畢業(yè)論文終稿-剪式汽車舉升機(jī)設(shè)計(jì) 雙剪叉式升降臺(tái)（送全套CAD圖紙 資料打包）

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買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯摘 要汽車舉升機(jī)是指汽車維修行業(yè)用于汽車舉升的汽保設(shè)備。舉升機(jī)在汽車維修養(yǎng)護(hù)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，無論整車大修，還是小修保養(yǎng)，都離不開它，其產(chǎn)品性質(zhì)、質(zhì)量好壞直接影響維修人員的人身安全。本次本是對(duì)剪式汽車舉升機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，首先確定了該剪式汽車舉升機(jī)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)；接著調(diào)查汽車尺寸建立汽車模型以確定舉升機(jī)的整體結(jié)構(gòu)尺寸；其次建立了舉升機(jī)構(gòu)的力學(xué)模型并對(duì)舉升機(jī)構(gòu)不同位置狀態(tài)進(jìn)行了受力分析及校核桿件、銷軸、螺栓的強(qiáng)度是否滿足要求；然后對(duì)該剪式汽車舉升機(jī)的液壓系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)；最后采用 AutoCAD 軟件繪制了該剪式汽車舉升機(jī)的裝配圖及主要零部件圖。本次設(shè)計(jì)中所采用的研究思路與方法對(duì)今后各類剪式舉升機(jī)的設(shè)計(jì)及改進(jìn)均有較好的指導(dǎo)意義。關(guān)鍵字：汽車；舉升機(jī)；剪式；液壓AbstractCar Lift refers Qibaoshebei automotive repair industry for lifting the car. Lift play in the automotive repair and maintenance in a crucial role, regardless of vehicle overhaul or minor repairs and maintenance, are inseparable from it, the nature of their products, quality directly affects the safety of maintenance personnel.The car this is a scissor lift design, first determine the structure of the car scissor lift structure; then the size of the establishment survey automobile car model to determine the size of the overall structure of the lift; secondly to establish a lift mechanical model of state agencies and different positions were lifting mechanism stress analysis and checking rod, pin, bolt strength meets the requirements; then the hydraulic system and electrical control systems were scissor car Lift design; Finally, AutoCAD software to draw the scissor car lift assembly drawing and main parts diagram.Research ideas and methods used in this design for the future design of various types of scissor lifts and improvements have better guidance.Keywords: Car; Lift; Scissors; Hydraulic買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯目 錄摘 要 ...........................................................................................................................................IAbstract ......................................................................................................................................I第一章 緒 論 .............................................................................................................................11.1 選題背景、研究目的及意義 ........................................................................................11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ...........................................................................................................11.2.1 舉升機(jī)的發(fā)展歷史 .............................................................................................11.2.2 國內(nèi)外研究狀況 ..................................................................................................1第二章 結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計(jì) ...........................................................................................................32.1 舉升機(jī)結(jié)構(gòu)確定 ...........................................................................................................32.2 確定各結(jié)構(gòu)尺寸 ...........................................................................................................42.2.1 建立轎車模型 .....................................................................................................42.2.2 主要結(jié)構(gòu)尺寸確定 ..............................................................................................42.3 初定電機(jī)功率 ................................................................................................................62.4 平臺(tái)與叉桿的設(shè)計(jì)計(jì)算 ................................................................................................72.4.1 確定平臺(tái)的結(jié)構(gòu)材料及尺寸 ..............................................................................72.4.2 確定叉桿的結(jié)構(gòu)材料及尺寸 ..............................................................................82.4.3 橫軸的選取 ........................................................................................................11第三章 受力分析與校核 .......................................................................................................133.1 力學(xué)模型 ......................................................................................................................133.1.1 力學(xué)模型建立與分析 ........................................................................................133.1.2　 關(guān)鍵參數(shù)研究與確定 .....................................................................................153.2 力學(xué)分析與校核 ..........................................................................................................163.2.1 最低狀態(tài)時(shí)各臂受力情況 ................................................................................163.2.2 最高位置時(shí)各臂受力情況 ................................................................................183.2.3 主要受力桿件強(qiáng)度校核計(jì)算 ............................................................................193.2.4 連接螺栓的校核 ...............................................................................................24第四章 液壓、電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與選擇 .................................................................................284.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與選擇 ..................................................................................................284.1.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 ............................................................................................284.1.2 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ................................................................................................284.2 液壓缸的計(jì)算與選型 ..................................................................................................294.2.1 液壓缸的安裝位置 ...........................................................................................294.2.2 液壓缸推力及行程的確定 ................................................................................304.2.3 液壓缸的選型 ....................................................................................................30買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯4.3 液壓泵的計(jì)算與選型 ..................................................................................................304.3.1 液壓泵工作壓力的計(jì)算 ...................................................................................314.3.2 液壓泵功率的計(jì)算 .........................................................................................314.3.3 油泵流量的計(jì)算 .............................................................................................324.3.4 油泵的選型 .....................................................................................................324.4 電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) ..............................................................................................................324.4.1 電氣系統(tǒng)控制設(shè)計(jì) ...........................................................................................334.4.2 電動(dòng)機(jī)的選擇與驗(yàn)算 ........................................................................................34總 結(jié) .........................................................................................................................................36參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................................37致 謝 .........................................................................................................................................38買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯第一章 緒 論汽車舉升機(jī)是現(xiàn)代汽車維修作業(yè)中必不可少的設(shè)備，它的主要作用就是為發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、變速器等養(yǎng)護(hù)和維修提供方便。舉升機(jī)的從上世紀(jì) 20 年代開始使用，發(fā)展至今經(jīng)歷了許多的變化改進(jìn)，種類也比較多，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。本章就從舉升機(jī)的產(chǎn)生、發(fā)展以及制造工藝等方面進(jìn)行簡單的介紹。1.1 選題背景、研究目的及意義近年來，我國汽車業(yè)蓬勃發(fā)展,尤其是轎車行業(yè)，多年來轎車進(jìn)入普通家庭的夢想已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，汽車維修行業(yè)也隨之得到大力發(fā)展，汽車舉升機(jī)是現(xiàn)代汽車維修作業(yè)中必不可少的設(shè)備，無論整車大修，還是小修保養(yǎng)，都離不開它。在規(guī)模各異的維修養(yǎng)護(hù)企業(yè)中，無論是維修多種車型的綜合類修理廠，還是經(jīng)營范圍單一的街邊店（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、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業(yè)人士和經(jīng)營管理者重視的設(shè)備。舉升機(jī)一般有柱式、剪式的，其驅(qū)動(dòng)方式有鏈條傳動(dòng)，液壓傳動(dòng)，氣壓傳動(dòng)等。目前，使用的汽車剪切式舉升機(jī)可能發(fā)生汽車墜落的原因較多，有安裝基礎(chǔ)不牢、自鎖裝置失效、舉升臂變形、兩側(cè)舉升臂上升速度不等、液壓油路爆裂、汽車拖墊打滑等，經(jīng)過對(duì)失效的剪切式舉升機(jī)進(jìn)行檢測分析發(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)一步提高剪切式舉升機(jī)產(chǎn)品的性能與可靠性，是國內(nèi)舉升機(jī)任重道遠(yuǎn)且亟需改進(jìn)的地方。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 舉升機(jī)的發(fā)展歷史汽車舉升機(jī)在世界上已經(jīng)有了 70 年歷史。1925 年在美國生產(chǎn)的第一臺(tái)汽車舉升機(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)才在美國以外的其它地方開始采用。發(fā)展至今經(jīng)歷了許多的變化改進(jìn)，種類也比較多，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，這也是未來舉升機(jī)的發(fā)展方向。在市場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)。買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯1.2.2 國內(nèi)外研究狀況目前，發(fā)達(dá)國家（如美國）生產(chǎn)的汽車舉升機(jī)質(zhì)量較好、性能較穩(wěn)定、設(shè)備操作簡單，在經(jīng)銷商中口碑良好。我國的汽車舉升機(jī)是 20 世紀(jì) 90 年代依據(jù)國外的產(chǎn)品技術(shù)生產(chǎn)的，國內(nèi)最早研究剪式舉升機(jī)的是上海寶得寶，1999 年開始，寶得寶機(jī)型比較笨重，主要的質(zhì)量問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，所以價(jià)格偏高。到現(xiàn)在舉升機(jī)市場已經(jīng)擁有近百個(gè)中外品牌，產(chǎn)品系列成百上千。然而國內(nèi)汽車舉升機(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)開發(fā)等方面都還有很多地方有待改進(jìn)。剪切式舉升機(jī)是一個(gè)使用較廣的舉升機(jī)，在最近幾年所有新銷售的舉升機(jī)中，至少二分之一都是這種類型的。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)安裝起來很快，不需要大范圍的開挖，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)轎車的維修和保養(yǎng)。三是剪式舉升機(jī)使用方便，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。 無論是維修多種車型的綜合類修理廠，還是經(jīng)營范圍單一的街邊店（如輪胎店）都適用。買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯第二章 結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計(jì)2.1 舉升機(jī)結(jié)構(gòu)確定此次課題設(shè)計(jì)的內(nèi)容為剪切式汽車舉升機(jī)，剪切式舉升機(jī)的發(fā)展較迅速，種類也很齊全。按照剪切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 ，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)地基沒有過多要求，地面安裝即可。整體結(jié)構(gòu)形式如圖 2.1 所示。圖 2.1 剪切式舉升機(jī)整體結(jié)構(gòu)形式 剪切式液壓平板舉升機(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。剪切式舉升機(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[2]。舉升機(jī)一側(cè)上下端為固定鉸支座，舉升臂由銷連接固定在鉸支座上。另一側(cè)上下端為滑輪滑動(dòng)，舉升臂通過軸與滑輪連接。舉升機(jī)在工作過程中，以固定鉸支座一側(cè)買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯為支點(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升位置時(shí)，利用液壓缸上的機(jī)械鎖鎖止。剪切式舉升機(jī)使用方便，結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，適用于大多數(shù)轎車、汽車的檢測、維修及保養(yǎng)，安全可靠[3]。2.2 確定各結(jié)構(gòu)尺寸2.2.1 建立轎車模型為使舉升機(jī)使用范圍廣，本設(shè)計(jì)首先建立了一個(gè)轎車模型[1]。根據(jù)表 2.1 所列車身參數(shù)信息。 表 2.1 參數(shù)信息根據(jù)豐田和大眾轎車的車身信息確定一個(gè)使用較廣的車模：它的車身參數(shù)有車身長 4.7m，寬 1.75m，高 1.5m，軸距 2.1m，前后輪距平均為 1.5m，車自重 1.5t，該轎車模型集豐田轎車外型，奧迪外型，大眾車系于一體，具有較廣的代表性。2.2.2 主要結(jié)構(gòu)尺寸確定（1）剪切式舉升機(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 3 T車身信息 車型帕杰羅 3.0GLS 手動(dòng) 大眾勁取車身長/寬/高（mm） 4830/1895/1885 4200/1650/1465前輪距 1575 1460后輪距 1560 1460軸距 2775 2460前輪規(guī)格 215/60R16 195/55R15后輪規(guī)格 215/60R16 195/55R15買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯舉升高度 350~2000 Mm提升時(shí)間 60 S要求舉升機(jī)的提升速度是經(jīng) 1min 時(shí)間內(nèi)舉升機(jī)能升高到 1m，實(shí)際升高 1.65m，并且舉升機(jī)在各高度工作時(shí)，都能自鎖。設(shè)計(jì)過程中參考了廣力牌 GL3.0/A 小剪式舉升機(jī)，上海繁寶剪式舉升機(jī)， Jumbo Lift NT 剪式舉升平臺(tái)的外形及運(yùn)動(dòng)形式。（2）舉升機(jī)各部分尺寸（a）支撐平臺(tái)尺寸因剪切式舉升機(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)轎車軸距為 2.6m，轎車輪胎直徑一般不超過 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 。平臺(tái)寬一般為La=260-35102=6 m?500mm~600mm 左右，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 平臺(tái)尺寸 （b）舉升臂尺寸因平臺(tái)長 La=1600mm，固定鉸支座和滑動(dòng)滾輪分別放于平臺(tái)下，降低到最低點(diǎn)時(shí)舉升臂不能超出平臺(tái)邊緣，與汽車相干涉，所以固定鉸支座和滑動(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。則固定鉸支座與滑動(dòng)滾輪之間距離。Lb=160-52130 m?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，滑道長為750mm。上下兩滾輪之間的距離為 根據(jù)勾股定理求舉升臂Hd=350-12=50 m?長 L , 求得 L=1306mm，舉升臂寬 110mm，厚為 20mm。2250=b()?買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯圖 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 1m 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，固定鉸支座和滑動(dòng)鉸支座之間距離縮短，平臺(tái)與底座之間距離越來越大。舉升機(jī)升高到 1m 時(shí)，舉升機(jī)上下兩滑輪之間的距離為 ，因舉升臂長 L=1306mm，固定鉸Hg=20-1532=190m ?接處與滑輪之間的距離為 Lb,由勾股定理得 ，則 Lb=896.15mm，滑220Lb()?動(dòng)輪滑動(dòng)距離 Lx=1300-896.15=403.75mm。舉升機(jī)升高到 1m 時(shí)，結(jié)構(gòu)狀態(tài)如圖 2.4 所示。圖 2.4 升高到 1m 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 5mm為階梯凸臺(tái),直接與舉升臂接觸，減小摩擦。買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯2.3 初定電機(jī)功率剪切式舉升機(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0.8t，所以取 W=3.8t 。初定電機(jī)功率，不考慮工作過程損失。舉升平臺(tái)上方放有汽車時(shí)，設(shè)計(jì)上升速度為 Vw = （2.2）tSS=2000-350 =1650 (mm) 由公式（2.2）得 Vw= =0.0275m/s=1.65m/min 1.650載車板上升功率 Pw= （2.3）FwV?Fw=m g （2.4）?其中 m=4.6kg，g=10N/kg 由公式（2.4）Fw =3.8 10 =38 KN Vw 取 1.65 m/min由公式（2.3）得 Pw= =1.04（KW） 取381.650?1.WPK?整理前面計(jì)算的數(shù)據(jù)如表 2.4。表 2.4 剪切式舉升機(jī)主要技術(shù)參數(shù)舉升重量 2000kg舉升高度 350—2000mm實(shí)際上升高度 1650mm總寬 2000mm總長 2060mm平臺(tái)長/寬 1600/550mm舉升臂長 1306mm平臺(tái)間寬 900mm上升時(shí)間 50s下降時(shí)間 40s電機(jī)功率 1.1KW電源 220V/380V/50Hz額定油壓 18MPa整機(jī)重量 800kg滑輪移動(dòng)距離 896.15mm買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯2.4 平臺(tái)與叉桿的設(shè)計(jì)計(jì)算2.4.1 確定平臺(tái)的結(jié)構(gòu)材料及尺寸平臺(tái)位于升降臺(tái)的最上部，是支撐件的組成部分。汽車能夠在升降臺(tái)上平穩(wěn)的停放就是平臺(tái)起了關(guān)鍵的作用。在進(jìn)行維修作業(yè)之前首先得駛上平臺(tái)。需要說明的是平臺(tái)并不是一個(gè)簡單的鋼板，而是在下面有滑道，因?yàn)樯蹬_(tái)叉桿臂上有滑輪，滑道的作用就是使滑輪在滑道內(nèi)來回滑動(dòng)，使升降臺(tái)完成舉升和回落動(dòng)作。下底板也如此，如下圖 4-1。圖 4-1 下底板結(jié)構(gòu)簡圖根據(jù)上面汽車尺寸參數(shù)，確定平臺(tái)的長度為 2600mm，寬度 450mm，材料采用熱軋鋼板。其形狀見圖紙。需要說明的是平臺(tái)并不是一個(gè)簡單的鋼板，而是在下面有滑道，因?yàn)樯蹬_(tái)叉桿臂上有滑輪，滑道的作用就是使滑輪在滑道內(nèi)來回滑動(dòng)，使升降臺(tái)完成舉升和回落動(dòng)作。叉桿是升降臺(tái)最主要的舉升部件，是主要的受力機(jī)構(gòu)。對(duì)其設(shè)計(jì)的成功與否關(guān)系到整個(gè)設(shè)計(jì)工作的成敗，選材 45 號(hào)鋼，熱軋鋼板。叉桿的外形圖如圖 4-2 所示。圖 4-2 叉桿的外形圖2.4.2 確定叉桿的結(jié)構(gòu)材料及尺寸對(duì)支撐叉桿進(jìn)行受力分析：首先定義每根桿的名稱編號(hào)，如圖 4-3：圖 4-3 支撐叉桿受力分析圖買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯對(duì)于桿 3、桿 4 的活動(dòng)鉸聯(lián)接在水平方向上除了摩擦力沒有其它外力，所以可以忽略不計(jì)，現(xiàn)在只考慮其豎直方向上的受力就可以了。經(jīng)過分析桿 3 的受力情況如圖：計(jì)算其最大彎矩及軸向力：經(jīng)力學(xué)分析，當(dāng)升降臺(tái)處于最低位置， 時(shí)，所受彎矩最大，如圖。5???225678maxWlcoscosMl.Nm???當(dāng)升降臺(tái)處于最高位置， 時(shí)，軸向力最大，如圖30?， （正值為拉力，負(fù)值為壓力） 。1254D'BWNsinN??125BA'N??桿 4 受力情況同桿 3。下面再分析一下桿 1,對(duì)桿 1 作受力分析，如圖買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯對(duì) D 點(diǎn)做力矩分析： ，可得 = 423AxPWllFlsinlcoscsin()??????AxF-110.1N。計(jì)算彎矩，由上圖可轉(zhuǎn)化成下圖來分析： 根據(jù)以上條件畫彎矩圖，如下：圖 4-4 桿 1 彎矩圖由此圖可知，桿 1 的最大彎矩在 C 點(diǎn)。經(jīng)計(jì)算當(dāng) 時(shí)， 有最大值，即擁有5???cR買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯最大彎矩，同樣此時(shí)也擁有最大的軸向力。首先將 ，W=9800N ，P=11.6W（P 與5???W 的關(guān)系值根據(jù)上述的公式 求得）代入以上各式，求得2cossin()i()lPWa????的值如下圖：則 。215236maxABM(R)lNm?????計(jì)算軸向力，同樣將桿 1 的受力分析圖再轉(zhuǎn)化為軸向力圖分析，如圖：經(jīng)分析計(jì)算，CD 段受到的軸向壓縮力最大， 。由于剛剛計(jì)算出的桿5492CDTN?3 與桿 4 的最大彎矩和最大軸向力都小于桿 1 的值，故不對(duì)桿 3 桿 4 計(jì)算工作應(yīng)力。計(jì)算桿 1 該狀態(tài)下的工作應(yīng)力，設(shè)叉桿橫截面積 A=bh,如圖： 則該狀態(tài)下的工作應(yīng)力為 max22651649[],C sNhMbhAbn?????????其中， ——叉桿實(shí)際工作應(yīng)力,——材料許用應(yīng)力，[]——材料的極限應(yīng)力，對(duì)于 45 號(hào)鋼，為 340Mpa s?n——安全系數(shù),一般為大于 1 的值，這里取 n=2。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)初選 h=0.1m。買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯由此式可以看出彎矩對(duì)工作應(yīng)力 的影響較軸向力要顯著的多，所以在計(jì)算時(shí)應(yīng)?以最大彎矩為主要計(jì)算對(duì)象。桿 1 所承受的最大工作應(yīng)力。桿 1 的 C 截面擁有最大彎矩，即可以認(rèn)為 C 截面擁有最大的工作應(yīng)力。我們按照最大工作應(yīng)力來選取合適的叉桿截面。將 h=0.1m 代入上式：最大工作應(yīng)力 。這里取 ，即叉桿的橫36517021.3.MPabmb?????25bm?截面為 100 25 。hb?2m2.4.3 橫軸的選取選取套聯(lián)在活塞桿端部的橫軸，根據(jù)總體結(jié)構(gòu)布局確定橫軸長度需要 220mm，由于是單耳環(huán)聯(lián)接，其內(nèi)徑 CD=50，橫軸的外徑也應(yīng)為 50mm,但考慮到二者需要相對(duì)滑動(dòng)，應(yīng)使橫軸的外徑略小于 50mm,這里取 d=48mm。單耳環(huán)的寬度值 EW=60mm。將叉桿要聯(lián)接到橫軸處的孔進(jìn)行加長處理，使兩者接觸面積適當(dāng)?shù)脑龃笠詼p小彎曲應(yīng)力及及剪應(yīng)力。因此可按下圖分析橫軸所受應(yīng)力：當(dāng) 時(shí)，P=113680N ，可求得 。作用于橫軸上的力 P 是5???568402ABPRN?均勻分布的，分布距離為 60mm，故集度為： ，截面 O 上的613.91/.qm??最大彎矩為 ，截面 C 和 D 上的剪力0.30.8542.AMRqNm?????（這里沒有考慮剪力與彎矩的正負(fù)） 。564AQN其彎曲應(yīng)力為 32540.16[]Mpad??????剪應(yīng)力2268.[]4P??對(duì)于其它幾個(gè)銷軸，由于所受的應(yīng)力都小于上述值，在不改變材料的基礎(chǔ)上選擇買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯直徑各為 35mm、40mm 是完全可以的，這里就不一一校核了。第三章 受力分析與校核3.1 力學(xué)模型3.1.1 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)為固定鉸支座，左側(cè)為滑動(dòng)鉸支座，平臺(tái)上放有荷載，舉升機(jī)上升過程中，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)和底座的固定鉸支座位置, F3 與 F5 作用點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)平臺(tái)和底座買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯的滑動(dòng)鉸支座位置。 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)有效載荷之和簡化為 W1 ,剪切式舉升機(jī)構(gòu)自重載荷為 W3 ,油缸自重載荷為 Wcy ,根據(jù)分析,假設(shè)舉升臂機(jī)構(gòu)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)上一章所定舉升臂兩端銷孔中心連線長度為L ,L=1306mm 其與水平線夾角為 α;定義 d 為液壓缸下安裝點(diǎn)與舉升臂中心銷孔距離(平行于舉升臂) , f 為上安裝點(diǎn)與舉升臂端銷孔的距離,定義上下兩鉸接點(diǎn)高度為 Hg，定義滑動(dòng)鉸支座與固定鉸支座之間的距離為 Lb，根據(jù)幾何關(guān)系 ,液壓缸軸線與水平線夾角θ 與 α 有以下函數(shù)關(guān)系：（3.1） 2tantanLfdf??????由式(3.1)可知 ,液壓缸軸線與水平線夾角 θ 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)升降過程中 θ 隨 α 變化。平臺(tái)和剪切式舉升機(jī)構(gòu)建立其力學(xué)模型如圖 3.2 所示。為平臺(tái)簡化模型[5]。圖 3.2 平臺(tái)簡化模型 假定 W1 作用于平臺(tái)中心位置,則當(dāng)平臺(tái)起升,剪切機(jī)構(gòu)變幅帶動(dòng)滑輪內(nèi)移時(shí),則W1、F3、F4 和 α 有如下關(guān)系[15]（B 近似等于 L/2） 。（3.2）341FW??買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯（3.3）3cos401FLWB?????圖 3.3 剪切機(jī)構(gòu)外載情況圖 3.2 和圖 3.3 為剪切舉升機(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)算剪切式舉升機(jī)構(gòu)內(nèi)每個(gè)支架鉸接點(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 α 角之間的關(guān)系,并找出其最惡劣工況,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)說明如下:Kx 為剪叉機(jī)構(gòu)各鉸接點(diǎn)內(nèi)力, x = 1, 2, 3??8; 其中奇數(shù)為該鉸接點(diǎn) Y 方向受力,偶數(shù)為對(duì)應(yīng)鉸接點(diǎn) X 方向受力; Fx 為作用在剪切式舉升臂 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] ：買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯010001-Lcscosin0002f (1-) (+)L1-00Lcs00sin11co2i(+) Lss ????? ?? ??? ?? ??? ??? ?0K1cos234s 560K7cos8FP -sF???????????????????在上面的矩陣中,設(shè) 。由于油缸的自重忽略不計(jì) ,故設(shè) F = c =os, nF3 = F4 = F5 = F6 =W1 /4。以上矩陣給出了外載、剪切式舉升機(jī)構(gòu)幾何參數(shù)與油缸推力及各剪切舉升臂受力的相互關(guān)系,為剪切式舉升機(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)。通過編寫的 MATLAB 程序矩陣解以上多元方程得以下結(jié)果 :（3.4）4cos2sin()in()in()LPFf L??????????3.1.2　關(guān)鍵參數(shù)研究與確定分析前述剪切式舉升機(jī)構(gòu),發(fā)現(xiàn) Pmax 和油缸軸線與支架梁之間的夾角 (θ-α)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,起升油缸的最小夾角由 d, f 這 2 個(gè)關(guān)鍵的幾何參數(shù)決定[5]。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。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= 170m, f5計(jì)算液壓缸的推力（1）升高到 1m 時(shí)液壓缸的推力舉升機(jī)升高到 1m 時(shí)，tanα= = 由式（3.1）得2HgLb95046.758???o72.8??o舉升機(jī)的重心不變 F3 和 F4 之間的距離為 896mm ，由式（3.2）和（3.3）求得F3 =11.7509KN，則 F4=4.45KN。將 f=500mm 、d=250mm、 、 、F= F3 =11.7509KN 代入式（3.4）中，我們得46.75??o2.78??o買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯到 P=136.643KN。（2）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 α 角度 , tanα=12530.49???α再根據(jù)式（3.1） ， 2tantanLfdf??????解得506317tant5.4916.????oo將 α=5.49°、 θ=16.22°、L=1306mm 、f=500mm 、d=250mm 代入到式（3.4）中，解得液壓缸的最大推力為 P=324.08 KN。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 力學(xué)分析與校核本機(jī)主要性能參數(shù)為：額定舉升載荷 2t；在載重 2t 情況下，由最低位置舉升到最高位置需 60s；電動(dòng)機(jī)功率 1.1kW；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 2000 mm，工作行程為 1650 mm。3.2.1 最低狀態(tài)時(shí)各臂受力情況（1）與平臺(tái)接觸處的兩鉸接點(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)鉸支座和固定鉸支座上。在最低點(diǎn)時(shí)，舉升臂并不水平放置。存在一很小的角度 α。tanα=12530.49???α因 α 很小，所以計(jì)算過程中我們可以將 Wz1 近似看成作用在平臺(tái)中心位置，Wz1為舉升重量與平臺(tái)重量之和，即（g 取 10N/kg）1(3)(30.12)/32.4WztpgNkg????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 8.1FkN（2）計(jì)算各舉升臂的受力 買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯圖 3.5 舉升臂受力圖圖 3.5 為桿 1 的受力情況，F(xiàn)3 作用處為滑動(dòng)鉸支座，根據(jù)受力分析圖列力和力矩平衡方程。方程如下:解得 2605362.51.10kFk???????? 18.5240.6..kk????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， 很小，則 k5 鉸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 N。則。18.24.684.2kNkk???圖 3.6 舉升臂 2 受力情況圖 3.6 為舉升臂 2 的受力圖，液壓缸的推力直接作用在連接兩側(cè)舉升臂之間的軸上，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: 41sin3cocoisicos26.510412530FkPkxffkFx?????????????????解得 74.21398.6kkNFx??買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯通過計(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鉸支座處的水平方向分力都很大。所以舉升機(jī)的剛度強(qiáng)度一定要滿足要求，否則維修工人在作業(yè)時(shí)將很危險(xiǎn)。圖 3.7 舉升臂 3 受力圖舉升臂 3 在實(shí)際工作過程中，對(duì)整個(gè)舉升機(jī)受力情況沒有太多影響，主要起連接件的作用。F5 和 F6 支撐上面所有的重量 式中的12840.9218.5WzkN????0.92KN 為液壓缸重量產(chǎn)生的重力（初步確定） 。圖中 k7 和 k8 為未知量。列方程如下：解得 56780FWzk?????? 569.2784.FKNk??圖 3.8 舉升臂 4 的受力圖 舉升臂 4 的力 F6 作用處是固定鉸支座，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。舉升臂承受液壓缸的重力，并不承受液壓缸的推力。液壓缸的推力有輸入的液壓油來平衡。在這個(gè)受力圖中，只有 F6x 是未知的。解得 13.9784260kKNFx??????? 670.843FxKN?3.2.2 最高位置時(shí)各臂受力情況舉升機(jī)升高到 1m 時(shí)，舉升機(jī)向內(nèi)滑動(dòng) 403.75mm，兩腳支座之間的距離為買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯896.15mm。上下兩滑輪之間的距離為 1900mm。舉升臂與水平方向夾角為 46.75??o液壓缸與水平方向夾角為 ，液壓缸推力 P=136.643KN。 72.8??o分析和計(jì)算方法同上。先求舉升臂 1 的受力情況如圖 3.5，由式（3.2）和（3.3）解得 ，31.75FKN?4.5F解得 2604867395148kk???????? 23.05166..7kk???因舉升到 1m 時(shí)，舉升臂與水平方向夾角為 ，所以豎直方向力和水平方45??o向力應(yīng)近似相等。取 。則6kKN?16.925.3kKN?舉升臂 2 的受力情況如圖 3.6 所示，41sin3cocoisicos247518495086FPkxffkFx????????????????解得309.54812.6KNkFx?舉升臂 3 的受力情況如圖 3.7，解得 57680WzkF??????73.25KN??85.39KN??舉升臂的受力情況如圖 3.8，解得43.95860kNFx???????628.5x??3.2.3 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?；瑒?dòng)輪外側(cè)與舉升臂接觸。舉升機(jī)最低點(diǎn)時(shí)，對(duì)于滑輪軸而言，與舉升臂接觸處，相當(dāng)于固定支點(diǎn)，即被約束。圖 3.9 是滑輪軸的受力圖、剪買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯力圖、彎矩圖。由圖可知，滑輪軸只受豎直方向力，沒有水平方向的力，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，在長度為 405mm 的線段內(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，稱為純彎曲。所以長度為 405mm 的線段內(nèi)只發(fā)生彎曲變形，而沒有發(fā)生剪切變形。是彎曲理論中最簡單的一種情況。由上面的計(jì)算可以知道，上滑輪軸在舉升機(jī)升高到 1m 時(shí)，受力最大，，所以我們只校核舉升機(jī)升到 1m 時(shí)的滑輪軸強(qiáng)度即能說明軸的強(qiáng)度是31.75FKN?否合格。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[19]，抗拉強(qiáng)度 60bMPa??彈性模量 E 為 ，一般取 。軸的直徑35sMPa??1962GPa: 21EGd=24mm。 （1 ）軸的彎矩圖如圖 3.9 所示。由圖可知 ，最大正彎矩 M=37.587.56.2FkNmN?????（2）軸的強(qiáng)度校核 ??3316.max .86600.24MMPabPaWd? ???????3π 2式中：M——為橫截面上的彎矩；W——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。買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里