機電一體化專業(yè)設計四柱舉升機

1、§ 1設計要求§ 1.1該機的用途四柱舉升機用途主要是用于汽車的維修，也可以用于汽車的停放。§ 1.2該機的工作原理本機在工作時，由電動機提供源動力驅動液壓泵工作， 液壓泵輸出的液壓油經(jīng)過所需 要的一些液壓元件進入液壓缸，驅動液壓缸推動活塞桿移動，這時即可推動鋼絲繩移動， 從而升降架移動，最終可將所需維修的汽車舉升一定的高度， 以便于維修，提高維修效率。§ 1.3設計技術參數(shù)及要求（1） 所設計的四柱液壓舉升機應該能夠適應所有小汽車的舉升的重量、長寬尺寸的要 求；（2）舉升機的最大舉升高度為1800mm；（3）舉升機升降過程中及停留在空中時，要保證升降平

2、穩(wěn)，工作可靠，鎖定可靠；（4）進行必要的支承結構件的強度與剛性驗算，保證結構合理。（5）液壓傳動系統(tǒng)工作可靠，操縱方便，結構緊湊。§ 2該機主要參數(shù)的確定§ 2.1汽車的主要參數(shù)該機的作用是為了將所要維修的汽車舉升到所要求的高度，因此首先將汽車的主要參數(shù)調(diào)查清楚。汽車的主要參數(shù)是長、寬、高、軸距、輪距、重量等，對它們的解釋如下：一，長（mm汽車長是垂直于車輛縱向對稱平面并分別抵靠在汽車前，后最外端突出部位的兩垂面之間的距離。簡單的說，就是沿著汽車前進的方向，最前端到最后端的距離。如（圖 2.1） 所示：圖2.1汽車的長度示意圖二，寬（mm汽車寬是平行于車輛縱向對稱平面并分別

3、抵靠車輛兩側固定突出部位的兩平面之間的距離。簡單的說，就是汽車最左端到最右端的距離。其中所說的兩側固定突出部位”并不包括后視鏡，側面標志燈，示燈示位燈，轉向指，撓性擋泥板，防滑鏈以及輪胎與地面接 觸部分的變形。如（圖2.2 ）所示：圖2.2汽車寬度示意圖三，高（mm汽車高是車輛支承平面與車輛最高突出部位相抵靠的水平面之間的距離。簡單的說就是從地面到汽車最高點的距離。如（圖2.3 ）所示：圖2.3汽車咼度示意圖四，軸距（mm）軸矩，是通過車輛同一側相鄰兩車輪的中點，并垂直于車輛縱向對稱平面的二垂線之間的距離.簡單的說，就是汽車前軸中心到后軸中心的距離。五，汽車輪距（mm汽車輪距是車輪在車輛支承平

4、面（一般就是地面）上留下的軌跡的中心線之間的距離。如果車軸的兩 端是雙車輪時，輪距是雙車輪兩個中心平面之間的距離。汽車的輪距有前輪距和后輪距之分，前輪距是前面兩個輪中心平面之間的距離，后輪距是后面兩個輪中心平面之間的距離，兩者可以相同，也可 以有所差別。六，胎寬胎的寬度以毫米為單位（例如175 mm ）。一般轎車輪胎的名義斷面寬度從125mm（例如125/80 R 12 ）到大約335mm （例如335/30 R 19 ）。每個寬度之間都相差10mm。新的 車輪輪胎技術”所用的特殊輪胎（例如鄧祿普的 TD輪胎與米其林的TRX 與TDX輪胎）有其他的寬度參數(shù)，也已毫米為單位。寬度從 160mm

5、到240mm。真正 的寬度會比標出的名義寬度有所不同，因生產(chǎn)上會出現(xiàn)一些可接受的誤差， 各廠家的輪胎會出現(xiàn)不同的誤差，范圍不會超過幾毫米。輪胎的寬度也要看此輪胎安裝在哪個輪轂上。 大部分輪胎可安裝在不同寬度的輪轂上。一些汽車只可以安裝一定品牌的輪胎或必須與一 定輪轂配套的輪胎，因為只有指定的品牌輪胎可以在任何情況下保證安全。§ 2.2各種小型汽車的主要參數(shù)對現(xiàn)在國內(nèi)的各種轎車、小型越野車、小型休閑車等小型汽車的長、寬、高、軸距、車重、輪距進行調(diào)研。具體情況如（表 2.1）所示：表2.1幾種具有代表性汽車的主要參數(shù)車牌長寬高軸距車重輪距（mm）(mm(mm(mm(mm(kg)）寶馬 Z

6、4 Coupe 3.0Si409117811268249514951473/1523新梅賽德斯奔馳E系481818221452285416901577/1570奔馳GL450越野車508819201840307523551645/1648寶馬3系320i452018171421276013951500/1513寶馬5523Li498118461477302815951558/1582廣州本田飛度三廂1.3430016901495245014891455/1455廣州田一雅閣2.4 EX494518451480280015151590/1585廣州本田思迪43901690149524501068

7、1455/1455一汽豐田普拉多4.0GX497018751905279020501575/1575金杯07款銳馳2.4豐田50701690193525901700一汽豐田花冠EX 1.6 G453017051490260016001470/1460現(xiàn)代雅紳特1.443101695148025001130北京現(xiàn)代雅紳特.4AT GL431016981480250011601470/1460賽歐SCX402616081448244310691387/1388別克凱越04款1.6451517251445260012201475/1476馬自達6 2.346701780143526751475154

8、0/1540馬自達5456517451620275015161530/1515馬自達2 1.538851695147524901470/1445海馬福美來43651705141026101470/1470海馬福美來2446617051410261011801470/1470奧迪 quattro 4.248111933157527561575/1585奧迪A8 4.2519218941455307417801619/1605奧迪 A6L2.0T501218551485294517301612/1618一汽大眾新寶來1.6438317421446251313101513/1494帕薩特2.0AT4

9、78017401470280314251500/1500東風日產(chǎn)駿逸1.8XL442016901590260012801470/1475尼桑（日產(chǎn)）350Z 3.5 MT431718151324265015451535/1540紅旗新明仕奧運之星479218141422268712801476/1483紅旗HQ3496517961485285017301535/1535奇瑞開瑞系列461016931855270013001456/1446奇瑞旗云1.3439316821424246810501425/1419比亞迪F8449017801405252015251520/1515比亞迪F6 2.0

10、484618221465274014351511/1511§ 2.3對該機主要參數(shù)的初步確定根據(jù)（表2.1 ）所述可總結得：汽車的最大長度取為 5192mm最大寬度取為1933mm 最大高度取為1935mm軸距的最小值為 2443mm最大值為3040mm最大重量為2355kg； 輪距的最小值取為1425mm最大距離取為1648mm輪胎的寬度一般在160240mn之間。 通過上表所列的幾款汽車的外形參數(shù)可以初步確定：1, 舉升的最大重量為3000kg;2, 舉升的高度為1800mm;3, 托架的長度4000mm托架的寬度為400mm使用材料為鋼板與槽鋼焊接件；4, 升降架的長度2600

11、mm使用材料為矩形空心型鋼;5, 立柱高度為2500mm使用材料為內(nèi)卷邊槽鋼。§ 3方案的確定§ 3.1聯(lián)動裝置方案的確定聯(lián)動裝置的作用是將舉升托架的升降運動傳遞給支撐立柱的舉升托架，保證兩舉升托 架的同步運動。在四柱汽車舉升機的聯(lián)動裝置有很多，例如：螺母絲杠聯(lián)動裝置、齒輪鏈條聯(lián)動裝置、 鋼絲繩聯(lián)動裝置等。而能夠適合以液壓為動力的舉升機來說， 齒輪鏈條和鋼絲繩聯(lián)動裝置 比較合適。對于這兩種方案，各有優(yōu)缺點：齒輪鏈條聯(lián)動裝置能夠比較精確的保證舉升同 步，但是鏈條的使用壽命比較短，而且造價比較高。對于鋼絲繩聯(lián)動裝置，不但能夠保證 同步舉升，而且使用壽命長，成本比較低，并且比較容

12、易調(diào)整鋼絲繩的長度。通過這兩種方案的比較，對于該機械而言鋼絲繩聯(lián)動比較合適。鋼絲繩升降聯(lián)動裝置 主要由鋼絲繩、滑輪、螺套和螺母等構成。鋼絲繩滑輪利用滑輪軸安裝在升降架上；鋼絲 繩的端部固定在螺套中，并且用螺母安裝在立柱上部的頂板上； 螺母可以用來調(diào)整鋼絲繩 的長短，以使承重托架保證水平位置。§ 3.2驅動機構方案的確定驅動機構是液壓舉升機的動力執(zhí)行元件，它主要是驅動鋼絲繩運動，從而帶動升降架 上下運動。驅動元件主要是由液壓缸組成的，它的驅動方式主要有兩種，一是拉鋼絲繩， 二是推鋼絲繩。由于舉升機的行程為 1800mm,如果不采取一定的特殊方式的話，那么做 出的活塞桿的長度就要1800

13、mm，那么對活塞桿的剛度要求就比較高。而且運動起來也不 穩(wěn)定。因此采用動滑輪的原理，可以將活塞桿的長度減為原來的一半。在活塞桿的端部安 裝一個滑輪，使其成為一個動滑輪，再將鋼絲繩繞過滑輪，如（圖3.1）所示：通過利用動滑輪原理可以減少活塞桿的行程，同時提高了活塞桿的剛度和穩(wěn)定性。圖3.1驅動裝置的示意圖最終確定活塞在向外推的時候為升降架上升，而且活塞端部采用滑輪裝置。§ 3.3導向裝置方案的確定導向裝置的作用是為了防止升降架在升降時前后左右搖擺而設定的。導向裝置有很 多，例如采用導向軸和套筒。在這里打算采用軸端軸承和導向槽來進行導向，這種機構不 但安裝方便，而且制造比較簡單，工藝性能

14、比較好。§ 3.4安全保險機構由于汽車維修工人需要在托架底下進行工作，因此對舉升機的安全機構要求比較嚴格 通常對于鏈條傳動的，它的安全機構比較好設計，可以直接利用鏈條進行自鎖。而對于鋼 絲繩傳動而言，就要采取期的自鎖機構。通常采用棘爪和齒條的比較多，初步也采用棘爪 和齒條的鎖緊機構。§ 4重要零件的設計計算F面將要對主要的零部件進行設計計算，最終將要設計出的機械如（4.1）所示:圖4.1四柱液壓舉升機的總裝圖1、主立柱I 2、副立柱n 3、動力裝置4、托架5、擋板6、斜坡7、升降架§ 4.1對托架進行設計計算由于前面已經(jīng)知道托架的長度為 5400mm所用的是鋼板和

15、槽鋼焊接而成，其截面如圖 所示，槽鋼型號選用16，其理論質(zhì)量為q=19.752 kg / m ,截面系數(shù)為117cm3；鋼板選用花 紋鋼板，圖案為圓豆型，理論質(zhì)量；=12.15kg/m為而且取最小軸距為2400mm。因此分 析托架的受力情況如（圖4.2）所示：=(2X19.752+12.15) >9.8N/m=506.209 N/m又因：FN1+FN2=F1+F2+qX(1)Fn1=Fn2(2)1 1聯(lián)立(1),(2)可得：(其中 r=f2=4 m氣車 >g=4 >3000x9.8 n=7350 n)所以：Fn1=Fn2= (F什F2+qX) /2=7350 +506.209

16、 42=8362.418N所以在 AB段中：(0Wx< 0.8m)Fs=Fw-q =(8362.418-506.209 x)>N1 2 1 2M=Fni /-qq/ =(8362.418 違><506.209 Xs) N.m在 BC 段中：(0.8mw x< 3.2m)Fs=FN1-q X-F1=(1012.418-506.209 x) N1 2M=Fn1 /-F1(x-0.8)-2 q>X=(1012.418 X-1 >506.209 /+5880) N.m在 CD 段中：(3.2m< x<4m)Fs=FN2-q >(l-x)=(

17、8362.418-506.209 (4-x)N1 2 M=F N2 Nl-x)- q q >(l-x)1 2=(8362.418 依x)- >506.209 g-x) ) N.m因此其剪力圖和彎矩圖如(圖 4.3)所示。FNZ4Q0tab圖4.3托架的受力圖、剪力圖和彎矩圖a）為托架的受力圖;b）為托架的剪力圖;c）為托架的彎矩圖。由彎矩圖可知：E點所受的彎曲應力為最大(其中x=2m)1 2其中 M=Fni *Fi(x-0.8)-2 q>X=1012.418 X-2 >506.209 /+5880=1012.418 2-2 >506.209 22+5880=202

18、4.836-1012.418+5880 =6892.218 N.m因此：所要承受的最大彎曲應力為:M 6892.218'maX= W= 211710 占 MPa=29.455MPa由于舉升機是要汽車維修工人在托架下面進行工作，因此盡量將安全系數(shù)取大一點, 因此取安全系數(shù)K=10所以將要選取的材料的抗彎強度（C lim應該滿足以下條件）（T lim A C max > K=294.55 MPa經(jīng)過查工程材料手冊（黑色金屬材料卷）可得：可以選用Q235 （A），其抗彎強度C lim =375500 Mpa§ 4.2對升降架進行設計計算由于前面已經(jīng)知道升降架的長度 2600m

19、m使用材料為矩形空心型鋼，初選矩形空心型鋼為邊長 A=150mm B=100mm壁厚t=8mm 理論重量為尸28.096kg/m，截面系數(shù)為：W=138.546crK輪距的最小值取為1400mm因此分析升降架的受力情況如（圖 4.4）中a 圖所示：6Q0idP2LlOdtan圖4.4升降架的受力圖、剪力圖和彎矩圖a）為升降架的受力圖;b）為升降架的剪力圖;c）為升降架的彎矩圖。由于：q=p g=28.096 >9.8N/m=275.3408N/m(1)又因：FNi+FN2=Fi+F2+qXFni=Fn2 (2)聯(lián)立(1),(2)1可得：(其中F1=F2=4 (m汽車+2Xm托架)g1=4

20、 X (3000+2 451.19) 9.8 N=8353.324 N)所以：Fn1=Fn2= (F1+F2+qXl) /2=8353.324+275.2408 2.6=8711.137N所以在AB段中：(OWx< 0.6m)Fs=Fw-q =(8711.137-275.3408 x)純1 2 1 2M=FN1 >X-qq / =(8711.137 X<2275.3408 X2) N.m在 BC 段中：(0.6mW x< 2m)Fs=FN1-q)x-F1=(357.813-275.3408 x) N1 2M=Fn1 >x-F1(x-0.6)-2 q>x=(3

21、57.813 x-1 >275.3408 X+5011.994) N.m在 CD 段中：(2m<x< 2.6m)Fs=FN2-q >(l-x)=( 8711.137-275.3408 (2.6-x) N1 2m=fn2 >(i-x)- 2 q >(i-x)1 2 =(8711.137 (2.6-x)-2 >275.3408 (2.6-x)2) N.m由上述的剪力方程和彎矩方程可以畫出剪力圖和彎矩圖如(圖 4.3)中b、c圖所示,由彎矩圖不難看出E點既為危險截面(即x=1.3m在受到的彎曲應力為最大)1 2其中 M= Fn1 >x-F1(x-0.6

22、)-2 q >x2=357.813 x-1 >275.3408 x+5011.9941 2 =357.813 1.3-2 >275.3408 *32+5011.994=465.1569-232.663+5011.994=5244.488 MPa因此：所要承受的最大彎曲應力為：M 5244.488(T max=上 MPaVV138.5460=37.853MPa由于舉升機是要汽車維修工人在托架下面進行工作，因此盡量將安全系數(shù)取大一點。因此取安全系數(shù)K=10所以將要選取的材料的抗彎強度(C lim應該滿足以下條件)(T limC max > K=378.53MPa經(jīng)過查工程材

23、料手冊(黑色金屬材料卷)可得：可以選用Q235 （A），其抗彎強度（T lim =375500 Mpa§ 4.3對立柱進行設計計算立柱的高度為2500mm而且所選的材料為鋼板，其結構如（圖 4.5 ）所示：為利于購 買型材同樣初選用型材的材料為 Q235（A），其彈性模量E=206 Gpa, c p=200 Mpa,慣性矩: Iy=527.214 cm4,截面面積：A=20.40 cm2。圖4.5立柱的截面圖所以:二2 (206 1 09)200 106:100立柱所受力的情況如（圖4.6）所示:由于立柱屬于一端固定，另一端自由，所以立柱的長度因數(shù):.1 =2圖4.6立柱的受力圖i5

24、27.214 104220.40 102所以慣性半徑:=50.83mm所以：=2 2000 =78.69i50.83而 Q235 的 a =304MPa,b =1.12MPa，二235MPa因此直23務.611.12由于：2！，即該立柱屬于中等柔度壓桿所以應選用的公式為：二cr=a - b （劉鴻文主編.<<材料力學>>. 9.4.北京：高等教育出版社，2004）因此臨界應力為：匚cr = a - b'=304-1.12 78.69=215.867 Mpa則臨界壓力為：Fcr = cr A= 215.867 20.40 102二 440369.088N所以工作的

25、安全系數(shù)為:Fmax440369.0888711.137= 50.55由于關于穩(wěn)定性的安全系數(shù)一般取 10以上即可，因此適合。§ 4.4對鋼絲繩進行設計計算每個立柱由一根鋼絲繩來抬升，因此每根鋼絲繩所要受的力1F（m汽車 2 m托架 2 m升降架）g41=_（ 3000+2 51.19 4+2 28.096 2.6）9.8 4=8711.247 N其鋼絲繩的23.90KN。如果初選鋼絲繩的型號為6 19S FC，直徑為6mm，材料為鋼芯鋼絲繩,近似質(zhì)量為14.60kg.(100m)°，公稱抗拉強度為1870 Mpa,最小破斷拉力為所以每一根鋼絲所要承受的拉應力為:CJF 8

26、711.2478711.247D 2（2）FT173.39MPa（?。┌踩禂?shù)K=10，則:Sax = k=10 173.39 = 1733.9MPa 1870MPaFmax =k F =87112.47N 乞239000N因此所選的鋼絲繩合適。§ 4.5對滑輪的轉軸進行設計計算初選材料為45鋼，其彎曲強度為600MPa ；§ 活塞桿端部滑輪的轉軸其長度為160mm,受力分析如（圖4.7）所示：F =2 4 F鋼絲繩=2 4 8711.247N =69689.976Nlllllc)FN69678. 976Nb)a）為活塞桿端部滑輪的轉軸的受力圖;b）為活塞桿端部滑輪的轉軸的

27、剪力圖;c）為活塞桿端部滑輪的轉軸的彎矩圖。 在AB段的剪力方程和彎矩方程為：Fs（x） = F （0 ： x ： 80mm）2M （x） = F x （0 乞 x 乞 80mm）2在CB段的剪力方程和彎矩方程為：Fs(x) = F 一 F (80mm ： x : 160 mm)2FFM (x) x-F(x-80)(160 -x) (80mm _ x _ 160mm)根據(jù)彎矩圖可知B點所受的彎矩為最大，其值為：F69689.976M (x)x=0.08 =2787.600MPa2 2由公式匚max二仏(劉鴻文編.材料力學.北京：高等教育出版社，2004.1 5.3橫力彎W曲時的正應力143頁)

28、所以最小的截面系數(shù)為:WminmaxCJ2787.600600 106= 4.646 10 "m3如果取安全系數(shù)為K=10,則:W _4.646 10啟 10m3 =46.46cm3再由截面為圓形的截面系數(shù)公式:-d3V(劉鴻文編材料力學北京：高等教育出版社,2004.15.3橫力彎曲時的正應力143頁)得：dmin32 °646 104 =34.177mm71最終取其直徑為:d = 35mm§ 需要繞過兩根鋼絲繩的滑輪的轉軸:其長度為160mm，受力分析如(圖4.8)所示:所以F-871L 247NF-H11.247N圖4.8需要繞過兩根鋼絲繩的滑輪的轉軸的受力

29、分析圖F -i2-F45si n ( 4 5287 1 1-21763 9. N2 7)因此其剪力圖和彎矩圖如（圖4.9）中b）、c）圖所示:SOnmiBC）FN24639. 127Nb)a）為需要繞過兩根鋼絲繩的滑輪的轉軸的受力圖;b）為需要繞過兩根鋼絲繩的滑輪的轉軸的剪力圖;c）為需要繞過兩根鋼絲繩的滑輪的轉軸的彎矩圖。在AB段的剪力方程和彎矩方程為:Fs(x)=匸(0 : x : 80mm)2M (x) = F x (0 _ x _ 80mm)2在CB段的剪力方程和彎矩方程為:Fs(x)二” F (80mm ：x < 160 mm)M （x） = F x - F （x -80） =

30、 F （160 - x） （80mm 乞 x 豈 160mm）根據(jù)彎矩圖可知B點所受的彎矩為最大，其值為：F24639 127M （x） x=0.08 =985.565MPa2 2由公式匚max= 仏（劉鴻文編.材料力學.北京：高等教育出版社，2004.15.3橫力彎W曲時的正應力143頁）所以最小的截面系數(shù)為:Wminmax985.5656600 10= 1.643 10m3如果取安全系數(shù)為K=10,則:W -1.643 10“ 10m3 = 16.43cm3再由截面為圓形的截面系數(shù)公式:.3 d32（劉鴻文編.材料力學.北京：高等教育出版社,2004.15.3橫力彎曲時的正應力143頁）得

31、：dminQ 32W3 32 1.643 103二=25.58mm最終取其直徑為:d = 30mm§ 有一根鋼絲繩繞過的滑輪的轉軸:其長度為160mm，受力分析如（圖4.10）所示:F=i711.247BP-871L 247H圖4.10只繞過一根鋼絲繩的滑輪的轉軸的受力分析圖所以sin (45 ) 2/ 287 1 1. '仏 3 1 9. N6480mm圖4.11只繞過一根鋼絲繩的滑輪的轉軸的受力圖、剪力圖和彎矩圖d) 為只繞過一根鋼絲繩的滑輪的轉軸的受力圖;a) 為只繞過一根鋼絲繩的滑輪的轉軸的剪力圖;b) 為只繞過一根鋼絲繩的滑輪的轉軸的彎矩圖。在AB段的剪力方程和彎矩

32、方程為：Fs(x)=匸(0 : x : 80mm)2M (x) = F x (0 _ x _ 80mm)2在CB段的剪力方程和彎矩方程為：Fs(x) = F - F (80mm ： x : 160 mm)2FFM (x)x-F(x-80)(160-x) (80mm 二 x)160mm)根據(jù)彎矩圖可知B點所受的彎矩為最大，其值為：F12319.564M (x) x=0.08 =492.783MPa2 2由公式匚maxM (劉鴻文編材料力學北京：高等教育出版社，2004.1 5.3橫力彎W曲時的正應力143頁)所以最小的截面系數(shù)為:WminM max _ 492.783a一 600"06

33、= 0.821 10m3如果取安全系數(shù)為K=10,則:W -0.821 1010m3=8.21cm3再由截面為圓形的截面系數(shù)公式:二 d332(劉鴻文編.材料力學北京：高等教育出版社,2004.15.3橫力彎曲時的正應力143頁)為了轉軸一至，從而形成批量生產(chǎn)，所以最終取其直徑為:d = 30mm§ 5重要機構的設計計算§ 5.1鎖緊機構的結構設計在活塞桿推動鋼絲繩移動時，托架和升降架也跟著上升，此時鎖緊機構能夠自動脫開， 使舉升機順利上升，同時棘爪與齒條之間不能夠發(fā)生干涉，當棘爪移動到下一個齒槽時由 彈簧保證棘爪和齒條的可靠卡拔狀態(tài)，當舉升托架時，棘爪可被齒條自動推開；停

34、止時可 自行卡止；當需要下降時，則可利用手柄轉動凸輪，解除自鎖狀態(tài)。其工作原理如（圖5.1） 所示：I為棘爪與齒條的接觸長度；hl為棘爪能夠向上抬起的最大高度；h2為棘爪能夠向下擺動的最大高度； a為棘爪的長度；e為偏心距;b為棘爪軸的右端長度；di為偏心圓的直徑；d2為偏心圓軸的直徑。由圖可知：KA =2 e （1）a -bhihi(2)聯(lián)立（1）和（2）得:eQb)S'2 bi其中"訕，取ya,(aa) . (a _5) 5 2 2丄a 2i=2(a-5)5如果取a =i30mm，則:e = i ： .：( a - 5) 5 2(30 二 5廠5= i2.5(mm)最終取

35、e =i5mm。§ 5.2鎖緊機構的設計計算鎖緊機構的示意圖如（圖5.2）所示:圖5.2鎖緊機構的示意圖1為齒條；2為棘爪；3為棘爪轉軸；4為彈簧；5為凸輪；6為凸輪轉軸§ 棘爪的設計計算對其進行受力分析，其受力圖如（圖 5.3）所示：FFNFN圖5.3棘爪的受力圖其中轉軸處所受的力F的值如下:1 1F =2 4 (m汽車 2 m托架2 m升降架)g1=-(3000+2 51.19 4+2 28.096 2.6) 9.8 8=4355.735 N即:11FnF4355.735 =2177.867 N22在AB段，即（0乞65mm）Fs FN-2177.687NM 二 FS

36、X 10在 BC 段，即(65mm mX < 130mm )Fs 二 Fn =2177.687NM -FS （130-X） 10由以上方程，作出其剪力圖和彎矩圖如（圖 5.4）所示，由圖上不難看出，B點既為受 到彎矩最大點（即當X=65mm時），所以根據(jù)式：M =FS X 10 *= 2177.687 65 10= 141.550N M初選棘爪的材料為Q235,其抗彎強度為375MP500MP，選用強度為匚訕=400MP的Q235，同時取安全系數(shù)為K=5。則由公式 得：WW = M K _ 141.55065 =0.707 10m3400 勺06如果取棘爪的截面形狀為矩形，其厚度為h=1

37、5m m,再由矩形抗彎截面系數(shù)的公式得:bh2（劉鴻文主編.<<材料力學>>.53，第143頁，北京：高等教育出版社,2004)1301111b)14L 548N. Hc)圖5.4棘爪的剪力圖和彎矩圖a）為棘爪的受力圖；b）為棘爪的剪力圖；c）為棘爪的彎矩圖。 6Wb = 6W6 0.707 10“3 218.8mm(15 10 冷2取 b =20mm 。§ 棘爪轉軸的設計計算:轉軸的受力圖如（圖5.5）所示:FN45鋼，其圖5.5棘爪轉軸的受力示意圖由受力的示意圖可知，轉軸主要受到的是剪切力，初選轉軸的材料為6 =500MP，由最大切應力理論得:ffs&qu

38、ot;廠 250Mp。所以由剪應力公式.二| （劉鴻文主編.<<材料力學>>.2.13，第51頁北京：高等教育出版社，2004）得：（其中 Fs = F = Fn 二 4355.735N ）ATmax如果其安全系數(shù)為K =10A -Tmax一435573! 10W4.230mm2250 106其截面形狀為圓形，所以其直徑:4 174.230D 二3.14"90間取 D =15mm§ 凸輪轉軸的設計計算：轉軸的受力圖如（圖5.6）所示:FN45鋼，其圖5.6凸輪轉軸的受力示意圖由受力的示意圖可知，轉軸主要受到的是剪切力，初選轉軸的材料為二=500MP，

39、由最大切應力理論得：max2= 250MP所以由剪應力公式.二空（劉鴻文主編.<<材料力學>>.2.13，第51頁，北京：高等教A育出版社，2004）得：（其中 FS = F = Fn =2177.687N）A Fsmax如果其安全系數(shù)為K =10A187.115""2其截面形狀為圓形，所以其直徑:4 87.115D 二3.14=10.535mm取 D =12mm§ 6.繪制有關零件圖和裝配圖有關零件圖和裝配圖見附圖§ 7.設計小結設計過程是個非常復雜的過程。在整個設計過程中，設計人員必須有全局觀念，在 每一個環(huán)節(jié)都必須注意它與其

40、它環(huán)節(jié)的關系，要知道事物之間是相互聯(lián)系的哲學道理。 為系統(tǒng)的一部分，它將會影響到周圍的相聯(lián)系的其它部分，如果一部分出現(xiàn)問題，整個系 統(tǒng)都可能崩潰。在本設計過程中，我就犯了上述錯誤，設計過程中，往往不能考慮到與之 相關的因素，結果導致設計的不夠合理。我想：通過此次設計，將會使我不僅是在知識層 面上有較大的提高，而且在生活方面，也教給我很多做人的道理。§ 8.總 結本設計是在前人研究成果的基礎上，總結前人經(jīng)驗，參考有關的其它同類產(chǎn)品的研 究成果，再加上老師的指點，以及在同學的幫助下而完成的。為了縮短設計周期、降低設計成本、并能設計出具有較好的使用性能和經(jīng)濟性的四柱 液壓汽車舉升機，在本設計工程之前，做了大量的調(diào)研和比較。經(jīng)過初步計算以后，從而 確定了主要零部件的結構參數(shù)， 通過結構參數(shù)的選擇可以初步設計零部件的結構，然后再選擇各種方案從而可以草繪裝配圖，然后開始畫裝配圖以及零件圖，最后完成設計說明書。在設計的過程中，我不僅全面回顧了四年來我所學到的基礎課程及專業(yè)課程，而且還在老師的指導下參閱了大量的文獻及著作，特別是關于汽車舉升機的資料。這次設計使我 對汽車舉升機的發(fā)展概況、工作原理、結構形式等各部分的零部件的作用以及選擇的過程 中應注意的問題等方面都有了一個非常全面的了解。 同時也對汽車舉升機主要零部件件和 參數(shù)有了比較清