畢 業(yè) 設(shè) 計論 文 任 務(wù) 書一、題目及專題：一、題目及專題：1、題目可四輪定位四柱式汽車舉升機設(shè)計 2、專題 二、課題來源及選題依據(jù)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的制造業(yè)也雨后春筍的涌現(xiàn)。但符合國際標準的不多，中高檔層次的舉升機沒有，深圳元征公司要求設(shè)計符合國際標準的舉升機，以進入國際市場。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為汽車維修企業(yè)服務(wù)。 三、本設(shè)計（論文或其他）應(yīng)達到的要求：三、本設(shè)計（論文或其他）應(yīng)達到的要求： 舉升機臺板降到下位時，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)學生：四、接受任務(wù)學生： 機械 92 班班 姓名姓名 潘新偉 五、開始及完成日期：五、開始及完成日期：自自 2012 年年 11 月月 7 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日六、設(shè)計（論文）指導（或顧問）：六、設(shè)計（論文）指導（或顧問）：指導教師指導教師簽名簽名 簽名簽名 簽名簽名教教研研室室主主任任學科組組長研究所學科組組長研究所所長所長簽名簽名 系主任系主任 簽名簽名年年 月月 日日摘摘 要要隨著汽車工業(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設(shè)備如雨后春筍般的涌現(xiàn)。但符合國際標準的不多,中高檔層次的舉升機沒有。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)計符合國際標準的、液壓驅(qū)動及可四輪定位的四柱式汽車舉升機。四柱式舉升機有四根立柱、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,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)。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞: : 四輪定位;四柱式;液壓驅(qū)動;同步舉升ABSTRACTAlong 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目目 錄錄摘 要.IIIABSTRACT.IV目錄 .V1 緒論.11.1 國外的情況和發(fā)展趨勢.11.2 國內(nèi)的情況和發(fā)展趨勢.41.3 設(shè)計的依據(jù)及意義.41.4 轎車舉升機的分類.52 課題分析.72.1 設(shè)計技術(shù)要求.72.2 設(shè)計特點.72.2.1 舉升機臺板降到下位時，與地面應(yīng)盡可能在同一平面上.72.2.2 正確選擇傳動方式.72.2.3 鋼絲繩的選擇.72.2.4 汽車舉升機的安全保證措施.73 方案論證.83.1 純機械結(jié)構(gòu).83.2 液壓結(jié)構(gòu).84 機械部件設(shè)計計算.104.1 舉升機運動過程原理.104.2 立柱設(shè)計計算.114.3 梁設(shè)計計算.144.3.1 強度校核.164.3.2 剛度校核.184.4 橋身設(shè)計計算.184.4.1 強度校核.194.4.2 剛度校核.214.5 鋼絲繩的選取.214.6 鋼絲繩與吊環(huán)的聯(lián)結(jié)方法.214.7 滑輪軸承的選用及校核.225 液壓系統(tǒng)設(shè)計計算.245.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計計算.245.2 液壓系統(tǒng)工作原理.256 電氣控制原理.267 安全裝置.278 結(jié)論.289 致謝.29參考文獻.311 緒論緒論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, 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 & Sohs 生產(chǎn)出該公司的第一舉升機,其方案是:在四柱舉升機的一個主柱內(nèi)裝有一套螺旋驅(qū)動機構(gòu),舉升臺板的其它三個角落通過鋼絲繩與動力主柱相連。1950 年 Bardbury 將機械式螺旋驅(qū)動機構(gòu)改成液壓機構(gòu),只裝有一個液壓缸,其他立柱通過鋼絲繩連接從而實現(xiàn)同步舉升,由于當時的液壓壓力尚未超過3540Kg/cm因而第一臺液壓舉升機體積比較大。五十年代初單柱舉升機在歐洲市場上的銷量驟減,而四柱舉升機卻居于主導地位;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。現(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。現(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。 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圖 1.5 四柱下油缸式舉升機圖 1.6 剪式舉升機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。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 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：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）：b=a=B2MA(+)F1Q2(+)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） kgp5 .2640Qmax由 F2引起的彎矩圖和剪力圖見（圖 4.4）：Q(-)1A(-)M1B2F =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 kgP5 .2640Qmax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 .75839119.71M kgmmFMBY2 .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ACD(+)A(+)C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 kgmmaaP5 .13862625255 .2640)(M21kgmmD3 .13104232 .758395 .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：4519.2814cmIZ (4.4)383.253881.11010519.2814WcmeIzz截面上半部分靜矩 S171.24cm3， (4.5)mmSIZ436.1624.171519.2814以下進行強度校核：（1）校核正應(yīng)力強度： (4.6)/(14.54683.253105 .138626221maxmaxcmkgWMWMC許用應(yīng)力選： (4.7) 2/kg11020458 . 9100541cm，滿足強度條件。max（2）校核剪應(yīng)力強度： (4.8)/(69. 52 .28436.165 .2640/2maxmaxcmkgcmkgSbIQbISQZCZ選，而許用應(yīng)力MPa235s (4.9) )/(59.47958 . 91002352cmkg，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)）（21/6 .540519.28140881.11105 .1386262cmkgIMyx (4.11) ）（2/69. 52 .28519.281425.1715 .2640cmkgIbQSx 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) 223j所以 2222/082.1104/4 .51269. 536 .540cmkgcmkgj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：圖 4.7 梁受力圖圖中：L梁的有效長度，mmG梁的自重，Na梁的支架到承受橋上重力一端的距離，mmc架在梁上，橋與梁接觸的有效寬度，mm由設(shè)計過程，可得：a = 250mmc = 500mmL = 3000mmq = 20N/mmG = 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：10abFFKN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：N10000QmaxmmN 7500000Mmax梁上最大剪力maxQ梁上最大彎矩maxM4.3.1 強度校核強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=50mm2L10amm10bmm80cmm所以：2111500ALamm222500AL bmm 122212/2/53.75cyA LaA LAAmm（4.15）所以截面對形心軸的慣性矩 2341112/12/214843.75zcILaA Laymm（4.16） 2342222/62/21034895.83zCIbLA YLmm（4.17） 64121.05 10ZZZIIImm（4.18） maxmaxmaxmax/44.64zzMYMWMPI（4.19）由于 45# 353sMPmaxs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 222max(/4/3/12)/2Zyqcb LbcEI（4.20）其中：E=210Mpa 材料的彈性模量 b = a+c/2所以 max0.056ymmy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：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=2500mmL2=1025mmL=4550mmG=10000N 單個車輪上的車重由平衡條件可得梁對橋升的反力： 10000abFFN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：max10000QNmax10250000MN mm梁上最大剪力maxQ梁上最大彎矩maxM4.4.1 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：1500Lmm250Lmm10amm20bmm360cmm所以：2115000ALamm2221000AL bmm 122212/2/54.16cyA LaA LAAmm（4.21）所以截面對形心軸的慣性矩 2341112/12/245194.67zcILaA Laymm（4.22） 2342222/62/22117277.87zCIbLA YLmm（4.23） 64122.16 10ZZZIIImm（4.24） maxmaxmaxmax/277zazMYMWMPI（4.25）由于 45# 353sMPmaxs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 222max(/4/3/12)/2Zyqcb LbcEI（4.26）其中：E=210Mpa 材料的彈性模量 b = a+c/2所以 max0.47ymmy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) nM1M30.0930.0890.0854M40.0990.0950.0914.5M50.1040.1000.0965M60.1140.1090.1066M70.1230.1180.1137M80.1400.1340.1289 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。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：47.5rCkN每個軸承實際載荷：12.5CkN 安全系數(shù)為： 8 . 3nCCr（4.27）符合要求。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： 22112(/2)/()/44.63PGddMPa（5.1）液壓泵流量選擇：9 /minpqL升降速度：上升速度 22112/()/434.725/pVqddmm s（5.2）下降速度 由限流閥調(diào)節(jié)2V升降時間： 上升時間 121/43.18tLVs（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)/612ppPqp其中 為液壓泵的總效率 本設(shè)計中取 0.7p所以 P=0.973KW所以選定電動機功率為=1.1KW 可選用型號 Y802-2wP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) 1/235.7(/)dF /bn（5.6）其中：=530MPa 材料抗拉強度bn = 5 安全系數(shù)所以， 1/235.7(/)21.72dFmm活塞實際直徑 滿足強度要求。2dd5.2 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。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)。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：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。（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，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。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):16-19.2 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