21 4.7 滑輪軸承的選用及校核 .22 5 液壓系統(tǒng)設(shè)計計算 .24 5.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計計算 .24 5.2 液壓系統(tǒng)工作原理 .25 6 電氣控制原理 .26 7 安全裝置 .27 8 結(jié)論 .28 9 致謝 .29 參考文獻(xiàn) .31 1 緒論 1.1 國外的情況和發(fā)展趨勢 汽車舉升機(jī)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(jī), 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(yán)重且不穩(wěn)定。等到 10 年后,即 1935 年這種單 柱舉升機(jī)才在美國以外的其它地方開始被采用。 圖 1.1 單柱舉升機(jī) 1937 年美國另一家公司生產(chǎn)了第一臺四柱舉升機(jī),隨后在美國一家公司也生產(chǎn)出類 似的舉升機(jī),如圖 1.2 所示。這兩種舉升機(jī)均由螺旋驅(qū)動, 圖 1.2 四柱舉升機(jī) 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(jī)在市場上并沒有獲得成功,而單柱舉升機(jī)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(jī)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(dá)到 140175Kg/cm 的液壓齒輪泵;由此, Bardbury 又生產(chǎn)出雙功能舉升機(jī),這在舉升機(jī)的設(shè)計上是一個突 破性跨越。此舉升機(jī)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(dá) 75%。1961 年 Bardbury 生 產(chǎn)出四柱舉升機(jī)改進(jìn)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(jī),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(jī),如圖 1.3 所示。這是 圖 1.3 雙柱舉升機(jī) 舉升機(jī)設(shè)計上的又有了一個重要進(jìn)展,但是直到 1977 年這種舉升機(jī)才在德國以外的 其它國家出現(xiàn)?，F(xiàn)在雙柱舉升機(jī)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(jī)相比,既有優(yōu)點(diǎn),也有缺點(diǎn),以下將作簡要說明。 我們所見到的絕大多數(shù)舉升機(jī)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(jī)方面也有幾項成功突破,如簡式舉升機(jī)、菱架式舉升機(jī)等。但 這類舉升機(jī)還存在兩個重要問題:接近汽車下部難,在車間移動舉升機(jī)時難逾越地面 上的障礙物。當(dāng)然,可移動性是這類舉升機(jī)的重要優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在固定安裝的單柱、雙柱、 四柱舉升機(jī)已在維修現(xiàn)場廣泛采用,而移動式舉升機(jī)卻相對要少得多。 最初設(shè)計單柱舉升機(jī),車輛體積都較大,其底盤能明顯分辨,因而汽車檢修區(qū)遠(yuǎn) 遠(yuǎn)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(dǎo)致汽車檢修 區(qū)域接近主要舉升機(jī)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(jī)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(jī)有 兩大優(yōu)點(diǎn):當(dāng)其下降后,不會成為維修車間的障礙物;汽車可在舉升機(jī)上自由的轉(zhuǎn)。但 美國卻遇到了困難,主要是舉升機(jī)的旋轉(zhuǎn)會帶來撞擊操作人員的危險。單柱舉升機(jī)的 主要缺點(diǎn)是:第一,它需要在車間的地面挖掘一個相當(dāng)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(jī)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(jī)(包括液壓式和機(jī)械式),都有以下的優(yōu)點(diǎn):第一,檢修汽車下部具有 很高的可接近性(幾乎達(dá)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(jī)的缺 點(diǎn)是:第一,為確保安全,安置舉升機(jī)時的要求非常嚴(yán)格,否則在舉升過程中容易搖晃 或顛覆;第二,由于此舉升機(jī)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(jī)構(gòu)間隙或進(jìn)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(jī)沒有四柱舉升機(jī)的使用壽命長。 如圖 1.2 所示,四柱舉升機(jī)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(zhǔn)確駛上四柱舉升機(jī)的臺板。由于臺板內(nèi)側(cè)設(shè)備有凸緣,當(dāng)汽車 駛上臺板時也不致于底下,車輪支承型四柱舉升機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是:第一,舉升機(jī)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(jì)上來 看也是合算的;第五,易于維修;第六,在車間現(xiàn)場進(jìn)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(jī)的缺點(diǎn)是:和雙柱舉升機(jī)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 由于我國汽車維修檢測設(shè)備行業(yè)起步晚、起點(diǎn)低，整體上還是比較落后的。舉 升機(jī)制造企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小、經(jīng)濟(jì)技術(shù)力量不足、各食其力、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)新能力不夠；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，從而導(dǎo)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(jī)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(jī)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(jī),為 汽車維修企業(yè)服務(wù)。 1.3 設(shè)計的依據(jù)及意義 進(jìn)入21世紀(jì)，轎車舉升機(jī)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(jī) 在汽車的維護(hù)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(jī)。舉升機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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。 1.4 轎車舉升機(jī)的分類 轎車舉升機(jī)產(chǎn)品種類較多，動力形式一般有液壓和機(jī)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(jī)作為四輪定位設(shè)備配套使用，剪式舉 升機(jī)一般為移動式的。而選擇單柱、雙柱還是四柱的舉升機(jī)，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(jī)，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(jī)，比如舉升機(jī)在車間的占地面積和高度，舉升機(jī)在維修 和養(yǎng)護(hù)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(jī)的發(fā)展 趨勢也將朝著自動化，智能化發(fā)展。機(jī)械式舉升機(jī)被液壓式舉升機(jī)取代。對轎車保 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，被液壓式舉升機(jī)取 代也是大勢所趨。據(jù)有人調(diào)查，訪談舉升機(jī)生產(chǎn)廠商，全部轉(zhuǎn)向了當(dāng)前主流產(chǎn)品即 液壓式舉升機(jī)，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)。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(jī)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(biāo)準(zhǔn)也將慢慢統(tǒng)一 化。技術(shù)先進(jìn)、質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品將主導(dǎo)市場。 圖 1.4 四柱上油缸式舉升機(jī) 圖 1.5 四柱下油缸式舉升機(jī) 圖 1.6 剪式舉升機(jī) 2 課題分析 2.1 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(jī)；符合汽車舉升機(jī)行業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)。 2.2 設(shè)計特點(diǎn) 2.2.1 舉升機(jī)臺板降到下位時,與地面應(yīng)盡可能在同一平面上 為達(dá)到此目的,雖然可在地面上挖掘坑洞,但還增加投資費(fèi)用,也破壞了車間地面 的水平性。為此,在保證強(qiáng)度和剛度的基礎(chǔ)下,應(yīng)盡可能降低舉升機(jī)臺板和橫梁的高 度;這樣既便于汽車駛上舉升機(jī),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(jī)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 采用機(jī)械傳動(螺母、螺絲)或液壓傳動(油缸),都采用電動機(jī)驅(qū)動。機(jī)械傳動的 成本較高,耗能較多，但安全性較好?，F(xiàn)實證明:機(jī)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(jī)械示舉升機(jī)的螺母、螺栓磨 損較快,而液壓示舉升機(jī)的維修量卻相對要小些。雖然液壓示舉升機(jī)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(dāng)然一定要選 用優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。 2.2.3 汽車舉升機(jī)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(jī)具有潛在的危險,因為人們要在其下面工作，當(dāng)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(jī)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(jī)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(yán) 格的操作程序,保證汽車舉升機(jī)能在好的技術(shù)狀態(tài)下正確的運(yùn)行。 3 方案論證 3.1 純機(jī)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(jī)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(yùn)動 從而達(dá)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(diǎn)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(jī)，不僅增加額外重量，而且經(jīng)濟(jì)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(fù)載，容易產(chǎn)生疲勞失效。 3.2 液壓結(jié)構(gòu) 由液壓結(jié)構(gòu)帶動剛索來回運(yùn)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(jī) 齒條 升降 板 限位開關(guān) 齒輪 汽車 圖 3.3 系統(tǒng)框圖 優(yōu)點(diǎn)： 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(yùn)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(yùn)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(yùn)動十分穩(wěn)定，可使運(yùn)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(jī)、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(hù)，使用安全、可靠。由于各液壓元件 中的運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)化和通用化，便于設(shè)計、制造、維修和推廣使用。主要缺點(diǎn)： （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(dāng),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(jī)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 4 機(jī)械部件設(shè)計計算 4.1 舉升機(jī)運(yùn)動過程原理 四柱舉升機(jī)由液壓驅(qū)動，通過滑輪與鋼絲繩傳遞應(yīng)力，具體運(yùn)動流程見圖 4.1： 電動機(jī) 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(jī)運(yùn)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(dāng)電動機(jī)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： 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(yùn)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(diǎn)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(diǎn)）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 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 4.3）： b=aB2MA(+)F1Q 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 )(5.63780)1520(5.64)(M max kgmlP （4.1） kgp.20Qax 由 F2 引起的彎矩圖和剪力圖見（圖 4.4）： Q (-)1A (-)M1B 2F=640.5kg 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） kgm68054)71260(5.4)(Mmax lP kg.260Qa 由 FBY 產(chǎn)生的 M 引起的彎矩圖見（圖 4.5）：AMBM3(-) 圖 4.5 立柱上 M 作用力及其彎矩圖 kgFBY2.758391.M kgmFBY 2.75839)1.(max （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ACD(+)A(+)合 成 剪 力 圖 BB 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 kgmaP5.138625.2640)(M1D479.38 在截面 C 處，剪力為最大（Q C=2640.5kg） ，彎矩為最大（M C=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：49.cIZ (4.4)38.2581.02Wcez 截面上半部分靜矩 S171.24cm3， (4.5)mSIZ46.79 以下進(jìn)行強(qiáng)度校核： （1）校核正應(yīng)力強(qiáng)度： (4.6)/(14.5683.201621maxax ckgWMC 許用應(yīng)力選： (4.7)2/kg45.94cm ，滿足強(qiáng)度條件。max （2）校核剪應(yīng)力強(qiáng)度： (4.8)/(69.52.8436.10/ 2maxa ckgckgSbIQZC 選 ，而許用應(yīng)力MP35s (4.9)/(59.478.9102352cmkg ，滿足強(qiáng)度條件。max （3）折算應(yīng)力強(qiáng)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(qiáng)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(dāng)?shù)膹?qiáng)度理論進(jìn)行折算應(yīng)力校核，取該截面邊緣處 某點(diǎn) K 來進(jìn)行計算： (4.10)）（ 21/6.54059.2848.0136cmkgIyx (4.11) ）（ 2/.7bSx xy （4.12） 由于點(diǎn) 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(qiáng)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x, 強(qiáng)度條件為： (4.13)23j 所以 222 /08.14/4.5169.3.540 cmkgcmkgj 即 (4.14)j 按第四強(qiáng)度理論所算得的折算應(yīng)力也滿足許用強(qiáng)度要求。 4.3 梁設(shè)計計算 梁力學(xué)上可簡化為下圖 4.7： 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： 10abFKN 由梁的受力情況繪出梁上的剪力及彎矩圖，如圖 4.8 圖 4.8 彎矩圖 由圖得： N10Qmaxm75M 梁上最大剪力max 梁上最大彎矩 4.3.1 強(qiáng)度校核 梁的截面尺寸如圖 4.9： 圖 4.9 梁截面圖 由設(shè)計過程可得： =150mm1L =50mm20am1b8c 所以： 2150ALa2bm 12212/53.7cyALaAm （4.15） 所以截面對形心軸的慣性矩 23 4112/183.75z cIaay （4.16） 23 422/6/09.z CIbLAYLm （4.17） 6412.051ZZIIm （4.18） axmaxa/.zzMYWPI （4.19） 由于 45# 35sPmaxs 所以此梁滿足強(qiáng)度要求。 4.3.2 剛度校核 在 q 的作用下，梁產(chǎn)生的最大擾度為于中點(diǎn)，則 22max(/43/1)ZyqcbLcEI （4.20） 其中： E=210Mpa 材料的彈性模量 b = a+c/2 所以 max0.56yy 符合剛度要求。 4.4 橋身設(shè)計計算 橋身可簡化為下圖 4.10： 圖 4.10 橋身受力圖 其中 C ，D 兩點(diǎn)看作車輪與橋身的接觸點(diǎn) 橋身與梁的接觸面簡化為 A ，B 兩點(diǎn) 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： 10abFN 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： max10QN25Mm 梁上最大剪力max 梁上最大彎矩maxM 4.4.1 強(qiáng)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： 150Lm2a0b36cm 所以： 215ALa20b 12212/54.6cyALaAm （4.21） 所以截面對形心軸的慣性矩 23 4112/519.67z cIaay （4.22） 23 422/6/.8z CIbLAYLm （4.23） 6412.10ZZIIm （4.24） axmaxa/27z azMYWPI （4.25） 由于 45# 35sPmaxs 所以此梁滿足強(qiáng)度要求。 4.4.2 剛度校核 在 q 的作用下，梁產(chǎn)生的最大擾度位于中點(diǎn)，則由 22max(/43/1)ZyqcbLcEI （4.26） 其中： E=210Mpa 材料的彈性模量 b = a+c/2 所以 max0.47yy 符合剛度要求。 4.5 鋼絲繩的選取 根據(jù)機(jī)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(jī)的使用條件分析得到機(jī)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(qiáng)度 b/MPa機(jī)構(gòu)工作級 別 1550 1700 1850 最小安全系 數(shù) n M1M3 0.093 0.089 0.085 4 M4 0.099 0.095 0.091 4.5 M5 0.104 0.100 0.096 5 M6 0.114 0.109 0.106 6 M7 0.123 0.118 0.113 7 M8 0.140 0.134 0.128 9 4.6 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。 4.7 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(jī)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(biāo)準(zhǔn)=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： 47.5rCkN 每個軸承實際載荷： 12 安全系數(shù)為： 8.3nCr （4.27） 符合要求。 5 液壓系統(tǒng) 5.1 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： 211(/)()/4.63PGdMPa （5.1） 液壓泵流量選擇： 9/minpqL 升降速度： 上升速度 211/()/43.725/pVqdms （5.2） 下降速度 由限流閥調(diào)節(jié)2V 升降時間： 上升時間 121/43.8tLVs （5.3） 下降時間 由限流閥調(diào)節(jié)2t 液壓缸動力單元功率計算： (5.4)/612ppPq 其中 為液壓泵的總效率 本設(shè)計中取 0.7p 所以 P=0.973KW 所以選定電動機(jī)功率為 =1.1KW 可選用型號 Y802-2wP 活塞缸強(qiáng)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)1/235.7()dF /bn （5.6） 其中： =530MPa 材料抗拉強(qiáng)度b n = 5 安全系數(shù) 所以， 1/23.7().7dFm 活塞實際直徑 滿足強(qiáng)度要求。2d 5.2 液壓系統(tǒng)工作原理 如圖所示為升舉機(jī)的液壓系統(tǒng)原理圖，葉片泵 3 由電動機(jī)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(dāng)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(jìn)油箱由此活 塞桿向左運(yùn)動，當(dāng)電動機(jī)停止工作時，,活塞桿也停止工作，保持不動。當(dāng)電磁換向 閥 7 由于電磁作用向右移動后，電動機(jī)工作，壓力油進(jìn)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(yùn)動，從而實現(xiàn)了活塞的往復(fù)運(yùn)動。 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 舉升機(jī)是通過電動機(jī)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(dá)到簡單控制的目的。 下圖 6.1 紀(jì)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(jī)的持續(xù) 運(yùn)轉(zhuǎn)。 圖 6.1 電氣原理圖 7 安全裝置 安全控制機(jī)構(gòu)的控制原理是基于如下圖 7.1 結(jié)構(gòu)的： 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(dāng) 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(jī)構(gòu)起作用。當(dāng)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(jī)構(gòu)失去作用， 舉升機(jī)可下降。 8 結(jié)論 （1）計算結(jié)果表明預(yù)定方案基本可行。 （2）設(shè)計結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)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(qiáng)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(jī)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 在指導(dǎo)老師林承德的多次指導(dǎo)下完稿,感激之情,溢于言表。在寫說明書的過程中， 得到了許多同學(xué)的幫助和指導(dǎo)，林老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，淵博的專業(yè)知識和無私的 奉獻(xiàn)精神令我很感動，在這我要對指導(dǎo)老師表達(dá)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(rèn)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(xué)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。 參考文獻(xiàn) 1 成 青 園 .汽 車 舉 升 機(jī) 的 技 術(shù) 發(fā) 展 概 況 J.中 國 汽 車 保 修 設(shè) 備 ,1995(108):16-19. 2 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