[CAD圖紙全套]可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計

可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 1 摘 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(jī)設(shè)備如雨后春筍般的涌現(xiàn)。但符合國際標(biāo)準(zhǔn)的不多 ,中高檔層次的舉升機(jī)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(biāo)準(zhǔn)的、液壓驅(qū)動及可四輪定位的四柱式汽車舉升機(jī)。四柱式舉升機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī) ,為汽車維修企業(yè)服務(wù)。 關(guān)鍵詞 : 四輪定位，四柱式，液壓驅(qū)動，同步舉升 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 2 a an to As of of of of to in of of is to be of It is so on is in to it be 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 3 of is of in us of 套 資料 ， 扣扣 加 414951605 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 4 目 錄 摘要 1 2 0 引言 4 1 國內(nèi)外現(xiàn)狀 5 外的情況和發(fā)展趨勢 5 內(nèi)的情況和發(fā)展趨勢 9 2 課題分析 10 計技術(shù)要求 10 計特點 10 升機(jī)臺板降到下位時，與地面應(yīng)盡可能在同一平 面上 10 確選擇傳動方式 10 絲繩的選擇 10 車舉升機(jī)的安全保證措施 11 3 方案論證 11 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 5 機(jī)械結(jié)構(gòu) 11 壓結(jié)構(gòu) 12 4 機(jī)械部件設(shè)計計算 14 升機(jī)運動過程原理 14 柱設(shè)計計算 16 設(shè)計計算 20 度校核 22 度校核 23 身設(shè)計計算 23 度校核 25 度校核 27 絲繩強(qiáng)度校核 27 輪軸承的選用及校核 29 5 液壓系統(tǒng)設(shè)計計算 35 6 電氣控制原理 37 7 結(jié)論 40 8 參考文獻(xiàn) 41 9 附錄 43 10 譯文 44 11 原文說明 57 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 6 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 0 引言 由于我國汽車維修檢測設(shè)備行業(yè)起步晚、起點低，整體上仍然相當(dāng)落后。舉升機(jī)制造企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小、經(jīng)濟(jì)技術(shù)力量薄弱、各自為政、缺乏專業(yè)分工和廣泛合作；技術(shù)吸收、運用、開發(fā)、創(chuàng)新能力不強(qiáng)；抄襲、偽造現(xiàn)象和短期行為嚴(yán)重；市場營銷及服務(wù)水平低等問題還普遍存 在，致使全行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量差、結(jié)構(gòu)不合理、總量增長受到限制?！笆晃濉币?guī)劃的發(fā)展思路和目標(biāo)是：建立和完善一整套適應(yīng)社會主義市場經(jīng)濟(jì)要求的汽車維修檢測設(shè)備行業(yè)管理體制；密切結(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，力爭在產(chǎn)品質(zhì)量提高、品種配套、高新技術(shù)含量增大等三個方面，使汽車舉升機(jī)整體上接近國際先進(jìn)水平。 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 7 1 國內(nèi)外現(xiàn)狀 外的情況和發(fā)展趨勢 汽車舉升機(jī)在世界上已經(jīng)有了 80 多年的歷史。 1925 年在美國生產(chǎn)的第一臺汽車舉升機(jī) ,它是一種由氣動控制的單柱舉升機(jī) ,如圖 示 。 由于當(dāng)時 采用的氣壓較低 ,因而缸體較大 ,同時采用皮革進(jìn)行密封 ,因而壓縮空氣驅(qū)動時的彈跳嚴(yán)重且又不穩(wěn)定。直到 10 年以后 ,即 1935 年這種單柱舉升機(jī)才在美國以外的其它地方開始被采用。 圖 單柱舉升機(jī) 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 8 1937 年美國另外一家公司生產(chǎn)出第一臺四柱舉升機(jī) ,隨后在美國一家公司也生產(chǎn)出類似的舉升機(jī) ,如圖 示。這兩種舉升機(jī)均由螺旋驅(qū)動 , 圖 四柱舉升機(jī) 其方案是 :每一立柱內(nèi)均有一螺母及螺桿 ,由裝在地面上的鏈條串連起來以實現(xiàn)同步驅(qū)動 ,此四柱舉升機(jī)在市場上并未獲得成功 ,而單柱舉升機(jī)卻繼續(xù)得到 更大的普及。 1948 年 即現(xiàn)在的 產(chǎn)出該公司的第一舉升機(jī) ,其方案是 :在四柱舉升機(jī)的一個主柱內(nèi)裝有一套螺旋驅(qū)動機(jī)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 機(jī)械式螺旋驅(qū)動機(jī)構(gòu)改為液壓機(jī)構(gòu) ,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 ,由于當(dāng)時的液壓壓力尚未超過 35 40Kg/而第一臺液壓舉升機(jī)的缸體直徑較大。五十年代初單柱舉升機(jī)在歐洲市場上的銷路急劇下降 ,而四柱舉升機(jī)卻躍居主導(dǎo)地位 ;但是 在美國單柱舉升機(jī)卻繼續(xù)受到人們的喜愛。 1956年 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 9 產(chǎn)液壓壓力能達(dá)到 140 175Kg/液壓齒輪泵 ;借助于此 , 生產(chǎn)出雙功能舉升機(jī) ,這在舉升機(jī)的設(shè)計上是一個突破性進(jìn)展。此舉升機(jī)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年在英國的市場上占有率竟達(dá) 75%。1961 年 產(chǎn)出四柱舉升機(jī)改進(jìn)后的車輪自由系統(tǒng) ,并在全世界17個國家獲得了專利。但在南美洲仍然喜愛單柱舉升機(jī) ,只是現(xiàn)在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(jī) ,如圖 示。這是 圖 雙柱舉升機(jī) 舉升機(jī)設(shè)計上的又一個突破性進(jìn)展 ,但是直到 1977 年這種舉升機(jī)才在德國以外的其它國家出現(xiàn)?，F(xiàn)在雙柱舉升機(jī)在市場上已占據(jù)牢固的地位 ,其銷量還在繼續(xù)增長。它和四柱舉升機(jī)相比 ,既有優(yōu)點 ,也有缺點 ,以下將作 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 10 一簡要說明。 我們所見到的絕大多數(shù)舉升機(jī)均采用固定安裝方式 ,在舉升前汽車必須駛上舉升機(jī)。在移動式舉升機(jī)方面也有幾項成功設(shè)計 ,如簡式舉升機(jī)上、菱架式舉升機(jī)等。但這類舉升機(jī)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(jī)時難逾越地面上的障礙物。當(dāng)然 ,可移動性是這類舉升機(jī)的突出優(yōu)點?，F(xiàn)在固定安裝的單柱、雙柱、四柱舉升機(jī)已在維修現(xiàn)場廣泛采用 ,而移動式舉升機(jī)卻相對要少得多。 最初設(shè)計單柱舉升機(jī)外 ,車輛較大 ,其底盤也能明顯辨認(rèn) ,因而汽車檢修區(qū)遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(dǎo)致汽車檢修區(qū)域接近主要舉升機(jī)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(jī)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(jī)有兩大優(yōu)點 :當(dāng)其下降后 ,不會成為維修車間的障礙物 ;汽車可 在舉升機(jī)上轉(zhuǎn)動。但美國卻受到了責(zé)難 ,主要是舉升機(jī)的旋轉(zhuǎn)會帶來撞擊操作人員的危險。單柱舉升機(jī)的主要缺點是 :第一 ,它需要在車間的地面挖掘一個相當(dāng)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。舉升機(jī)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頗為困難 ;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更是如此。 雙柱舉升機(jī) (包括液壓式和機(jī)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(dá)到 100%);其次 ,采用車 輪自由型的方式支撐車輛 ,因而拆卸車輪時不需要其它輔助性的舉升措施 ;第三 ,結(jié)構(gòu)緊湊 , 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 11 專地面積小。雙柱舉升機(jī)的缺點是 :第一 ,為確保安全 ,安置舉升機(jī)時的要求非常嚴(yán)格 ,否則在舉升過程中容易搖晃或顛覆 ;第二 ,由于此舉升機(jī)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(jī)構(gòu)間隙或進(jìn)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 ,其承力件易于磨損。因而雙柱舉升機(jī)的安全工作壽命一般要比四柱舉升機(jī)低。 如圖 示 ,四柱舉升機(jī)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的駛上四柱舉升機(jī)的臺板。由于臺板內(nèi)側(cè)設(shè)備有凸緣 ,當(dāng)汽車駛上臺板時也不致于墜入其間的空隙中 ,車輪支承型四柱舉升機(jī)的優(yōu)點是 :第一 ,舉升機(jī)裝載汽車時勿需較高的技術(shù) ,操作又很簡單 ;第二 ,承載時非常穩(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(jì)上來看也是合算的 ;第五 ,易于維修 ;第六 ,在車間現(xiàn)場進(jìn)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即可。四柱舉升機(jī)的缺點是 :和雙柱舉升機(jī)相比 ,占地面積較大 ,對汽車檢修區(qū)域的可接近性差。 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，整體上仍然相當(dāng)落后。舉升機(jī)制造企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小、經(jīng)濟(jì)技術(shù)力量薄弱、各自為政、缺乏專業(yè)分工和廣泛合作；技術(shù)吸收、運用、開發(fā)、創(chuàng)新能力不強(qiáng)；抄襲、偽造現(xiàn)象和短期行為嚴(yán)重；市場營銷及服務(wù)水平低等問題還普遍存在，致使全行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量差、結(jié)構(gòu)不合理、總量增長受到限制?！笆晃濉币?guī)劃的發(fā)展思路和目標(biāo)是：建立和完善一整套適應(yīng)社會主義市場經(jīng)濟(jì)要求的汽車維 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 12 修檢測設(shè)備行業(yè)管理體制；密切結(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，力爭在產(chǎn)品質(zhì)量提高、品種配套、高新技術(shù)含量增大等三個方面，使汽車舉升機(jī)整體上接近國際先進(jìn)水平。 有人說 :對于汽車維修企業(yè)來說，汽車舉升機(jī)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(jī)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(jī) ,為汽車維修企業(yè)服務(wù)。 2 課題分析 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(jī)；符合汽車舉升機(jī)行業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)。 計特點 與地面應(yīng)盡可能在同一平面上 為達(dá)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(qiáng)度和剛度的前提下 ,應(yīng)盡可能降低舉升機(jī)臺板和橫梁的高度 ;這樣既便于汽車駛上舉升機(jī) ,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(jī)臺板 (或橫梁 )應(yīng)選擇專用型鋼或用鋼板折彎成形。 確選擇傳動方式 采用機(jī)械傳動 (螺母、絲螺 )或液壓傳動 (油缸 ),均用電動機(jī)驅(qū)動。機(jī)械傳動的成本較高 ,耗能較多，但安全性較好。經(jīng)驗證明 :機(jī) 械傳動的能耗 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 13 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(jī)械示舉升機(jī)的螺母、螺栓磨損較快 ,而液壓示舉升機(jī)的維修量卻相對要小些。雖然液壓示舉升機(jī)的技術(shù)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(dāng)然一定要選用優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。 絲繩的選擇 為了減少滑輪直徑從而縮小舉升機(jī)立柱的斷面尺寸 ,應(yīng)該選用高柔度的鋼絲繩。鋼絲繩應(yīng)有較高的安全系數(shù) ,一般應(yīng)達(dá) 8。為此 ,應(yīng)增加鋼絲繩鋼絲的數(shù)目。如英國某公司 3根并列 ,每根 37股 ,每股 6 根鋼絲?；喓弯摻z繩的直徑比為 18 比 1。滑輪通常用鋼材制成 ,而該公司采用的玻璃釬維與尼龍混合制成 (50%的玻璃釬維、 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。 車舉升機(jī)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(guān)注。汽車舉升機(jī)具有潛在的危險 ,因為人們要在其下面工作，當(dāng)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(jī)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(jī)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(yán)格的操作規(guī)程 ,保證汽車舉升機(jī)能在良好的技術(shù)狀態(tài)下正確的運行。 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 14 3 方案論證 設(shè)想由齒輪 齒條結(jié)構(gòu)做主動力結(jié)構(gòu)，由電動機(jī)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(dá)到舉升的目的。 簡單示意圖如圖 體過程如圖 示。 圖 構(gòu)示意圖 圖 統(tǒng) 框圖 此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，傳動精度高， 響應(yīng)快等等，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)，并可能需配置 4 個電動機(jī)，不僅增加額外重量，而且經(jīng)濟(jì)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(fù)載，容易產(chǎn)生疲勞失效。 電動機(jī) 齒條 升降板 限位開關(guān) 齒輪 汽車 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 15 壓結(jié)構(gòu) 設(shè)想由液壓結(jié)構(gòu)帶動剛索伸縮運動，剛索的另端經(jīng)過滑輪固結(jié)在柱上，液壓缸固結(jié)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 圖 統(tǒng)框圖 優(yōu)點： （ 1） 液壓傳動可在運行過程中進(jìn)行無級調(diào)速，調(diào)速方便且調(diào)速范圍大。 （ 2） 在相同功率的情況下，液壓傳動裝置的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。 （ 3） 液壓傳動工作比較平穩(wěn)、反應(yīng)快、換向沖擊 ,能快速啟動、制動和頻繁換向 。 （ 4） 液壓傳動的控制調(diào)節(jié)簡單，操作方便、省力，易實現(xiàn)自動化，當(dāng)其與電氣控制結(jié)合，更易實現(xiàn)各種復(fù)雜的自動工作循環(huán) 。 （ 5） 液壓傳動易實現(xiàn)過載保護(hù)，液壓元件能夠自行潤滑，故使用壽命較長 。 （ 6） 由于液壓元件已實現(xiàn)了系列 化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，過制造、使用和液壓結(jié)構(gòu) 升降板 剛 索 下限位開關(guān) 上限位開關(guān) 下降 上升 序 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 16 維護(hù)都比較方便。 主要 缺點 ： （ 1） 由于流體流動的阻力損失和泄漏較大 ,所以效率較低。如果處理不當(dāng) ,泄漏不僅污染場地 ,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(jī)構(gòu)中具有明顯優(yōu)勢。 4 機(jī)械部件設(shè)計計算 升機(jī)運動過程原理 本四柱舉升機(jī)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 電動機(jī) 液壓缸 鋼絲繩 平 板 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 17 圖 單示意流程圖 在上述流程中，電動機(jī)正轉(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(dāng)電動機(jī)反轉(zhuǎn)，液壓缸注液，掖壓桿伸出，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 圖 單結(jié)構(gòu)示意圖 由以上結(jié)構(gòu)簡圖可見： 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 18 （ 1）由于平板的舉升、下降是由液壓桿的伸縮運動控制，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一結(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)。 柱設(shè)計計算 此設(shè)計為四柱舉升機(jī)，共有四根立柱，呈對稱布置，故只分析設(shè)計其中一根即可。立柱承受主要的應(yīng)力，因此有較高的強(qiáng)度要求。 由于立柱可簡化為一端固定，一端自由的壓桿，所以主要從穩(wěn)定性方面考察立柱的工作 形式。立柱的簡化圖如圖 圖 柱受力分析圖 由材料力學(xué)的知識可得，壓桿失穩(wěn)時桿件上的平均壓應(yīng)力稱為臨界應(yīng)力，也即我們要討論的應(yīng)力。 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 19 細(xì)長壓桿的臨界應(yīng)力為： 22() A ( 為長度系數(shù)。對于不同的受壓形式桿件有不同的數(shù)值。在本例中 = 為彈性模量 ，慣性矩， 4A 為截面面積， 2L 為壓桿長度， 引入截面的慣性半徑 i ： （ 再引入柔度因子 ： （ 那么臨界應(yīng)力可表示為： 22 （ 現(xiàn)確定截面的慣性矩。截面尺寸見下圖 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 20 圖 柱截面圖 圖中： a = 10 立柱壁厚， mm b = 180 立柱去除壁厚后的寬度， = 200 立柱的寬度， mm h = 130 立柱去除壁厚后的高度， = 150 立柱的高度， = 40 立柱緣的寬度， 算如下： 21 3100A a h a b m m 2211( ) / 2 3 9 . 2Y a H b a A m m 22 2 8 0 0A a L m m 2 / 2 1 4 5Y H a m m 1 1 1 0 . 8e H Y m m 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 21 截面形心的縱坐標(biāo)： 1 1 2 2 1 2( ) / ( ) 6 0 . 9 Y A Y A A m m 11 2 1 . 7 Y m m 22 8 4 . 1 Y m m 所以各分截面對形心軸的慣性矩為： 3 3 3 2 6 41 1 1 1( ) 1 5 . 5 2 1 0 Y b h a e C A m m 3 6 42 2 2/ 6 5 . 6 6 1 0 a C A m m 所以 截面對 Z 軸的慣性矩為： 6412 2 1 . 1 8 1 0z Z I m m 6 6 . 4 2m 2 . 0 2 0 0 0 6 0 . 2 26 6 . 4 2 因為材料為 手冊可得 1 0 0 , 6 1 . 6所以此桿屬于小柔度桿。 應(yīng)用公式： cr s （ 由手冊可得 235所以 2 3 5 4 8 0 0 1 1 2 8c r c K N 即可承受壓應(yīng)力值。 由于設(shè)計舉升重量為 4t 假設(shè)最大舉升機(jī)重量為 3t 則每根立柱實際最大承重 P=遠(yuǎn)小于 四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 22 所以 滿足強(qiáng)度要求。 設(shè)計計算 梁力學(xué)上可簡化為下圖 圖 受力圖 圖中： L 梁的有效長度， 梁的自重， N a 梁的支架到承受橋上重力一端的距離， mm c 架在梁上，橋與梁接觸的有效寬度， 設(shè)計過程，可得： a = 250mm c = 500 = 3000mm q = 20N/可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 23 G = 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： 10 K N 由梁的受力情況繪出梁上的剪力及彎矩圖，如圖 矩圖 由圖得： m a x 10000QNm a x 7500000M N m m 梁上最大剪力 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 24 梁上最大彎矩 度校核 梁的截面尺寸如圖 圖 截面圖 由設(shè)計過程可得： 1 150L 50L 0a 10b 80c 所以： 211 1500A L a m m 222 500A L b m m 1 2 2 2 1 2/ 2 / 5 3 . 7 5 L a A L A A m m 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 25 所以截面對形心軸的慣性矩 2341 1 1 2/ 1 2 / 2 1 4 8 4 3 . 7 5 a A L a y m m 22 2 2 2/ 6 2 / 2 1 0 3 4 8 9 5 . 8 3b L A Y L m m 6412 1 . 0 5 1 0Z Z I m m m a x m a xm a x m a x / 4 4 . 6 4 M 由于 45# 353s s所以此梁滿足強(qiáng)度要求。 度校核 在 q 的作用下，梁產(chǎn)生的最大擾度為于中點，則 2 2 2m a x ( / 4 / 3 / 1 2 ) / 2 Zy q c b L b c E I （ 其中： E=210料的彈性模量 b = a+c/2 所以 m a x 0 . 0 5 6y m m y符合剛度要求。 身設(shè)計計算 橋身力學(xué)上可簡化為下圖 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 26 圖 身受力圖 其中 C ， D 兩點視為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： 5002=1025=4550=10000N 單個車輪上的車重 由平衡條件可得梁對橋升的反力： 10000 N由橋身的受力情況繪出橋身上的剪力及彎矩圖，如圖 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 27 圖 矩圖 由圖得： m a x 10000QNm a x 10250000M N m m 梁上最 大剪力 梁上最大彎矩 度校核 橋身的截面尺寸如圖 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 28 圖 身截面圖 由設(shè)計過程可得： 1 500L 50L 0a 20b 360c 所以： 211 5000A L a m m 222 1000A L b m m 1 2 2 2 1 2/ 2 / 5 4 . 1 6 L a A L A A m m 所以截面對形心軸的慣性矩 2341 1 1 2/ 1 2 / 2 4 5 1 9 4 . 6 7 a A L a y m m 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 29 2342 2 2 2/ 6 2 / 2 2 1 1 7 2 7 7 . 8 7b L A Y L m m 6412 2 . 1 6 1 0Z Z I m m m a x m a xm a x m a x / 2 7 7 M 由于 45# 353s s所以此梁滿足強(qiáng)度要求。 度校核 在 q 的作用下，梁產(chǎn)生的最大擾度位于中點，則由公式 2 2m a x ( / 4 / 3 / 1 2 ) / 2 Zy q c b L b c E I 其中： E=210料的彈性模量 b = a+c/2 所以 m a x 0 . 4 7y m m y符合剛度要求。 絲繩強(qiáng)度校核 表 8918組別 類別 分類原則 典型結(jié)構(gòu) 直徑范圍/絲繩 股繩 1 圓股鋼絲繩 67 6個圓股，每股外層絲可到 7根，中心絲 (或無 )外捻制 1 2層鋼絲，鋼絲等捻距 67 (6+1) 2 36 69W (3/3+3) 14 36 2 619(a) 6個圓股，每股外層絲 812根，中心絲外捻制 2 619S (9+9+1) 9 36 619W (6/6+6+1) 8 40 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 30 3層鋼絲，鋼絲等捻距 62512+6F+6+1) 14 44 62610+5/5+5+1) 13 40 63112+6/6+6+1) 12 46 3 637(a) 6個圓股，每股外層絲14 18根，中心絲外捻制3層或 3層以上的鋼絲，鋼絲等捻距 63614+7/7+7+1) 12 52 64116+8/8+8+1) 32 48 64916+8/8+8+8+1) 36 40 65518+9/9+9+9+1) 36 64 4 819 8個圓股，每股外層絲 812根，中心絲外捻制 23層鋼絲，鋼絲等捻距 819S (9+9+1) 11 44 819W (6/6+6+1) 10 48 82512+6F+6+1) 18 52 82610+5/5+5+1) 16 48 83112+6/6+6+1) 14 56 5 837 8個圓股，每股外層絲14 18根，中心絲外捻制3層或 3層以上的鋼絲，鋼絲等捻距 83614+7/7+7+1) 14 60 84116+8/8+8+1) 40 56 84916+8/8+8+8+1) 44 64 85518+9/9+9+9+1) 44 64 6 177 鋼絲繩中有 17或 18個圓股，在纖維芯或鋼芯外捻制 2層股 177 (6+1) 6 36 187 (6+1) 6 36 1819W (6/6+6+1) 14 44 7 347 鋼絲繩中有 34或 36個圓股，在纖維芯或鋼芯外捻制 3層股 347 (6+1) 16 44 367 (6+1) 16 44 8 624 6個圓股，每股外層絲12 16根，股纖維芯外捻制 2層鋼絲 624 (15+9+8 40 624S (12+12+10 44 624W (8/8+8+10 44 9 619(b) 6個圓股，每股外層絲 12根，中心絲外捻制 2層鋼絲 619 (12+6+1) 3 7 10 637(b) 6個圓股，每股外層絲 18根，中心絲外捻制 3層鋼絲 637 (18+12+6+1) 5 11 11 異型股鋼絲繩 6V7 6個三角形股，每股外層絲 7 9根，三角形股芯外捻制一層鋼絲 6V18 (9+/32+3/) 20 36 12 6V19 6個三角形股，每股外層絲 10 14根，三角形股芯或纖維芯外捻制 2層鋼6V21 (12+9+11 36 6V33 (12+12+/32+31) 28 44 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 31 絲 13 6V37 6個三角形股，每股外層絲 15 18根，三角形股芯外，捻制 2層鋼絲 6V36 (15+12+/32+3/) 32 52 6V37S (15+12+/17+3/) 32 52 6V39 (18+12/32+3/) 52 58 6V43 (18+15+/17+3/) 52 58 14 4V39 4個扇形股，每股外層絲15 18根，纖維股芯外捻制 3層鋼絲 4V39S (15+15+9+8 36 4V48S (18+18+12+20 40 15 6Q19+6V21 鋼絲繩中有 12 14個股，在 6個三角形股外，捻制6 8個橢圓形股 6Q19+6V21 外股 (14+5) 40 58 內(nèi)股 (12+9+6Q33+6V21 外股 (1513+5) 內(nèi)股 (12+9+參考上表，考慮舉升機(jī)的實際情況，本設(shè)計考慮采用圓股 6鋼絲繩。查機(jī)械手冊可得， 單根 69np 設(shè)計中舉升機(jī)加上汽車重量為 5t，由四根立住，即四根鋼絲繩舉升， 所以每根鋼絲繩的所受應(yīng)力 得鋼絲繩安全系數(shù)為 5 p符合要求。 輪軸承的選用及校核 下表 在本設(shè)計中，舉升機(jī)的舉升重量為 5T， 共有四個立柱內(nèi)滑輪分別承受 以在選用軸承時擬選用 6406這一型號。 6406具體參數(shù)如下： 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 32 名稱深溝球軸承 標(biāo)準(zhǔn) =276承代號 =6406 基本尺寸 d(30 基本尺寸 D(90 基本尺寸 B(23 安裝尺寸 39 安裝尺寸 81 安裝尺寸 本額定載荷 Cr(本額定載荷 限轉(zhuǎn)速 脂 (r/8000 極限轉(zhuǎn)速 油 (r/10000 重量 (承額定載荷： 個軸承實際載荷： 安全系數(shù)為： 符合要求。 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 33 表 2 深溝球軸承的尺寸參數(shù) 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 34 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 35 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 36 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 37 5 液壓系統(tǒng)設(shè)計計算 設(shè)計要求： 額定舉升重量： 000 壓缸有效工作行程： 500 行程上升時間： 0s 液壓缸參數(shù)： 選用“ 液壓缸，主要尺寸： 缸體外徑 D=95 塞直徑 0 塞桿直徑 0塞最大行程 750 壓缸工作壓力計算： 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 38 221 1 2( / 2 ) / ( ) / 4 4 . 6 3P G d d M P a 液壓泵流量選擇： 9 / m 升降速度： 上升速度 221 1 2/ ( ) / 4 3 4 . 7 2 5 /pV q d d m m s 下降速度 2調(diào)節(jié) 升降時間： 上升時間 1 2 1/ 4 3 . 1 8t L V s下降時間 2液壓缸動力單元功率計算： / 6 1 2q p （ 其中 p為液壓泵的總效率 本設(shè)計中取 以 P=以選定電動機(jī)功率為選用型號 塞缸強(qiáng)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： 1 / 23 5 . 7 ( / ) （ /b n 其中：b=530材料抗拉強(qiáng)度 n = 5 安全系數(shù) 所以， 1 / 23 5 . 7 ( / ) 2 1 . 7 2d F m m 活塞實際直徑 2足強(qiáng)度要求。 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 39 6 電氣控制原理 舉升機(jī)是通過電動機(jī)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，通過繼電器和幾個開關(guān)元件達(dá)到簡單控制的目的。由于舉升機(jī)構(gòu)比較簡單，這種控制比較適合。 下圖 簡單闡述如下： 圖為電機(jī)正反轉(zhuǎn)按鈕控制電路，從主電路看，接觸器 此當(dāng) 觸頭閉合時，引入電機(jī)的電源線左，右兩相交換，從而改變了相序而使得電機(jī)轉(zhuǎn)向改變。 再分析，電機(jī)正轉(zhuǎn)時，按下 時按下 電。電機(jī)要反轉(zhuǎn)時，必須先按下停止按鈕 得 電，其常閉觸頭閉合，然后在按下 能得電，電機(jī)反轉(zhuǎn)。 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 40 圖 氣控制原理示意圖 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 41 安全控制機(jī)構(gòu)的控制原理是基于如下圖 構(gòu)的： 圖 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(dāng) 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(jī)構(gòu)起作用。當(dāng) 電，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(jī)構(gòu)失去作用，舉升機(jī)可下降。 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 42 7 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(qiáng)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(qiáng)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(jī)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。 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計 43 參考文獻(xiàn) 1 成青園 J1995(108):162 馬國林 J2002(1):123 趙英勛 M機(jī)械工業(yè)出版社， 2003. 4 李柱國 M科學(xué)出版社， 2003. 5 成大先 M化學(xué)工業(yè)出版社 ,2002. 6 孫國均 M機(jī)械工業(yè)出版社 ,2004. 7 汪愷 M機(jī)械工業(yè)出版社 ,1997. 8 成大先 M化學(xué)工業(yè)出版社 ,2000. 9 楊汝清 系統(tǒng)與結(jié)構(gòu) M上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社 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