轿车修理举升机的设计与仿真【双柱液压举升机】【说明书+CAD+SOLIDWORKS+仿真】

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Xiali car window of installed in lifting arm brackets, the window in lifting movement, is to use the groove and roll in the bracket the axial clearance, to constantly adjust Angle brackets, in order to adapt to the window glass in the guide groove movement up and down, so the actual working condition and test on the stage of the simulation working condition is showed in the. In order to make the test requirements close to the actual working condition, through the nearly sample comparative experiments, the statistics and analysis, find the suitable correlation coefficient, is the production of all kinds of glass lifts to all kinds of models of the door, that ensure the match door window product performance, also improve the quality of the test bed of practical value. Because arm type glass lifts manufacturing process relatively simple, low cost, at present our country about 80% of the automobile glass lifts the arm type glass lifts. And soft type glass lifts from stability and resistance movement is much better than the former more compact structure, and the installation and layout are more convenient, but at present our country about soft type lifts, there is no formal national standards.Soft shaft type glass lifts in the world of high-grade vehicle especially cars has been used in great quantities, it is a more advanced glass lifts. In recent years the introduction of domestic automobile products, such as the truck, Beijing, nanjing Cherokee and tell YiWeiKe provided by the lifter. At present some domestic auto parts factory has in such as Beijing automobile glass lifts factory, nac accessory tools factory, sichuan car factory accessories factory completed the soft shaft type glass lifts production technology of technological development (introduction), can provide the product localization. With its low value-added production level, can also be used to replace arm type glass lifts.As the car structure layout design, manufacturing cost, manufacturing technology, the requirements of the manual push-pull type window of adjusting mechanism for many still vehicle in use. At present the arm type and manual (mechanical) glass lifts as the main use the type, the gentle type glass lifts is limited to introduce the application of the model, and electricity-powered glass lifts application is less.Electric glass lifts in foreign high-grade car is very normal, due to the application of the complicated structure, and high cost, and domestic small motor performance instability, the products in our country at present is used in automobile products is less. Can foresee, along with the car design, manufacturing level enhancement, electric glass lifts will more and more application in automobile products.Glass lifts the door system of the door is the attachment. Glass lifts is to realize the car door glass doors accessories lifting movement. Through the glass lifts drive glass bracket for up and down movement, thus make the glass door window frame of door along the guide groove or guide for lifting movement. The common glass lifts main has a fork arm type transmission and rope wheel drive two common form. The latter can adapt to the glass in the big curvature of the surface movement and arc. In addition there is a hand control type two kinds of control ways he electric. The door design and layout. Proper selection and arrangement glass lifts is to guarantee the glass lift control light and reliable work of the key.As the door system of moving parts, lifts and body not only of the layout related internal and external board, at the same time also and the door both sides of guide rail and glass of water cut, sealed inside and outside the door, even have a certain correlation and speakers. In the door system especially inside and outside door plank and glass shape after confirmation, need to be in preliminary based on the door system and glass lifts associated parts layout and analysis. At the same time in the leg levelers mathematical model (CAD) before building also need on the door system and the mutual relationship between nt together.this may and related mechanical analysis.附录B升降器优化汽车用玻璃升降器的关键是导向槽问题。导向槽的功能是使车窗玻璃上下运动时，能在垂直、前后及左右方向上保证导向作用；一般用金属、毛毡或橡胶制成。上述试验方法虽然考虑了导轨摩擦等多种因素，但与各种汽车用玻璃升降器的实际运动轨迹仍有差异，也缺少相应的换算方法。如夏利、华利车用玻璃升降器，其升降运动轨迹均为大半径圆弧(R1250mm2500mm)。夏利车的车窗玻璃安装在举升臂托架上，车窗玻璃在升降运动中，是利用托架内的凹槽与滚轮轴轴向间隙，来不断调整托架角度，以适应车窗玻璃在导向槽内的上下运动，因此实际工况与试验台上模拟的工况是有出入的。为了使试验要求贴近实际工况，通过近百个样件的对比试验，采用统计与分析方法，找到了适宜的相关系数，是生产的各种玻璃升降器能与各种车型的车门门窗匹配，即保证了产品性能质量，也提高了试验台的实用价值。由于臂式玻璃升降器制造工艺相对简单，成本低，目前我国80左右的汽车玻璃升降器采用臂式玻璃升降器。而柔式玻璃升降器从平稳性、运动阻力来说大大优于前者结构更紧凑，且安装和布置都较为方便，但目前我国关于柔式升降器尚无正式的国家标准。软轴式玻璃升降器在世界各种中高档车辆特别是轿车上已被大量采用，是一种比较先进的玻璃升降器。近年来国内的引进汽车产品，如重汽斯泰尔、北京切诺基和南京依维柯等均采用这种升降器。目前已在国内一些汽配厂如北京汽车玻璃升降器厂、南汽随车工具厂、四川汽车厂附件厂等完成了有关软轴式玻璃升降器的生产工艺的技术开发(引进)，可提供国产化产品。随着其批量化生产水平的提高，亦可用于替代臂式玻璃升降器。由于汽车结构布局设计、制造成本、制造技术的要求，手动推拉式的车窗调整机构仍为许多车辆采用。目前臂式及手动(机械式)玻璃升降器为主要使用类型，柔式玻璃升降器的应用尚限于引进车型，而电动式玻璃升降器应用较少。电动玻璃升降器在国外中高档车上应用已很普通，由于其结构复杂、成本高、且国内小型电机产品性能不稳定，故目前在我国汽车产品中应用尚少。可以预见，随着我国汽车设计、制造水平的提高，电动玻璃升降器将越来越多地应用于汽车产品。玻璃升降器是车门系统中的车门附件。玻璃升降器是实现轿车车门玻璃升降运动的车门附件。通过玻璃升降器带动玻璃托架作上下运动，从而使得车门玻璃沿着车门窗框的导槽或导轨作升降运动。目前常用的玻璃升降器主要有叉臂式传动和绳轮式传动两种常见结构型式。后者能够适应玻璃在大曲率的弧形升降面上移动。此外有手操纵式卒电动两种操纵方式。车门设计和布局中正确选择和布置玻璃升降器是保证玻璃升降操纵轻便、工作可靠的关键。作为车门系统中的运动部件，升降器不仅仅和车身内外板的空间布局相关，同时也和车门两侧导轨、玻璃内外水切、密封条、门锁甚至和扬声器都有一定关联。在车门系统特别是内外门板和玻璃形状初步确认后，需要在基于车门系统和玻璃升降器相关联部件进行布局和分析。与此同时在升降器数学模型(CAD)构建之前也需要对车门系统和升降器之间相互关系进行运动校核及相关的力学分析。塔里木大学毕业论文（设计）中期检查记录表2012年 5 月 8 日学生姓名班级机械12-2班课题名称轿车修理举升机的设计课题完成进度（学生自述）1. 完成设计基本思路2. 查阅了相关文献，完成了设计说明书3. 完成了部分CAD零件图4. 完成了部分solidworks图存在的问题及整改措施（学生自述）问题：1.时间规划不合理，导致延误。 2.基础知识不牢，使行动缓慢。措施：合理规划时间，积极查找相关知识。指导教师意见（课题进展情况、优缺点、整改措施等）指导教师签名 年 月 日学院意见负责人签名 年 月 日塔里木大学毕业论文（设计）任务书学院机械电气化工程学院班级学生姓名学号课题名称轿车修理举升机的设计与仿真起止时间2012年3月 1日 2012年5 月 25日（共 14 周）指导教师职称课题内容 按题目要求设计轿车修理举升机，查找相关资料、文献，确定课题方向、确定最优方案，绘制机构零件图、装配图。制作机构的运动仿真动画，撰写设计说明书。 拟定工作进度（以周为单位）第1周至第2周：查阅相关文献，撰写开题报告；第3周至第4周：确定总体方案，明确设计内容；第5周至第6周根据设计要求查阅相关手册，对各部分机构进行设计；第7周至第8周：绘制零件图、装配图；第9周至第11周：完成对产品的校核工作及设计说明书；第12周至第13周：整理资料，做好答辩准备；第14周：整理毕业设计,上交学院。主要参考文献1 孔红梅，等.液压举升机同步系统J.液压气动与密封，2000,(1):20-23.2 刘敏杰,等.几种举升机构的结构与性能分析J.专业汽车，1999,(2):23-25.3 王惠.举升机液压系统的设计J.机械设计，1996,(4)：25-27.4 胡均安,等.汽车举升机立柱结构的神经网络模型建立J.湖北工学院学报，2001,(4):56-58.5 陈耀华.重型自卸汽车多级缸式液压举升系统的设计计算J.汽车研究与开发,1994,(3):22-26.6 王国彪,杨占敏.液压举升机构定位尺寸的分析J.矿山机械,1995,(4):39-41.7 林晨.新型液压汽车举升机J.林产化工通讯,1995,(2):22.8 文嘉性,冯克良,章武烈.QJ-2型汽车举升机的设计与制造J.陕西汽车,1995,(3):17-25.9 钟建琳. Pro/Engineer典型机械设计M.北京：机械工业出版社，2002年：110.任务下达人（签字） 年 月 日任务接受人意见任务接受人签名 年 月 日注：1、此任务书由指导教师填写，任务下达人为指导教师。2、此任务书须在学生毕业实践环节开始前一周下达给学生本人。3、此任务书一式三份，一份留学院存档，一份学生本人留存，一份指导教师留存。塔里木大学毕业论文（设计）开题报告课题名称 轿车修理举升机 的设计与仿真 学生姓名 学 号 所属学院 机械电气化工程学院 专 业机械设计制造及其自动化班 级 12-2 指导教师 起止时间 机械电气化工程学院教务办制填 表 说 明一、学生撰写开题报告应包含的内容：1、本课题来源及研究的目的和意义；2、本课题所涉及的问题在国内（外）研究现状及分析；3、对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析；4、本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路；5、完成本课题所必须的工作条件及解决的办法；6、完成本课题的工作方案及进度计划；7、主要参考文献（不少于7篇）。二、本报告必须由承担毕业论文（设计）课题任务的学生在接到“毕业论文（设计）任务书”的两周内独立撰写完成，并交指导教师审阅。三、开题报告要求手写体，字数在3000字以上，由学生在本报告册内填写，页面不够可自行添加A4纸张。四、每个毕业论文（设计）课题须提交开题报告一式三份，一份学生本人留存，一份指导教师存阅，一份学生所在学院存档，备检备查。1.本课题来源及研究的目的和意义汽车举升机是现代汽车维修作业中必不可少的设备，它的主要作用就是为发动机、底盘、变速器等养护和维修提供方便。举升机的从上世纪20年代开始使用，发展至今经历了许多的变化改进，种类也比较多，一般有柱式、剪式，其驱动方式有链条传动，液压传动，气压传动等。我国汽车维修检测设备行业起步晚、起点低，整体上仍然相当落后。举升机制造企业生产规模小、经济技术力量薄弱、各自为政、缺乏专业分工和广泛合作；技术吸收、运用、开发、创新能力不强；抄袭、伪造现象和短期行为严重。汽车举升机可能是除厂房外的最重要的投资,因为它具有至关重要和不可替代的作用，直接影响到汽车维修业务的兴衰。随着汽车工业的迅速发展,汽车维修工业也迅速壮大。作为汽车维修用的必备之一的汽车举升机的制造业也如雨后春笋般的涌现。但符合国际标准的不多,中高档层次的举升机没有。2.本课题所涉及的问题在国内外研究现状及分析2.1单柱式举升机 单柱式举升机是将停放在地面上的轿车等交通工具举升到一定的高度进行维修的专用设备,是一种典型的用于汽车及工程车辆的局部举升，以便更换车轮轮胎或对车辆底盘进行各种维修作业的机具。单柱举升机操作容易、美观、不占用空间便能将重物方便省力的举起。具有省时省力的效果,不用时完全放置于地面，方便汽车倒车和放置物品,是汽车修理不可缺少的机具。单柱车辆举升机分可移动式的和固定式的两种型号。单柱移动式举升机适用于室内外场地，单柱固定式举升机适用于室内面积较为紧凑的场所。汽车举升机在世界上已经有了80多年的历史。1925年在美国生产的第一台汽车举升机,它是一种由气动控制的单柱举升机,由于当时采用的气压较低,因而缸体较大,同时采用皮革进行密封,因而压缩空气驱动时的弹跳严重且又不稳定。直到10年以后,即1935年这种单柱举升机才在美国以外的其它地方开始被采用。2.2四柱式举升机 四柱式汽车举升机是一种大吨位汽车或货车修理和保养单位常用的专用机械举升设备，四柱式汽车举升机也很适合于四轮定位用，因为一般四柱式汽车举升机都有一四轮定位档位，可以调整，可以确保水平。四柱举升机按其结构又分为上油缸式以及下油缸式两种。上油缸式四柱举升机其油缸置于立柱顶部（带横梁），下油缸式的油缸置于平板下面。上油缸式四柱举升机主要依靠四根链条拉起四个角，拉力油缸置于顶部，这种结构简单，但自重增加。多数上油缸式四柱举升机二次举升为手动或气动，修理工需要跑到底下操作，这对于经常使用二次举升的用户不方便和不安全。保险装置为气动装置，若没有气源则比较麻烦。下油缸四柱举升机主要依靠四根粗钢索拉起四角，拉力油缸置于平板下面，通过六个圆盘将力传达四面。这种结构比较紧凑，自重降低。二次举升一般为电动液压，和主泵连接在一起，只要转动转换阀即可，升降速度快，保险装置为楔块式，四个楔块利用拉杆联动，扳动拉杆就可打开保险装置，方便耐用。1937年美国另外一家公司生产出第一台四柱举升机,随后在美国一家公司也生产出类似的举升机。这两种举升机均由螺旋驱动,其方案是:每一立柱内均有一螺母及螺杆,由装在地面上的链条串连起来以实现同步驱动,此四柱举升机在市场上并未获得成功,而单柱举升机却继续得到更大的普及。1948年Joseph Bardbury & Sohs (即现在的TI Bardbury)生产出该公司的第一举升机,其方案是:在四柱举升机的一个主柱内装有一套螺旋驱动机构,举升台板的其它三个角落通过钢丝绳与动力主柱相连。1950年Bardbury将机械式螺旋驱动机构改为液压机构,只采用一个液压缸,其他立柱通过钢丝绳连接以实现同步举升,由于当时的液压压力尚未超过3540Kg/cm因而第一台液压举升机的缸体直径较大。五十年代初单柱举升机在欧洲市场上的销路急剧下降,而四柱举升机却跃居主导地位;但是在美国单柱举升机却继续受到人们的喜爱。1956年Borg Warner 和Plessey生产液压压力能达到140175Kg/cm的液压齿轮泵;借助于此, Bardbury又生产出双功能举升机,这在举升机的设计上是一个突破性进展。此举升机可以用两种方式支撑汽车:车轮支撑型;车轮自由型。此发明在市场上很受欢迎。到1960年在英国的市场上占有率竟达75%。1961年Bardbury生产出四柱举升机改进后的车轮自由系统,并在全世界17个国家获得了专利。但在南美洲仍然喜爱单柱举升机,只是现在已将其改为液压传动。2.3双柱式举升机 双柱式汽车举升机是一种汽车修理和保养单位常用的专用机械举升设备，广泛应用于轿车等小型车的维修和保养。双柱式汽车举升机将汽车举升在空中的同时可以节省大量的地面空间，方便地面作业。但是双柱式汽车举升机为了最大的节省材料，一般都去掉了底板。由于没有底板，使得立柱的扭力需要靠地面来抵消，所以对地基要求很高，若是有横梁（龙门举升机）就靠横梁抵消。 双柱式举升机有对称式和非对称式两种。对称式举升机四根臂的臂长大致相等，这样使得汽车中心（或质心）处于立柱的中间位置，对于皮卡和箱式货车等类型的汽车的日常维修来说这种对称式举升机可能是最佳的选择。但是对于一些柱间宽度不够大的对称式双柱式举升机来说，汽车举升后不能打开车门是一个很大的缺点。非对称式举升机的立柱向后旋转了一个角度（大约30），并且前臂比后臂稍微短一些。当把汽车停放到这种非对称式的举升机适当位置时，车的位置就向后移动了一些，因此，我们就很容易地从车门进出。而且，这种非对称式举升机转动的立柱，可以确保车辆的重心安全地定位在立柱之间。 1966年,一家德国公司生产出第一台双柱举升机。这是举升机设计上的又一个突破性进展,但是直到1977年这种举升机才在德国以外的其它国家出现。现在双柱举升机在市场上已占据牢固的地位,其销量还在继续增长。2.4剪式举升机 剪式举升机执行部分采用剪式叠杆形式,电力驱动机械传动结构，目前广泛用于大型车辆维修。剪式举升机的举升速度适中且不占用车坑位置，对于一些车型相对固定，工作强度大（如在公共汽车）的修理领域无疑是最好的选择。而且由于结构简单，同步性好，一般常用作四轮定位仪的平台。 剪式举升机分为大剪（子母式），小剪（单剪）举升机，超薄系列剪式举升机等几种类型。 小剪举升机主要用于汽车维修保养，安全性高，操作方便。挖槽后与地面相平。 大剪举升机涌出比较多，是配合四轮定位仪德最佳设备，并可以做为汽车维修，轮胎，底盘检修用。可以挖槽，也可以直接安装在地面上。 超薄系列剪式举升机无需挖槽，适用于任何修理厂，有一些楼板上不适合安装二柱举升机以及普通四柱举升机，而本机器与楼板接触面广，这样可以安装在任何可以开车的楼板上面，解决客户场地问题。这类机器是今后的主流产品，国外大规模使用本类产品。2.5地沟式举升机地沟式举升机如图5是大型客车维修的理想设备，对空间较低的厂房更为实用,且物美价廉。地沟式汽车举升机，安装于地沟上面两沿边轨道上，一般采用电动驱动方式，蜗杆、蜗轮减速，从而带动丝杆、举升大梁升降。这种设计方式使得地沟式举升机移动更灵活，举升力更大，升降平稳，操作安装极为方便，是各种针对大客车、货车进行维修的维修企业最为理想的举升设备。地沟跑道式四轮定位举升机前轮转角盘(选购件)位置可调，加长后轮滑板，适合各种车型定位测量。3.对本课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析本次设计要求我们利用机械设计原理与Auto-CAD、SolidWorks等制图软件对本次设计的轿车修理举升机的功能分析、运动原理、机型设计、外形、尺寸、使用前景等经行研究。在设计时，预先制定出条理清晰的设计实施方案是至关重要的。进行深度思索探求最佳设计方案，思考设计过程中预见性问题，并且必须按照设计实施方案按步骤进行设计，遇到突发性问题要积极解决，不可逃避。当然，基于理论知识掌握的不全面，制作设计经验不足等问题，必须要求我们在设计时多与老师沟通，提出自己的想法并虚心接受老师的指导。4.本课题需要重点研究的关键问题及解决的思路1.本次的设计重点：立柱、梁、桥身的设计计算；钢丝绳强度校核，滑轮轴承的选用和校核;立柱、梁、桥身的设计计算；钢丝绳强度校核，滑轮轴承的选用和校核2.选择是纯机械机构还是液压机构5.完成本课题所必须的工作条件及解决的办法目前，本课题基本处于理论设计过程当中，所需资料可由学校图书馆电子书库中获取。绘制图纸所需电脑、软件等可自行准备，进行实体模型时制作所需材料可由五金商店中购置，所需工具可由校实习工厂提供。并且有指导老师的指导，我相信一定可以很好的完成设计任务。6.完成本课题的工作方案及进度计划第1周至第2周：查阅相关文献，撰写开题报告；第3周至第4周：确定总体方案，明确设计内容；第5周至第6周：根据设计要求查阅相关手册，对各部分机构进行设计；第7周至第8周：绘制零件图、装配图；第9周至第11周：完成对产品的校核工作及设计说明书；第12周至第13周：整理资料，做好答辩准备；第14周：整理毕业设计,上交学院。7.主要参考文献1 成大先主编；机械设计手册.化学工业出版社,2004.2 濮良贵,纪名刚.机械设计.高等教育出版社,2006.3 吴宗泽,罗圣国.机械传动装置设计手册.高等教育出版社,2006.4 孙桓,陈作模,葛文杰.机械原理.高等教育出版社,2006.5 立雅科技.Solidworks2007中文版自学手册.人民邮电出版社,2007.6 孔红梅，等.液压举升机同步系统J.液压气动与密封，2000,(1):20-23.7 刘敏杰,等.几种举升机构的结构与性能分析J.专业汽车，1999,(2):23-25.8 王惠.举升机液压系统的设计J.机械设计，1996,(4)：25-27.学生签名 年 月 日指导教师审阅意见指导教师签名 年 月 日轿车修理举升机的设计与仿真设计说明书学生姓名 学 号 所属学院 专 业 班 级 12-2 指导教师 日 期 塔里木大学教务处制前 言进入21世纪，轿车举升机作为轿车保养产品的一种，随着近几年我国的轿车行业发展，在轿车维修行较广泛的应用，适用业有了于室内和室外实现对轿车的维修，装配，检测，清洗和停车。举升机在汽车维修养护中发挥着至关重要的作用，无论整车大修，还是小修保养，都离不开它。在规模各异的维修养护企业中，无论是维修多种车型的综合类修理厂，还是经营范围单一的街边店（如轮胎店），几乎都配备有举升机。举升机的重要性和普及性，决定了它是一种备受专业人士和经营管理者重视的设备。而随着我国轿车数量的巨增，作为维修保养的须具备的一种工具，举升机有广泛的市场和应用前途。私人购买成为购车的主流，售后市场也将得到蓬勃发展，举升机在未来的需求量也将不断增加，据业内专家预测，在未来三年内，举升机市场将维持在812的增长率。因此，设计出一款简单实用的举升机有很大利润，也能增加轿车维修行业的工具，减少轿车维修工人体力劳动，增加维修效率。双柱式汽车举升机是一种汽车修理和保养单位常用的举升设备，广泛应用于轿车等小型车的维修和保养。目前，全国生产汽车举升机的厂家较多，生产的举升机的形式也比较繁多，有双柱式举升机、四柱式举升机、剪式举升机、组合移动汽车式举升机等。本文较全面地介绍了举升机的分类，在确定了所要设计的举升机的方案之后，即针对举升机的结构及其特点要求进行了设计与说明，同时对举升机设计过程中所涉及到的工艺性问题进行补充说明。然后分析了普通式双柱汽车举升机主立柱的截面特性，并对主立柱的强刚度和托臂的强度进行了校核验算。 对液压缸活塞杆强度以及受压杆的稳定性也进行了验算，以保证所设计的举升机满足使用要求。本课题所设计的是液压驱动的普通式双柱汽车举升机。目 录1 绪论11.1 举升机的概况11.1.1 常用汽车举升机的类型11.1.2 汽车举升机的主要参数12 举升机方案的拟定12.1 举升装置的要求12.2 普通式双柱汽车举升机结构方案的确定13 普通式双柱汽车举升机的结构设计23.1 举升装置23.2 立柱33.3 支撑机构33.4 平衡机构43.5 保险机构54 普通式双柱汽车举升机的强刚度分析与验算54.1 普通式双柱举升机立柱的结构分析和验算54.1.1 主立柱的截面特性分析与计算54.1.2 主立柱的强度分析与验算74.1.3 主立柱的刚度计算114.2 托臂部分的强度校核124.2.1 托臂部分截面特性124.2.2 托臂部分强度核算124.2.3 从托臂处考虑挠度情况145 液压系统145.1 液压系统工作原理145.2 液压缸活塞杆受压校核155.2.1 液压缸活塞杆强度验算155.2.2 液压缸活塞杆受压稳定性校核156 结论16致 谢17参考文献18塔里木大学毕业设计1 绪论1.1 举升机的概况1.1.1 常用汽车举升机的类型目前，全国生产汽车举升机的厂家较多，有双柱式举升机、四柱式、剪式、组合移动汽车式等。从举升机的外型来分类的基本形式就有：普通双柱式、龙门双柱式、四立柱式、剪式、移动式和单立柱式等汽车举升机按照举升机的举升装置的形式分类也有很多种，包括丝杠螺母举升式、链条传动举升式、液压缸举升式、齿轮齿条举升式等举升机。从举升机的驱动方式，主要有：电机驱动式举升机和液压驱动式举升机。1.1.2 汽车举升机的主要参数普通式双柱举升机、龙门式双柱举升机和四立柱式举升机这三种目前市场上主要的汽车举升机的主要技术参数统计如表1-1所示。表1-1汽车举升机的主要参数 额定举升质量最大举升高度盘距地高度全程上升时间全程下降时间普通式双柱2.5-4 T 1700-1800mm110-180mm50-70 Sec20-60 Sec龙门式双柱2.5-4 T 1700-1800mm110-180mm50-70 Sec20-60 Sec四立柱式2.5-4.5 T1700-1800mm110-180mm50-70 Sec20-60 Sec2举升机方案的拟定 举升机的结构形式主要有：（1）整体结构形式；（2）举升方式；（3）驱动方式；（4）平衡方式；（5）保险与保护方式；（6）托盘结构。2.1 举升装置的要求2在我国的规定中讲到举升机的设备安装电器系统的绝缘、耐压和保护电路的连续性都要符合GB5226的有关规定。而在欧美地区同样也有其相应的明文规定。举升机的设计中液压系统的设计也是至关重要的。在欧洲地区液压缸、气缸、管路及接头受调压阀设定的最大压力的限制。他们至少应承受该压力的2倍（采用液压驱动时）或是该压力的3倍（采用气压驱动时）并且要没有永久变形。软管、气袋、膜盒的尺寸在设计时应使之承受至少3倍的调压阀设定的最大压力值的爆破压力。 我国对举升机的性能要求也比较繁多，例如：（1）举升机应设有限制行程限位装置，如有需要则该装置应动作灵敏、安全可靠。（2）液压系统工作应平稳、无振动、无爬行现象。（3）液压式举升机除液压系统能自锁外还应没有机械锁止装置。（4）机械式举升机任意时刻都能安全自锁。（5）举升机正常运行时的噪音不得超过80dB。（6）举升机工作环境温度为040，全行程连续举升额定质量20次，油温不得高于60。（7）在试验台上对液压系统施高150%的额定使用压力，保持2min，不允许有永久变形、漏油及其他异常现象。（8）在无故障工作基础上，机械式举升机的使用继续进行到3000次，则液压举升机可以继续进行到9000次，以安全可靠为前提，检查零部件损坏程度，允许更换损坏件，允许添加润滑剂。2.2 普通式双柱汽车举升机结构方案的确定通过对汽车举升机的结构的认识和了解，确定了本次设计的举升机的总体方案。如下图2-1所示：本次设计的是由液压驱动的普通式双柱汽车举升机。它的结构主要包括以下几个部分：举升装置、同步驱动装置、立柱和托臂。普通式双柱汽车举升机的举升机构的传动系统是由液压系统来驱动和控制的，由两边两个立柱里安装的液压油缸来推动连接立柱与滑台的链条，使滑台上安装的大滚轮沿立柱滚动，实现滑台的上下移动。用钢丝绳作为同步装置来保持整个举升机的同步性。托臂与立柱内的滑台相连，当滑台上下移动时就带动托臂一起移动。它的特点是：性能可靠，低能耗，操作方便；无横梁，结构简单；非对称托臂可伸缩，保证了安全性；托脚的最低位置低，使得车辆的底盘可以比较低，对各种车辆的应性大了；与螺杆式的举升机相比，使用寿命较长；价格低廉，拥有的市场份额较大。图2-1 普通式双柱举升机的结构示意图3 普通式双柱汽车举升机的结构设计3.1 举升装置9本次设计的举升机的举升装置是由液压系统以及电箱组成的。通过电箱的开关启动电动机来控制液压单元，液压油进出液压缸，并通过链条连接液压缸和滑台来带动整个设备的举升动作，如图所示图3-1 驱动举升装置示意图图3-1是本次设计的普通式双柱汽车举升机的驱动装置及举升装置的示意图，从图中可以看到左右两边立柱内的两个举升装置是通过液压软管来连接的，它的一个不足的地方就是左右两个液压缸在开始举升时有一个时间差，这会导致因左右两边的举升速度不一样而举升不平衡。因此，我们在液压举升的基础上增加了钢丝绳的同步装置，用这样的同步装置来弥补液压缸带来的缺点。图3-2是普通式双柱汽车举升机的举升装置的结构图：图3-2 普通式双柱汽车举升机的举升装置结构图从图中可以看到，普通式双柱汽车举升机的举升装置是将链条镶嵌在滑轮槽内来带动液压杆达到举升的目的。3.2 立柱普通式双柱汽车举升机的立柱有两个，分别是左、右两边各一个立柱。图3-3是左边立柱的俯视图。整个举升机的重量几乎都是由立柱来支撑的，因此它必须要有一定的强度和刚度。（强刚度的设计计算在第四章）。立柱中间的空间是用来放置举升装置以及滑台部件的。整个立柱部分的行位公差要求也比较高，如图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线度和平行度，立柱内外表面还要有一定的粗糙度7等。图3-3 左立柱的俯视图3.3 支撑机构托臂部分是属于举升机的支撑机构。当汽车进入到举升机的范围里时，整个支撑机构就通过改变摇臂的角度或方向来改变托臂的整个工作范围的宽度。本次设计的支撑机构是非对称式的托臂，这样设计增加了托臂的宽度，实质就等于增加了托臂的工作范围，而且左右两侧的托臂的臂长都是有一定的伸缩性的。如图3-4所示：图3-4 非对称式托臂的工作范围示意图1托臂原始工作位置，2托臂伸长后的工作位置其中，图中方格阴影部分就是托臂的工作范围。托臂未伸长前的工作范围按照轨迹1来运动；托臂伸长后的工作范围按照轨迹2来运动；而且，图中的轨迹1和2是托臂的两个极限位置，在1和2的范围内，托臂的长度是可以伸缩的。但是由于托臂属于支撑机构，它是要承受一定的重量的，所以本次设计采用非对称式的结构就更能保证托臂的强度和刚度了。非对称式托臂的详细结构如下图3-5所示：图3-5 非对称式托臂的结构图3.4 平衡机构由于举升机在上升或下降时必须要采用强制性的平衡装置来确保汽车整体的水平位置保持一致，所以本次设计采用了钢丝绳来作为整个举升机的平衡机构。本次设计所采用的是在单个立柱内安装两副左右对称的钢丝绳，但是在这个单个立柱里面的钢丝绳的走向确是两个相反的方向，用户可以通过改变钢丝绳的张力来使左右两边的滑台在抬升的过程中保持平衡。要注意的是两边确定的钢丝绳的张力必须一致，这样才能真正的平衡。单个立柱里的钢丝绳的走向如图3-6所示：图3-6 单个立柱内钢丝绳的走向示意图3.5 保险机构汽车举升机是一种对安全性能要求特别高的举升设备。通常设有多种保险装置和保护措施：液压回路的保压、机械锁止保险装置、机械自锁装置、举升过载保护、冲顶保护、防滑等等。机械自锁是指失去驱动力后，利用机械机构的重力（被驱动物体的阻力）来自动阻碍其运动的保护1。本次设计中电磁铁安全锁机构的组成是：在两个滑台上均有安装安全卡位条，当汽车升起后，卡位条与电磁铁连接的支撑板构成机械自锁机构，由于两个立柱上均装有电磁铁安全锁，如图3-7所示，并且这两个安全锁所装的位置不在同一直线上而是互相错开在对角线上，起到双保险的作用。图3-7 电磁铁安全锁1电磁铁，2保险孔板，3保险孔支撑座作为保险装置的电磁铁安全锁是由好几个零件组成的。其中主要的几个零件包括：电磁铁、保险孔板、保险孔支撑座。当电磁铁得电将保险孔支撑座吸住时，它和锁紧板之间没有接触，此时的举升机处于保险打开状态，整个滑台可以自由地上下移动。当电磁铁失电时，保险孔支撑座处于图示状态，此时的保险孔支撑座将与滑台上的锁紧板互相顶住，使滑台固定在一个位置而不能上下移动，起到保险的作用。4 普通式双柱汽车举升机的强刚度分析与验算双柱式汽车举升机的结构形式有多种，本次设计举升机是指液压驱动的双柱举升机。此类举升机构的传动系统由液压系统驱动和控制的，通过两立柱内安装的液压油缸实现上下运动，推动连接立柱与滑台的链条，使滑台上安装的大滚轮沿立柱滚动，实现滑台的上下移动。举升设备的主要部分有：举升机构、支承机构、平衡机构和电磁铁安全锁机构。本次设计的举升机的主要性能参数为：额定举升载荷4吨；在载重4吨情况下，由最低位置举升到最高位置需50秒；当拉下操纵杆使溢流阀接通，4吨轿车由最高位置降到最低位置所需时间不小于50秒；电动机功率2.2 KW；举升臂在最低位置时的举升高度为120mm，最大举升高度为1850mm，工作行程为1730mm。4.1 普通式双柱举升机立柱的结构分析和验算4.1.1 主立柱的截面特性分析与计算主立柱体是举升机主要的受力承重部件。举升机立柱在工作时受来自于保险锁机构处因承重的压力和升降滑台滚轮作用在立柱上的弯矩。因此，立柱在这两种力的作用下，有向内弯的变形趋势，底部焊口在拉压应力的作用下有开裂的倾向，故立柱底部与底座处焊有加强筋。立柱壳体用钢板整体压制成形，其内部相应位置焊有保险装置支承板，用于锁定状态时受力和承重，下部与底座焊接。其中一个立柱体上还装有液压泵站和电气控制箱。主立柱作为主要的承重部件，先对其截面特征进行分析，主要是确定立柱截面形心的位置和截面的惯性矩。(1) 确定立柱截面形心和中性轴的位置4将整个截面分为A1、A2、A3三个部分，取与截面底边互相重合的Z轴为参考轴（见图4-1举升机主立柱横截面示意图），Z1、Z2、Z3分别为三个组合截面的中性轴，则三个截面的面积及其形心至Z轴的距离分别为： 图4-1举升机主立柱横截面示意图 重心C到相应边的距离e：5 (4-1)整个截面形心C在对称轴Y上的位置则为： (4-2)(2) 确定惯性矩设三截面的形心分别为C1、C2、C3，其形心轴为Z1、Z2、Z3（图3-1），它们距Z轴的距离分别为：由平行移轴公式，三截面对中性轴Z的惯性矩分别为： (4-3) 、为三截面对各自心轴Z1、Z2、Z3的惯性矩，将三截面对中性轴Z的惯性矩相加，可得立柱整个截面对中性轴Z的惯性矩： (3) 立柱静矩S的计算：立柱整个截面上半部分的静矩S1： (4-4) 其中、分别为三截面各自的静矩，所以立柱整个截面上半部分的静矩S为： 立柱整个截面下半部分的静矩S2： 4.1.2 主立柱的强度分析与验算5举升机工作时，其托臂将汽车举升至一定高度后锁定，举升机直接承载处位于托臂端部，故应先对滑台部件进行受力分析（见图4-2滑台部件受力情况示意图）：在分析之前，对滑台部件进行了调查。其中本次设计的滑台部件的组成之一是大滑轮，滑轮的种类形状有很多，有“两个大圆柱滚轮型”、“四个顶角处是采用四个小滚轮型”、还有最原始的“四个角用四个橡胶滑块”或是“用两个滑块代替两个大圆柱滚轮”，但是用的较多的是“采用两个大圆柱滚轮”的形式，如果采用其他类型的滚轮例如用滑块来代替滚轮，那么整个滑台就不容易锁定，容易滑动；除此之外就是同步性的问题也不容易解决2。图4-2滑台部件受力情况示意图(1) 滑台部件受力情况分析滑台部件自身重量近似估算如下：滑台组合件尺寸：采用160160方钢，壁厚8 mm，高800mm滑台体积： 摇臂座尺寸：采用100100方钢，壁厚8 mm，长440mm摇臂座体积： 托臂近似尺寸：采用100100方钢，壁厚8 mm，长（800310）1110mm托臂体积：钢材比重选取：所以，滑台部件、摇臂座和托臂的重量为 将滑台、摇臂座和托臂一起考虑 图4-2中，单侧托臂受到的最大载荷为2吨，加上自重，托臂端部受力为2066.37kg,F1和F2是立柱通过滚轮给予的反力，FBX和FBY为保险支承板给予的支承力，B处为支承点，假定自重全部集中在负载处，有： (4-5) (4-6) (4-7) 由式4-7得，代入式4-6 假定 则由式4-5得： 综上所述，考虑滑台部件中滑台、摇臂座和托臂的总自重，假定自重全部集中在负载处，近似估算值为66.37kg。单侧托臂受到的最大载荷为2000kg，加上滑台部件的自重，托臂端部受力大小为2066.37kg，F1和F2是立柱通过滚轮给予的反力，F1=F2，FBX和FBY为保险支承板给予的支承力，B处是支承点位置，则：。(2) 举升机主立柱受力情况分析主立柱受力情况（见图4-3普通式双柱举升机主立柱受力情况示意图），F1和F2是滑台通过滚轮作用在立柱上的力（图示为最高位置），FBX和FBY为滑台作用在立柱上的支承力（压力），RHX、RHY和MH为底部支座反力。针对立柱受力情况，经计算得：图4-3普通式双柱举升机主立柱受力情况示意图 (3) 普通式双柱举升机主立柱强度校核计算11从图4-3看出，整个立柱体相当于一个悬臂梁，可画出立柱的弯矩图和剪力图。由F1引起的弯矩图和剪力图见图4-4：图4-4 立柱上F1作用力及其弯矩图和剪力图l=2600mm b=2415mm a=185mm 由F2引起的弯矩图和剪力图见图4-5：图4-5 立柱上F2作用力及其弯矩图和剪力图l=2600mm b=1890mm a=710mm 由FBY产生的M引起的弯矩图见图4-6：图4-6立柱上M作用力及其弯矩图 综上所述，立柱受力的合成弯矩图和合成剪力图如图4-7所示。图4-7立柱受力的合成弯矩图和合成剪力图从图中可以得出 在截面C处，剪力最大，弯矩最大,所以此处是危险截面，前面计算已经得到， 抗弯截面模数为 (4-8)截面上半部分静矩 ， (4-9)以下进行强度校核：（1）校核正应力强度： (4-10)许用应力选： (4-11)，满足强度条件。（2）校核剪应力强度： (4-12)选，而许用应力 (4-13)，满足强度条件。（3） 折算应力强度校核： 主立柱横截面上的最大正应力产生在离中性轴最远的边缘处，而最大剪应力则产生在中性轴上，虽然通过上面的校核说明在这两处的强度都是满足要求的，但是因为在截面C处，M和Q都具有最大值，正应力和剪应力都比较大，因此这里的主应力就比较大，有必要根据适当的强度理论进行折算应力校核，取该截面边缘处某点K进行计算： (4-14) (4-15) 由于点K处在复杂应力状态，立柱体材料采用的HT200钢是塑性材料，可以采用第四强度理论，将的数值代入，用统计平均剪应力理论对此应力状态建立的强度条件为： (4-16)所以 即 (4-17)按第四强度理论所算得的折算应力也满足许用强度要求。4.1.3 主立柱的刚度计算 用迭加法：（1） 由F2引起的绕度：（往外弯）用式 (4-18)E：弹性模量的选择： 碳钢取：取= = (4-19)（2） （往内弯）由F1引起的绕度： （3）由M引起的绕度： (4-20)（往外弯）此植可忽略不计。实际往内弯的绕度 4.2 托臂部分的强度校核114.2.1 托臂部分截面特性托臂部分截面属于变截面，以下先计算截面特性数据：（1）小臂截面尺寸：7070方钢，壁厚8mm，a=70,b=54 惯性矩： (4-21) (4-22)静矩计算：（2）大臂截面尺寸：9292方钢，壁厚8mm，a=92,b=76 惯性矩： 4.2.2 托臂部分强度核算 图中的A、B、C、D分别对应着托臂示意图中的A、B、C、D四个截面：图4-9 托臂示意图 (a) A-A截面 (b) B-B截面（同D-D截面） (c) C-C截面图4-10 典型截面示意图（1）A截面： 惯性矩： ;保险系数较小可满足强度要求。（2） B截面：9292方钢 所以 cm4 保险系数较小可满足强度要求。（3） C截面： 所以 满足强度要求。（4）D截面： 惯性矩： 保险系数较小可满足强度要求。4.2.3 从托臂处考虑挠度情况托臂亦相当于一个悬臂梁，端部受力，托臂部件由大臂和小臂组成，将从大臂和小臂处分别考虑：小臂端部处挠度： （4-23）大臂端部处挠度：经受力分析，大臂端部受一个力P2066.37kg和一个弯矩 M2066.3770144645.9kgcm； （4-24）因载荷引起的挠度为： 因托臂的大小臂之间有1mm间隙，由此产生挠度： 主立柱的弯曲绕度使滑台产生转动，滑台的转动又使托臂有一定的下沉量，经计算，。 故托臂端部总下沉量为：在举升机行业标准中，此值满足距立柱最远点的托臂支承面下沉量要求。5 液压系统5.1 液压系统工作原理3启动电动机按钮后电机起动并带动油泵从油箱中吸入压力油送到举升缸中使活塞杆移动，此时安全溢流阀关闭。此阀的压力在出厂前已经调好，以保证起重的额定载荷的要求。当系统中压力超过极限时，自动溢流卸油阀松开，起动按钮停止供油，提升结束，开始作业工作。如果拉动滑台上两个机械安全锁后再按手动式下降阀便开始卸油下降。5.2 液压缸活塞杆受压校核85.2.1 液压缸活塞杆强度验算根据活塞杆只受压力的工作情况，强度验算公式为： (5-1) 式中：F载荷力KN。 这里 （5-2)活塞杆材料应用应力MPa (5-3)其中：材料屈服极限，n=安全系数。取 则 实际采用之活塞杆直径，所以符合受压强度要求。5.2.2 液压缸活塞杆受压稳定性校核3液压缸压杆安装形式如下图示8：已知：缸体长度 工作行程 活塞杆直径 计算长度 活塞杆截面积 活塞杆转动惯量 活塞杆回转半径 柔性系数 末端条件系数 图5-1 液压缸压杆安装图则 由于，则可按下列公式计算临界载荷 (5-4)式中：E材料弹性模量，取则：取安全系数, 临界稳定载荷 实际工作载荷 所以满足压杆稳定条件。6 结论本文首先对所有的汽车举升机的情况进行了简单的阐述，并介绍了各类汽车举升机的结构特点，对汽车举升机有了初步了认识。然后再根据各类汽车举升机的各种使用要求，结合前人设计的举升机的各种结构，按照自己所要设计的举升机的要求对汽车举升机进行了结构方面的设计。本次所设计的举升机是采用以液压驱动、液压缸为举升装置以及钢丝绳为同步装置的普通式双柱汽车举升机。液压驱动是由液压系统以及电箱组成的。整个举升机的外形是双柱式的，同时它的支撑机构是非对称式的托臂。通过电磁铁安全锁将立柱内的滑台固定住，起到保护的作用。总结这次普通式双柱汽车举升机的设计，可以归纳为以下几点：通过市场调查，首先了解了汽车举升机种类，并熟悉了各类汽车举升机的外形以及它们的功能特点和使用要求等。在对汽车举升机有了一定的了解后，将各类汽车举升机的装配结构作了对比，最终确定了本次设计的普通式双柱汽车举升机的设计方案。在确定了设计方案之后，就对普通式双柱汽车举升机的结构进行了设计。在设计过程中通过参考其它形式的举升机的结构特点，再结合了自己的设计思想，最终把此次普通式双柱汽车举升机的结构设计成由举升装置、立柱、支撑机构、平衡机构和保险机构五大部分组成。由于汽车举升机是一种将汽车抬升到一定高度后用于汽车维修或保养的举升设备。因此，在工作的情况下它必须要承受一定的载荷。所以，在设计了汽车举升机的结构之后，还对它的强度、刚度进行验算，以保证举升机有足够的承载能力来安全有效地工作。除了对普通式双柱汽车举升机的机械结构进行设计、验算外，还进行了液压部分的验算。因为本次设计的普通式双柱汽车举升机的驱动系统采用的是液压驱动，而且它的举升装置采用了液压缸举升。而液压缸受压的活塞杆是属于细长杆，所以设计时必须要考虑到细长杆的稳定性，所设计的方案必须要通得过验算。致 谢 随着在学校的毕业设计的结束,离校之际也离我们不远了，设计虽然很累,但是我们从中学到了学多知识与技能。在设计中,无论是老师还是同学都给了我很大的帮助,作大学生活和学习中的最后一次作业,它考察的不仅仅是我们所学的知识,更体现出了我们把所学的理论知识应用于实践中的能力。 从定毕业论文题目到论文的结束,这期间遇到了许多困难，有些事自己解决的，有些是同学给予的帮助，实在困难时还有我们的指导老师张有强老师做后盾，张老师曾细心的给我们讲解论文的格式和设计的思路，和他的交谈中我们感受到的是强烈的责任感,我很荣幸有这么好的老师。在这里我发自肺腑的说一句“张老师谢谢你”。同时也感谢在这四年中给予我们知识的所有老师,是你们的辛勤播种造就了我们的明天,在我们即将走出校园时,我忠心的祝福你们身体健康,工作顺利.在我们走向工作岗位后,我们也会用我们的实际行动来回报你们对我的教育之恩!参考文献1 孔红梅.液压举升机同步系统J.液压气动与密封,2000.1:20-23.2 刘敏杰.几种举升机构的结构与性能分析J.专业汽车,1999.2:23-25.3 王惠.举升机液压系统的设计J.机械设计，1996.4:25-27.4 吴宗泽 罗圣国主编.机械设计课程手册M,高等教育出版社,1996.4 5 王宗发主编.实用机械设计北京理工大学出版社 1998.2 6 汪恺主编.机械设计标准应用手册第三卷M,机械工业出版社,1996.10 7 濮良贵,纪名刚主编.机械设计第八版,高等教育出版社,2001.6 8 王国彪,杨占敏.液压举升机构定位尺寸的分析J,矿山机械,1995.4:39-41.9 林晨.新型液压汽车举升机J.林产化工通讯,1995.2:22.10 文嘉性,冯克良,章武烈.QJ-2型汽车举升机的设计与制造J.陕西汽车,1995.3:17-25.11 单辉祖.材料力学第二版.高等教育出版社,2004.8.17