液壓式雙柱汽車舉升機設計說明書

1、本科生畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文）題 目：液壓式雙柱汽車舉升機學生姓名：學 號：專 業(yè)：機械設計制造及其自動化班 級： 指導教師： 本設計為本人優(yōu)秀畢業(yè)設計，需要CAD圖紙，說明書請加690809819液壓式雙柱汽車舉升機設計摘要汽車舉升機是用以支撐汽車底盤或車身的某一部分，使汽車升降的設備。它在汽車維修保養(yǎng)中發(fā)揮至關重要的作用，無論是整車大修還是小修保養(yǎng)，都離不開它。液壓式汽車舉升機作為汽車舉升機家族中的一員，它有著其他舉升機無法比擬的優(yōu)勢，如它的結構工作范圍廣，可維修高頂棚車輛，工作空間空曠等，本設計較全面的介紹了舉升機的分類，在確定了所要設計的方案之后，即針對了舉升機的結構及特點要求進行了

2、設計與說明。同時對舉升機設計過程中所涉及到的工藝問題進行補充說明，然后對汽車舉升機立柱，橫梁的截面特性，并對主立柱、橫梁的強度和托臂的強度進行了校核驗算。設計對液壓缸活塞桿強度以及受壓桿的穩(wěn)定性也進行了驗算，以及對鏈條和鋼絲繩等的選擇計算，以保證設計的舉升機滿足使用要求。本課題所設計的是液壓式雙柱汽車舉升機。關鍵字：液壓式 汽車舉升機 液壓驅動 穩(wěn)定性 截面特性Stream-actuated Bibcock Type Automobile LiftABSTRACT Automobile lift is an equipment that is intended to bearing one r

3、egion of automobile chassis or unit construction ,and leading automobile rise and fall .It entire car overhaul just the same turnaround service, both can not get away it to automobile life at automobile service curing suffer exert vital action ,so ever .As lift familial one key member ,bibcock type

4、automobile lift has any other lift cannot analogical advantage :Such as, it adopt large bibcock structure ,scope of work expand, can repair high scaffold vehicle, operating space open, and so on. This text roundly introduce lift's sort, after ascertain want designed scheme, namely aim at lift

5、9;s structure and require proceed design and explanation, at the same time, at the lift design process, it is need to proceed additional remarks be involved in usability problem. And then analyses bibcock type automobiles lift's main upright, section characteristic, and check strong rigidity wit

6、h bracket. Both that of design with hydraulic cylinder piston perch intensity also proceed proven with compressed bar, as well as select and count with chain and wire rope to be sure satisfy the lift operating requirement. This test is stream-actuated bibcock type automobile lift.KEY WORDS: Bibcock

7、type, Automobile lift , Hydraulic drive , Stability , strengthVIII畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文）目 錄摘 要IAbstractII第一章 緒論11.1 前言11.2 舉升機的概述1第二章 舉升機的方案擬定32.1 舉升機的基本情況32.1.1 常用汽車舉升機的結構類型32.1.2 汽車舉升機的主要參數(shù)32.2 汽車舉升機的主要結構與要求32.2.1 舉升裝置的要求3 2.3 液壓式雙柱汽車舉升機結構方案的確定4第三章 液壓式雙柱汽車舉升機的結構設計63.1 舉升裝置63.2 立柱7 3.3 支撐機構73.4 平衡機構83.5 保險機

8、構9 第四章 舉升機的強剛度分析與驗算114.1 舉升機立柱的結構分析和驗算114.1.1 主立柱的截面特性分析與計算114.1.2 主立柱的強度分析與驗算134.1.3 主立柱的剛度計算19 4.2 汽車舉升機的主要結構與要求204.2.1 托臂部分截面特性20 4.2.2 托臂部分強度核算204.2.3 從托臂處考慮撓度情況23第五章 液壓系統(tǒng)255.1 液壓系統(tǒng)工作原理255.1.1 設計步驟255.1.2 明確設計要求265.2 進行工況分析、確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)265.2.1 載荷的組成和計算26 5.2.2 初選系統(tǒng)工作壓力305.2.3 計算液壓缸的主要結構尺寸305.2.4

9、計算液壓缸或液壓馬達所需流量34 5.3 制定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖345.3.1 制定基本方案345.3.2 繪制液壓系統(tǒng)圖原則365.4 液壓元件的選擇與專用件設計375.4.1 液壓泵的選擇37 5.4.2 液壓閥的選擇395.4.3 管道尺寸的確定39第六章 液壓執(zhí)行元件416.1 液壓缸416.1.1 液壓缸的基本參數(shù)416.1.2 液壓缸性能參數(shù)的計算416.1.3 液壓缸主要零件的結構、材料及技術要求41 6.1.4 液壓缸結構參數(shù)的計算446.1.5 液壓缸的連接計算466.1.6 活塞桿穩(wěn)定性校核47 6.2 液壓馬達48第七章 液壓輔助元件及液壓泵站507.1 管件507

10、.2 液壓軟管接頭50 7.3 油箱及其附件517.4 液壓動力包517.5 液壓油的選擇51第八章 鋼絲繩的選擇計算528.1 鋼絲繩的計算52 8.2 鋼絲繩的選擇52第九章 滑輪的選擇和計算549.1 滑輪結構和材料549.2 滑輪的主要尺寸54 9.3 滑輪直徑與鋼絲繩直徑匹配關系549.4 滑輪形式54 9.5 滑輪技術條件549.5.1 材料549.5.2 外觀559.5.3 熱處理55 9.5.4 其他559.6 滑輪強度計算55第十章 起重鏈條和槽輪5610.1 板式鏈條和槽輪的選擇5610.2 板式鏈及端接頭56 10.3 板式鏈用槽輪56總結57致謝58參考文獻59 第一章

11、 緒論1.1前言汽車是發(fā)展國民經(jīng)濟的重要交通工具之一，隨著我國國民經(jīng)濟的持續(xù)高速增長，汽車的保有量與日俱增，汽車維修行業(yè)也有了長足的發(fā)展，已形成了集車輛修理、維護、檢測和配件供應等多種功能于一體的車輛技術狀況保障體系。已成為道路運輸行業(yè)的重要組成部分，對確保車輛安全行駛、高效低耗的運作，促進道路運輸業(yè)的發(fā)展，發(fā)揮了有力的保障作用，隨著經(jīng)濟體制改革的不斷深入，我國汽車維修企業(yè)呈現(xiàn)出良好的發(fā)展趨勢。十年來，我國的汽車保有量增長迅速，技術水平和檔次也大大提高，原有的維修作業(yè)方式和生產(chǎn)經(jīng)營管理模式，越來越不適應社會各方面對汽車維修的要求。加大技術投入和技術改造的力度，走內涵發(fā)展的道路，振興汽車維修業(yè)，

12、已經(jīng)成為汽車維修界有識之士的共識，人們越來越體會到設備對維修能力的決定性。一些骨干維修企業(yè)千方百計地籌措資金，實施技術改造，改善作業(yè)體系。購置了汽車舉升機、電子調漆機、輪胎平衡機、汽車噴烤漆房等先進設備。同時，具有現(xiàn)代最新技術水平的發(fā)動機故障診斷儀、電子燃汽噴射系統(tǒng)檢測診斷裝置，車身校正測量儀、四輪定位儀、測功機和測滑儀等檢測設備也開始廣泛應用。從而提高了企業(yè)在市場中的競爭能力，增加了行業(yè)發(fā)展后勁。通過技術改造行業(yè)內部結構得到調整和優(yōu)化，改變了過去整車大修的單一模式，開始形成汽車大修、總成維修、汽車維修、汽車小修、汽車專項修理、汽車制造廠特約維修等門類齊全、分工合理的市場結構體系?；緷M足了目

13、前不同類型和不同作業(yè)項目的維修需要，汽車維修網(wǎng)點由大、中城市向外延伸，輻射各地形成網(wǎng)絡。本次設計的是適用于汽車維修服務的一種汽車維修平臺。這種汽車維修平臺是適用四輪汽車維修使用的一種現(xiàn)代液壓技術產(chǎn)品。雙柱型汽車維修液壓同步升降平臺作為一種液壓技術新產(chǎn)品開發(fā)設計研究，是利用現(xiàn)代液壓技術和計算機控制技術來改善日益興旺發(fā)達的汽車維修產(chǎn)業(yè)界勞動者的工作條件，降低勞動強度和維修成本， 提高汽車維修保養(yǎng)整體服務質量。 1.2舉升機的概述雙柱式舉升機是一種汽車修理和保養(yǎng)單位常用的舉升設備,廣泛用于轎車等小型車的維修和保養(yǎng)。它是一種把整車裝備重量不大于4噸的各種轎車、面包車、工具車等舉升到一定高度內供汽車維修

14、和安全檢查作業(yè)的保修設備。過去汽車維修，大多采用地溝作業(yè)，工作空間狹小，積油積水后排出困難，溝內陰暗，需人工采光，通風不良，工作起來極其不便。在我國以汽車運輸生產(chǎn)為主的今天,汽車的需求量日益增加、對汽車修理、保養(yǎng)要求越來越高，因此，根據(jù)生產(chǎn)的實際需要,設計并應用雙柱型汽車保修液壓同步定位舉升機在汽車保修、保養(yǎng)工作中邁出重要一步。液壓傳動系統(tǒng)在雙柱型舉升機上的應用,主要是利用密閉工作容積內液壓能的變化來傳遞動力。第二章 舉升機的方案擬定2.1 舉升機的基本情況2.1.1 常用汽車舉升機的結構類型目前，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

15、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。從舉升機的驅動方式分，主要有：電機驅動式舉升機和液壓驅動式舉升機。2.1.2 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參數(shù)統(tǒng)計如表2.1所示。表2.1汽車舉升機的主要參數(shù) 額定舉升質量 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 T 1700-1800mm 1

16、10-180mm 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 Sec2.2 汽車舉升機的主要結構與要求舉升機的結構形式主要有：（1）整體結構形式；（2）舉升方式；（3）驅動方式；（4）平衡方式；（5）保險與保護方式；（6）托盤結構。2.2.1 舉升裝置的要求在我國的規(guī)定中講到舉升機的設備安裝電器系統(tǒng)的絕緣、耐壓和保護電路的連續(xù)性都要符合GB5226的有關規(guī)定。舉升機的設計中液壓系統(tǒng)的設計

17、也是至關重要的。我國對舉升機的性能要求也比較繁多，例如：（1）舉升機應設有限制行程限位裝置，如有需要則該裝置應動作靈敏、安全可靠。（2）液壓系統(tǒng)工作應平穩(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9

18、000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。2.3 液壓式雙柱汽車舉升機結構方案的確定通過對汽車舉升機的結構的認識和了解，確定了本次設計的舉升機的總體方案。如下圖2.1所示：圖2.1液壓式雙柱舉升機的結構示意圖本次設計參考的是由液壓驅動的QJY04-02B型液壓式雙柱汽車舉升機。它的結構主要包括以下幾個部分：舉升裝置、同步驅動裝置、立柱和托臂。QJY04-02B型液壓式雙柱汽車舉升機的舉升機構的傳動系統(tǒng)是由液壓系統(tǒng)來驅動和控制的，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

19、來保持整個舉升機的同步性。托臂與立柱內的滑臺相連，當滑臺上下移動時就帶動托臂一起移動。第三章 液壓式雙柱汽車舉升機的結構設計3.1 舉升裝置本次設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備的舉升動作，如圖3.1所示：圖3.1驅動舉升裝置示意圖圖3.1是本次設計的液壓式雙柱汽車舉升機的驅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，這會導致因左右兩邊的舉升速度不一樣而舉升不平衡。因此，我

20、們在液壓舉升的基礎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3.2是液壓式雙柱汽車舉升機的舉升裝置的結構圖：圖3.2液壓式雙柱汽車舉升機的舉升裝置結構圖從圖中可以看到，液壓式雙柱汽車舉升機的舉升裝置是將鏈條鑲嵌在滑輪槽內來帶動液壓桿達到舉升的目的。3.2 立柱液壓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3.3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。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

21、，立柱內外表面還要有一定的粗糙度等。圖3.3左立柱的俯視圖3.3 支撐機構托臂部分是屬于舉升機的支撐機構。當汽車進入到舉升機的范圍里時，整個支撐機構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。本次設計的支撐機構是非對稱式的托臂，這樣設計增加了托臂的寬度，實質就等于增加了托臂的工作范圍，而且左右兩側的托臂的臂長都是有一定的伸縮性的。如圖3.4所示：圖3.4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

22、置，在1和2的范圍內，托臂的長度是可以伸縮的。但是由于托臂屬于支撐機構，它是要承受一定的重量的，所以本次設計采用非對稱式的結構就更能保證托臂的強剛度了。非對稱式托臂的詳細結構如下圖3.5所示：圖3.5非對稱式托臂的結構圖3.4 平衡機構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，所以本次設計采用了鋼絲繩來作為整個舉升機的平衡機構。本次設計所采用的是在單個立柱內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

23、才能真正的平衡。單個立柱里的鋼絲繩的走向如圖3.6所示：圖3.6單個立柱內鋼絲繩的走向示意圖3.5 保險機構汽車舉升機是一種對安全性能要求特別高的舉升設備。通常設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動力后，利用機械機構的重力（被驅動物體的阻力）來自動阻礙其運動的保護。本次設計中電磁鐵安全鎖機構的組成是：在兩個滑臺上均有安裝安全卡位條，當汽車升起后，卡位條與電磁鐵連接的支撐板構成機械自鎖機構，由于兩個立柱上均裝有電磁鐵安全鎖，如圖3.7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

24、到雙保險的作用。圖3.7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。第四章 舉升機的強剛度分析與驗算雙柱式汽車舉升機的結構形式有多種，所參考的QJY04-02B型舉升機系是指液壓驅動的雙柱舉升機。此類舉升機構的傳動系統(tǒng)由液壓系統(tǒng)驅動和控

25、制的，通過兩立柱內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。舉升設備的主要部分有：舉升機構、支承機構、平衡機構和電磁鐵安全鎖機構。本次設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；電動機功率2.2KW；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。4.1 舉升機立柱的結構分析和驗算4.1.1 主立柱的截面特性分析與計算主立柱體是舉升機主要的受力承重部件。

26、舉升機立柱在工作時受來自于保險鎖機構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，有向內彎的變形趨勢，底部焊口在拉壓應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，其內部相應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。4.1.1.1 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

27、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舉升機主立柱橫截面示意圖重心C到相應邊的距離e：(4.1)整個截面形心C在對稱軸Y上的位置則為： (4.2)4.1.1.2 確定慣性矩設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：4.1.1.3 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

28、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S2：4.1.2 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查。其中本次設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，

29、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4.1.2.1 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，和是

30、立柱通過滾輪給予的反力，和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： (4.5) (4.6) (4.7) 由式(4.7)得，代入式（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載處，近似估算值為66.37kg。單側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，=，和為保險支承板給予的支承力，B處是支承點位置，則：4.1.2.2 舉升機主立柱受力情況分析主立柱受力情況（見圖4.3普通式雙柱舉升機主立柱受力情況示意圖），F(xiàn)1和F

31、2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。針對立柱受力情況，經(jīng)計算得：圖4.3普通式雙柱舉升機主立柱受力情況示意圖RHX=0 RHY=FBY=2066.37kg4.1.2.3 普通式雙柱舉升機主立柱強度校核計算從圖4.3看出，整個立柱體相當于一個懸臂梁，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=260

32、0mm 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S171.24， (4.9)以下進行強度校核：（1）校核正應力強度： (4.10)許用應力選： (4.11)，滿足強度條件。 （2）校核剪應力強度： (4.12)選，而許用應力 (4.13)，滿足強度

33、條件。（3）折算應力強度校核：主立柱橫截面上的最大正應力產(chǎn)生在離中性軸最遠的邊緣處，而最大剪應力則產(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，正應力和剪應力都比較大，因此這里的主應力就比較大，有必要根據(jù)適當?shù)膹姸壤碚撨M行折算應力校核，取該截面邊緣處某點K進行計算： (4.14) (4.15)由于點K處在復雜應力狀態(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，將 的數(shù)值代入，用統(tǒng)計平均剪應力理論對此應力狀態(tài)建立的強度條件為： (4.16)所以 即 (4.17)按第四強度理論所算得的折算應力也滿足許用強度要求。4.1.3

34、 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?。?96206Gpa取201Gpa=20.1×106N/cm2= = (4.19)（2） （往內彎）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。實際往內彎的繞度 4.2 托臂部分的強度校核4.2.1 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

35、，a=92,b=76慣性矩：4.2.2 托臂部分強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、D分別對應著托臂示意圖中的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=129.225 ；Wx=36.92保險系數(shù)較小可滿足強度要求。（2）B截面：92×92方鋼A1=80×15=1200=92+15/2=99.5A=92×92-76×7

36、6=8464-5776=2688=92/2=46=(1200×99.5+2688×46)/(1200+2688)=243048/3888=62.51=80×/2+(99.5-62.51)×1200=177.69=()/2+(62.51-46)×2688=392.25所以=91.19保險系數(shù)較小可滿足強度要求。（3）C截面：A1=1200=92+15/2+60=159.5=2688=46=60×10=600=92+60/2=122=(1200×159.5+2688×46+600×122)/(1200+268

37、8+600)=85.6mm=50×/2+×1200=663.78=()/12+×1688=583.68=+×600=97.50所以=+=1344.96=/8.65=1344.96/8.65=155.49=2066.37×94=194238.78滿足強度要求。（4）D截面：慣性矩：I=318.976 ；W=69.342MD=2066.37×53=109517.61 保險系數(shù)較小可滿足強度要求。4.2.3 從托臂處考慮撓度情況托臂亦相當于一個懸臂梁，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

38、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)生轉動，滑臺的轉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。第五章 液壓系統(tǒng)5.1 液壓系統(tǒng)工作原理啟動電動機按鈕后電機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，此時安全溢流閥關閉。此閥的壓力在出廠前已經(jīng)調好，以保證起重的額定載荷的要求。當系統(tǒng)中

39、壓力超過極限時，自動溢流卸油閥松開，起動按鈕停止供油，提升結束，開始作業(yè)工作。如果拉動滑臺上兩個機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，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-軟管，9-防油管爆裂閥，10-舉升缸，11-液位計，12-空氣濾清5.1.1 設計步驟液壓系統(tǒng)的設計步驟并無嚴格的順序，各步驟間往往要相互穿插進行。一般來說，在明確設計要求之后，大致按如下步驟進行。1) 確定液壓執(zhí)行元件的形式；2) 進行工況分析，確定系統(tǒng)的主要參數(shù)；3) 制定基本方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖；4

40、) 選擇液壓元件；5) 液壓系統(tǒng)的性能驗算；6) 繪制工作圖，編制技術文件。 5.1.2 明確設計要求 設計要求是進行每項工程設計的依據(jù)。在制定基本方案并進一步著手液壓系統(tǒng)各部分設計之前，必須把設計要求以及該設計內容有關的其他方面了解清楚。1) 主機的概況：用途、性能、工藝流程、作業(yè)環(huán)境、總體布局等；2) 液壓系統(tǒng)要完成哪些動作，動作順序及彼此聯(lián)鎖關系如何；3) 液壓驅動機構的運動形式，運動速度；4) 各動作機構的載荷大小及其性質；5) 對調速范圍、運動平穩(wěn)性、轉速精度等性能方面的要求；6) 自動化程度、操作控制方式的要求；7) 對防塵、防爆、防寒、噪聲、安全可靠性的要求；8) 對效率、成本等

41、方面的要求。5.2 進行工況分析、確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)通過工況分析，可以看出液壓執(zhí)行元件在工作過程中速度和載荷變化情況，為確定系統(tǒng)及各執(zhí)行元件的參數(shù)提供依據(jù)。液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)是壓力和流量，它們是設計液壓系統(tǒng)，選擇液壓元件的主要依據(jù)。壓力決定于外載荷。流量取決于液壓執(zhí)行元件的運動速度和結構尺寸。5.2.1 載荷的組成和計算5.2.1.1 液壓缸的載荷組成與計算圖5.1表示一個以液壓缸為執(zhí)行元件的液壓系統(tǒng)計算簡圖。各有關參數(shù)標注圖上，其中Fw是作用在活塞桿上的外部載荷，F(xiàn)m是活塞與缸壁以及活塞桿與導向套之間的密封阻力。作用在活塞桿上的外部載荷包括工作載荷Fg，導軌的摩擦力Ff和由于速度變化而產(chǎn)

42、生的慣性力Fa。 A1 A 2 d FW P1 Fm P2 p1圖5.1 液壓系統(tǒng)計算簡圖(1) 工作載荷Fg常見的工作載荷有作用于活塞桿軸線上的重力、切削力、擠壓力等。這些作用力的方向如與活塞運動方向相同為負，相反為正。當液壓缸舉升小車時，工作載荷為（200+1500）×9.8=16660N(2) 導軌摩擦載荷Ff對于平導軌Ff =µ(G+FN) （5.1）Ff =µ(G+FN)=0式中 G 運動部件所受的重力；FN外載荷作用于導軌上的正壓力； µ 摩擦系數(shù)，見表5.1。（3）慣性載荷=（5.2） =200×1=200N;式中 g重力加速度；

43、g=9.81； 速度變化量；t 起動或制動時間。一般機械t=（0.10.5），對輕載低速運動部件取小值，對重載高速部件取大值。行走機械一般取=0.51.5。表5.1 摩擦系數(shù)µ導軌類型導軌材料運動狀態(tài)摩擦系數(shù)滑動導軌鑄鐵對鑄鐵起動時低速(<0.16m/s)高速(>0.16m/s)0.150.200.100.120.050.08滾動導軌鑄鐵對滾柱（珠）淬火鋼導軌對滾柱0.0050.020.0030.006靜壓導軌鑄鐵0.005以上三種載荷之和稱為液壓缸的外載荷。起動加速時（5.3）=16660+0+200=16860N穩(wěn)態(tài)運動時（5.4）=16660+0=16660N減速制

44、動時（5.5）=16660+0200=16460N工作載荷并非每階段都存在，如該階段沒有工作，則0除外載荷外，作用于活塞上的載荷F還包括液壓缸密封處的摩擦阻力Fm，由于各種缸的密封材質和密封形成不同，密封阻力難以精確計算，一般估算為（5.6）=式中液壓缸的機械效率，一般取0.900.95.（5.7）5.2.1.2 液壓馬達載荷力矩的組成與計算 (1) 工作載荷力矩常見的載荷力矩有被驅動輪的阻力矩、液壓卷筒的阻力矩等。(2) 軸頸摩擦力矩（5.8）式中 旋轉部件施加于軸頸上的徑向力(N); 摩擦系數(shù)，參考表5.1選用；旋轉軸的半徑(m). (3) 慣性力矩（5.9）式中 角加速度； 角速度變化量

45、； 啟動或制動時間； 回轉部件的轉動慣量。啟動加速時（5.10）穩(wěn)定運行時（5.11）減速制動時（5.12）計算液壓馬達載荷轉矩時還要考慮液壓馬達的機械效率 (=0.90.99)。（5.13）5.2.2 初選系統(tǒng)工作壓力壓力的選擇要根據(jù)載荷大小和設備類型而定還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟條件及元件供應情況等的限制載載荷一定的情況下，工作壓力低，勢必要加大執(zhí)行元件的結構尺寸，對某些設備來說，尺寸要受到限制，從材料消耗角度看也不經(jīng)濟；反之，壓力選得太高，對泵、缸、閥等元件的材質、密封、制造精度也要求很高，必然要提高設備成本。壓力可以選低一些，行走機械種載設備壓力要選得高一些。具體選擇可參考表5.

46、2 和表5.3。參照表5.2 初選系統(tǒng)工作壓力為2.8MPa。5.2.3 計算液壓缸的主要結構尺寸5.2.3.1計算液壓缸的主要結構尺寸的計算 液壓缸有關設計參數(shù)見圖5.2。圖a為液壓缸活塞桿工作在受壓狀態(tài)，圖b為活塞桿工作在受拉狀態(tài)。 活塞桿受壓時F= =P1A1P2A2（5.14）F=P1A1P2A2=2.8×106A0.4×106A2=2.8×106D2/40.4×106 ( D2d2)/4 活塞桿受拉時F= =P1A2P2A1（5.15）F=P1A2P2A1=2.8×106A20.4×106A1式中 A1= D2/4無桿腔活塞

47、有效作用面積(m2)； A2=( D2d2)/4有桿腔活塞有效作用面積(m2)；表5.2 按載荷選擇工作壓力載荷<5510102020303050>50工作壓力/<0.811.522.5334455 P1 液壓缸工作腔壓力(Pa)；取2.8 P2 液壓缸回油腔壓力(Pa)，即背壓力其值根據(jù)回路的具體情況而定，初算時參照表5.4取值，選0.4 D 活塞直徑(m)；d 活塞桿直徑(m)。 A1 A2 1 D d Fw P1 P2 a) 1 D d Fw P1 P2 b) 圖5.2液壓缸主要設計參數(shù) 表5.3 執(zhí)行元件背壓力系統(tǒng)類型背壓力簡單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調速系統(tǒng)0.20.5回油路

48、帶調速閥的系統(tǒng)0.40.6回油路設置有背壓閥的系統(tǒng)0.51.5用補油泵的閉式回路0.81.5回油路較復雜的工程機械1.23回油路較短，且直接回油箱可忽略不計一般，液壓缸在受壓狀態(tài)下工作，其活塞面積為（5.16）令桿徑比=d/D,其比值可按表5.5和表5.6選取, 選取=0.5（5.17），則d=0.0483由公式 A1= D2/4=0.12×/4=7.85×10-3A2=( D2d2)/4=(0.010.0025) ×/4=5.89×10-3液壓缸直徑D和活塞桿直徑d的計算值要按國標規(guī)定的液壓缸的有關標準進行圓整如與標準液壓缸參數(shù)相近，最好選用國產(chǎn)標準液

49、壓缸.對數(shù)值進行圓整得到：D=0.1=100 D=0.5=50 常用液壓缸內徑及活塞桿直徑見表5.7和表5.8 表5.4按工作壓力選取d/D工作壓力/5.05.07.07.0d/D0.50.550.620.700.7 表5.5 按速比要求確定d/D2/11.151.251.331.461.612d/D0.30.40.50.550.620.71注：1無桿腔進油時活塞運動速度；有桿腔進油時活塞運動速度。 表5.6常用液壓缸內徑D(mm)4012550140631608018090200100220110250 表5.7 活塞桿直徑d (mm)速比缸 徑40506380901001101251401

50、601802002202501.462222835454550506055706380709080100901101001251101401251405.2.3.2 計算液壓馬達的排量 液壓馬達的排量為（5.18）=4.71×10-4 式中 液壓馬達的載荷轉矩; 液壓馬達的進出口壓差(Pa)。液壓馬達的排量也應滿足最底轉速要求（5.19）式中 通過液壓馬達的最小流量； 液壓馬達工作時的最底轉速。5.2.4 計算液壓缸或液壓馬達所需流量5.2.4.1 液壓缸工作時所需流量qv=A（5.20）qv=A=4.71×10-4式中 A液壓缸有效作用面積(m2)；A=7.8510-3 活塞與缸體的相對速度(m/s)。=3.6 m/min=0.06 5.2.4.2液壓馬達的流量（5.21）式中 液壓馬達排量(m3/r); 液壓馬達的轉速(r/s).5.3 制定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖5.3.1 制定基本方案5.3.1.1 制定調速方案 液壓執(zhí)行元件確定之后，其運動方向和運動速度的控制是擬訂液壓回路的核心問題。 方向控制用換向閥或邏輯控制單元來實現(xiàn)。對于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，大多通過換向閥的有機組合實現(xiàn)所需求的動作。對高壓大流量的