汽車雙柱舉升機設(shè)計畢業(yè)設(shè)計計算書.doc

河北建筑工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計計算書設(shè)計題目：汽車雙柱舉升機設(shè)計目錄第1章 方案的擬定1.1舉升機的基本情況11.2 汽車舉升機的主要結(jié)構(gòu)與要求21.3結(jié)構(gòu)方案的確定31.4，普通式雙普通式雙柱汽車舉升機設(shè)計的性能參數(shù)42結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1舉升裝置52.2立柱62.3支撐機構(gòu)72.4平衡機構(gòu)92.5保險機構(gòu)103 普通式雙柱汽車舉升機的強剛度分析與驗算3.1主立柱的特性分析與計算123.2 托臂部分的強度校核234 液壓系統(tǒng)設(shè)計4.1液壓原理圖設(shè)計284.2 液壓元件的選用314.3 液壓缸活塞桿受壓校核335、利用solidworks軟件進行三維建模應(yīng)力分析5.1利用solidworks軟件進行應(yīng)力分析的過程355.2對立柱進行simulation分析365.3對液壓桿進行simulation分析38設(shè)計項目計算與說明結(jié)果第1章 方案的擬定1.1 舉升機的基本情況1.1.2 汽車舉升機的主要參數(shù)1.2 汽車舉升機的主要結(jié)構(gòu)與要求1.3結(jié)構(gòu)方案的確定1.4，普通式雙普通式雙柱汽車舉升機設(shè)計的性能參數(shù)第2章 結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1舉升裝置2.2立柱2.3支撐機構(gòu)2.4平衡機構(gòu)2.5保險機構(gòu)3 普通式雙柱汽車舉升機的強剛度分析與驗算3.1主立柱特性分析與計算3.1.1 主立柱的截面特性分析與計算3.1.1.1 確定立柱截面形心和中性軸的位置3.1.1.2 確定慣性矩3.1.1.3 立柱靜矩s的計算3.1.2 主立柱的強度分析與驗算3.1.2.1 滑臺部件受力情況分析3.1.2.2 舉升機主立柱受力情況分析（1）校核正應(yīng)力強度（2）校核剪應(yīng)力強度：（3）折算應(yīng)力強度校核3.1.3 主立柱的剛度計算3.2 托臂部分的強度校核3.2.1 托臂部分截面特性3.2.2 托臂部分強度核算3.2.3 從托臂處考慮撓度情況4 液壓系統(tǒng)設(shè)計4.1液壓原理圖設(shè)計4.1.1機械鎖回路4.1.2升降回路4.1.3 補油回路4.2 液壓元件的選用4.2.1液壓缸的選用3.2.2閥的選擇4.3 液壓缸活塞桿受壓校核4.3.2 液壓缸活塞桿受壓穩(wěn)定性校核5、利用solidworks軟件進行應(yīng)力分析5.1利用solidworks軟件進行應(yīng)力分析的過程5.2對立柱進行simulation分析5.3對液壓桿進行simulation分析普通式液壓雙柱汽車舉升機設(shè)計第1章 舉升機的方案擬定1.1 舉升機的基本情況1.1.1 常用汽車舉升機的結(jié)構(gòu)類型目前，全國生產(chǎn)汽車舉升機的廠家較多，生產(chǎn)的舉升機的形式也比較繁多，有雙柱式舉升機、四柱式、剪式、組合移動汽車式等。僅從舉升機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按照舉升機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。從舉升機的驅(qū)動方式分，主要有：電機驅(qū)動式舉升機和液壓驅(qū)動式舉升機。1.1.2 汽車舉升機的主要參數(shù)普通式雙柱舉升機、龍門式雙柱舉升機和四立柱式舉升機這三種目前市場上主要的汽車舉升機的主要技術(shù)參數(shù)統(tǒng)計如表1-2所示。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普通式雙柱2.5-4 t1700-1800mm110-180mm50-70 sec20-60 sec龍門式雙柱2.5-4 t1700-1800mm110-180mm 50-70 sec20-60 sec四立柱式2.5-4.5 t1700-1800mm110-180mm50-70 sec20-60 sec表1-2汽車舉升機的主要參數(shù)1.2 汽車舉升機的主要結(jié)構(gòu)與要求舉升機的結(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)定中講到舉升機的設(shè)備安裝電器系統(tǒng)的絕緣、耐壓和保護電路的連續(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。我國對舉升機的性能要求也比較繁多，例如：（1）舉升機應(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）液壓式舉升機除液壓系統(tǒng)能自鎖外還應(yīng)沒有機械鎖止裝置。（4）機械式舉升機任意時刻都能安全自鎖。（5）舉升機正常運行時的噪音不得超過80db。（6）舉升機工作環(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?，F(xiàn)象。（8）在無故障工作基礎(chǔ)上，機械式舉升機的使用繼續(xù)進行到3000次，則液壓舉升機可以繼續(xù)進行到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結(jié)構(gòu)方案的確定通過對汽車舉升機的結(jié)構(gòu)的認識和了解，確定了本次設(shè)計的舉升機的總體方案。本次設(shè)計的是由液壓驅(qū)動的普通式雙柱汽車舉升機。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。普通式雙柱汽車舉升機的舉升機構(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。1.4，普通式雙普通式雙柱汽車舉升機設(shè)計的性能參數(shù)本次設(shè)計的舉升機的主要性能參數(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所需時間：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60秒；電動機功率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：1850mm；工作行程：1730mm。第2章 普通式雙柱汽車舉升機的結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 舉升裝置本次設(shè)計的舉升機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)啟動電動機來控制液壓單元，液壓油進出液壓缸，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液壓缸帶來的缺點。圖2.2是普通式雙柱汽車舉升機的舉升裝置的結(jié)構(gòu)圖：圖2-2普通式雙柱汽車舉升機的舉升裝置結(jié)構(gòu)圖從圖中可以看到，普通式雙柱汽車舉升機的舉升裝置是將鏈條鑲嵌在滑輪槽內(nèi)來帶動液壓桿達到舉升的目的。2.2 立柱普通式雙柱汽車舉升機的立柱有兩個，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度和剛度。（強剛度的設(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 支撐機構(gòu)托臂部分是屬于舉升機的支撐機構(gòu)。當(dāng)汽車進入到舉升機的范圍里時，整個支撐機構(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剛度了。非對稱式托臂的詳細結(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2.4 平衡機構(gòu)由于舉升機在上升或下降時必須要采用強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的平衡機構(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 保險機構(gòu)汽車舉升機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措施：液壓回路的保壓、機械鎖止保險裝置、機械自鎖裝置、舉升過載保護、沖頂保護、防滑等等。機械自鎖是指失去驅(qū)動力后，利用機械機構(gòu)的重力（被驅(qū)動物體的阻力）來自動阻礙其運動的保護10。本次設(shè)計中電磁鐵安全鎖機構(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)成機械自鎖機構(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。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，它和鎖緊板之間沒有接觸，此時的舉升機處于保險打開狀態(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的強剛度分析與驗算雙柱式汽車舉升機的結(jié)構(gòu)形式有多種，此次設(shè)計的舉升機構(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：舉升機構(gòu)、支承機構(gòu)、平衡機構(gòu)和電磁鐵安全鎖機構(gòu)。本次設(shè)計的舉升機的主要性能參數(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60秒；電動機功率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主立柱特性分析與計算3.1.1 主立柱的截面特性分析與計算5主立柱體是舉升機主要的受力承重部件。舉升機立柱在工作時受來自于保險鎖機構(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3-1舉升機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 主立柱的強度分析與驗算舉升機工作時，其托臂將汽車舉升至一定高度后鎖定，舉升機直接承載處位于托臂端部，故應(yīng)先對滑臺部件進行受力分析（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3-2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：采用160160方鋼，壁厚8 mm，高800mm滑臺體積： 搖臂座尺寸：采用100100方鋼，壁厚8 mm，長440mm搖臂座體積： 托臂近似尺寸：采用100100方鋼，壁厚8 mm，長（800310）1110mm托臂體積：鋼材比重選?。核?，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，fbx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載處，有： (3.5) (3.6) (3.7) 由式3.7得，代入式3.6 假定 則由式3.5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，f1和f2是立柱通過滾輪給予的反力，f1=f2，fbx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 舉升機主立柱受力情況分析主立柱受力情況（見圖3.3普通式雙柱舉升機主立柱受力情況示意圖），f1和f2是滑臺通過滾輪作用在立柱上的力（圖示為最高位置），fbx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。針對立柱受力情況，經(jīng)計算得：rhx=0 rhy=fby=2066.37kg 3.1.2.3 普通式雙柱舉升機主立柱強度校核計算從圖3.3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。圖3-3普通式雙柱舉升機主立柱受力情況示意圖由f1引起的彎矩圖和剪力圖見圖3.4：圖3-4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3.5：圖3-5 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3-6立柱上m作用力及其彎矩圖 綜上所述，立柱受力的合成彎矩圖和合成剪力圖如圖3.7所示。圖3-7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： (3.8)截面上半部分靜矩s171.24cm3， (3.9)以下進行強度校核：（1）校核正應(yīng)力強度： (3.10)許用應(yīng)力選： (3.11)，滿足強度條件。（2）校核剪應(yīng)力強度：(3.12)選，而許用應(yīng)力(3.13)，滿足強度條件。（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邊緣處，而最大剪應(yīng)力則產(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，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)膹姸壤碚撨M行折算應(yīng)力校核，取該截面邊緣處某點k進行計算：(3.14)(3.15) 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)建立的強度條件為： (3.16)所以 即 (3.17)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。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 (3.18)e：彈性模量的選擇： 碳鋼?。?96206gpa取201gpa=20.1106n/cm2= = (3.19) （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）此值可忽略不計。實際往內(nèi)彎的繞度 3.2 托臂部分的強度校核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：7070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：9292方鋼，壁厚8mm，a=92,b=76慣性矩： 3.2.2 托臂部分強度核算圖示為左后托臂部件圖：圖3-9左后托臂部件圖圖中的a、b、c、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3-10托臂示意圖按照a,b,c,d幾個典型截面進行分析，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3.11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)較小可滿足強度要求。（2）b截面：9292方鋼a1=8015=1200mm2 ya1=92+15/2=99.5mm a2=9292-7676=8464-5776=2688mm2 ya2=92/2=46mm yc=(120099.5+268846)/(1200+2688)=243048/3888=62.51mmia1=80153/2+(99.5-62.51)21200=1664412.12mm4 ia2=(924-764)/12+(62.51-46)22688=392.46cm4 所以cm4w=89.41cm3 保險系數(shù)較小可滿足強度要求。（3）c截面：a1=12cm2ya1=92+15/2+60=15.95cm a2=26.88cm2ya2=4.6cm a3=6010=6cm2 ya3=92+60/2=12.2cm ia1=50153/2+(15.95-8.56)212=641.73cm4 ia2=(924-764)/12+(8.56-4.6)216.88=759.875cm4 ia3=163/12+(12.2-8.56)26=183.615cm4 所以ia總=ia1+ia2+ia3=1585.22cm4 w=i總/8.65=1585.22/8.65=183.26cm3 mc=2066.3794=194238.78kgcm 滿足強度要求。（4）d截面：慣性矩：i=318.976cm4 ； w=69.342cm3md=2066.3753=109517.61kgcm ,保險系數(shù)較小可滿足強度要求。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： （3.23）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 m2066.3770144645.9kgcm； （3.24）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)動又使托臂有一定的下沉量，經(jīng)計算，。 故托臂端部總下沉量為：在舉升機行業(yè)標準中，此值滿足距立柱最遠點的托臂支承面下沉量要求。第4章 液壓系統(tǒng)設(shè)計4.1液壓原理圖設(shè)計舉升機的液壓回路如圖所示，共由三個部分組成：升降回路、補油回路和機械鎖回路。4.1.1機械鎖回路機械鎖回路由油缸1、油缸2和兩位三通閥3組成。油缸1控制左舉升臂機械鎖的開合，油缸2控制有機械鎖的開合。當(dāng)二位三通閥3處于圖石油為工作時，兩缸下腔與油缸直接相通，腔內(nèi)油壓為為a，油缸活塞在缸內(nèi)彈簧和機械鎖動齒條自重作用下收回，機械鎖閉合，舉升機的舉升臂被鎖住，不能移動。此時人可以進行各種維修工作。當(dāng)電磁鐵ya1得電，兩位三通閥3左位工作，壓力油進入液壓缸1、2的下腔驅(qū)動活塞向上移動，將機械鎖打開，此時舉升臂可以自由上升或下降工。4-1液壓原理圖4.1.2 升降回路升降回路由左升降液壓缸14、三位四通換向閥6以及節(jié)流閥8、單向閥9組成。其中，液壓缸13和14分別驅(qū)動舉升機的左右兩個舉升臂的升降，兩缸串聯(lián)，缸13的上腔和缸14的下腔直接相連，在無泄漏的情況下，活塞上升時，左缸13上腔流出的液壓油全部流入右缸14的下腔。這樣兩缸活塞就會同時上升和下降。入鍋兩缸的內(nèi)徑及活塞的直徑設(shè)計合理，就會使兩缸同步的上升和下降，舉升機的兩個舉升臂也就始終處于相同的高度。 液壓缸13、14活塞的升降由三位四通換向閥6控制，當(dāng)電磁鐵ya2得電時，換向閥6處于左位，液壓油經(jīng)過單向閥9驅(qū)動油缸13和14的活塞同步上升，舉升機將汽車舉起。當(dāng)電磁鐵ya3得電時，換向閥6處于右位，液壓油驅(qū)動油缸13和14同步下降，缸13下腔排出的液壓油經(jīng)節(jié)流閥8流回油箱，舉升臂將汽車放下。此處單向閥9和節(jié)流閥8的作用是：當(dāng)舉升臂推動汽車上升時，液壓油經(jīng)單向閥9大量流入缸13的下腔，以較快的速度推動活塞上升;當(dāng)修理完畢，將汽車放下時，剛13下腔流出的液壓油需要經(jīng)過節(jié)流閥8流回油箱，形成節(jié)流閥出口調(diào)速回路，節(jié)流閥的節(jié)流及背壓作用可以防止舉升機在汽車重力和舉升臂自重的作用下過快下降，避免發(fā)生事故。當(dāng)ya2和ya3都不得電時，換向閥6處于中位，此時缸13和缸14的位置被鎖定不能移動，相對應(yīng)兩舉升臂也就停止不動。4.1.3 補油回路假如液壓油無泄漏，而油缸的設(shè)計和制造精度又達到要求的話，以上回路足以保證兩舉升臂的同步上升和下降。但由于泄漏不可避免，油缸和活塞之間，兩油缸之間的管路聯(lián)結(jié)等處都會產(chǎn)生一定的泄漏，壓力越大、使用時間越長，泄漏就越厲害。由于液壓油的泄漏兩活塞的移動必將產(chǎn)生誤差。隨著時間的推移，誤差不斷累積，當(dāng)累積達到一定程度，就會超過兩舉升臂允許的高度誤差，為了使兩舉升臂能長時間的同步運行，必須消除這種同步誤差，由于誤差主要由液壓油泄漏引起的，所以我們設(shè)計了補油回路。 補油回路由2個二位三通電磁閥10和11、液控單向閥12、溢流閥7及行程開關(guān)15和16組成，行程開關(guān)15和16安裝在舉升機兩側(cè)舉升臂行程的最上端，當(dāng)換向閥6左位工作，油缸13和14的活塞在液壓油的驅(qū)動下同時上升。假若兩活塞完全同步，同時達最高點，兩行程開關(guān)同時接通，補油回路不工作。如液壓缸13的活塞首先達到最高點，行程開關(guān)15被接通，但油缸14卻未達到頂點，開關(guān)16仍處于斷開狀態(tài)，則電磁鐵ya4得電，二位三通電磁閥10右位工作，液壓油通過電磁閥10右位和液控單向閥12向液壓缸14,下腔補油，使缸14的活塞繼續(xù)上行，直到到達最高點，當(dāng)達到最高點時，行程開關(guān)16也被接通，電磁鐵ya2和ya4同時失電，三位四通換向閥6回到中位，二位三通換向閥10也返回左位，液控單向閥12閉合，補油結(jié)束。 反之，若缸14活塞首先到達行程最高點，而缸13活塞還未到達時，行程開關(guān)16導(dǎo)通但15仍處于斷開位置，電磁閥ya5得電，其上位工作，壓力油通過閥11通至液控單向閥12控制口，將單向閥12打開。此時缸13活塞繼續(xù)上行，其上腔多余的液壓油通過液控單向閥12的控制口，將單向閥12打開，此時缸13活塞繼續(xù)上行。其上腔多余的液壓油通過液控單向閥12和換向閥10左位以及溢流閥7排入油箱，當(dāng)缸13到達其行程上端行程開關(guān)15接通時，ya5和ya2同時失電，閥6回到中位閥11恢復(fù)下位，液控單向閥12關(guān)閉，補油結(jié)束。此處溢流閥7的作用是產(chǎn)生一定的背壓，避免液控單向閥12打開時因缸14下腔直接連通油箱而產(chǎn)生的右升降臂在重力作用下下降的情況。 由于左右兩缸在結(jié)構(gòu)上是分離的，兩缸之間封閉腔具有一定的體積，當(dāng)舉升機負重上升時，兩缸之間封閉腔內(nèi)壓力會突然上升，由于油液具有可壓縮性，此封閉腔的體積會有所減小，使左缸在位置上升時會高于右缸，產(chǎn)生一定的高度誤差，但因為油液的可壓縮性很小，兩缸之間產(chǎn)生的高度差也很小，又因為舉升機對兩舉升臂間的高度誤差要求不高，而且兩舉升臂間的跨度又較大，所以因油液壓縮而產(chǎn)生的兩缸間的高度差對舉升機的正常工作不會產(chǎn)生任何影響，假如對兩缸之間的誤差要求較高的話，可以在起始位假裝兩個行程開關(guān)，控制補油回路進行補油即可。4.2 液壓元件的選用 本次設(shè)計的舉升機的主要性能參數(shù)為：額定舉升載荷3.5噸；在載重3.5噸情況下，由最低位置舉升到最高位置需60秒；當(dāng)拉下操縱桿使溢流閥接通，3.5噸轎車由最高位置降到最低位置所需時間不小于60秒；電動機功率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。4.2.1液壓缸的選用要保證汽車被水平舉起而不發(fā)生側(cè)偏，兩舉升臂必須始終保持同一高度，即兩液壓缸活塞的運行速度必須保持相同，因為缸13上腔流出的液壓油全部進入缸14的下腔，所以液壓油從缸13上腔流出的流量與流入缸14的下腔的流量相同。設(shè)缸13上腔流出的流量為，油缸上腔的截面積為，油缸的內(nèi)徑為,活塞桿直徑為,活塞的運行速度,則。同樣，設(shè)缸14下腔流入的流量為q14，油缸下腔截面積為s油缸內(nèi)徑為d，活塞的直徑為d，活塞運行的速度為，那么，因為，所以。又因為兩舉升臂受到的重力基本相等，所以，。根據(jù)機械工業(yè)出版社液壓與氣壓傳動第二版，查表8-8，選擇汽車舉升機執(zhí)行原件的工作壓力為1632mpa,又因為舉升重量為3.5t，根據(jù)公式，再權(quán)衡，取半徑得： ， 缸13有桿腔面積：= 缸14無桿腔面積： 因為，所以此液壓缸滿足液壓原理圖要求。又因為即經(jīng)計算得缸13無桿腔壓力:滿足設(shè)計要求。3.2.2閥的選擇根據(jù)系統(tǒng)最高壓力和系統(tǒng)液壓油流量選用液壓閥:二位三通電磁換向閥：23ey-h10b三位四通電磁換向閥：34d-10b直動式溢流閥：dbd-10齒輪泵：cbx-20214.3 液壓缸活塞桿受壓校核4.3.1 液壓缸活塞桿強度驗算根據(jù)活塞桿只受壓力的工作情況，強度驗算公式為：(4.1) 式中：f載荷力kn。 這里： (4.2)活塞桿材料應(yīng)用應(yīng)力mpa(4.3)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=32mm15.432mm，所以符合受壓強度要求。4.3.2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4-2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=32mm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=4l/d=41992/32=249mn1/2=8521/2=120.21 由于 l/k mn1/2，則可按下列公式計算臨界載荷pk=2nej/l2(4.4)式中：e材料彈性模量，取e=2.1105 mpa，jmm4，lmm則：pk=3.1416222.11011（3.1416/64）0.0384/19922=106924.6