雙鉸接剪叉式液壓升降臺的設計正文.doc

無錫職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書第一章 緒 論汽車舉升機是現(xiàn)代汽車維修作業(yè)中必不可少的設備，它的主要作用就是為發(fā)動機、底盤、變速器等養(yǎng)護和維修提供方便。舉升機的從上世紀20年代開始使用，發(fā)展至今經(jīng)歷了許多的變化改進，種類也比較多，一般有柱式、剪式，其驅(qū)動方式有鏈條傳動，液壓傳動，氣壓傳動等。本章就從舉升機的產(chǎn)生、發(fā)展以及制造工藝等方面進行簡單的介紹。1.1 舉升機的發(fā)展簡史汽車舉升機在世界上已經(jīng)有了70年歷史。1925年在美國生產(chǎn)的第一臺汽車舉升機，它是一種由氣動控制的單柱舉升機，由于當時采用的氣壓較低，因而缸體較大；同時采用皮革進行密封，因而壓縮空氣驅(qū)動時的彈跳嚴重且又不穩(wěn)定。直到10年以后，即1935年這種單柱舉升機才在美國以外的其它地方開始采用。1966年，一家德國公司生產(chǎn)出第一臺雙柱舉升機，這是舉升機設計上的又一突破性進展，但是直到1977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以占據(jù)牢固的地位，其銷量還在持續(xù)增長。它和四柱舉升機相比，既有優(yōu)點，也有缺點，以下將作一簡要說明。我們所見到的絕大多數(shù)舉升機均采用固定安裝方式。在舉升前汽車必須駛上舉升機。在移動式舉升機方面也有幾項成功設計，如剪式舉升機、菱架式舉升機等。但這類舉升機仍存在兩個主要問題，接近汽車下部較難；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突出優(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。最初設計單柱舉升機外，車輛較大，其底盤也能明顯辨認，因而汽車檢修區(qū)遠遠大于舉升器件。而今絕大多數(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而不便操作。但在南美洲卻屬例外，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，不致成維修車間的障礙物；汽車可在舉升機上轉(zhuǎn)動。但美國卻受到了責難，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坑穴后才能安裝；其次，它只能為使用提供車輪支撐方式；第三，使用時難于接近汽車下部的一些重要檢修區(qū)域。舉升用的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頗為困難；其次是由于油缸所處的環(huán)境條件差，容易生銹，特別是地下水位較高時更是如此。雙柱舉升機（包括液壓式或機械式），均具有以下優(yōu)點：第一，檢修汽車下部具有很高的可接近性（幾乎達到100%）；其次，采用車輪自由型的方式支撐汽車，因而拆卸車輪時不需要其它輔助性的舉升措施；第三，結構緊湊，占地面小。雙柱舉升機的缺點是：第一為確保安全，安置舉升機時要求非常嚴格，否則在舉升過程中容易搖晃或顛覆；第二，由于舉升機常采用車輪自由型的方式支撐汽車，如需采取車輪支撐型的方式維修汽車則甚感不便，如檢查懸掛系統(tǒng)、檢查轉(zhuǎn)向機構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)生的巨大應力，其承力件易于磨損，因而雙柱舉升機的安全工作壽命一般要比四柱舉升機低。四柱舉升機有四根立柱、兩根橫梁、用于支撐汽車的兩個臺板。舉升前，汽車很容易正確無誤地駛上四柱舉升機的臺板。由于臺板內(nèi)側(cè)設備有凸緣，當汽車駛上臺板時也不致墜入其間的空隙中。車輪支撐型四柱舉升機的優(yōu)點是：第一，舉升機裝載汽車時勿需較高的技術，操作也很簡便；第二，承載時非常穩(wěn)定；第三，支撐載荷受力簡單，應力較低，從而延長了設備的使用壽命；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，其混凝土厚度能夠固牢立柱的地腳螺栓即可。四柱舉升機的缺點是：和雙柱舉升機相比，戰(zhàn)地面積教大，對汽車檢修區(qū)域可接近性較差。解放后，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，為之服務的汽車維修設備行業(yè)已成為我國的新興行業(yè)不斷發(fā)展壯大。各種舉升機設備如雨后春筍，不斷涌現(xiàn)，質(zhì)量不斷提高，銷量逐年增加。有人說，對于汽車維修企業(yè)來說，汽車舉升機可能是除廠房而外的最重要的投資，因為它具有至關重要和不可替代的作用，甚至直接影響到汽車維修業(yè)務的興衰。汽車舉升機是汽車維修設備行業(yè)的支柱設備之一，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。1.2 汽車舉升機的設計特點（1）舉升機臺板降到下位時，與地面應盡可能在同一平面上，為達到此目的，雖然可在地面上挖掘凹坑，但需增加投資費用，也破壞了車間地面的平整性。為此，在保證強度和剛度的前提下，應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）應選擇專用型鋼或用鋼板拆彎成形。（2）正確選擇傳動方式。采用機械傳動（螺母、螺桿）或液壓傳動（油缸），均用電動機驅(qū)動。機械傳動的成本較高，耗能較多，但安全性較好。經(jīng)驗證明：機械傳動的能耗為液壓傳動所需能耗的兩倍（在舉升載荷、舉升時間均相同的條件下）。機械式舉升機的螺母、螺栓磨損較快，而液壓式舉升機的維修量卻相對要小些。雖然液壓式舉升機的技術難度較大，但多數(shù)零部件（液壓泵、液壓缸、閥門、密封元件等）均可外購或外協(xié)，當然一定要選用優(yōu)資產(chǎn)品。（3）絲繩的選擇。為了減少滑輪直徑從而縮小寄生機立柱的斷面尺寸，應該選用高柔度的鋼絲繩。鋼絲繩應有較高的安全系數(shù)，一般應達8。為此，應增加鋼絲繩鋼絲的數(shù)目。如英國某公司3t系列的舉升機所采用的鋼絲繩的直徑為9mm，兩根并列，每根37股，每股6根鋼絲?；喭ǔＳ娩摬闹瞥桑摴静捎貌ＡЮw維與尼龍混合制成（50%的玻璃纖維、50%的尼龍）。這樣，不僅價格便宜，還能減輕鋼絲繩的磨損，延長其使用壽命。1.3 汽車舉升機的安全保證措施 今天全世界都對在危險作業(yè)環(huán)境下工作的人們的安全寄予極大的關注。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從兩方面著手：一方面從設計制造方面采取措施，好提高汽車舉升機的安全技術特性；另一方面則應在使用維修過程中遵循嚴格的操作規(guī)程，保證汽車舉升機能在良好的技術狀態(tài)下正確地運行?，F(xiàn)分別說明與后。1.3.1 設計制造方面的安全保證措施 當今世界上的許多先進技術，如自動控制光電開關等，已廣泛應用到各種安全裝置的設計領域，因而在設計制造舉升機時，應結合產(chǎn)品的特點，積極采用先進可靠實用的現(xiàn)代安全技術。以下僅列舉多數(shù)舉升機普遍采用的安全措施。（1）舉升機應能經(jīng)受超負荷試驗(包括舉升和支撐)，一般應為最大舉升能力的125%此時舉升機的構件不得有任何永久性的變形和損壞。（2）所有的操作控制機構均采用“雙重保險”，以防誤操作，即舉升機運行前必需操作兩個控制機構(或按鈕開關)后才能驅(qū)動。（3）所有的控制電路均采用失效保護，即任何單個元件失效，也不會使舉升機墜或上升所造成非常危險的局面。（4）所有的舉升機器件均應有第二支撐系統(tǒng)。原有的提升系統(tǒng)失效時，它能自動進行有效的支撐。（5）所有的柔性提升手段，如鋼絲繩，鏈條等，均應有足夠的安全系數(shù)，并在制造廠設置的保護罩內(nèi)傳動。（6）所有的運動零件均應有防護裝置，以免撞擊操作人員的任何部位，特別是手，足，衣服等。（7）所有舉升機的設計均應把舉升重物滑移的可能性降低到最低限度。1.3.2 使用維護方面的安全保證措施使用維護方面的安全保證措施涉及的范圍很廣，包括舉升機有使用前的準備工作，舉升汽車時應該注意的事項，承載時的穩(wěn)定性，降下汽車時的注意事項，日常和定期維修檢查工作等。雖然汽車舉升機已有70年的歷史，其設計原理并無多大改變;但如果忽視安全要求，超載使用，疏忽大意，仍然會造成嚴重事故，甚至發(fā)生人身傷亡。因此安全問題一定要引起使用單位和操作人員的高度重視。首先，應選購那些安全性能良好的汽車舉升機，另外，還應認真學習和理解說明書中的各項安全注意事項并認真貫切執(zhí)行。這里僅就使用維護舉升機時普遍應當注意的事項說明于后。（1）使用中的舉升機每天都應進行檢查。發(fā)現(xiàn)有效故障或零部件損壞時，不得再使用。維修時應采用該舉升機的制造廠所提供的配件，不得隨意代替或自制。（2）舉升機不得超載使用。每臺舉升機的額定載荷均注明在設備的銘牌上。特別要注意防止偏載，即整機雖未超載而某一舉升臂確已超過允許的額定載荷。故欲舉升那些前后軸載荷嚴重分配不均的汽車時應特別注意，能滿足要求的才能裝載使用。（3）安置汽車和使用舉升機均應由經(jīng)過培訓并經(jīng)考核合格的人員操作。（4）舉升汽車時，車內(nèi)不得有人。舉升機升降和使用時，顧客和無關人員應遠離舉升機。（5）舉升機區(qū)域內(nèi)不得有任何障礙物，如油脂、廢物、瓦礫等。（6）當汽車駛上舉升機前，應清除通道，不得駛過或撞擊舉升臂，連接器，車軸支撐器等，以防損壞舉升機或汽車。（7）在舉升機上承載汽車時應仔細操作。將舉升機的支撐器安置到汽車制造廠推薦的舉升機逞力接觸點。只有當支撐器與汽車上的承力點接觸嚴密后才能將舉升機升起;對其接觸的嚴密性進行認真檢查后，才能將汽車舉升到需要的工作高度。（8）要注意某些汽車上的零部件由于移動或安裝位置的不同會引起重心的急劇變化，從而導致舉升汽車時的不穩(wěn)定。（9）舉升機降下前，應將汽車下面的工具箱，臺架及其它設備全部移開。要降下舉升機前，還必須松開鎖緊裝置。注意:如欲在汽車下面進行維修作業(yè)時，應將舉升機提升到足夠的高度，以便鎖緊裝置嚙合。第2章 剪叉式升降臺的應用及其受力分析的討論2.1剪叉式升降平臺的三種結構形式本討論的目的通過分析氣液動類的剪叉式升降平臺機構特點，論述了設計時應注意的問題及其應用范圍。氣液動剪叉式升降平臺具有制造容易、價格低廉、堅實耐用、便于維修保養(yǎng)等特點。在民航、交通運輸、冶金、汽車制造等行業(yè)逐漸得到廣泛應用。本設計中主要側(cè)重于小型家用液壓式的升降平臺。在設計氣液動剪叉式升降平臺的過程中，一般我們會考慮如下三種設計方案，如簡圖2-1所示： 圖2-1 三種剪叉式升降臺結構簡圖 圖中表示氣液動剪叉式升降平臺的三種結構形式。長度相等的兩根支撐桿AB和MN鉸接于二桿的中點E，兩桿的M、A端分別鉸接于平板和機架上，兩桿的B、N端分別與兩滾輪鉸接，并可在上平板和機架上的導向槽內(nèi)滾動。圖中的三種結構形式的不同之處在于驅(qū)動件液壓缸的安裝位置不同。圖a中的驅(qū)動液壓缸的下不固定在機架上，上部的活塞桿以球頭與上平板球窩接觸。液壓缸通過活塞桿使上平板鉛直升降。圖b中的臥式液壓缸活塞桿與支撐桿MN鉸接于N處。液壓缸驅(qū)動活塞桿控制平臺鉛直升降。圖c中的液壓缸缸體尾部與機架鉸接于G處，活塞桿頭部與支撐桿AB鉸接于F處。液壓缸驅(qū)動活塞桿可控制平臺鉛直升降。按照液壓缸的安裝形式，稱圖a的形式為直立固定剪叉式結構，圖b的形式為水平固定剪叉式，圖c的形式為雙鉸接剪叉式結構。直立固定剪叉式結構，液壓缸的行程等于平臺的升降行程，整體結構尺寸龐大，且球鉸鏈加工負載，在實際種應用較少。水平固定剪叉式機構，通過分析計算可知，平臺的升降行程大于液壓缸的行程，在應用過程中可以實現(xiàn)快速控制升降的目的，但不足之處是活塞桿受到橫向力的作用，影響密封件的使用壽命。而且活塞桿所承受的載荷力要比實際平臺上的載荷力要大的多。所以實際也很少采用。雙鉸接剪叉式結構避免了上述缺點。結構比較合理，平臺的升降行程可以達到液壓缸行程的二倍以上。因此，在工程實際中逐漸得到廣泛的應用。本設計就重點對雙鉸接剪叉式結構形式加以分析、論述。2.2 雙鉸接剪叉式升降平臺機構的位置參數(shù)計算由圖2-2可知圖2-2位置參數(shù)示意圖 （1） （2）上式中：H任意位置時升降平臺的高度；C任意位置時鉸接點F到液壓鉸接點G的距離；L支撐桿的長度；支撐桿固定鉸支點A到鉸接點F的距離；T機架長度（A到G點的距離）；活塞桿與水平線的夾角。以下相同。將（2）式代入（1）式，并整理得。 （3）設代入（3）式得。 （4）在（4）式中，升降平臺的初始高度；液壓缸初始長度。雙鉸接剪叉式升降平臺機構的運動參數(shù)計算：圖2-3 運動參數(shù)示意圖圖中，是F點的絕對速度；是B點絕對速度；是AB支撐桿的速度；是液壓缸活塞平均相對速度；是升降平臺升降速度。由圖2-3可知： （5）在（5）式中，液壓缸活塞平均相對運動速度；升