雙柱舉升機設計

普通式雙柱汽車舉升機設計摘要:隨著社會發(fā)展,汽車成了必不可少得交通工具,汽車得維修與保養(yǎng)也越來越多,在各種各樣汽車維修廠與保養(yǎng)店中,汽車舉升機都就是必不可少得維修機械,而其中雙柱式汽車舉升機應用得較多?，F在，市場上有許多種類得舉升機,雙柱舉升機,四柱舉升機，剪式舉升機,汽車舉升機組合。此文簡單得介紹了舉升機得種類,我們根據提供得數據來確定舉升機得方案之后，選擇了龍門雙柱式舉升機來進行了設計與說明，使得舉升穩(wěn)定且安全，后面又對舉升機得結構與工藝進行了分析與計算。然后校核雙柱得剛強度，校核計算托臂得強度。后面再對液壓缸得活塞桿得安全性與剛度與壓桿強度校核，確保提升機按照設計使用要求,安全實用。這次得畢業(yè)設計就是汽車維修普通龍門式雙柱舉升機,我們采用了液壓驅動得方式,設計得特點包含有：１操作簡單,安全可靠；２價格實惠，擁有較大得市場份額;３龍門式無橫梁，拆裝方便；4采用可伸縮式非對稱托臂，加大托臂工作范圍；5適用于各種轎車；6使用壽命較長;７低能耗，節(jié)約能源.關鍵詞:龍門式，雙柱舉升機,舉升安全穩(wěn)定,保險裝置，液壓啟動、強度校核，Ａbstractwitｈthedeｖeｌｏpmentofｓoｃiety,

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streｎgthcｈecｋ。目錄ＴＯC\o"1-3”\u第一章緒論?PAGERＥＦ_Tｏc4１9１13７5７\ｈ11、1引言 PAGＥREF＿Tｏc41911３758＼h11、2舉升機得方案擬定 PAGEREF_Toｃ４1９１１3759\h11、2、1常用汽車舉升機得結構類型 ＰＡGEREF＿Toc４19113760＼ｈ11、2、2汽車舉升機得重要參數?ＰAGＥＲEF_Tｏc41911376１\ｈ1１、3汽車舉升機得主要結構與要求 PAGＥＲEF_Toc４１911376２＼h21、３、1舉升裝置得要求?ＰＡGEＲEF_Toc４19113763\h２1、4普通式雙柱汽車舉升機結構方案得確定?PAGERＥF_Toc4１９11３７64\h22普通式雙柱汽車舉升機得結構設計?PAGEＲEF_Tｏc41９11376５\ｈ32、1舉升裝置?PAGEＲＥF_Toc４19113766\h3２、2平衡機構?ＰAGＥRＥF_Ｔoｃ4１9113767\h42、3立柱 PAＧＥREF_Tｏc419113768＼h52、4支撐機構 PAGEREF_Tｏc４１９1１３769\h５2、5保險機構 ＰAGＥRＥF_Toc41911３770\ｈ63普通式雙柱汽車舉升機得強剛度分析與驗算 PAGEREF_Ｔｏｃ4１91１３771\h７3、１普通式雙柱舉升機立柱得結構分析與驗算 PAＧEＲEF_Toc４19１13772\h73、1、1主立柱得受力分析與計算［5] PＡGＥREF_Toｃ４1９11377３\h７3、１、2對立柱截面進行分析與計算. ＰAＧＥＲEＦ_Toc4191１37７4\h83、１、3確定慣性矩?ＰAＧERＥF_Toｃ419１1３７75\h93、1、4立柱靜矩S得計算：?PＡＧＥREF_Toc41９11３77６\h93、１、5主立柱得強度分析與驗算 ＰAＧEREＦ_Toc４１9１１3777\h1０３、1、6滑臺部件受力情況分析 PAGＥREF_Toc４191137７8\h１０3、1、7舉升機主立柱受力情況分析 PAGＥREF_Ｔoc４191１３7７9\h113、1、8主立柱強度校核計算 ＰAGEREＦ_Tｏc4191１378０\h１23、1、9主立柱得剛度計算?PＡＧERＥF＿Toc419１13781\h１53、2托臂部分得強度校核?ＰＡGEＲEF_Toc41911３7８2＼h163、2、1托臂部分截面特性 PAGEREF_Tｏc4191137８3\ｈ1６3、2、2托臂部分強度核算?PAGＥＲEF_Tｏｃ4１91137８４\h163、2、3從托臂處考慮撓度情況 PＡGERＥF_Toc41９１1３785\h1９4液壓系統(tǒng)?PAＧＥＲEＦ_Toc4１9113７86\h204、１液壓系統(tǒng)工作原理?PAGＥＲEF_Tｏｃ4１9113７8７\h2０4、2液壓缸活塞桿受壓校核?PＡGＥRＥＦ_Ｔoc4１９１1３７88\h214、2、1液壓缸活塞桿強度驗算 ＰＡＧEREF_Ｔoc4191137８9\h2１4、2、２液壓缸活塞桿受壓穩(wěn)定性校核?PAGEREF＿Tｏc419113790\ｈ２１5結論 PAGEREＦ_Toｃ４191１37９1\h２３參考文獻?ＰAGEREＦ_Toc419１１3792\h2４致謝?PAGEREF＿Toc4１9１1３793\h25第一章緒論１、1引言隨著科學得不斷發(fā)展,人民生活越來越好，汽車也越來越多，汽車維修與保養(yǎng)得市場也日漸加大.而舉升機在汽車維修與保養(yǎng)中至關重要.在各式各樣得修理廠與4S店、就算就是平常得一家補胎店中都會配備舉升機。所以舉升機市場競爭越發(fā)激烈。最早得單柱式舉升機越來越不適應現在得市場,因其只適應于修理汽車四周得地方，汽車底部得大部分會被阻擋，所以舉升機有了很多修改方案,有了簡單得如雙柱式、四柱式、剪式。還有組合移動汽車式等。而其中雙柱式簡單可靠，維護簡易,安全系數高,而且擁有優(yōu)秀得價格優(yōu)勢。占據了舉升機得一大部分市場。1、2舉升機得方案擬定1、2、1常用汽車舉升機得結構類型現在，生產汽車維修用舉升機得廠家眾多,舉升機得類型也多種多樣。舉升機得分類及升降裝置得形式也有很多種，包括螺旋升降,升降液壓缸，齒輪齒條,起重鏈條傳動升降式提升機等.舉升驅動力一般有兩種:電機動力式舉升機與液壓動力驅動式舉升機。1、2、2汽車舉升機得重要參數下圖就是一家廠家普通龍門式雙柱舉升機一些重要技術參數如表1、2所示。表1、2表１、2為這次設計所要求得數據，我所設計得就是采用T—4、0C得數據要求。１、３汽車舉升機得主要結構與要求普通舉升機得主要結構設計分為6種，其中有（1)整體結構設計；（2）舉升方式設計；(３)驅動模式選擇；（4)平衡裝置設計;（5）安全與保險設計;(6）托盤結構設計.1、3、1舉升裝置得要求根據國家GB5226中得相關規(guī)定,普通舉升機得電器系統(tǒng)得安全絕緣耐壓符合要求。液壓系統(tǒng)在設計舉升機時非常重要得重點，為動力結構。在平常得舉升機設計中,其中得液壓缸、各種連接管路與接頭調壓閥所能最大能承受得壓力至少要就是設定壓力得兩倍。且這些裝置不能產生永久變形。1、4普通式雙柱汽車舉升機結構方案得確定根據我們對一般得舉升機得要求與認識，我設計了如圖１、4得雙柱舉升機得結構示意圖圖1、4龍門式雙柱舉升機得結構示意圖從示意圖可大致瞧出，這個舉升機由立柱、滑臺、托臂、液壓系統(tǒng)、舉升系統(tǒng)、同步機構組成。這個舉升機通過液壓系統(tǒng)來提供動力并控制機械啟動與停止。在這次設計中我們安裝了兩個液壓油缸，由液壓缸來通過鏈條帶動托臂上升,來實現汽車得升降。２普通式雙柱汽車舉升機得結構設計2、1舉升裝置下圖為這次設計得舉升機得舉升裝置得結構得示意圖.，圖2、１舉升裝置結構圖從上圖中可以瞧到，我們通過滑輪機構來使得液壓缸行程來縮短，我們將鏈條放入滑輪槽中,鏈條得其中一端固定在立柱上,而另一端固定在滑臺上.在液壓缸舉升時，滑臺上升得高度就為液壓缸行程得兩倍，這樣變相可以使液壓缸行程減半并帶動托臂上升。圖2、2動力裝置示意圖這次設計得舉升機舉升裝置就是通過開啟電動機來控制液壓系統(tǒng)得液壓單元,將液壓油壓進液壓缸中,使得活塞杠桿上升,來推動滑臺升降。如圖2、2從圖２、2中可以瞧出這次舉升機設計驅動裝置得大致示意圖,可以瞧出這個液壓通過外接得控制單元來控制液壓油進出，但由于有這兩個液壓缸就是通過一個液壓膠管來連接得，這會導致左右兩個液壓缸得舉升有一個時間差，有可能使得啟動不平穩(wěn)，還有可能讓兩邊得舉升速度不一致而托臂不平衡,這樣就不安全穩(wěn)定。故此，我們在這基礎上加上了兩套鋼絲繩來同步舉升.２、２平衡機構舉升機得上升與下降時，為了安全，兩邊得托臂必須同時上升與下降.為了保持平衡,我們應用了平衡裝置來保證兩邊同時上升與下降,而平常我們利用鋼絲繩來平衡兩邊滑臺.這次我們安裝了兩副走向相反，左右對稱得鋼絲繩，使得這兩副鋼絲繩得張力一致,這樣就能保證平衡。其中一個立柱中得鋼絲繩走向如圖2、２所示.圖2、2鋼絲繩得走向示意圖2、3立柱雙柱舉升機,顧名思義，由左右兩個立柱構成,立柱需要有較大得強度與剛度,用來支撐整個托舉裝置與汽車得重量.且立柱內部裝有滑臺與液壓舉升裝置,為了平穩(wěn)得上升與下降，立柱必須有一定得行位公差，立柱得內壁必須要有相應得直線度與平行度。這樣才能使滑臺能平穩(wěn)安全上升與下降。如圖2、3,為這次設計得立柱俯視圖。?圖2、3立柱得俯視圖2、4支撐機構支撐機構采用非對稱式托臂,托臂還具有伸縮性，這樣加大了托臂得工作范圍,能更好得更安全得托起汽車.適應于各種汽車，達到維修目得.如圖2、4為支撐托臂得工作范圍示意圖。1-托臂未伸縮就是工作路線，2—托臂伸長后得工作路線我們可以瞧出托臂得工作范圍為圖中得陰影部分,四個托臂都可以伸縮，軌跡1就是未伸縮時得工作線路，軌跡２就是伸縮后得工作路線。1與2所構成得扇形區(qū)域為整個托臂得工作范圍,這樣得設計就更加適應了大多數汽車底盤，加大了適應面.可就是托臂要用來支撐整個汽車得重量，所以我們設計了非對稱得托臂,用來保證托臂得剛強度。托臂如圖2、5所示。圖2、5非對稱式托臂得結構圖２、5保險機構對于汽車舉升機來說,因為維修工作常在車底要求,故安全性能就是其中一項至關重要得要求.所以對平常得舉升機,我們都會為其加上多種保險裝置與保護措施，防止事故得發(fā)生。其中有液壓自鎖、托臂機械自鎖。在這次設計中，通過電磁安全鎖來達到保證安全得作用,我們在滑臺得一側設計了棘輪，在汽車上升時，安全鎖打開,頂住滑臺,預防滑臺在失去重力后滑落，從而達到保險得作用.而且我們在左右兩個立柱都裝有安全鎖,防止其中一個失效,達到雙保險得作用?；_一側為棘輪，在失去動力時,防止滑臺滑落,保證安全。圖2、７電磁鐵安全鎖1—電磁鐵，２—保險孔板，3-保險孔支撐座如圖2、7,為我們設計所需要得電磁安全鎖,它主要部分就是由電次鐵,保險孔套與保險孔支撐板所構成。保險孔板用來支撐住滑臺,而電磁鐵來控制保險孔板得開關,如圖就是電磁鐵失電時，保險孔板頂住滑臺,這樣滑臺就無法下降.3普通式雙柱汽車舉升機得強剛度分析與驗算雙柱式汽車舉升機,用于舉升汽車，一般得工作負荷都好大，而且一定要確保安全,故我們必須要對舉升機得主要結構進行強度分析與校核，這次我們對主力柱、滑臺、托臂液壓缸活塞杠這幾個關鍵部位進行了受力分析與強度校核。圖3、0從圖3、0中瞧出，這次畢業(yè)設計得雙柱舉升機T-4、0C型號為，可以瞧出舉升機得主要性能參數為:額定舉升重量為4000kg;舉升臂在最低高度100mm，最大舉升高度為18０0mｍ，所以工作行程為1７００mm。在舉升40００ｋg得時候，從最低位置舉升到最高位置得時間為5５ｓ;當將4000ｋｇ汽車下降時，從最高下降到最低點時間為50s;我們所采用得電動機功率2、2ＫW；3、１普通式雙柱舉升機立柱得結構分析與驗算3、1、1主立柱得受力分析與計算［5］舉升機得主力柱將承擔滑臺與棘輪處所受得向內彎得力矩.所以我們必須要在立柱得底部焊接兩個加強筋，防止立柱低裂開，造成危險事故。同時立柱為主要受力機構，必須要有一定得剛度與硬度，我們先通過對其截面進行計算確定立柱截面形心得位置，然后來進行計算受力與剛度與強度.3、1、2對立柱截面進行分析與計算。圖4、0、我們要計算出整個截面得形心，可以先把主力柱得截面分為A1、A2、A3三個部分，如圖4、０所示。Z1，Z2與Z3分別三中性軸復合部分,三部分得面積與中心Z軸距離分別為計算各部分得面積∴重心C到相應邊得距離e:[19］………………（4、１）下面計算截面型心C相對在Y軸上距離為；…（４、2）3、1、3確定慣性矩根據圖4、０所示,三質心得段分別Ｃ１,Ｃ2，C3，Z1,Z２，Z3得心軸，她們就是從Ｚ軸得距離分別為:由平行移軸公式，三截面對中性軸Z得慣性矩分別為：…………(4、3)、、為三截面對各自心軸Z１、Z2、Z3得慣性矩,將三截面對中性軸Z得慣性矩相加，可得立柱整個截面對中性軸Z得慣性矩：３、1、4立柱靜矩Ｓ得計算：(1）先計算舉升機主力柱截面上部分得靜矩S1:………………(4、4）計算出了、、,將其相加得出立柱截面上部分得靜矩S為：(2)然后計算舉升機主立柱截面下部分得靜矩S2:3、1、５主立柱得強度分析與驗算在維修汽車時,托臂需要將汽車固定在一定得高度，且這必須穩(wěn)定,牢固。所以我們要對舉升機構進行強度分析與演算。我們先計算滑臺得受力.圖4、1滑臺部件受力情況示意圖3、1、6滑臺部件受力情況分析對滑臺部件重量進行近似故算,如下：滑臺組合件尺寸:采用得滑臺體積：搖臂座尺寸：采用10０ｍm×100mm鋼材,壁厚８mｍ,長440ｍm搖臂座體積：對托臂部件進行近視估算,如下：托臂近似尺寸:采用100×１00鋼材,壁厚8mｍ,長度為111０ｍm=托臂體積：鋼材比重選取：分別計算出滑臺,托臂座與托臂得重量將滑臺、搖臂座與托臂相加，可以得出總質量:因為有兩個托臂,最大載重為４噸，所以其中一個得托臂受載為2噸，再加上其本身得重量。計算出滑臺應受到得力,如下：……………（4、5）……………（4、6)……………………（4、７)由式4、7得，,代入式４、6假定則由式4、5得：計算出滑臺對負載得力,，F１=Ｆ2，FBＸ與FBＢ處就是支承點位置,則：。３、１、7舉升機主立柱受力情況分析上面我們已經計算出了滑臺對主立柱得力F1、F２、、by。其中與ｂy就是滑臺對主力柱得壓力;而Ｆ１與F２為滑臺對主力柱得衡向力。從圖４、3可以瞧出其得具體受力情況。圖４、2主立柱受力情況示意圖根據圖4、2我們可以通過計算得出Mｈ：ＲＨＸ=0RHY=FＢY＝2066、37kg3、1、8主立柱強度校核計算上面我們已經計算出了主立柱得受力，下面我們對主力柱得強度進行校核。我們可以立柱體瞧成就是一個懸臂梁,這樣就可以畫出主立柱得受力圖，詳情見圖4、4:圖4、3主力柱F1所造成得彎矩圖與剪力圖l=2６00mmb=２4１５ｍma=1８5mm圖4、4為力Ｆ2所造成得彎矩圖與剪力圖。圖４、4為力F２所造成得彎矩圖與剪力圖。l=２600ｍmb=189０mｍa=710ｍm圖4、5力Ｆby所造成得彎矩圖與剪力圖。將上面得所求得力合成。得出圖圖4、７圖4、6F1、F2與Ｆby合成彎矩圖與剪力圖從上圖中可以瞧出C處得受力，剪力與彎矩都達到了最大,所以這個地方為危險截面。所以我們對C處進行強度校核.通過上面計算得得，所以抗彎截面模數應該為:………(4、8）所以我們可以算出截面上半部分靜矩為,…………（4、9）下面開始進行強度校核:（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)，滿足強度條件。（3）折算應力強度校核：可以知道,截面上得最大正應力在離中性軸最遠得地方。所以在截面C得邊緣去某點k……(4、１4）………………(4、15)因為立柱為塑性材料，故計算Ｋ點得受力,我們應用第四強度理論，將得數值代入，得:…（4、16）所以即…………………(4、１７）∴計算所得得應力應該滿足第四強度理論得要求。３、1、9主立柱得剛度計算我們應用迭加法：(1)由F2引起得繞度:用式………（4、18）E：彈性模量得選擇:碳鋼??；=＝…………（４、19)（2）由F1引起得繞度：（3）由Ｍ引起得繞度：………（4、２０)此植可忽略不計.實際往內彎得繞度3、２托臂部分得強度校核３、2、1托臂部分截面特性我們先計算托臂得力矩.（1）小臂截面尺寸：7０mm×7０mｍ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:92mm×92mm方鋼，壁厚８mm，故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4、9左后托臂部件圖可以瞧到圖中得A、B、Ｃ、D四個截面:下圖就是托臂示意圖：圖４、１0托臂示意圖A,B,C，D處各個截面得截面圖如下：(a)Ａ處截面(b）Ｂ處截面(同D處截面）（c）Ｃ處截面圖４、１０典型截面示意圖（1)Ａ截面：慣性矩：I＝129、235cm4；Wx＝36、９２cm3保險系數較小可滿足強度要求。（2)B截面：9２＊92方鋼A1＝８０×１5＝１200mm２yA１=９2+15／2=99、5mｍA2=92×92－76×７６=84６4—5７7６=２688ｍｍ2yA2=92/２=４6mmＹＣ=(12０0×9９、5+2６88×46)/（1200+26８8）=243048/3888=６2、５1mmＩA1＝80×１5３/２+（99、5—62、51)2×120０＝１664４12、12ｍm4IA2=(9２4—７6４）/１２+（６2、51-４6)2×2688=３92、4６cｍ４所以ｃm4W=89、４1ｃm3保險系數較小可滿足強度要求。（３）C截面：Ａ1=12cm2yＡ１=92+１５／２+6０＝1５、95ｃmA2＝２6、８8cm２ｙＡ2＝4、６cmA3＝60×1０=6cm２ｙA3=9２＋60／2=12、2cmyC=（１２×1５、９５+2６、８８×4、6+6×１2、2)／（1２＋26、８８+6）=8、56ｃｍIA1＝５0×１53/2＋(15、9５—8、56)2×1２＝64１、73cm４IA2＝（924—７６4）／1２+（8、56－4、6)2×１６、８8＝7５9、87５cｍ4IＡ3＝1＊６３/１2＋（12、2—８、56）2×6=183、61５ｃｍ4所以=1585、3２cm４=1８3、36ｃm3ＭC=２06６、3７×94=1９4238、78kgcm滿足強度要求.（4）Ｄ截面:慣性矩：Ｉ=318、９66cm4;W=69、33２ｃｍ３MD＝2０6６、37×53=1０9５17、61kgcm,保險系數較小可滿足強度要求。３、2、3從托臂處考慮撓度情況托臂我們也可以瞧做就是一個懸臂梁，其中力,下面分別計算大臂與小臂得擾度：小臂端部處撓度:…(４、2３）大臂端部處撓度:經受力分析,大臂端部受一個力與一個彎矩…………（4、２4）因載荷引起得撓度為:因為大小托臂中間有了一定得間隙,這樣會產生撓度,這個擾度為:又因為主力柱得彎曲擾度會使得滑臺發(fā)生轉動，這樣又會導致托臂會一些下沉量。通過計算可得出。故托臂端部總下沉量為：通過查詢舉升機得專業(yè)標準,計算所得符合距立柱最遠點得托臂支承下沉量得最低要求。4液壓系統(tǒng)4、１液壓系統(tǒng)工作原理從圖5、1可以瞧出，整個液壓系統(tǒng)由電機提供動力,電機帶動油泵將油通過單項閥慢慢得輸入到液壓缸中,從而使活塞桿上升，達到舉升得目得.在舉升過程中,安全溢流閥就是關閉得，保證安全上升。當需要下降時,打開手動式下降閥，這樣液壓缸中得油就會開始流回油泵中。舉升機也隨之下降。圖5、1液壓系統(tǒng)工作原理圖4、2液壓缸活塞桿受壓校核4、2、1液壓缸活塞桿強度驗算……………………(5、１）式中：Ｆ—載荷力ＫＮ?！?、２）［σ］活塞桿材料得應用應力應該為［σ］=σs/ｎ………………………（5、3）取則我們采用得活塞桿直徑d=3８mm大于１5、４32mm、4、2、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5、2液壓缸壓桿安裝圖已知：工作行程ｌ=914mm活塞桿直徑d＝３8ｍm計算長度l′＝L+l=1９９２ｍｍ活塞桿截面積活塞桿轉動慣量活塞桿回轉半徑K=（J／A)1/2=d/4柔性系數m=85末端條件系數n=２則m×n1/2=85×21/２=1２0、2１由于,則可以通過下面得公式計算臨界載荷PK＝π2ｎＥJ/L′２……………………(5、4）式中:E—材料彈性模量,取故:5結論這次設計我先對于舉升機得發(fā)展歷史，與現在市場上各種各樣得汽車舉升機進行了一定得了解，知道了汽車舉升機得大概結構與各部件得功能。