普通式雙柱汽車舉升機(jī)設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計題目普通式雙柱汽車舉升機(jī)設(shè)計指導(dǎo)教師：成建平、董長雙太原理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院機(jī)械工程及其自動化專業(yè)06級本科 李強(qiáng)目 錄內(nèi)容 頁碼摘 要4汽車舉升機(jī)設(shè)計課題調(diào)研報告51、常用汽車舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)類型52 各類汽車舉升機(jī)的使用情況73 汽車舉升機(jī)的主要參數(shù)84舉升機(jī)的方案擬定94.1主要結(jié)構(gòu)及其結(jié)構(gòu)形式94.2驅(qū)動、舉升及同步方式104.3舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計125、普通式雙柱汽車舉升機(jī)方案的確定146、參考文獻(xiàn)141 舉升機(jī)的方案擬定161.1 舉升機(jī)的基本情況161.1.1 常用汽車舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)類型161.1.2 汽車舉升機(jī)的主要參數(shù)161.2 汽車舉升機(jī)的主要結(jié)構(gòu)與要求171.2.1 舉升

2、裝置的要求171.3 普通式雙柱汽車舉升機(jī)結(jié)構(gòu)方案的確定182 普通式雙柱汽車舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計192.1 舉升裝置192.2 立柱202.3 支撐機(jī)構(gòu)212.4 平衡機(jī)構(gòu)232.5 保險機(jī)構(gòu)233 普通式雙柱汽車舉升機(jī)的強(qiáng)剛度分析與驗算243.1 普通式雙柱舉升機(jī)立柱的結(jié)構(gòu)分析和驗算253.1.1 主立柱的截面特性分析與計算5253.1.2 主立柱的強(qiáng)度分析與驗算283.1.3 主立柱的剛度計算363.2 托臂部分的強(qiáng)度校核363.2.1 托臂部分截面特性373.2.2 托臂部分強(qiáng)度核算373.2.3 從托臂處考慮撓度情況404 液壓系統(tǒng)414.1 液壓系統(tǒng)工作原理414.2 液壓缸活塞桿受壓

3、校核424.2.1 液壓缸活塞桿強(qiáng)度驗算424.2.2 液壓缸活塞桿受壓穩(wěn)定性校核435 結(jié)論446參考文獻(xiàn)46普通式雙柱汽車舉升機(jī)設(shè)計摘 要雙柱式汽車舉升機(jī)是一種汽車修理和保養(yǎng)單位常用的舉升設(shè)備，廣泛應(yīng)用于轎車等小型車的維修和保養(yǎng)。本文較全面地介紹了舉升機(jī)的分類，在確定了所要設(shè)計的舉升機(jī)的方案之后，即針對舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)及其特點要求進(jìn)行了設(shè)計與說明，同時對舉升機(jī)設(shè)計過程中所涉及到的工藝性問題進(jìn)行補(bǔ)充說明。然后分析了普通式雙柱汽車舉升機(jī)主立柱的截面特性，并對主立柱的強(qiáng)剛度和托臂的強(qiáng)度進(jìn)行了校核驗算。對液壓缸活塞桿強(qiáng)度以及受壓桿的穩(wěn)定性也進(jìn)行了驗算，以保證所設(shè)計的舉升機(jī)滿足使用要求。關(guān)鍵詞：普通式，

4、雙柱舉升機(jī)，結(jié)構(gòu)特點，非對稱式，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計，液壓驅(qū)動，截面特性汽車舉升機(jī)設(shè)計課題調(diào)研報告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)的型式也較繁多。有雙柱式、四柱式、剪式、組合移動汽車式等。其中各類舉升機(jī)從不同的方面又可分成好幾類：單從舉升機(jī)的外型來分類的基本形式有：普通雙柱、龍門雙柱、四立柱、剪式、移動式和單立柱式等（分別如下列各圖所示1.11.6）。圖1.1普通雙柱式汽車舉升機(jī)圖1.2 龍門雙柱式汽車舉升機(jī)圖1.3 四立柱式汽車舉升機(jī)圖1.4 剪式汽車舉升機(jī)圖1.5 組合移動式汽車舉升機(jī)圖1.6單立柱式汽車舉升機(jī)各種形式各有千秋，適用于不同的場合。最常用的形式是前

5、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（子母式）、小剪（單剪式）舉升機(jī)。雙柱式舉升機(jī)分又分為機(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)此舉升機(jī)，使用者們最終會將該產(chǎn)品更換為維護(hù)成本小的液壓舉升機(jī)。2 各類汽車舉升機(jī)的使用情況從調(diào)研的情況來看，雙立柱結(jié)構(gòu)形式的汽車舉升機(jī)為最多，其次是四立柱式，同時還有少些的剪式舉升機(jī)。汽車舉升機(jī)生產(chǎn)廠的市場占有率如表1.1和圖1.7，其中永紅和寶得寶生產(chǎn)的舉升機(jī)市場占有率最

6、高，分別為34.1%和28.5%。國產(chǎn)和進(jìn)口的百分比分別為：77.1%和22.9% 。進(jìn)口的舉升機(jī)大部分是比較早期的產(chǎn)品。另外，未被統(tǒng)計的大部分小廠都是擁有國產(chǎn)的舉升機(jī)。表1.1舉升機(jī)主要生產(chǎn)廠的市場占有率 總臺數(shù) 編號 生產(chǎn)廠 臺數(shù) 百分比 1 寶得寶 61 28.5% 2 永紅 73 34.11% 舉升機(jī)總數(shù) 214 3 中大 8 3.74% 4 序達(dá) 9 4.21% 5 其他 41 19.16% 6 進(jìn)口 49 22.90% 圖1.7汽車舉升機(jī)主要生產(chǎn)廠的市場占有率百分比圖3 汽車舉升機(jī)的主要參數(shù)普通雙立柱式、龍門雙立柱式、和四立柱式這三種目前市場上主要的汽車舉升機(jī)主要技術(shù)參數(shù)統(tǒng)計如表1

7、.2，1.3，1.4所示。表1.2普通雙立柱式汽車舉升機(jī)主要參數(shù)額定舉升質(zhì)量 最大舉升高度 盤距地高度 全程上升時間 全程下降時間 2.5-3.5 T 1700-1800mm 110-180mm 50-70 Sec 20-60 Sec表1.3龍門雙立柱式汽車舉升機(jī)主要參數(shù)額定舉升質(zhì)量 最大舉升高度 盤距地高度 全程上升時間 全程下降時間2.5-3.5 T 1700-1800mm 110-180mm 50-70 Sec 20-60 Sec表1.4四立柱式汽車舉升機(jī)主要參數(shù)額定舉升質(zhì)量 最大舉升高度 盤距地高度 全程上升時間 全程下降時間2.5-3.5 T 1700-1800mm 110-180m

8、m 50-70 Sec 20-60 Sec4舉升機(jī)的方案擬定4.1主要結(jié)構(gòu)及其結(jié)構(gòu)形式舉升機(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)動方式；（4）平衡方式；（5）保險與保護(hù)方式；（6）托盤結(jié)構(gòu)。常用的幾種舉升機(jī)整體結(jié)構(gòu)形式包括有普通式、龍門式、四柱式、剪式、移動式和單立柱式六種。目前市場上最常見的是普通式和龍門式。普通式舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)形式比較簡單，制作成本相對于龍門式稍低。但從整個機(jī)器的強(qiáng)剛度的角度去考慮，龍門式就占優(yōu)勢了，簡單地說就等于是在普通式的基礎(chǔ)上再多加了橫梁，于是便形成了龍門式，但也因此增加了它的制作成本。四柱式的定位非常穩(wěn)固，但一般用于比小轎車稍大的車型的維修和

9、保養(yǎng)，制作成本不低。剪式舉升機(jī)又分為大剪（子母式）和小剪（單剪）舉升機(jī)。但由于不是批量，所以價格偏高。對于體積可以說是龐大的大型客車來說，使用以上幾種舉升機(jī)就比較困難。因此，又有了組合移動式舉升機(jī)。既可以是雙柱式的，也可以是四柱式。這樣的組合方便地適用于各種車型，但一般僅在給大型車進(jìn)行維修或保養(yǎng)的時候才使用。單立柱式舉升機(jī)占地面積小，適用于小型汽車使用。由于是單柱，較大型車就無法使用，就降低了它的使用價值。常用的幾種舉升機(jī)整體結(jié)構(gòu)形式的主要特點如下表2.1所示：表2.1各類汽車舉升機(jī)結(jié)構(gòu)的主要特點 結(jié)構(gòu)形式 主 要 特 點 普通雙柱 結(jié)構(gòu)簡單成本低、使用方便，但對地基要求較高。 龍門雙柱 強(qiáng)度

10、比普通雙柱的高、但成本也有所提高。 四立柱 能作四輪定位用。 剪式 能隱藏與地面水平，不占空間，對地基要求低。 移動式 能雙柱、四柱或多柱聯(lián)動，方便地適應(yīng)于各種車型。 單立柱式 占地小，適用于小型汽車。 4.2驅(qū)動、舉升及同步方式舉升機(jī)的驅(qū)動方式主要有：電機(jī)驅(qū)動和液壓驅(qū)動。液壓驅(qū)動方式通常有鏈條傳動舉升和液壓缸直接舉升方式。液壓式舉升機(jī)維護(hù)成本低，油缸的油封為進(jìn)口的話一般使用510年沒問題。其中電機(jī)驅(qū)動又分單電機(jī)和多電機(jī)，液壓驅(qū)動又分單液壓缸和多液壓缸等多種驅(qū)動方式。單缸舉升機(jī)也分為兩種，一直被業(yè)內(nèi)人士稱作老單缸和新單缸。單缸的優(yōu)點是：同步性好，不存在顛簸現(xiàn)象，有底板，舉升機(jī)得扭力靠底板抵消，

11、安全性好，是目前最理想得舉升機(jī)。雙缸舉升機(jī)也分有兩種：龍門式舉升機(jī)和無地板舉升機(jī)。但由于是雙缸，所以同步性問題難以解決，往往要靠兩根鋼絲繩來平衡。油缸以及鋼絲繩只要調(diào)整得松緊一致，舉升機(jī)就可以同步運作。雙缸的優(yōu)點是：沒有底板，為了最大得節(jié)省材料，去掉底板，使得立柱得扭力靠地面來抵消，所以對地基要求很高。如果驅(qū)動是單液壓缸，則升降運動采用機(jī)械方式同步。如果采用多個液壓缸驅(qū)動，則升降運動既可以采用機(jī)械同步（如，鋼絲繩同步），也可以采用同步液壓缸或副缸隨同主缸同步升降。常用的舉升方式有：絲杠螺母方式舉升、鋼絲繩或鏈條傳動舉升方式和液壓缸直接舉升等方式。從液壓和機(jī)械兩種舉升方式來看，機(jī)械方式和液壓方式

12、各占一半，但機(jī)械的略多有些，如圖2.1所示：圖2.1汽車舉升機(jī)舉升方式百分比圖1液壓；2機(jī)械絲杠螺母傳動的舉升方式一般采用電機(jī)驅(qū)動。如用單電機(jī)驅(qū)動，則各柱的升降運動，一般應(yīng)用機(jī)械同步方式；若用多電機(jī)驅(qū)動，則采用機(jī)械同步或采用電氣方式同步進(jìn)行升降運動。在電氣方式同步時，副柱上的升降是隨同主柱的升降運動同步進(jìn)行的。鋼絲繩或鏈條傳動舉升方式可采用電機(jī)驅(qū)動或液壓缸驅(qū)動，一般采用鋼絲繩平衡同步舉升。上述各種方式各有特點：絲杠螺母方式傳動的自鎖性好，安全性也較好。而且采用電機(jī)驅(qū)動，維護(hù)保養(yǎng)均較方便，傳遞比較清潔，沒有液壓油，但制造工藝性差。而液壓驅(qū)動舉升方式則工作平穩(wěn)，加工制造方便，但是需要液壓系統(tǒng)。與機(jī)

13、械系統(tǒng)相比，液壓回路容易產(chǎn)生故障，維護(hù)保養(yǎng)工作較多。相比液壓缸舉升機(jī)產(chǎn)生成本比絲杠螺母舉升形式的要低。液壓缸的產(chǎn)生遠(yuǎn)比絲杠螺母機(jī)構(gòu)簡單，容易組織產(chǎn)生。且使用壽命比絲杠螺母要長。所以本次設(shè)計所采用的是液壓舉升方式。4.3舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計此次將舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計為普通式雙柱汽車舉升機(jī)。普通式汽車舉升機(jī)的總體結(jié)構(gòu)如圖2.3所示：圖2.3普通式二柱汽車舉升機(jī)的總體結(jié)構(gòu)舉升機(jī)構(gòu)舉升機(jī)構(gòu)是由液壓系統(tǒng)以及電器系統(tǒng)組成的。通過電器系統(tǒng)來控制液壓單元，油液通過進(jìn)出液壓缸并通過滑臺鏈條來帶動整個設(shè)備的舉升動作，如圖2.4所示：圖2.4舉升機(jī)構(gòu)示意圖立柱與支撐機(jī)構(gòu)舉升機(jī)的立柱包括左、右兩個主立柱，中間放置滑臺和液

14、壓系統(tǒng)。舉升機(jī)的支撐機(jī)構(gòu)是托臂。當(dāng)汽車進(jìn)入到舉升機(jī)的范圍里時，就是通過改變搖臂的角度或方向來改變托臂的整個工作范圍的寬度。平衡機(jī)構(gòu)由于舉升機(jī)在上升或下降時必須有強(qiáng)制性平衡裝置以確保汽車整體的水平位置，所以本次設(shè)計采用了左右對稱的鋼絲繩走向，可以通過改變鋼絲繩的張力來使左右兩邊的滑臺在抬升的過程中保持平衡。保險機(jī)構(gòu)與保護(hù)汽車舉升機(jī)是一種安全性能要求特別高設(shè)備。通常設(shè)有多種保險裝置和保護(hù)措施：液壓回路的保壓、機(jī)械鎖止保險裝置、機(jī)械自鎖裝置、舉升過載保護(hù)、沖頂保護(hù)、防滑等等。本次設(shè)計中電磁鐵安全鎖機(jī)構(gòu)的組成是：兩個滑臺上均有安裝安全卡位條，在汽車升起后，卡位條與電磁鐵連接的支撐板構(gòu)成機(jī)械自鎖機(jī)構(gòu)。5

15、、普通式雙柱汽車舉升機(jī)方案的確定通過對舉升機(jī)的了解，確定了本次設(shè)計采用的方案。本次設(shè)計所采用的是液壓驅(qū)動的普通式雙柱汽車舉升機(jī)。此舉升機(jī)構(gòu)的傳動系統(tǒng)是由液壓系統(tǒng)驅(qū)動和控制的，由兩邊兩個立柱里安裝的液壓油缸來推動連接立柱與滑臺的鏈條，使滑臺上安裝的大滾輪沿立柱滾動，實現(xiàn)滑臺的上下移動。用鋼絲繩作為同步裝置來保持整個舉升機(jī)的同步性。托臂與立柱內(nèi)的滑臺相連，當(dāng)滑臺上下移動時就帶動托臂一起移動。6、參考文獻(xiàn)1 孔紅梅，等.液壓舉升機(jī)同步系統(tǒng)J.液壓氣動與密封，2000,(1):20-23.2 劉敏杰,等.幾種舉升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與性能分析J.專業(yè)汽車，1999,(2):23-25.3 王惠.舉升機(jī)液壓系統(tǒng)的

16、設(shè)計J.機(jī)械設(shè)計，1996,(4)：25-27.4 胡均安,等.汽車舉升機(jī)立柱結(jié)構(gòu)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型建立J.湖北工學(xué)院學(xué)報，2001,(4):56-58.5 陳耀華.重型自卸汽車多級缸式液壓舉升系統(tǒng)的設(shè)計計算J.汽車研究與開發(fā),1994年03期.6 王國彪,楊占敏.液壓舉升機(jī)構(gòu)定位尺寸的分析J.礦山機(jī)械,1995年04期.7 林晨.新型液壓汽車舉升機(jī)J.林產(chǎn)化工通訊,1995年02期.8 文嘉性,馮克良,章武烈.QJ2型汽車舉升機(jī)的設(shè)計與制造J.陜西汽車,1995年03期.9 王惠.舉升機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計J.機(jī)械設(shè)計,1996年04期.10 王琪.汽車舉升機(jī)絲桿螺母機(jī)構(gòu)的安全設(shè)計J.機(jī)械設(shè)計與制造工

17、程,1999年06期.11 張子健.機(jī)械舉升機(jī)雙回路保護(hù)裝置及電路原理J.汽車維修,1999年08期.12 雷翔.單柱雙節(jié)液壓舉升機(jī)J.汽車維修,1999年06期.13 鄭國慶.DJ2-2.5型雙柱汽車舉升機(jī)雙安全系統(tǒng)設(shè)計J.設(shè)備與使用，1995,(3):20-23.14 高鳳林. QJJ2.5-2汽車舉升機(jī)及其使用與維護(hù)J.中國汽車保修設(shè)備，1999,(5):20-23.15 鐘裕榮,莊清溪,張弋于,黎保新. YFJ-50移動式氣液舉升機(jī)的研制J.機(jī)電工程技術(shù),2004年08期.1 舉升機(jī)的方案擬定1.1 舉升機(jī)的基本情況1.1.1 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

18、，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、鏈條傳動舉升式、液壓缸舉升式、齒輪齒條舉升式等舉升機(jī)。從舉升機(jī)的驅(qū)動方式分，主要有：電機(jī)驅(qū)動式舉升機(jī)和液壓驅(qū)動式舉升機(jī)。1.1.2 汽車舉升機(jī)的主要參數(shù)普通式雙柱舉升機(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)計如表1.2所示。表1.2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 全程上升時間

19、全程下降時間普通式雙柱 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 Sec1.2 汽車舉升機(jī)的主要結(jié)構(gòu)與要求舉升機(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)動方式；（4）平衡方式；（5）保險與保護(hù)方式；（6）托盤結(jié)構(gòu)。1.2.1 舉升裝置的要求在我國的規(guī)定中講到舉升機(jī)的設(shè)備安裝電器系統(tǒng)的絕緣、耐壓和保護(hù)電路的

20、連續(xù)性都要符合GB5226的有關(guān)規(guī)定。而在歐美地區(qū)同樣也有其相應(yīng)的明文規(guī)定。舉升機(jī)的設(shè)計中液壓系統(tǒng)的設(shè)計也是至關(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)動時）或是該壓力的3倍（采用氣壓驅(qū)動時）并且要沒有永久變形。軟管、氣袋、膜盒的尺寸在設(shè)計時應(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，如有需要則該裝置應(yīng)動作靈敏、安全可靠。（2）液壓系統(tǒng)工作應(yīng)平穩(wěn)、無振動、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

21、機(jī)任意時刻都能安全自鎖。（5）舉升機(jī)正常運行時的噪音不得超過80dB。（6）舉升機(jī)工作環(huán)境溫度為040，全行程連續(xù)舉升額定質(zhì)量20次，油溫不得高于60。（7）在試驗臺上對液壓系統(tǒng)施高150%的額定使用壓力，維持2min，不允許有永久變形、漏油及其他異常現(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。1.3 普通式雙柱汽車舉升機(jī)結(jié)構(gòu)方案的確定通過對汽車舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)的認(rèn)識和了解，確定了本次設(shè)計的舉升機(jī)的總體方案。如下圖1.10所示：圖1.10普通式雙柱舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)示意

22、圖本次設(shè)計的是由液壓驅(qū)動的QJY04-02B型普通式雙柱汽車舉升機(jī)。它的結(jié)構(gòu)主要包括以下幾個部分：舉升裝置、同步驅(qū)動裝置、立柱和托臂。QJY04-02B型普通式雙柱汽車舉升機(jī)的舉升機(jī)構(gòu)的傳動系統(tǒng)是由液壓系統(tǒng)來驅(qū)動和控制的，由兩邊兩個立柱里安裝的液壓油缸來推動連接立柱與滑臺的鏈條，使滑臺上安裝的大滾輪沿立柱滾動，實現(xiàn)滑臺的上下移動。用鋼絲繩作為同步裝置來保持整個舉升機(jī)的同步性。托臂與立柱內(nèi)的滑臺相連，當(dāng)滑臺上下移動時就帶動托臂一起移動。2 普通式雙柱汽車舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 舉升裝置本次設(shè)計的舉升機(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)啟動電動機(jī)來控制液壓單元，液壓油進(jìn)出液壓缸，

23、并通過鏈條連接液壓缸和滑臺來帶動整個設(shè)備的舉升動作，如圖2.1所示：圖2.1驅(qū)動舉升裝置示意圖圖2.1是本次設(shè)計的普通式雙柱汽車舉升機(jī)的驅(qū)動裝置及舉升裝置的示意圖，從圖中可以看到左右兩邊立柱內(nèi)的兩個舉升裝置是通過液壓軟管來連接的，它的一個不足的地方就是左右兩個液壓缸在開始舉升時有一個時間差，這會導(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。圖2.2是普通式雙柱汽車舉升機(jī)的舉升裝置的結(jié)構(gòu)圖：圖2.2普通式雙柱汽車舉升機(jī)的舉升裝置結(jié)構(gòu)圖從圖中可以看到，普通式雙柱汽車舉升機(jī)的舉升裝置是將鏈條鑲嵌在滑輪槽內(nèi)來帶動

24、液壓桿達(dá)到舉升的目的。2.2 立柱普通式雙柱汽車舉升機(jī)的立柱有兩個，分別是左、右兩邊各一個立柱。圖2.3是左邊立柱的俯視圖。整個舉升機(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。（強(qiáng)剛度的設(shè)計計算在第四章）。立柱中間的空間是用來放置舉升裝置以及滑臺部件的。整個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。圖2.3左立柱的俯視圖2.3 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，整個支撐機(jī)構(gòu)就通過改變搖臂的角度或方向來改變托臂的整個工作范圍的寬度。本次設(shè)計的支撐機(jī)

25、構(gòu)是非對稱式的托臂，這樣設(shè)計增加了托臂的寬度，實質(zhì)就等于增加了托臂的工作范圍，而且左右兩側(cè)的托臂的臂長都是有一定的伸縮性的。如圖2.4所示：圖2.4非對稱式托臂的工作范圍示意圖1托臂原始工作位置，2托臂伸長后的工作位置其中，圖中方格陰影部分就是托臂的工作范圍。托臂未伸長前的工作范圍按照軌跡1來運動；托臂伸長后的工作范圍按照軌跡2來運動；而且，圖中的軌跡1和2是托臂的兩個極限位置，在1和2的范圍內(nèi)，托臂的長度是可以伸縮的。但是由于托臂屬于支撐機(jī)構(gòu)，它是要承受一定的重量的，所以本次設(shè)計采用非對稱式的結(jié)構(gòu)就更能保證托臂的強(qiáng)剛度了。非對稱式托臂的詳細(xì)結(jié)構(gòu)如下圖2.5所示：圖2.5非對稱式托臂的結(jié)構(gòu)圖2

26、.4 平衡機(jī)構(gòu)由于舉升機(jī)在上升或下降時必須要采用強(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)計采用了鋼絲繩來作為整個舉升機(jī)的平衡機(jī)構(gòu)。本次設(shè)計所采用的是在單個立柱內(nèi)安裝兩副左右對稱的鋼絲繩，但是在這個單個立柱里面的鋼絲繩的走向確是兩個相反的方向，用戶可以通過改變鋼絲繩的張力來使左右兩邊的滑臺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。單個立柱里的鋼絲繩的走向如圖2.6所示：圖2.6單個立柱內(nèi)鋼絲繩的走向示意圖2.5 保險機(jī)構(gòu)汽車舉升機(jī)是一種對安全性能要求特別高的舉升設(shè)備。通常設(shè)有多種保險裝置和保護(hù)措施：液壓回路的保壓、機(jī)械鎖止保險裝置、

27、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)動力后，利用機(jī)械機(jī)構(gòu)的重力（被驅(qū)動物體的阻力）來自動阻礙其運動的保護(hù)10。本次設(shè)計中電磁鐵安全鎖機(jī)構(gòu)的組成是：在兩個滑臺上均有安裝安全卡位條，當(dāng)汽車升起后，卡位條與電磁鐵連接的支撐板構(gòu)成機(jī)械自鎖機(jī)構(gòu)，由于兩個立柱上均裝有電磁鐵安全鎖，如圖2.7所示，并且這兩個安全鎖所裝的位置不在同一直線上而是互相錯開在對角線上，起到雙保險的作用7。圖2.7電磁鐵安全鎖1電磁鐵，2保險孔板，3保險孔支撐座作為保險裝置的電磁鐵安全鎖是由好幾個零件組成的。其中主要的幾個零件包括：保險孔板、保險孔支撐座和電磁鐵。當(dāng)電磁鐵得電將保險孔支撐座吸住時，它和鎖

28、緊板之間沒有接觸，此時的舉升機(jī)處于保險打開狀態(tài)，整個滑臺可以自由地上下移動。當(dāng)電磁鐵失電時，保險孔支撐座處于圖示狀態(tài)，此時的保險孔支撐座將與滑臺上的鎖緊板互相頂住，使滑臺固定在一個位置而不能上下移動，起到保險的作用。3 普通式雙柱汽車舉升機(jī)的強(qiáng)剛度分析與驗算雙柱式汽車舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)形式有多種，QJY04-02B型舉升機(jī)系是指液壓驅(qū)動的雙柱舉升機(jī)。此類舉升機(jī)構(gòu)的傳動系統(tǒng)由液壓系統(tǒng)驅(qū)動和控制的，通過兩立柱內(nèi)安裝的液壓油缸實現(xiàn)上下運動，推動連接立柱與滑臺的鏈條，使滑臺上安裝的大滾輪沿立柱滾動，實現(xiàn)滑臺的上下移動。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)計的舉升機(jī)的主

29、要性能參數(shù)為：額定舉升載荷4噸；在載重4噸情況下，由最低位置舉升到最高位置需50秒；當(dāng)拉下操縱桿使溢流閥接通，4噸轎車由最高位置降到最低位置所需時間不小于50秒；電動機(jī)功率2.2 KW；舉升臂在最低位置時的舉升高度為120mm，最大舉升高度為1850mm，工作行程為1730mm。3.1 普通式雙柱舉升機(jī)立柱的結(jié)構(gòu)分析和驗算3.1.1 主立柱的截面特性分析與計算5主立柱體是舉升機(jī)主要的受力承重部件。舉升機(jī)立柱在工作時受來自于保險鎖機(jī)構(gòu)處因承重的壓力和升降滑臺滾輪作用在立柱上的彎矩。因此，立柱在這兩種力的作用下，有向內(nèi)彎的變形趨勢，底部焊口在拉壓應(yīng)力的作用下有開裂的傾向，故立柱底部與底座處焊有加強(qiáng)

30、筋。立柱殼體用鋼板整體壓制成形，其內(nèi)部相應(yīng)位置焊有保險裝置支承板，用于鎖定狀態(tài)時受力和承重，下部與底座焊接。其中一個立柱體上還裝有液壓泵站和電氣控制箱。主立柱作為主要的承重部件，先對其截面特征進(jìn)行分析，主要是確定立柱截面形心的位置和截面的慣性矩。3.1.1.1 確定立柱截面形心和中性軸的位置將整個截面分為A1、A2、A3三個部分，取與截面底邊互相重合的Z軸為參考軸（見圖4.1舉升機(jī)主立柱橫截面示意圖），Z1、Z2、Z3分別為三個組合截面的中性軸，則三個截面的面積及其形心至Z軸的距離分別為： 圖4.1舉升機(jī)主立柱橫截面示意圖 重心C到相應(yīng)邊的距離e：19 (4.1)整個截面形心C在對稱軸Y上的位

31、置則為：(4.2)3.1.1.2 確定慣性矩設(shè)三截面的形心分別為C1、C2、C3，其形心軸為Z1、Z2、Z3（圖4.1），它們距Z軸的距離分別為：由平行移軸公式，三截面對中性軸Z的慣性矩分別為： (4.3) 、為三截面對各自心軸Z1、Z2、Z3的慣性矩，將三截面對中性軸Z的慣性矩相加，可得立柱整個截面對中性軸Z的慣性矩： 3.1.1.3 立柱靜矩S的計算：（1）立柱整個截面上半部分的靜矩S1： (4.4) 其中、分別為三截面各自的靜矩，所以立柱整個截面上半部分的靜矩S為： （2）立柱整個截面下半部分的靜矩S2： 3.1.2 主立柱的強(qiáng)度分析與驗算舉升機(jī)工作時，其托臂將汽車舉升至一定高度后鎖定，

32、舉升機(jī)直接承載處位于托臂端部，故應(yīng)先對滑臺部件進(jìn)行受力分析（見圖4.2滑臺部件受力情況示意圖）：在分析之前，對滑臺部件進(jìn)行了調(diào)查。其中本次設(shè)計的滑臺部件的組成之一是大滑輪，滑輪的種類形狀有很多，有“兩個大圓柱滾輪型”、“四個頂角處是采用四個小滾輪型”、還有最原始的“四個角用四個橡膠滑塊”或是“用兩個滑塊代替兩個大圓柱滾輪”，但是用的較多的是“采用兩個大圓柱滾輪”的形式，如果采用其他類型的滾輪例如用滑塊來代替滾輪，那么整個滑臺就不容易鎖定，容易滑動；除此之外就是同步性的問題也不容易解決。圖4.2滑臺部件受力情況示意圖3.1.2.1 滑臺部件受力情況分析滑臺部件自身重量近似估算如下：滑臺組合件尺寸

33、：采用160×160方鋼，壁厚8 mm，高800mm滑臺體積： 搖臂座尺寸：采用100×100方鋼，壁厚8 mm，長440mm搖臂座體積： 托臂近似尺寸：采用100×100方鋼，壁厚8 mm，長（800310）1110mm托臂體積：鋼材比重選取：所以，滑臺部件、搖臂座和托臂的重量為將滑臺、搖臂座和托臂一起考慮圖4.2中，單側(cè)托臂受到的最大載荷為2噸，加上自重，托臂端部受力為2066.37kg,F1和F2是立柱通過滾輪給予的反力，F(xiàn)BX和FBY為保險支承板給予的支承力，B處為支承點，假定自重全部集中在負(fù)載處，有： (4.5) (4.6) (4.7) 由式4.7得，代

34、入式4.6 假定 則由式4.5得：綜上所述，考慮滑臺部件中滑臺、搖臂座和托臂的總自重，假定自重全部集中在負(fù)載處，近似估算值為66.37kg。單側(cè)托臂受到的最大載荷為2000kg，加上滑臺部件的自重，托臂端部受力大小為2066.37kg，F(xiàn)1和F2是立柱通過滾輪給予的反力，F(xiàn)1=F2，F(xiàn)BX和FBY為保險支承板給予的支承力，B處是支承點位置，則：。3.1.2.2 舉升機(jī)主立柱受力情況分析主立柱受力情況（見圖4.3普通式雙柱舉升機(jī)主立柱受力情況示意圖），F(xiàn)1和F2是滑臺通過滾輪作用在立柱上的力（圖示為最高位置），F(xiàn)BX和FBY為滑臺作用在立柱上的支承力（壓力），RHX、RHY和MH為底部支座反力。

35、針對立柱受力情況，經(jīng)計算得：圖4.3普通式雙柱舉升機(jī)主立柱受力情況示意圖RHX=0 RHY=FBY=2066.37kg 3.1.2.3 普通式雙柱舉升機(jī)主立柱強(qiáng)度校核計算從圖4.3看出，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4.4：圖4.4立柱上F1作用力及其彎矩圖和剪力圖l=2600mm b=2415mm a=185mm 由F2引起的彎矩圖和剪力圖見圖4.5：圖4.5 立柱上F2作用力及其彎矩圖和剪力圖l=2600mm b=1890mm a=710mm 由FBY產(chǎn)生的M引起的彎矩圖見圖4.6：圖4.6立柱上M作用力及其彎矩圖 綜上所述，立柱受力

36、的合成彎矩圖和合成剪力圖如圖4.7所示。圖4.7立柱受力的合成彎矩圖和合成剪力圖從圖中可以得出 在截面C處，剪力最大（QC=5234.804kg），彎矩最大（MC=2748272.1kg）,所以此處是危險截面。前面計算已經(jīng)得到，抗彎截面模數(shù)為： (4.8)截面上半部分靜矩S171.24cm3， (4.9)以下進(jìn)行強(qiáng)度校核：（1）校核正應(yīng)力強(qiáng)度： (4.10)許用應(yīng)力選擇： (4.11)，滿足強(qiáng)度條件。（2）校核剪應(yīng)力強(qiáng)度： (4.12)選，而許用應(yīng)力(4.13)，滿足強(qiáng)度條件。（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)的邊緣處，而最大剪應(yīng)力則產(chǎn)生在中性軸上，雖然通過上

37、面的校核說明在這兩處的強(qiáng)度都是滿足要求的，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K進(jìn)行計算：(4.14)(4.15) 由于點K處在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，立柱體材料采用的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)建立的強(qiáng)度條件為： (4.16)所以 即 (4.17)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。3.1.3 主立柱的剛度計算 用迭加法：（1） 由F2引起的繞度：（往外彎）用式 (4.18)E：彈性模量的選擇： 碳鋼取：1962

38、06Gpa取201Gpa=20.1×106N/cm2= = (4.19)（2） （往內(nèi)彎）由F1引起的繞度： （3）由M引起的繞度： (4.20)（往外彎）此植可忽略不計。實際往內(nèi)彎的繞度 3.2 托臂部分的強(qiáng)度校核3.2.1 托臂部分截面特性托臂部分截面屬于變截面，以下先計算截面特性數(shù)據(jù)：（1）小臂截面尺寸：70×70方鋼，壁厚8mm，a=70,b=54慣性矩： (4.21) (4.22)靜矩計算：（2）大臂截面尺寸：92×92方鋼，壁厚8mm，a=92,b=76慣性矩： 3.2.2 托臂部分強(qiáng)度核算圖示為左后托臂部件圖：圖4.9左后托臂部件圖圖中的A、B、C、

39、D分別對應(yīng)著托臂示意圖中的A、B、C、D四個截面：下圖是托臂示意圖：圖4.10托臂示意圖按照A,B,C,D幾個典型截面進(jìn)行分析，各個截面的截面圖如下： (a) A-A截面 (b) B-B截面（同D-D截面） (c) C-C截面圖4.10典型截面示意圖（1）A截面：慣性矩：I=129.225cm4 ；Wx=36.92cm3 保險系數(shù)較小可滿足強(qiáng)度要求。（2）B截面：92*92方鋼A1=80×15=1200mm2 yA1=92+15/2=99.5mm A2=92×92-76×76=8464-5776=2688mm2 yA2=92/2=46mm YC=(1200

40、5;99.5+2688×46)/(1200+2688)=243048/3888=62.51mm IA1=80×153/2+(99.5-62.51)2×1200=1664412.12mm4 IA2=(924-764)/12+(62.51-46)2×2688=392.46cm4 所以cm4W=89.41cm3 保險系數(shù)較小可滿足強(qiáng)度要求。（3）C截面：A1=12cm2yA1=92+15/2+60=15.95cm A2=26.88cm2yA2=4.6cm A3=60×10=6cm2 yA3=92+60/2=12.2cm yC=(12×15.

41、95+26.88×4.6+6×12.2)/(12+26.88+6)=8.56cm IA1=50×153/2+(15.95-8.56)2×12=641.73cm4 IA2=(924-764)/12+(8.56-4.6)2×16.88=759.875cm4 IA3=1*63/12+(12.2-8.56)2×6=183.615cm4 所以IA總=IA1+IA2+IA3=1585.22cm4 W=I總/8.65=1585.22/8.65=183.26cm3 MC=2066.37×94=194238.78kgcm 滿足強(qiáng)度要求。（4）

42、D截面：慣性矩：I=318.976cm4 ； W=69.342cm3MD=2066.37×53=109517.61kgcm ,保險系數(shù)較小可滿足強(qiáng)度要求。3.2.3 從托臂處考慮撓度情況托臂亦相當(dāng)于一個懸臂梁，端部受力P2066.37kg，托臂部件由大臂和小臂組成，將從大臂和小臂處分別考慮：小臂端部處撓度： （4.23）大臂端部處撓度：經(jīng)受力分析，大臂端部受一個力P2066.37kg和一個彎矩 M2066.37×70144645.9kgcm； （4.24）因載荷引起的撓度為：因托臂的大小臂之間有1mm間隙，由此產(chǎn)生撓度： 主立柱的彎曲繞度使滑臺產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，滑臺的轉(zhuǎn)動又使托臂有

43、一定的下沉量，經(jīng)計算，。 故托臂端部總下沉量為：在舉升機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，此值滿足距立柱最遠(yuǎn)點的托臂支承面下沉量要求。4 液壓系統(tǒng)4.1 液壓系統(tǒng)工作原理啟動電動機(jī)按鈕后電機(jī)起動并帶動油泵從油箱中吸入壓力油送到舉升缸中使活塞桿移動，此時安全溢流閥關(guān)閉。此閥的壓力在出廠前已經(jīng)調(diào)好，以保證起重的額定載荷的要求。當(dāng)系統(tǒng)中壓力超過極限時，自動溢流卸油閥松開，起動按鈕停止供油，提升結(jié)束，開始作業(yè)工作。如果拉動滑臺上兩個機(jī)械安全鎖后再按手動式下降閥便開始卸油下降，其工作原理圖見圖5.1：圖5.1液壓系統(tǒng)工作原理圖1-齒輪泵，2-電動機(jī)，3-濾油器，4-單向閥，5-溢流閥，6-手動式下降閥， 7-伺服限流閥，8-

44、軟管，9-防油管爆裂閥，10-舉升缸，11-液位計，12-空氣濾清4.2 液壓缸活塞桿受壓校核4.2.1 液壓缸活塞桿強(qiáng)度驗算根據(jù)活塞桿只受壓力的工作情況，強(qiáng)度驗算公式為：d35.7（F/）1/2mm (5.1) 式中：F載荷力KN。 這里 F=1/2G=(4000/2)×g=2000Kgf=19.62KN (5.2)活塞桿材料應(yīng)用應(yīng)力MPa=s/n (5.3)其中：s材料屈服極限，n=安全系數(shù)。取s =315MPa，n=3，=105MPa。則 d35.7（19.62/105）1/2 =15.432 mm 實際采用之活塞桿直徑d=38mm15.432mm，所以符合受壓強(qiáng)度要求。4.2.2 液壓缸活塞桿受壓穩(wěn)定性校核液壓缸壓桿安裝形式如下圖示：圖5.2液壓缸壓桿安裝圖已知：缸體長度 L=1078mm工作行程 l=914mm活塞桿直徑 d=38mm計算長度 l=L+l=1992mm活塞桿截面積 A=（/4）×d2活塞桿轉(zhuǎn)動慣量 J=（/64）×d4活塞桿回轉(zhuǎn)半徑 K=（J/A）1/2=d/4柔性系數(shù) m=85末端條件系數(shù) n=2則 l/K=4×l/d=4×1992/38=209.684