剪式汽車(chē)舉升機(jī)設(shè)計(jì)

1、實(shí)用文檔第1章緒論1.1 選擇背景、研究目的及意義近年來(lái)，我國(guó)汽車(chē)業(yè)蓬勃發(fā)展，尤其是轎車(chē)行業(yè)，多年來(lái)轎車(chē)進(jìn)入普通家庭的夢(mèng)想 已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，汽車(chē)維修行業(yè)也隨之得到大力發(fā)展，汽車(chē)舉升機(jī)是現(xiàn)代汽車(chē)維修作業(yè)中 必不可少的設(shè)備，無(wú)論整車(chē)大修，還是小修保養(yǎng)，都離不開(kāi)它。在規(guī)模各異的維修養(yǎng)護(hù) 企業(yè)中，無(wú)論是維修多種車(chē)型的綜合類(lèi)修理廠，還是經(jīng)營(yíng)范圍單一的街邊店（如輪胎店）， 幾乎都配備有舉升機(jī)。它的主要作用就是為發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)、變速器等養(yǎng)護(hù)和維修提供方 便。舉升機(jī)的重要性和普及性，決定了它是一種備受專(zhuān)業(yè)人士和經(jīng)營(yíng)管理者重視的設(shè)備。舉開(kāi)機(jī)一般有柱式、剪式的，具驅(qū)動(dòng)方式有鏈條傳動(dòng)，液壓傳動(dòng)，氣壓傳動(dòng)等。目 前，使用

2、的汽車(chē)剪刀式舉升機(jī)可能發(fā)生汽車(chē)墜落的原因較多，有安裝基礎(chǔ)不牢、自鎖裝 置失效、舉開(kāi)臂變形、兩側(cè)舉升臂上升速度不等、液壓油路爆裂、汽車(chē)拖墊打滑等，經(jīng) 過(guò)對(duì)失效的剪刀式舉升機(jī)進(jìn)行檢測(cè)分析發(fā)現(xiàn)，這些事故的主要原因往往是設(shè)計(jì)上存在著 缺陷，如果做工不好或者設(shè)計(jì)不好就容易導(dǎo)致臺(tái)面不平、導(dǎo)致單邊升降等危險(xiǎn)發(fā)生，因 此，進(jìn)一步提高剪刀式舉升機(jī)產(chǎn)品的性能與可靠性，是國(guó)內(nèi)舉升機(jī)任重道遠(yuǎn)且亟需改進(jìn) 的地方。本設(shè)計(jì)采用計(jì)算機(jī)CAD/CAE對(duì)剪刀式舉升機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品的綜合性能和 安全可靠性。計(jì)算機(jī)CAD/CAE&術(shù)是一種嶄新的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)，是國(guó)際上 20世紀(jì)80年 代隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展的

3、一項(xiàng)計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù)。該技術(shù)一出現(xiàn)，立即 受到了工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的有關(guān)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)公司的極大重視，許多著名的制造廠商紛紛將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)引入各自的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。計(jì)算機(jī)CAD/CAE技術(shù)在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，如美國(guó)、德國(guó)、日本等已得到廣泛應(yīng)用，應(yīng)用 領(lǐng)域極廣，如汽車(chē)制造業(yè)、工程機(jī)械、航空航天業(yè)、造船業(yè)、機(jī)械電子工業(yè)、國(guó)防工業(yè)、 醫(yī)學(xué)及工程咨詢(xún)等多方面。目前，計(jì)算機(jī)CAD/CA啦術(shù)已在我國(guó)得到了應(yīng)用與推廣，主要 在汽車(chē)、航天航空、武器制造、機(jī)械工程等方面。而從我國(guó)目前的情況來(lái)看，計(jì)算機(jī)CAD/CAE 技術(shù)主要在汽車(chē)制造業(yè)和武器裝備制造業(yè)中應(yīng)用較為廣泛，但只停留在初步應(yīng)用階段。 現(xiàn)今，在

4、我國(guó)利用CAD/CA改術(shù)對(duì)汽車(chē)舉升機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究還尚未見(jiàn)成果發(fā)表。只有將 汽車(chē)舉升機(jī)的工程實(shí)踐和計(jì)算機(jī) CAD/CA豉術(shù)結(jié)合起來(lái)，才能真正加快汽車(chē)舉開(kāi)機(jī)產(chǎn)品 的發(fā)展歷程，為此，本課題基于計(jì)算機(jī) CAD/CA鼓術(shù)平臺(tái)，利用當(dāng)前CAD/CA頤域內(nèi)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用文檔用比較廣泛的三維軟件Pro/E、有限元軟件ANSYSft行汽車(chē)舉升機(jī)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定 性及動(dòng)態(tài)特性等方面的計(jì)算機(jī)有限元分析與研究，可以代替剪刀式舉升機(jī)物理樣機(jī)的前 期試驗(yàn)，為我國(guó)汽車(chē)舉升機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、技術(shù)開(kāi)發(fā)方面提供更多的理論參考，進(jìn)一步提 高國(guó)產(chǎn)汽車(chē)舉升機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。該設(shè)計(jì)的研究方法，也 可應(yīng)用于汽車(chē)舉升機(jī)

5、及其他新產(chǎn)品的研究開(kāi)發(fā)中，可以縮短新產(chǎn)品研制周期，減少研制 經(jīng)費(fèi)，提高設(shè)計(jì)精度和效率，對(duì)于國(guó)內(nèi)舉升機(jī)的發(fā)展具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 舉升機(jī)的發(fā)展歷史汽車(chē)舉升機(jī)在世界上已經(jīng)有了 70年歷史。1925年在美國(guó)生產(chǎn)的第一臺(tái)汽車(chē)舉升機(jī)， 它是一種由氣動(dòng)控制的單柱舉升機(jī)，由于當(dāng)時(shí)采用的氣壓較低，因而缸體較大；同時(shí)采 用皮革進(jìn)行密封，因而壓縮空氣驅(qū)動(dòng)時(shí)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(guó)以外的其它地方開(kāi)始采用。發(fā)展至今經(jīng)歷了許多的變化改 進(jìn)，種類(lèi)也比較多，一般有柱式、剪式，其驅(qū)動(dòng)方式有鏈條傳動(dòng)，液壓傳動(dòng)，氣壓傳動(dòng) 等。其中剪式舉升機(jī)使用方

6、便，占地空間較小，受到很多實(shí)力雄厚的特約維修站的歡迎， 這也是未來(lái)舉升機(jī)的發(fā)展方向。在市場(chǎng)上可以看到的型式各異、尺寸不同的舉升機(jī)中， 有一些特別適合于從事特殊類(lèi)型的維修作業(yè)，也有少數(shù)的舉升機(jī)適合進(jìn)行一些其它的維 修作業(yè)。1.2.2 國(guó)內(nèi)外研究狀況目前，發(fā)達(dá)國(guó)家（如美國(guó)）生產(chǎn)的汽車(chē)舉升機(jī)質(zhì)量較好、性能較穩(wěn)定、設(shè)備操作簡(jiǎn) 單，在經(jīng)銷(xiāo)商中口碑良好。我國(guó)的汽車(chē)舉升機(jī)是 20世紀(jì)90年代依據(jù)國(guó)外的產(chǎn)品技術(shù)生產(chǎn) 的，國(guó)內(nèi)最早研究剪式舉升機(jī)的是上海寶得寶，199處開(kāi)始，寶得寶機(jī)型比較笨重，主 要的質(zhì)量問(wèn)題集中在油管易爆和平臺(tái)不同步，2000年后質(zhì)量有了改進(jìn)。但由于不是批量， 所以?xún)r(jià)格偏高。到現(xiàn)在舉升機(jī)市場(chǎng)已

7、經(jīng)擁有近百個(gè)中外品牌，產(chǎn)品系列成百上千。然而 國(guó)內(nèi)汽車(chē)舉升機(jī)雖然也相對(duì)定型，但很多產(chǎn)品性能還不夠穩(wěn)定，故障多，可靠性差，外 觀不夠美觀，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、技術(shù)開(kāi)發(fā)等方面都還有很多地方有待改進(jìn)。剪刀式舉升機(jī)是一個(gè)使用較廣的舉升機(jī)，在最近幾年所有新銷(xiāo)售的舉升機(jī)中，至少 二分之一都是這種類(lèi)型的。這種設(shè)計(jì)之所以很流行，有幾方面的原因的：一就是這種舉 升機(jī)安裝起來(lái)很快，不需要大范圍的開(kāi)挖，也不需要對(duì)維修廠的整體布局進(jìn)行一些永久 性的變動(dòng)。二是功能的多樣性，它適用于大多數(shù)轎車(chē)的維修和保養(yǎng)。三是剪式舉升機(jī)使標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用文檔用方便，占地空間較小。四是經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，剪式舉升機(jī)較為精密。無(wú)論是維修多種車(chē)型的綜合類(lèi)修理廠，還

8、是經(jīng)營(yíng)范圍單一的街邊店(如輪胎店)都適用。1.3 研究?jī)?nèi)容及研究方法1.3.1 研究?jī)?nèi)容本設(shè)計(jì)在考慮典型的汽車(chē)舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和實(shí)際工況條件基礎(chǔ)上，依據(jù)有限元、 虛擬裝配技術(shù)及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)等理論，建立舉升機(jī) Pro/E三維實(shí)體模型，并進(jìn)行虛擬裝 配，將關(guān)鍵零部件模型導(dǎo)入ANSYS件進(jìn)行有限元分析，獲得舉升機(jī)在載荷工況作用下 的應(yīng)力、應(yīng)變及變形狀況，進(jìn)一步提高舉升機(jī)的穩(wěn)定性及安全性。設(shè)計(jì)中我們研究的主 要內(nèi)容如下：(1)剪刀式舉升機(jī)工作原理與結(jié)構(gòu)形式的研究與分析；(2)剪刀式舉升機(jī)二維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；1.3.2 研究方法資料收集及總體方案制定一舉升機(jī)工作原理與結(jié)構(gòu)形式分析一舉升機(jī)二維結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)(對(duì)各個(gè)

9、機(jī)構(gòu)零件進(jìn)行強(qiáng)度分析)一整機(jī)虛擬裝配一撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用文檔第2章剪刀式舉升機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 舉升機(jī)結(jié)構(gòu)確定2.1.1 舉升機(jī)整體結(jié)構(gòu)形式及基本組成此次課題設(shè)計(jì)的內(nèi)容為剪刀式舉開(kāi)機(jī)，剪刀式舉開(kāi)機(jī)的發(fā)展較迅速，種類(lèi)也很齊全。 按照剪刀的大小分為大剪式舉升機(jī)（又叫子母式），還有小剪（單剪）舉升機(jī) ；按照 驅(qū)動(dòng)形式又可分為機(jī)械式、液壓式、氣液驅(qū)動(dòng)式；按照安裝形式又可以分為藏地安裝， 地面安裝。因?yàn)榇舜卧O(shè)計(jì)所要舉升的重量為 2t以下的轎車(chē)，所以采用小剪式液壓驅(qū)動(dòng) 舉升機(jī)就完全可以。為了適合大小維修廠，對(duì)地基沒(méi)有過(guò)多要求，地面安裝即可。整體 結(jié)構(gòu)形式如圖2.1所示。圖2.1剪刀式舉升機(jī)整體結(jié)構(gòu)形

10、式剪刀式液壓平板舉升機(jī)由機(jī)架、液壓系統(tǒng)、電氣三部分組成。設(shè)置限位裝置、升程標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用文檔自鎖保護(hù)裝置等以保證舉升機(jī)安全使用，保障維修工人的生命安全。剪刀式舉升機(jī)有兩 組完全相同的舉升機(jī)構(gòu)，分別放于左右兩側(cè)車(chē)輪之間，因兩側(cè)結(jié)構(gòu)完全相同，可以左右 互換。舉升機(jī)由電氣系統(tǒng)控制，由液壓系統(tǒng)輸出液壓油作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)活塞桿伸縮，帶動(dòng) 兩側(cè)舉升臂同時(shí)上升、下降、鎖止。舉開(kāi)機(jī)一側(cè)上下端為固定較支座，舉開(kāi)臂由銷(xiāo)連接固定在校支座上20另一側(cè)上下 端為滑輪滑動(dòng)，舉開(kāi)臂通過(guò)軸與滑輪連接。舉升機(jī)在工作過(guò)程中，以固定較支座一側(cè)為 支點(diǎn)，滑輪向內(nèi)或向外滑動(dòng)，使舉升機(jī)上升下降，當(dāng)達(dá)到適當(dāng)?shù)呐e開(kāi)位置時(shí)，利用液壓 缸上的機(jī)械鎖鎖

11、止。剪刀式舉升機(jī)使用方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小，適用于大多數(shù)轎 車(chē)、汽車(chē)的檢測(cè)、維修及保養(yǎng)，安全可靠302.1.2 舉升機(jī)各零部件之間的連接關(guān)系舉升機(jī)的工作是靠液壓缸活塞桿的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)舉升下降的。液壓缸固定在下外側(cè)舉開(kāi)臂上通過(guò)軸連接，活塞桿作用在上端軸上，軸直接連接兩舉開(kāi)臂。如圖 2.1所示，活塞 桿向外伸出時(shí)，帶動(dòng)舉升臂向上運(yùn)動(dòng)。各舉升臂必須相互聯(lián)系，采用螺栓連接，圖中左 側(cè)用軸連接，因各校接處均有摩擦，所以采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。舉開(kāi)臂向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)軸 帶動(dòng)滑輪滑動(dòng)，舉開(kāi)臂、軸與滑輪之間需使用鍵進(jìn)行周向固定，力才能相互傳遞，滑輪 軸上還放有套筒，并采用 鎖止螺釘進(jìn)行軸向固定，軸兩端用彈性擋圈固定，

12、防止臂和滑 輪外移；連接螺栓處用止動(dòng)墊圈固定鎖止；固定較支座處用銷(xiāo)鏈接，銷(xiāo)通過(guò)鎖止螺釘鎖止；底座通過(guò)地腳螺栓固定于地面上；這樣舉升機(jī)才能正常工作。2.2 確定剪刀式舉升機(jī)的各結(jié)構(gòu)尺寸2.2.1 建立轎車(chē)模型為使舉升機(jī)使用范圍廣，本設(shè)計(jì)首先建立了一個(gè)轎車(chē)模型 1。根據(jù)表2.1所列車(chē)身 參數(shù)信息。表2.1參數(shù)信息長(zhǎng)豐帕杰羅3.0GLS手動(dòng)上海大眾勁取車(chē)身長(zhǎng)/寬/高（mrm4830/1895/18854200/1650/1465前輪距15751460后輪距15601460軸距27752460前輪規(guī)格215/60R16195/55R15后輪規(guī)格215/60R16195/55R15根據(jù)豐田和大眾轎車(chē)的車(chē)

13、身信息確定一個(gè)使用較廣的車(chē)模：它的車(chē)身參數(shù)是：車(chē)身長(zhǎng)4.7m,寬1.75m,高1.5m,軸距2.1m,前后輪距平均為1.5m,車(chē)自重1.5t ,該轎車(chē)標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用文檔模型集豐田轎車(chē)外型，奧迪外型，大眾車(chē)系于一體，具有較廣的代表性。2.2.2 剪刀式舉開(kāi)機(jī)主要結(jié)構(gòu)尺寸確定1、剪刀式舉升機(jī)已知的主要技術(shù)參數(shù)如表2.2所示表2.2主要技術(shù)參數(shù)技術(shù)數(shù)據(jù)數(shù)值單位舉升重量2T舉升高度3501500mm提升時(shí)間180S要求舉升機(jī)的提升速度是經(jīng)3min時(shí)間內(nèi)舉升機(jī)能升高到1.5m,但考慮到實(shí)際修理 時(shí)3min太長(zhǎng)不利于維修，設(shè)上升時(shí)間為 1min。實(shí)際升高1.15m,并且舉升機(jī)在各高度 工作時(shí)，都能自鎖。2、

14、舉升機(jī)壓縮到最低位置時(shí)各部分尺寸1 ）支撐平臺(tái)尺寸因剪刀式舉升機(jī)放于兩輪胎之間的下部，所以舉升機(jī)在使用過(guò)程中要保證舉升機(jī)不 能與輪胎發(fā)生干涉2。根據(jù)轎車(chē)軸距為2.6m,轎車(chē)輪胎直徑一般不超過(guò) 700mm為避免 干涉，舉升機(jī)平臺(tái)兩端與輪胎邊緣要有一定距離，取平臺(tái)邊距輪胎邊緣之間距離為150mm 則平臺(tái)外型長(zhǎng) La=2600-350 2-150 2=1600 mm。平臺(tái)寬一般為 500mm600mm 右，我們?nèi)∑脚_(tái)寬為Bp=550mm舉升時(shí)，重量作用在整個(gè)平臺(tái)上，力并不集中，所以平 臺(tái)不宜過(guò)厚，增加舉升機(jī)重量，取外型高為70mm實(shí)厚為15mm只在四周加工凸臺(tái)邊緣，平臺(tái)尺寸如圖2.2所示。圖2.2

15、平臺(tái)尺寸2）舉升臂尺寸因平臺(tái)長(zhǎng)La=1600mm固定較支座和滑動(dòng)滾輪分別放于平臺(tái)下，降低到最低點(diǎn)時(shí)舉 開(kāi)臂不能超出平臺(tái)邊緣，與汽車(chē)相干涉，所以固定較支座和滑動(dòng)滾輪要與平臺(tái)有一定的 距離，取支座 距平臺(tái) 邊緣的距離為150mm則固定較支 座與滑 動(dòng)滾輪之間距離Lb=1600-150 2=1300 mm。標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用文檔舉升機(jī)壓縮到最低位置時(shí)，舉升機(jī)高為350mm，底座到平臺(tái)面的距離)。如圖2.3所示底座厚為15mm滾輪直徑D=50mm滾輪處軸徑Dz=24mm,為了避免滾輪直接磨損 底座，設(shè)計(jì)時(shí)，加工滾輪滑道，滑道厚為 10mm滑道寬35mm滑道長(zhǎng)為750mm上下兩 滾輪之間的距離為Hd=350-

16、15 2-35 2=250 mm根據(jù)勾股定理求舉升臂長(zhǎng)L ,:O 250 OL=,Lb2 (-)2 求得 L=1306mm 設(shè)舉開(kāi)臂范 110mm 厚為 20mm圖2.3 舉升機(jī)壓縮到最低點(diǎn)時(shí)的狀態(tài)3)舉升機(jī)升高到1.5m時(shí)尺寸變化舉升機(jī)向上舉升時(shí)，滑輪向內(nèi)側(cè)滾動(dòng)，液壓系統(tǒng)向上伸縮，固定較支座和滑動(dòng)較支 座之間距離縮短，平臺(tái)與底座之間距離越來(lái)越大。舉升機(jī)升高到 1.5 m時(shí)，舉升機(jī)上下 兩滑輪之間的距離為 Hg=1500-15*2-35*2= 1400mm 因舉升臂長(zhǎng)L=1306mm固定較接處 與滑輪之間的距離為L(zhǎng)b,由勾股定理得Lb=896.15mm,滑動(dòng)輪滑動(dòng)距離 Lx=1300-1102

17、.56=403.75mm=舉升機(jī)升高到1.5m時(shí)，結(jié)構(gòu)狀態(tài)如圖2.4所示。標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用文檔圖2.4 升高到1.5m時(shí)舉升機(jī)主視圖和左視圖因我們的舉升臂寬為110mm所以連接處螺栓軸徑適當(dāng)取 Ds=30mm滑動(dòng)滾輪處軸 徑取Dz=24mm滑輪總寬為30mm與滑道實(shí)際接觸尺寸為25mm另外5mmz階梯凸臺(tái), 直接與舉開(kāi)臂接觸，減小摩擦。2.3 舉升機(jī)在地面上安裝尺寸考慮到維修廠的地面情況，剪刀式舉升機(jī)平放于地面就可以，采用地腳螺栓固定， 舉開(kāi)機(jī)兩端各焊接一三角臺(tái)，便于汽車(chē)上升。根據(jù)轎車(chē)寬為1.75m,前后輪距平均為1.5m, 左右兩輪臺(tái)內(nèi)側(cè)邊緣之間的距離為 800mm舉升機(jī)之間要有一定的距離供維修

18、工人走動(dòng)， 為了滿(mǎn)足以上尺寸要求，舉升機(jī)平臺(tái)之間的距離取900 mm，平臺(tái)長(zhǎng)1600mm,舉升機(jī)左右結(jié)構(gòu)完全相同，設(shè)備控制箱可以左右互換。如果舉升機(jī)平臺(tái)直接與汽車(chē)底盤(pán)接觸，對(duì) 汽車(chē)底盤(pán)磨損嚴(yán)重，所以平臺(tái)上端放硬質(zhì)橡膠，硬質(zhì)橡膠塊距邊緣為20mm則硬質(zhì)橡膠長(zhǎng) Lj=510mm 寬Bj=150mm舉升機(jī)在地面安裝情況如圖 2.5所示。圖2.5舉升機(jī)占地情況及安裝示意圖2.4 電機(jī)的選用剪刀式舉升機(jī)舉升重量2t,舉升機(jī)自身及其附件的重量再加上一部分的余量為0.7t ,所以取 W=2.7t 。標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用文檔舉升平臺(tái)上方放有汽車(chē)時(shí)，設(shè)計(jì)上升速度為Vw = S(2.1 )tS=1500-350 =115

19、0 (mm)由公式(2.1)得 Vw=1.15/60=0.0196m/s=1.15m/min載車(chē)板上升功率： P 后Fw Vw /60(2.2)Fw=m g(2.3)其中m=2.7t, g=10N/kg 由公式(3.3)Fw =2.710 =27 KNVM 1.15 m/min由公式(2.2)得 Pw= 27 1.15/60=0.517 (KVV2.5 剪刀式舉升機(jī)各部件重量查工程材料手冊(cè)所知，舉開(kāi)、起重機(jī)械的板形材料多用Q275鋼。Q27璉岡的材料性能如下：表2.3 Q275鋼材料性能彈性模量泊松比抗拉強(qiáng)度密度200-220/GPa0.3490 610/MPa7.85g/cm3質(zhì)量基本計(jì)算公

20、式9 :1/、W F L (2.4)1000式中：W (kg)表示鋼的理論質(zhì)量F (mm2型鋼截面積l(m) 鋼材的長(zhǎng)度p (g/cm3)所用材料鋼的密度1、平臺(tái)的質(zhì)量c .,c CC CCCCC 1Wp 7.85(1.6 15 550 2 55 8 0.55 22 5 0.54 2 1.54 5 30 2 2 0.8 10 35)1000116.37kg因平臺(tái)加工有較薄的邊緣，所以計(jì)算時(shí)數(shù)據(jù)較多，后續(xù)計(jì)算中我們?nèi)∑脚_(tái)質(zhì)量為Wp=120kg2、舉開(kāi)臂的質(zhì)量1.Wb 7.85(1.306 110 20)22.55 kg1000在實(shí)際運(yùn)用中，連接處都加工有加強(qiáng)肋，連接處還攜帶一些附件所以取舉開(kāi)臂質(zhì)

21、量 為23kgo左側(cè)和右側(cè)舉升機(jī)完全相同，每側(cè)共有八個(gè)舉升臂，則舉升臂重量和為標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用文檔Wbz 23 8 184kg3、底座重量在實(shí)圖中舉開(kāi)機(jī)底座并非實(shí)體，但為了計(jì)算方便，我們按實(shí)體計(jì)算，則1Wd 7.85 (1.6 15 550) 103.62kg,我們?nèi)〉鬃亓繛?Wd=104kg舉升機(jī)總重1000Wz 2 Wp 2 Wb 2 Wd 800kg。整理前面計(jì)算的數(shù)據(jù)如表 2.4表2.4剪刀式舉升機(jī)主要技術(shù)參數(shù)舉升重量3000kg舉升高度3501500mm實(shí)際上升高度1650mm總寬1500mm總長(zhǎng)2060mm平臺(tái)長(zhǎng)/寬1600/550mm舉升臂長(zhǎng)1306mm平臺(tái)間寬900mm上升時(shí)間5

22、0s下降時(shí)間40s電機(jī)功率0.517KW電源220V/380V/50Hz額定油壓18MPa整機(jī)重量800kg滑輪移動(dòng)距離896.15mm2.6 本章小結(jié)本章主要將剪刀式舉升機(jī)的外型尺寸，各部分結(jié)構(gòu)尺寸，各結(jié)構(gòu)的安裝位置確定出來(lái)，為后續(xù)的設(shè)計(jì)工作做好準(zhǔn)備。在設(shè)計(jì)過(guò)程中我們參考了廣力牌GL3.0/A小剪式舉升機(jī)，上海繁寶剪式舉升機(jī)，Jumbo Lift NT剪式舉開(kāi)平臺(tái)的設(shè)計(jì)，并根據(jù)現(xiàn)今社會(huì)上使用普遍的轎車(chē)種類(lèi)的車(chē)身結(jié)構(gòu)尺寸，確定了我所設(shè)計(jì)的剪刀式舉升機(jī) 的組成結(jié)構(gòu)，包括控制機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，還有所需的零部件。本章還敘 述了剪刀式舉升機(jī)是如何運(yùn)動(dòng)的，實(shí)現(xiàn)舉開(kāi)，將車(chē)舉到我們希望的高度。標(biāo)準(zhǔn)文

23、案實(shí)用文檔第3章剪式舉升機(jī)機(jī)構(gòu)建模3.1 剪刀式舉升機(jī)構(gòu)力學(xué)模型剪刀式舉升機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊、承載量大、通過(guò)性強(qiáng)和操控性好的特點(diǎn)，因此在現(xiàn)代物流、航空裝卸、大型設(shè)備的制造與維護(hù)中得到廣泛應(yīng)用。剪刀式舉升機(jī)構(gòu)作為舉開(kāi) 平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵組成部分，其力學(xué)特性對(duì)平臺(tái)性能產(chǎn)生直接影響。對(duì)于剪刀式舉升機(jī) 構(gòu)來(lái)說(shuō)，影響其力學(xué)性能的關(guān)鍵因素是舉升油缸的安裝位置。計(jì)算、分析剪刀式起升機(jī) 構(gòu)的傳統(tǒng)方法通常為手工試算或整體有限元分析方法。但手工試算法精度不高，效率低;整體有限元分析法較適用于后期的驗(yàn)算分析，但在設(shè)計(jì)分析初期，存在建模困難和較難 快速調(diào)整模型參數(shù)的問(wèn)題。在建立力學(xué)模型時(shí)，我們利用 MATLA瞅件所具有的

24、強(qiáng)大矩 陣計(jì)算功能，對(duì)影響剪刀式起升機(jī)構(gòu)力學(xué)特性的關(guān)鍵參數(shù)展開(kāi)研究 ，從而得到剪刀式舉 升機(jī)構(gòu)的力學(xué)模型5 o3.1.1 舉升機(jī)構(gòu)力學(xué)模型建立與分析舉升機(jī)之所以斜置，是因?yàn)榕e升機(jī)右側(cè)為固定較支座，左側(cè)為滑動(dòng)較支座，平臺(tái)上 放有荷載，舉升機(jī)上升過(guò)程中，荷載重心相對(duì)前移，在高空中容易前翻，對(duì)工作人員十 分危險(xiǎn)，斜置安裝可以抵制荷載前翻的情況。 安裝情況如圖3.1 ,圖中F4與F6作用點(diǎn) 分別對(duì)應(yīng)平臺(tái)和底座的固定較支座位置，F(xiàn)3與F5作用點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)平臺(tái)和底座的滑動(dòng) 較支座位置。標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用文檔圖3.1力學(xué)方案示意圖為分析方便,我們將平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)和平臺(tái)有效載荷之和簡(jiǎn)化為W1，剪刀式舉升機(jī)構(gòu)自重載荷為W3

25、，油缸自重載荷為 Wcy，根據(jù)分析，假設(shè)舉開(kāi)臂機(jī)才自重載荷為 W3和 油缸 自重載荷為 Wcy忽略不計(jì)。如圖所示，根據(jù)上一章所定舉開(kāi)臂兩端銷(xiāo)孔中心連線長(zhǎng)度為 L,L=1306mm其與水平線夾角為a ;定義d為液壓缸下安裝點(diǎn)與舉開(kāi)臂中心銷(xiāo)孔距離 (平行于舉升臂)，f 為上安裝點(diǎn)與舉開(kāi)臂端銷(xiāo)孔的距離，定義上下兩校接點(diǎn)高度為Hg, 定義滑動(dòng)較支座與固定較支座之間的距離為L(zhǎng)b,根據(jù)幾何關(guān)系，液壓缸軸線與水平線夾角8與a有以下函數(shù)關(guān)系：f L dtan2 tand f2(3.1)由式(3.1)可知，液壓缸軸線與水平線夾角8是d、f、的函數(shù)，而當(dāng)d、f這2個(gè)參數(shù)確 定時(shí)，在舉升機(jī)構(gòu)升降過(guò)程中9隨a變化。平

26、臺(tái)和剪刀式舉開(kāi)機(jī)構(gòu)建立其力學(xué)模型如圖 3.2所示。為平臺(tái)簡(jiǎn)化模型5。rq圖3.2平臺(tái)簡(jiǎn)化模型假定W1作用于平臺(tái)中心位置,則當(dāng)平臺(tái)起升,剪刀機(jī)構(gòu)變幅帶動(dòng)滑輪內(nèi)移時(shí),則W1F3、F4ffi a有如下關(guān)系15 (B近似等于Lb/2 )(3.(2)(3.(3)F3 F4 W1F3 Lcos F4 0 W1 B標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用文檔圖3.3 剪刀機(jī)構(gòu)外載情況圖3.2和圖3.3為剪刀舉升機(jī)構(gòu)力學(xué)模型圖。剪叉舉升機(jī)構(gòu)外載狀況如圖3.3所示。為計(jì)算剪刀式舉升機(jī)構(gòu)內(nèi)每個(gè)支架較接點(diǎn)的內(nèi)力和油缸推力，以研究該機(jī)構(gòu)各內(nèi)力、油缸推力與a角之間的關(guān)系，并找出其最?lèi)毫庸r，我們將該機(jī)構(gòu)拆分為4個(gè)獨(dú)立的隔離體， 分別對(duì)應(yīng)該機(jī)構(gòu)從上

27、到下的各段剪叉桿5,如圖3.4所示。圖3.4各剪桿受力分析圖該圖使用的符號(hào)說(shuō)明如下：Kx為剪叉機(jī)構(gòu)各校接點(diǎn)內(nèi)力，x= 1,2, 3 ?8;其中奇數(shù)為該校接點(diǎn)Y方向受力，偶數(shù)為對(duì)應(yīng)較接點(diǎn)X方向受力；Fx為作用在剪刀式舉開(kāi)臂機(jī)構(gòu)上的外力，x = 3, 4, 5, 6;P為液壓缸的推力。據(jù)此，在不考慮摩擦力的情況下建立力學(xué)平衡方程如下面矩陣所示5:10001000000001010000000000-Lc00000010Lc01 Ls 0 0 0 0 0 0 01Ls00000Lc1 0 Lc 0 0 00 0 01 1 Ls 0 1Ls00000000 0-1 00 100000000010010

28、cossin2f, (1- -) sin(000 sincos2ssin( +K1K2K3K4K5K6K7K8 PF 0F 0F FF 0F F 0 -Fcoscoscoscos在上面的矩陣中，設(shè)L c = cos a, L s = sin民。由于油缸的自重忽略不計(jì)，故設(shè)F =F3 = F4 = F5 = F6 =W1 /4 。以上矩陣給出了外載、剪刀式舉升機(jī)構(gòu)幾何參數(shù)與油缸推標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用文檔力及各剪刀舉開(kāi)臂受力的相互關(guān)系，為剪刀式舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算及關(guān)鍵參數(shù)的研究提供理論依據(jù)。通過(guò)編寫(xiě)的 MATLA程序矩陣解以上多元方程得以下結(jié)果：(3.4)4L cos F2 sin( ) f sin( )

29、L sin( )L3.1.2 舉升機(jī)構(gòu)關(guān)鍵參數(shù)研究與確定分析前述剪刀式舉升機(jī)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)Pmax和油缸軸線與支架梁之間的夾角（8- a）有較 大關(guān)系。給定載荷下，起升油缸夾角越小，則所需推力越大。由式（3.4）可知，起開(kāi)油缸的 最小夾角由d, f這2個(gè)關(guān)鍵的幾何參數(shù)決定50因此，上述4個(gè)關(guān)鍵參數(shù)可在一定范圍 內(nèi)調(diào)整而不產(chǎn)生干涉。根據(jù)剪刀式舉升機(jī)構(gòu)力學(xué)模型式及編制的MATLA運(yùn)算程序,在d,f這2個(gè)關(guān)鍵幾何參數(shù)允許調(diào)整的范圍內(nèi)進(jìn)行計(jì)算，研究它們與起升油缸推力 Pmax勺關(guān) 系。經(jīng)對(duì)d, f這2個(gè)關(guān)鍵參數(shù)的研究，結(jié)合防止機(jī)構(gòu)幾何干涉，并且不發(fā)生死角現(xiàn)象及 制造工藝方面的考慮，確定其值:d= 170mm

30、, f = 500mm3.1.3 計(jì)算液壓缸的推力1、舉升機(jī)升高到1.5m時(shí)液壓缸的推力舉升機(jī)升高到1.5m時(shí)，tan a =/-得a =46.675°由式（3.1）得72.78°Lb舉升機(jī)的重心不變F3和F4之間的距離為1103mm,由式（3.2）和（3.3）求得F3=11.705KN,貝U F4=4.45KN。將 f=500mm、d=250mm a =46.675°、72.78°、F= F3=11.7509KN代入式（3.4）中，我們得到 P=136.643KN2、舉升機(jī)在最低點(diǎn)時(shí)液壓缸的推力根據(jù)圖（3.3）所示的舉升機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸，可求出a角度 ，ta

31、n a =儂 a 5.49° 1300f L d再根據(jù)式 （3.1） , tan 2 tan 解得 tan tan5.49° 16.22°,L .170 653 500d f2將 a =5.49°、 9 =16.22°、L=1306mm f=500mm、d=250mmi 入至 U 式（3.4）中，解得液壓缸的最大推力為 P=324.08 KN 0由前面分析可知，舉升機(jī)在最低點(diǎn)時(shí)，此時(shí)液壓缸的推力是整個(gè)舉升過(guò)程中所需推 力最大值，選擇液壓系統(tǒng)時(shí)根據(jù)推力最大值確定。3.2 舉升機(jī)的力學(xué)分析與計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用文檔剪刀式舉升機(jī)是種可以廣泛用于維修廠的舉

32、升機(jī)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、外形美觀、操 作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，只需用此種安全可靠的舉升設(shè)備將汽車(chē)舉升到一定的高度，即可實(shí)現(xiàn)對(duì) 汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)、變速器等進(jìn)行養(yǎng)護(hù)和維修功能。隨著我國(guó)私家車(chē)保有量越來(lái)越大， 此種型式的舉升機(jī)需求量也會(huì)日益增大。本機(jī)主要性能參數(shù)為：額定舉升載荷3t;在載重2t情況下，由最低位置舉升到最高位置需 60s；當(dāng)按下下降按鈕使三位四通閥右位接 通，車(chē)輛由最高位置降到最低位置需 40s；電動(dòng)機(jī)功率1.02kW;舉升機(jī)在最低位置時(shí)的 舉升高度為350mm最大舉升高度為1500 mm工作彳T程為1150 mm剪刀式舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)型式有多種，本設(shè)計(jì)中的舉升機(jī)結(jié)構(gòu)系指液壓驅(qū)動(dòng)的小剪式舉 升機(jī)構(gòu)。舉

33、升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)系統(tǒng)為液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)和控制，由舉升臂內(nèi)安裝的液壓油缸實(shí)現(xiàn) 上下運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)連接兩側(cè)舉開(kāi)臂的軸，使安裝在上下位置的滑輪沿滑道滾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)舉升 機(jī)的上下移動(dòng)。設(shè)備的主要部分有：控制機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、平衡機(jī)構(gòu)和安全 鎖機(jī)構(gòu)。分析剪式舉升機(jī)不同舉升高度的受力情況可知，在給定載荷下，舉升機(jī)舉開(kāi)到不同高度時(shí)，所需油缸推力不同，各舉開(kāi)臂與軸所受的力也不同。為分析方便，在計(jì)算過(guò)程 中，我們只分析舉手機(jī)最低點(diǎn)和舉升到最高位置的受力情況即可。3.2.1 舉升機(jī)最低狀態(tài)時(shí)，各臂受力情況1 、與平臺(tái)接觸處的兩校接點(diǎn)的力學(xué)分析與計(jì)算由前一節(jié)分析可知，舉升機(jī)在最低點(diǎn)時(shí)，舉升機(jī)重量均勻的分布在平臺(tái)上，平臺(tái)鋼

34、結(jié)構(gòu)和平臺(tái)有效載荷之和Wz1所產(chǎn)生的重力直接作用在滑動(dòng)較支座和固定較支座上。在 最低點(diǎn)時(shí)，舉開(kāi)臂并不水平放置。存在一很小的角度a。tan a=25 a 5.49o1300因a很小，所以計(jì)算過(guò)程中我們可以將 Wz1近似看成作用在平臺(tái)中心位置， Wz1為舉開(kāi) 重量與平臺(tái)重量之和，即W1= (2t+W ) g= (2+0.12 2)10=22.4kN g 取 10 N/kg因舉升重量和平臺(tái)質(zhì)量之和由兩側(cè)舉升機(jī)共同承受，所以代入式(3.2)和(3.3)中的W1 只是 Wz1 的一半，W1=16.2kN 解得 F3 F4 8.1kN2、計(jì)算各舉開(kāi)臂的受力標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用文檔圖3.5 舉升臂受力圖圖3.5為桿

35、1的受力情況,F3作用處為滑動(dòng)較支座，根據(jù)受力分析圖列力和力矩平衡方程。方程如下：k2k6k18.1 k5k1k5F3F3650k5 650解得k6 62.5k284.24 10.4 k5F31300 k2 62.5 k1 650k5k5k684.24 10.4 k5分析計(jì)算結(jié)果，我們可以看到，k1,k2,k6三個(gè)未知量都與k5有關(guān)，只要確定出k5, 其他就都能解出。觀察圖3-1力學(xué)方案示意圖，我們能夠很快分析出，舉升重量全部作 用在平臺(tái)上，在舉升機(jī)起升瞬間，民5.490,則k5較接孔處豎直方向分力很小，幾乎為零，對(duì)桿件只起連接作用，我們將 k5取0 No則k1 8.1kNk284.24kN

36、k6 84.24kN。圖3.6為舉開(kāi)臂2的受力圖，液壓缸的推力直接作用在連接兩側(cè)舉開(kāi)臂之間的軸上， 間接作用在舉升臂2上。k3,k4,F4x為未知量，P=324.08 KN。列力和力矩平衡方程F4 k1 P sin k3k4 F4x k2 P cosP cos f sin P sin f cos k2 62.5 k1 650 F 4x 125 F4 1300k3 74.21 kN解得k4 13.397 kNF4x 381.96 kN通過(guò)計(jì)算結(jié)果，我們可以看出液壓缸在瞬間舉升時(shí)，水平方向的分力和固定較支座 處的水平方向分力都很大。所以舉升機(jī)的剛度強(qiáng)度一定要滿(mǎn)足要求，否則維修工人在作 業(yè)時(shí)將很危險(xiǎn)

37、。標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用文檔圖3.7舉升臂3受力圖舉開(kāi)臂3在實(shí)際工作過(guò)程中，對(duì)整個(gè)舉升機(jī)受力情況沒(méi)有太多影響，主要起連接件的作用。F5和F6支撐上面所有的重量 WzWz1 2 184 10 0.92 18.5kN 式中的0.92KN為液壓缸重量產(chǎn)生的重力（初步確定）2圖中k7和k8為未知量。列方程如下:F5 F6 WzF5 F6k5 k7 F5k6 k8 0解得F5 F6 9.25KNk7 9.25KNk8 84.24KN圖3.8舉升臂4的受力圖舉開(kāi)臂4的力F6作用處是固定較支座，所以有兩個(gè)方向作用力。液壓缸的固定端 作用在連接舉升臂的軸上。舉開(kāi)臂承受液壓缸的重力，并不承受液壓缸的推力。液壓缸 的推力有

38、輸入的液壓油來(lái)平衡。在這個(gè)受力圖中，只有 F6x是未知的。k4 13.397KNk8 84.24 KN解得 F6x 70.843KNk4 k8 F6x 03.2.2 舉升機(jī)舉升到最高位置時(shí)，各臂受力情況舉升機(jī)升高到1.5m時(shí)，舉升機(jī)向內(nèi)滑動(dòng)403.75mm兩腳支座之間的距離為896.15mm上下兩滑輪之間的距離為1400mm舉升臂與水平方向夾角為a =46.675°、液壓缸與水平方向夾角為72.78°,液壓缸推力P=136.643KN標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用文檔分析和計(jì)算方法同上。先求舉開(kāi)臂1的受力情況如圖3.5,由式（3.2）和（3.3）解得 F3 11.75KN , F4 4.45

39、KNk2 k6 0k1 k5 F3F3 448 k5 448k6 475解得F3 896 k2 475 k1 448k1 23.05 1.06k6k2 k6k6 k6k5 1.06 k6 11.75因舉升到1.5m時(shí)，舉升臂與水平方向夾角為a=46.675°,所以豎直方向力和水平方向力k1 16.69KN應(yīng)近似相等。取k6 6KN。貝U k2 6KN k5 5.39KN舉開(kāi)臂2的受力情況如圖3.6所示，F(xiàn)4 k1 P sin k3k4 F4x k2 P cosP cos f sin P sin f cosk3 109.35KN解彳.k4 33.89KNF4x 12.56 KN舉開(kāi)臂3

40、的受力情況如圖3.7 ,F5 F6 WzF5 F6k5 k7 F5k6 k8 0舉開(kāi)臂的受力情況如圖3.8,k4 33.89 KNk8 5.39KNk4 k8 F6xk2 475 k1 448 F 4x 950 F4 896解得 K7 3.25KN K8 5.39KN解得 F6x 28.5KN03.2.3 剪刀式舉升機(jī)構(gòu)主要受力桿件強(qiáng)度校核計(jì)算1、位于上端的滑輪軸的強(qiáng)度校核滑輪軸通過(guò)滑輪與平臺(tái)接觸，作用在滑動(dòng)端的力F3均勻作用在兩個(gè)滑動(dòng)輪上?；瑒?dòng)的兩輪之間距離為405mm滑動(dòng)輪外側(cè)與舉開(kāi)臂接觸。舉升機(jī)最低點(diǎn)時(shí)，對(duì)于滑輪軸 而言，與舉開(kāi)臂接觸處，相當(dāng)于固定支點(diǎn)，即被約束。圖3.9是滑輪軸的受力圖

41、、剪力圖、彎矩圖。由圖可知，滑輪軸只受豎直方向力，沒(méi)有水平方向的力，所以滑輪軸不發(fā) 生扭轉(zhuǎn)變形。我們從剪力圖和彎矩圖中還可分析出，在長(zhǎng)度為 405mm勺線段內(nèi)橫街面上 的剪力FQ=0而彎矩M為一常數(shù)，這種只有彎矩的的情況，稱(chēng)為純彎曲。所以長(zhǎng)度為標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用文檔405mm勺線段內(nèi)只發(fā)生彎曲變形，而沒(méi)有發(fā)生剪切變形。是彎曲理論中最簡(jiǎn)單的一種情 況。由上面的 計(jì)算可以知道，上滑 輪軸在舉升機(jī)升高到1.5m時(shí)，受力最大,F3 11.75KN，所以我們只校核舉開(kāi)機(jī)升到1.5m時(shí)的滑輪軸強(qiáng)度即能說(shuō)明軸的強(qiáng)度是否 合格。F3/gF3Z3-3/己7彳 £三工亍r? M /rnTm |111411|1

42、11|11|1圖3.9 滑輪軸的剪力圖與彎矩圖對(duì)滑輪軸進(jìn)行強(qiáng)度校核，軸的材料為45鋼，抗拉強(qiáng)度b 600MPa s 355MPa彈 性模量E為196: 216GPa , 一般取 E 210GPa。軸的直徑d=24mm查機(jī)械設(shè)計(jì) 手冊(cè)。(1)軸的彎矩圖如圖3.9所示。F3由圖可知，最大正彎矩M= 一 27.5 5.875kN 27.5mm 161.56N?m2(2)軸的強(qiáng)度校核M M M 161.56max333 116.86MPa b 600MPaW - d 0.1 d 0.1 24 32式中：M為橫截面上的彎矩 w-一軸的抗彎截面系數(shù) 經(jīng)校核可以看出，軸的截面強(qiáng)度足夠。 2位于下端的滑輪軸的

43、強(qiáng)度校核最下端軸的校核和最上端軸的校核方法一樣，下端滑輪軸最低點(diǎn)和最高點(diǎn)時(shí)受 力情況一樣。受力圖、剪力圖、彎矩圖如圖 3.10所示。它3/衛(wèi)*<1"rsi/sTG 印fW.豆e.E2I L II' M xfff而力詢(xún)川口國(guó)門(mén)川川川川口加瓜圖3.10下滑輪軸的剪力圖與彎矩標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用文檔""下滑輪軸的材料也是 45鋼，抗拉強(qiáng)度 b 600MPa。下滑輪軸受的力為:_ _9 25 KNF5/2= 4.625KN ,軸的直徑 d=24mm2(1)彎矩圖如圖3.10所示F5由圖可知 最大彎矩M 27.5 127.187N ?m2(2 )下滑輪軸的強(qiáng)度校核ma

44、xM九d3M0.1 d3104.06250.1 24392MPab 600MPa32校核后可得出軸的強(qiáng)度足夠。3、對(duì)舉升臂1和2進(jìn)行強(qiáng)度校核舉開(kāi)臂1和2位于舉升機(jī)的上半部分，液壓缸的作用點(diǎn)直接作用在連接舉開(kāi)臂 2的軸上，舉開(kāi)臂2和1又通過(guò)中間螺栓相連,所以2和1的受力情況比較惡劣。在校核時(shí),只對(duì)這兩個(gè)舉開(kāi)臂進(jìn)行校核即可(1)舉開(kāi)臂1的強(qiáng)度校核m2f i n ex-3- ex% 1 * m - ct1 ti ct垂直舉升臂方向的力匕1 杯 clncx kt *co a.Mk2+ccs ty.沿輦升膏方向的力fq口 口口1 口 111 口 門(mén)口 i【口 rrn姓剪力困M八F3/ Z*CQ5 cl

45、*L/2彎倬圖4i ji ot k2 *cc 5K * P3*s3 r (x J /2 軸力圖圖3.11舉升臂1的剪力圖與彎矩圖因舉開(kāi)臂為板材，近似梁。所以分析過(guò)程中，我們按梁的強(qiáng)度校核方法來(lái)分析舉開(kāi) 臂。由圖3.11舉開(kāi)臂1的受力圖可以看到，舉開(kāi)臂既有水平方向的力，又有豎直方向 的力，并且兩個(gè)方向的力在同一平面， 屬拉伸(壓縮)與彎曲組合變形11o我們將力 進(jìn)行分解，沿舉開(kāi)臂軸線方向和垂直軸線方向。標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用文檔舉開(kāi)臂1的受力圖、剪力圖、彎矩圖、軸力圖如圖3.11所示。由圖所知，舉開(kāi)臂在中間截面組合變形最大11。舉開(kāi)臂的材料為Q275鋼，抗拉強(qiáng)度 b 490610MPa,彈性模量E=200

46、220GPa ,L為舉開(kāi)臂長(zhǎng)L=1306mni舉升臂在最低狀態(tài)時(shí)（5.49°）,校核過(guò)程如下:1）舉開(kāi)臂的彎矩圖如圖3.11所示舉開(kāi)臂最大負(fù)彎矩MF3 cos 2L 8.1c一 cos5.490 653222632.52Ngm2）確定舉升臂1中性軸的位置截面形心距底邊為y 20 110 55 55mm20 110因舉開(kāi)臂1結(jié)構(gòu)可近似一方鋼，所以通過(guò)截面中心的中心線Z即為中性軸3）截面對(duì)中性軸的慣銀3Iz2.218 10 6m4 *20 110124）舉開(kāi)臂的最大彎曲應(yīng)力為2.632 1 03 55 1 0 2 32.21810 665.27MPa5）最大軸向正應(yīng)力(k2 cos k1

47、 sin F 3 sin )242.7KN(84.24 cos5.490 8.1 sin5.490 8.1 sin5.490)實(shí)用文檔最大正應(yīng)力為FnA124005.64MPa2200總應(yīng)力為 max -NA5.64 65.26 70.89MPa b 490MPa強(qiáng)度充分滿(mǎn)足條件(2 )舉開(kāi)臂2的強(qiáng)度校核開(kāi)臂2上。所以舉開(kāi)臂2的工作條件最為惡劣，要求最高。對(duì)舉升臂 2進(jìn)行強(qiáng)度校核。考慮到制造工藝性，所以舉開(kāi)臂 2的材料暫都選用Q275鋼。觀察圖3.12舉開(kāi)臂2的受力情況，可以看出舉開(kāi)臂2也受水平和豎直方向，我們同樣 將水平方向的力與豎直方向的力進(jìn)行分解。舉開(kāi)臂在最低點(diǎn)時(shí)的校核情況如下從圖中可以

48、看出中間錢(qián)接點(diǎn)的變形最為嚴(yán)重值1)最大彎矩由彎矩圖可看出舉開(kāi)臂2存在最大負(fù)彎矩和最大負(fù)彎矩情況Ms (k4 sin2k313.397o一 cos ) 500 ( sin5.49o2274.212cos5.49o) 500 18.787KNgm2)確定舉升臂2中性軸的位置標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用文檔截面形心距底邊為y 20 110 55 55mm20 110因舉開(kāi)臂2結(jié)構(gòu)可近似一方鋼，所以通過(guò)截面中心的中心線Z即為中性軸3 ）截面對(duì)中性軸的慣銀Iz誓3 2,218 10 6m44）舉開(kāi)臂的最大彎曲應(yīng)力為18.78733103 55 10 32.218 10 6465.86MPa5）軸向正應(yīng)力P cos co

49、sPsin sin (k4 cos k3 sin ) 179.51KN2截面積為A 110 20 2200mm2,則正應(yīng)力為FA6）校核舉開(kāi)臂的強(qiáng)度兩種變形產(chǎn)生的總應(yīng)力17951081.59MPa2200max FN81.59 465.86 547.45MPab 490MPa : 610MPa A最大截面處的強(qiáng)度雖符合Q275鋼的強(qiáng)度要求，但從值可以看出，實(shí)際應(yīng)用時(shí)很可能發(fā)生危險(xiǎn)。舉升臂升到1.5米時(shí)的校核情況最大負(fù)彎矩為k4Ms ( sin2k32cos33.890)500 ( sin 46.675°2109.35 cos46.675o) 500 24.920KNgm最大彎曲應(yīng)力2

50、4,920 103 55 10 32.218 10 6617.94MPa軸向最大應(yīng)力P coscos Psin sin (k4 cos k3 sin ) 41.20KN2則正應(yīng)力為41200 18.73MPa2200Fnmax 一 (A強(qiáng)度已經(jīng)不滿(mǎn)足條件。617.94 18.73 636.67MPa b 610MPa通過(guò)以上計(jì)算，我們可以看出，液壓缸的推力通過(guò)軸直接作用到舉升臂上，會(huì)導(dǎo)致 比的強(qiáng)度不足。我們?cè)谂e開(kāi)臂2的中間焊接一方鋼作為加強(qiáng)肋，肋上加工有支座，液壓 缸通過(guò)軸放置在支座上，如圖 3.13所示。活塞桿的推力直接由軸承受，并且軸變形不標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用文檔會(huì)直接影響舉升臂。下面對(duì)主受推力的

51、軸進(jìn)行校核圖3.13方鋼加強(qiáng)肋與支座(3)主推力軸校核R liiTrrn等知圖圖3.14活塞桿推力軸彎矩圖和剪力圖因此軸只承受液壓缸推力，推力垂直于軸線方向，為示圖方便，我們將力豎直作 用到軸上，兩端固定處為支座處。因軸只受推力作用，屬于純彎曲情況，所以軸只發(fā)生 彎曲變形。受力如圖3.14所示：軸的材料為40Cr,抗拉強(qiáng)度b 1000MPas 981MPa,軸徑為60mm舉升機(jī)在最低點(diǎn)時(shí)，推力最大只校核此刻強(qiáng)度即可。(1)軸的彎矩圖如圖3.13所示。P324 08由圖可知,最大正彎矩M= 81 kN 91mm 14745.64N ?m22(2)軸的強(qiáng)度校核標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用文檔M max W與 號(hào)

52、段 682.668Mpab 1000Mpa經(jīng)校核軸的強(qiáng)度足夠,加工加強(qiáng)肋合理。323.2.4連接螺栓的校核螺栓在舉升機(jī)中起連接作用，主要承受剪切變形。校核時(shí)只考慮剪切變形就可以。以下 是對(duì)圖2.4中的1、3、4處的螺栓進(jìn)行強(qiáng)度校核。螺栓材料為 Q235-A鋼，許用剪切應(yīng)力=98MPa1、1處螺栓受的剪切力如圖3.15所示k2/l圖3.15 1處螺栓所受剪切力圖(1)舉升機(jī)在最低點(diǎn)時(shí)螺栓剪切力強(qiáng)度計(jì)算水平方向承受的應(yīng)力為FQAQk2284必 103 59.62MPa豎直方向承受的應(yīng)力為FQAQ_ d 4k1_2_48.123024 3021035.73MPa根據(jù)第三強(qiáng)度理論53.89MPa 98

53、MPa滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。(2)舉升到1.5m時(shí)螺栓剪切力強(qiáng)度計(jì)算水平方向承受的應(yīng)力為1FQAQ豎直方向承受的應(yīng)力為2FQAQk22-d24k1-2_d2 416.692103一 11.81MPa30246 1034 4.25MPa3024標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用文檔根據(jù)第三強(qiáng)度理論彳 C 11.81 4.25 7.56MPa 98MPa12經(jīng)計(jì)算滿(mǎn)足強(qiáng)度要求2、3處螺栓受的剪切力如圖3.16所示圖3.16 3處螺栓所受剪切力圖(1)舉升機(jī)在最低點(diǎn)時(shí)螺栓剪切力強(qiáng)度計(jì)算水平方向承受的應(yīng)力為FQAQ豎直方向承受的應(yīng)力為FQAQk62-d24k52d2 4844 103 59.62MPa30240MPa根據(jù)第三強(qiáng)度理論八 59.62MPa 298MPa經(jīng)計(jì)算滿(mǎn)足強(qiáng)度要求(2)舉升到1.5m時(shí)螺栓剪切力強(qiáng)度計(jì)算水平方向承受的應(yīng)力為FQAQ豎直方向承受的應(yīng)力為FQAQk62d2 d 4k5_2