汽车双柱举升机设计毕业设计计算书

'河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计目录第1章方案的拟定1.1举升机的基本情况……………………………………………………………11.2汽车举升机的主要结构与要求………………………………………………21.3结构方案的确定………………………………………………………………31.4，普通式双普通式双柱汽车举升机设计的性能参数………………………42结构设计2.1举升装置………………………………………………………………………52.2立柱……………………………………………………………………………62.3支撑机构………………………………………………………………………72.4平衡机构………………………………………………………………………92.5保险机构………………………………………………………………………103普通式双柱汽车举升机的强刚度分析与验算3.1主立柱的特性分析与计算……………………………………………………123.2托臂部分的强度校核…………………………………………………………234液压系统设计4.1液压原理图设计………………………………………………………………284.2液压元件的选用………………………………………………………………314.3液压缸活塞杆受压校核………………………………………………………335、利用SolidWorks软件进行三维建模应力分析5.1利用SolidWorks软件进行应力分析的过程…………………………………355.2对立柱进行simulation分析…………………………………………………365.3对液压杆进行simulation分析………………………………………………38设计项目计算与说明结果40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计第1章方案的拟定1.1举升机的基本情况1.1.2汽车举升机的主要参数普通式液压双柱汽车举升机设计第1章举升机的方案拟定1.1举升机的基本情况1.1.1常用汽车举升机的结构类型目前，全国生产汽车举升机的厂家较多，生产的举升机的形式也比较繁多，有双柱式举升机、四柱式、剪式、组合移动汽车式等。仅从举升机的外型来分类的基本形式就有：普通双柱式、龙门双柱式、四立柱式、剪式、移动式和单立柱式等汽车举升机按照举升机的举升装置的形式分类也有很多种，包括丝杠螺母举升式、链条传动举升式、液压缸举升式、齿轮齿条举升式等举升机。从举升机的驱动方式分，主要有：电机驱动式举升机和液压驱动式举升机。1.1.2汽车举升机的主要参数普通式双柱举升机、龙门式双柱举升机和四立柱式举升机这三种目前市场上主要的汽车举升机的主要技术参数统计如表1-2所示。额定举升质量最大举升高度盘距地高度全程上升时间全程下降时间40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计1.2汽车举升机的主要结构与要求普通式双柱2.5-4T1700-1800mm110-180mm50-70Sec20-60Sec龙门式双柱2.5-4T1700-1800mm110-180mm50-70Sec20-60Sec四立柱式2.5-4.5T1700-1800mm110-180mm50-70Sec20-60Sec表1-2汽车举升机的主要参数1.2汽车举升机的主要结构与要求举升机的结构形式主要有：（1）整体结构形式；（2）举升方式；（3）驱动方式；（4）平衡方式；（5）保险与保护方式；（6）托盘结构。1.2.1举升装置的要求在我国的规定中讲到举升机的设备安装电器系统的绝缘、耐压和保护电路的连续性都要符合GB5226的有关规定。而在欧美地区同样也有其相应的明文规定。举升机的设计中液压系统的设计也是至关重要的。在欧洲地区液压缸、气缸、管路及接头受调压阀设定的最大压力的限制。他们至少应承受该压力的2倍（采用液压驱动时）或是该压力的3倍（采用气压驱动时）并且要没有永久变形。软管、气袋、膜盒的尺寸在设计时应使之承受至少3倍的调压阀设定的最大压力值的爆破压力。我国对举升机的性能要求也比较繁多，例如：（1）举升机应设有限制行程限位装置，如有需要则该装置应动作灵敏、安全可靠。40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计1.3结构方案的确定（2）液压系统工作应平稳、无振动、无爬行现象。（3）液压式举升机除液压系统能自锁外还应没有机械锁止装置。（4）机械式举升机任意时刻都能安全自锁。（5）举升机正常运行时的噪音不得超过80dB。（6）举升机工作环境温度为0—40℃，全行程连续举升额定质量20次，油温不得高于60℃。（7）在试验台上对液压系统施高150%的额定使用压力，维持2min，不允许有永久变形、漏油及其他异常现象。（8）在无故障工作基础上，机械式举升机的使用继续进行到3000次，则液压举升机可以继续进行到9000次，以安全可靠为前提，检查零部件损坏程度，允许更换损坏件，允许添加润滑剂。1.3普通式双柱汽车举升机结构方案的确定通过对汽车举升机的结构的认识和了解，确定了本次设计的举升机的总体方案。40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计1.4，普通式双普通式双柱汽车举升机设计的性能参数第2章结构设计2.1举升装置本次设计的是由液压驱动的普通式双柱汽车举升机。它的结构主要包括以下几个部分：举升装置、同步驱动装置、立柱和托臂。普通式双柱汽车举升机的举升机构的传动系统是由液压系统来驱动和控制的，由两边两个立柱里安装的液压油缸来推动连接立柱与滑台的链条，使滑台上安装的大滚轮沿立柱滚动，实现滑台的上下移动。用钢丝绳作为同步装置来保持整个举升机的同步性。托臂与立柱内的滑台相连，当滑台上下移动时就带动托臂一起移动。1.4，普通式双普通式双柱汽车举升机设计的性能参数本次设计的举升机的主要性能参数为：额定举升载荷：4吨；在载重4吨情况下，由最低位置举升到最高位置所需时间：50秒；当拉下操纵杆使溢流阀接通，4吨轿车由最高位置降到最低位置所需时间不小于60秒；电动机功率2.2KW；举升臂在最低位置时的举升高度为120mm；最大举升高度：1850mm；工作行程：1730mm。第2章普通式双柱汽车举升机的结构设计2.1举升装置本次设计的举升机的举升装置是由液压系统以及电箱组成的。通过电箱的开关启动电动机来控制液压单元，液压油进出液压缸，并通过链条连接液压缸和滑台来带动整个设备的举升动作，如图2.1所示：40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计图2-1驱动举升装置示意图图2.1是本次设计的普通式双柱汽车举升机的驱动装置及举升装置的示意图，从图中可以看到左右两边立柱内的两个举升装置是通过液压软管来连接的，它的一个不足的地方就是左右两个液压缸在开始举升时有一个时间差，这会导致因左右两边的举升速度不一样而举升不平衡。因此，我们在液压举升的基础上增加了钢丝绳的同步装置，用这样的同步装置来弥补液压缸带来的缺点。图2.2是普通式双柱汽车举升机的举升装置的结构图：40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计2.2立柱图2-2普通式双柱汽车举升机的举升装置结构图从图中可以看到，普通式双柱汽车举升机的举升装置是将链条镶嵌在滑轮槽内来带动液压杆达到举升的目的。2.2立柱普通式双柱汽车举升机的立柱有两个，分别是左、右两边各一个立柱。图2.3是左边立柱的俯视图。整个举升机的重量几乎都是由立柱来支撑的，因此它必须要有一定的强度和刚度。（强刚度的设计计算在第四章）。立柱中间的空间是用来放置举升装置以及滑台部件的。整个立柱部分的行位公差要求也比较高，如图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线度和平行度，立柱内外表面还要有一定的粗糙度等。40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计2.3支撑机构图2-3左立柱的俯视图2.3支撑机构托臂部分是属于举升机的支撑机构。当汽车进入到举升机的范围里时，整个支撑机构就通过改变摇臂的角度或方向来改变托臂的整个工作范围的宽度。本次设计的支撑机构是非对称式的托臂，这样设计增加了托臂的宽度，实质就等于增加了托臂的工作范围，而且左右两侧的托臂的臂长都是有一定的伸缩性的。如图2.4所示：图2-4非对称式托臂的工作范围示意图1—托臂原始工作位置，2—托臂伸长后的工作位置40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计2.4平衡机构其中，图中方格阴影部分就是托臂的工作范围。托臂未伸长前的工作范围按照轨迹1来运动；托臂伸长后的工作范围按照轨迹2来运动；而且，图中的轨迹1和2是托臂的两个极限位置，在1和2的范围内，托臂的长度是可以伸缩的。但是由于托臂属于支撑机构，它是要承受一定的重量的，所以本次设计采用非对称式的结构就更能保证托臂的强刚度了。非对称式托臂的详细结构如下图2.5所示：图2-5非对称式托臂的结构图2.4平衡机构由于举升机在上升或下降时必须要采用强制性的平衡装置来确保汽车整体的水平位置保持一致，所以本次设计采用了钢丝绳来作为整个举升机的平衡机构。本次设计所采用的是在单个立柱内安装两副左右对称的钢丝绳，但是在这个单个立柱里面的钢丝绳的走向确是两个相反的方向，用户可以通过改变钢丝绳的张力来使左右两边的滑台在抬升的过程中保持平衡。要注意的是两边确定的钢丝绳的张力必须一致，这样才能真正的平40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计2.5保险机构衡。单个立柱里的钢丝绳的走向如图2.6所示：图2-6单个立柱内钢丝绳的走向示意图2.5保险机构汽车举升机是一种对安全性能要求特别高的举升设备。通常设有多种保险装置和保护措施：液压回路的保压、机械锁止保险装置、机械自锁装置、举升过载保护、冲顶保护、防滑等等。机械自锁是指失去驱动力后，利用机械机构的重力（被驱动物体的阻力）来自动阻碍其运动的保护[10]。本次设计中电磁铁安全锁机构的组成是：在两个滑台上均有安装安全卡位条，当汽车升起后，卡位条与电磁铁连接的支撑板构成机械自锁机构，由于两个立柱上均装有电磁铁安全锁，如图2.7所示，并且这两个安全锁所装的位置不在同一直线上而是互相错开在对角线上，起到双保险的作用。40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计3普通式双柱汽车举升机的强刚度分析与验算3.1主立柱特性分析与计算3.1.1主立柱的截面特性分析与计算图2-7电磁铁安全锁1—电磁铁，2—保险孔板，3—保险孔支撑座作为保险装置的电磁铁安全锁是由好几个零件组成的。其中主要的几个零件包括：保险孔板、保险孔支撑座和电磁铁。当电磁铁得电将保险孔支撑座吸住时，它和锁紧板之间没有接触，此时的举升机处于保险打开状态，整个滑台可以自由地上下移动。当电磁铁失电时，保险孔支撑座处于图示状态，此时的保险孔支撑座将与滑台上的锁紧板互相顶住，使滑台固定在一个位置而不能上下移动，起到保险的作用。3普通式双柱汽车举升机的强刚度分析与验算双柱式汽车举升机的结构形式有多种，此次设计的举升机构的传动系统由液压系统驱动和控制的，通过两立柱内安装的液压油缸实现上下运动，推动连接立柱与滑台的链条，使滑台上安装的大滚轮沿立柱滚动，实现滑台的上下移动。举升设备的主要部分有：举升机构、支承机构、平衡机构和电磁铁安全锁机构。本次设计的举升机的主要性能参数为：额定举升载荷4吨；在载重4吨情况下，由最低位置举升到最高位置需50秒；当拉下操纵杆使溢流阀接通，4吨轿车由最高位置降到最低位置所需时间不小于60秒；电动机功率2.2KW；举升臂在最低位置时的举升高度为120mm，最大举升高度为1850mm，工作行程为1730mm。3.1主立柱特性分析与计算40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计3.1.1.1确定立柱截面形心和中性轴的位置3.1.1主立柱的截面特性分析与计算[5]主立柱体是举升机主要的受力承重部件。举升机立柱在工作时受来自于保险锁机构处因承重的压力和升降滑台滚轮作用在立柱上的弯矩。因此，立柱在这两种力的作用下，有向内弯的变形趋势，底部焊口在拉压应力的作用下有开裂的倾向，故立柱底部与底座处焊有加强筋。立柱壳体用钢板整体压制成形，其内部相应位置焊有保险装置支承板，用于锁定状态时受力和承重，下部与底座焊接。其中一个立柱体上还装有液压泵站和电气控制箱。主立柱作为主要的承重部件，先对其截面特征进行分析，主要是确定立柱截面形心的位置和截面的惯性矩。3.1.1.1确定立柱截面形心和中性轴的位置将整个截面分为A1、A2、A3三个部分，取与截面底边互相重合的Z′轴为参考轴（见图4.1举升机主立柱横截面示意图），Z1、Z2、Z3分别为三个组合截面的中性轴，则三个截面的面积及其形心至Z＇轴的距离分别为：图3-1举升机主立柱横截面示意图40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计3.1.1.2确定惯性矩3.1.1.3∴重心C到相应边的距离e：[19]………………(4.1)整个截面形心C在对称轴Y上的位置则为：…(4.2)3.1.1.2确定惯性矩设三截面的形心分别为C1、C2、C3，其形心轴为Z1、Z2、Z3（图4.1），它们距Z轴的距离分别为：由平行移轴公式，三截面对中性轴Z的惯性矩分别为：…………(4.3)、、40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计立柱静矩S的计算3.1.2主立柱的强度分析与验算为三截面对各自心轴Z1、Z2、Z3的惯性矩，将三截面对中性轴Z的惯性矩相加，可得立柱整个截面对中性轴Z的惯性矩：3.1.1.3立柱静矩S的计算：（1）立柱整个截面上半部分的静矩S1：………………(4.4)其中、、分别为三截面各自的静矩，所以立柱整个截面上半部分的静矩S为：（2）立柱整个截面下半部分的静矩S2：3.1.2主立柱的强度分析与验算举升机工作时，其托臂将汽车举升至一定高度后锁定，举升机直接承载处位于托臂端部，故应先对滑台部件进行受力分析（见图4.2滑台部件受力情况示意图）：在分析之前，对滑台部件进行了调查。其中本次设计的滑台部件的组成之一是大滑轮，滑轮的种类形状有很多，有“两个大圆柱滚轮型”、“四个顶角处是采用四个小滚轮型”、还有最原始的“四个角用四个橡胶滑块”或是“用两个滑块代替两个大圆柱滚轮”40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计3.1.2.1滑台部件受力情况分析，但是用的较多的是“采用两个大圆柱滚轮”的形式，如果采用其他类型的滚轮例如用滑块来代替滚轮，那么整个滑台就不容易锁定，容易滑动；除此之外就是同步性的问题也不容易解决。图3-2滑台部件受力情况示意图3.1.2.1滑台部件受力情况分析滑台部件自身重量近似估算如下：滑台组合件尺寸：采用160×160方钢，壁厚8mm，高800mm滑台体积：摇臂座尺寸：采用100×100方钢，壁厚8mm，长440mm摇臂座体积：托臂近似尺寸：采用100×100方钢，壁厚8mm，长（800＋310）＝1110mm托臂体积：钢材比重选取：40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计所以，滑台部件、摇臂座和托臂的重量为将滑台、摇臂座和托臂一起考虑图4.2中，单侧托臂受到的最大载荷为2吨，加上自重，托臂端部受力为2066.37kg,F1和F2是立柱通过滚轮给予的反力，FBX和FBY为保险支承板给予的支承力，B处为支承点，假定自重全部集中在负载处，有：……………………………(3.5)……………………………(3.6)……………………………………………………(3.7)由式3.7得，，代入式3.6假定40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计3.1.2.2举升机主立柱受力情况分析则由式3.5得：综上所述，考虑滑台部件中滑台、摇臂座和托臂的总自重，假定自重全部集中在负载处，近似估算值为66.37kg。单侧托臂受到的最大载荷为2000kg，加上滑台部件的自重，托臂端部受力大小为2066.37kg，F1和F2是立柱通过滚轮给予的反力，F1=F2，FBX和FBY为保险支承板给予的支承力，B处是支承点位置，则：。3.1.2.2举升机主立柱受力情况分析主立柱受力情况（见图3.3普通式双柱举升机主立柱受力情况示意图），F1和F2是滑台通过滚轮作用在立柱上的力（图示为最高位置），FBX和FBY为滑台作用在立柱上的支承力（压力），RHX、RHY和MH为底部支座反力。针对立柱受力情况，经计算得：RHX=0RHY=FBY=2066.37kg3.1.2.3普通式双柱举升机主立柱强度校核计算从图3.3看出，整个立柱体相当于一个悬臂梁，可画出立柱的弯矩图和剪力图。40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计图3-3普通式双柱举升机主立柱受力情况示意图由F1引起的弯矩图和剪力图见图3.4：图3-4立柱上F1作用力及其弯矩图和剪力图l=2600mmb=2415mma=185mm由F2引起的弯矩图和剪力图见图3.5：40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计图3-5立柱上F2作用力及其弯矩图和剪力图l=2600mmb=1890mma=710mm由FBY产生的M引起的弯矩图见图4.6：图3-6立柱上M作用力及其弯矩图综上所述，立柱受力的合成弯矩图和合成剪力图如图3.7所示。40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计（1）校核正应力强度（2）校核剪应力强度：图3-7立柱受力的合成弯矩图和合成剪力图从图中可以得出在截面C处，剪力最大（QC=5234.804kg），弯矩最大（MC=2748272.1kg）,所以此处是危险截面。前面计算已经得到，抗弯截面模数为：………………………………………(3.8)截面上半部分静矩S＝171.24cm3，…………(3.9)以下进行强度校核：（1）校核正应力强度：………………(3.10)许用应力选：40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计（3）折算应力强度校核…………………………(3.11)，满足强度条件。（2）校核剪应力强度：…………………(3.12)选，而许用应力………(3.13)，满足强度条件。（3）折算应力强度校核：主立柱横截面上的最大正应力产生在离中性轴最远的边缘处，而最大剪应力则产生在中性轴上，虽然通过上面的校核说明在这两处的强度都是满足要求的，但是因为在截面C处，M和Q都具有最大值，正应力和剪应力都比较大，因此这里的主应力就比较大，有必要根据适当的强度理论进行折算应力校核，取该截面边缘处某点K进行计算：……………………(3.14)………………………………(3.15)满足强度条件40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计3.1.3主立柱的刚度计算由于点K处在复杂应力状态，立柱体材料采用的30钢是塑性材料，可以采用第四强度理论[20]，将的数值代入，用统计平均剪应力理论对此应力状态建立的强度条件为：…………………(3.16)所以即…………………………………………………(3.17)∴按第四强度理论所算得的折算应力也满足许用强度要求。3.1.3主立柱的刚度计算用迭加法：（1）由F2引起的绕度：（往外弯）用式………………………(3.18)E：弹性模量的选择：碳钢取：196－206Gpa取201Gpa=20.1×106N/cm2==…(3满足许用强度要求40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计3.2托臂部分的强度校核3.2.1托臂部分截面特性3.2.2托臂部分强度核算.19)（2）（往内弯）由F1引起的绕度：（3）由M引起的绕度：………………………(4.20)（往外弯）此值可忽略不计。实际往内弯的绕度3.2托臂部分的强度校核3.2.1托臂部分截面特性托臂部分截面属于变截面，以下先计算截面特性数据：（1）小臂截面尺寸：70×70方钢，壁厚8mm，a=70,b=54惯性矩：…………………………(4.21)……………………………(4.22)静矩计算：S=23.19240 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计（2）大臂截面尺寸：92×92方钢，壁厚8mm，a=92,b=76惯性矩：3.2.2托臂部分强度核算图示为左后托臂部件图：图3-9左后托臂部件图图中的A、B、C、D分别对应着托臂示意图中的A、B、C、D四个截面：下图是托臂示意图：图3-10托臂示意图按照A,B,C,D几个典型截面进行分析，各个截面的截面图如下：40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计(a)A-A截面(b)B-B截面（同D-D截面）(c)C-C截面图3.11典型截面示意图（1）A截面：惯性矩：I=129.225cm4；Wx=36.92cm3保险系数较小可满足强度要求。（2）B截面：92×92方钢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×满足强度要求满足强度要求40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计3.2.3从托臂处考虑挠度情况1200=1664412.12mm4IA2=(924-764)/12+(62.51-46)2×2688=392.46cm4所以cm4W=89.41cm3保险系数较小可满足强度要求。（3）C截面：A1=12cm2yA1=92+15/2+60=15.95cmA2=26.88cm2yA2=4.6cmA3=60×10=6cm2yA3=92+60/2=12.2cmIA1=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IA总=IA1+IA2+IA3=1585.22cm4W=I总/8.65=1585.22/8.65=183.26cm3MC=2066.37×94=194238.78kgcm满足强度要求。（4）D截面：惯性矩：I=318.976cm4；W=69.342cm3MD=2066.37×53=109517.61kgcm满足强度要求满足强度要求40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计4液压系统设计4.1液压原理图设计4.1.1机械锁回路,保险系数较小可满足强度要求。3.2.3从托臂处考虑挠度情况托臂亦相当于一个悬臂梁，端部受力P＝2066.37kg，托臂部件由大臂和小臂组成，将从大臂和小臂处分别考虑：小臂端部处挠度：…（3.23）大臂端部处挠度：经受力分析，大臂端部受一个力P＝2066.37kg和一个弯矩M＝2066.37×70＝144645.9kgcm；…………………………（3.24）因载荷引起的挠度为：因托臂的大小臂之间有1mm间隙，由此产生挠度：主立柱的弯曲绕度使滑台产生转动，滑台的转动又使托臂有一定的下沉量，经计算，。故托臂端部总下沉量为：在举升机行业标准中，此值满足距立柱最远点的托臂支承面下沉量要求。满足要求40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计4.1.2升降回路第4章液压系统设计4.1液压原理图设计举升机的液压回路如图所示，共由三个部分组成：升降回路、补油回路和机械锁回路。4.1.1机械锁回路机械锁回路由油缸1、油缸2和两位三通阀3组成。油缸1控制左举升臂机械锁的开合，油缸2控制有机械锁的开合。当二位三通阀3处于图石油为工作时，两缸下腔与油缸直接相通，腔内油压为为a，油缸活塞在缸内弹簧和机械锁动齿条自重作用下收回，机械锁闭合，举升机的举升臂被锁住，不能移动。此时人可以进行各种维修工作。当电磁铁YA1得电，两位三通阀3左位工作，压力油进入液压缸1、2的下腔驱动活塞向上移动，将机械锁打开，此时举升臂可以自由上升或下降工。40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计4.1.3补油回路4-1液压原理图4.1.2升降回路升降回路由左升降液压缸14、三位四通换向阀6以及节流阀8、单向阀9组成。其中，液压缸13和14分别驱动举升机的左右两个举升臂的升降，两缸串联，缸13的上腔和缸14的下腔直接相连，在无泄漏的情况下，活塞上升时，左缸13上腔流出的液压油全部流入右缸14的下腔。这样两缸活塞就会同时上升和下降。入锅两缸的内径及活塞的直径设计合理，就会使两缸同步的上升和下降，举升机的两个举升臂也就始终处于相同的高度。液压缸13、14活塞的升降由三位四通换向阀6控制，当电磁铁YA2得电时，换向阀6处于左位，液压油经过单向阀9驱动油缸13和14的活塞同步上升，举升机将汽车举起。当电磁铁YA3得电时，换向阀6处于右位，液压油驱动油缸13和14同步下降，缸13下腔排出的液压油经节流阀8流回油箱，举升臂将汽车放下。此处单向阀9和节流阀8的作用是：当举升臂推动汽车上升时，液压油经单向阀9大量流入缸13的下腔，以较快的速度推动活塞上升;当修理完毕，将汽车放下时，刚13下腔流出的液压油需要经过节流阀8流回油箱，形成节流阀出口调速回路，节流阀的节流及背压作用可以防止举升机在汽车重力和举升臂自重的作用下过快下降，避免发生事故。当YA2和YA3都不得电时，换向阀6处于中位，此时缸13和缸14的位置被锁定不能移动，相对应两举升臂也就停止不动。4.1.3补油回路40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计假如液压油无泄漏，而油缸的设计和制造精度又达到要求的话，以上回路足以保证两举升臂的同步上升和下降。但由于泄漏不可避免，油缸和活塞之间，两油缸之间的管路联结等处都会产生一定的泄漏，压力越大、使用时间越长，泄漏就越厉害。由于液压油的泄漏两活塞的移动必将产生误差。随着时间的推移，误差不断累积，当累积达到一定程度，就会超过两举升臂允许的高度误差，为了使两举升臂能长时间的同步运行，必须消除这种同步误差，由于误差主要由液压油泄漏引起的，所以我们设计了补油回路。补油回路由2个二位三通电磁阀10和11、液控单向阀12、溢流阀7及行程开关15和16组成，行程开关15和16安装在举升机两侧举升臂行程的最上端，当换向阀6左位工作，油缸13和14的活塞在液压油的驱动下同时上升。假若两活塞完全同步，同时达最高点，两行程开关同时接通，补油回路不工作。如液压缸13的活塞首先达到最高点，行程开关15被接通，但油缸14却未达到顶点，开关16仍处于断开状态，则电磁铁YA4得电，二位三通电磁阀10右位工作，，液压油通过电磁阀10右位和液控单向阀12向液压缸14,下腔补油，使缸14的活塞继续上行，直到到达最高点，当达到最高点时，行程开关16也被接通，电磁铁YA2和YA4同时失电，三位四通换向阀6回到中位，二位三通换向阀10也返回左位，液控单向阀12闭合，补油结束。反之，若缸14活塞首先到达行程最高点，而缸13活塞还未到达时，行程开关16导通但15仍处于断开位置，电磁阀YA5得电，其上位工作，压力油通过阀11通至液控单向阀12控制口，将单向阀12打开。此时缸13活塞继续上行，其上腔多余的液压油通过液控单向阀12的控制口，将单向阀12打开，此时缸13活塞继续上行。其上腔多余的液压油通过液控单向阀12和换向阀10左位以及溢流阀7排入油箱，当缸13到达其行程上端行程开关15接通时，40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计4.2液压元件的选用4.2.1液压缸的选用YA5和YA2同时失电，阀6回到中位阀11恢复下位，液控单向阀12关闭，补油结束。此处溢流阀7的作用是产生一定的背压，避免液控单向阀12打开时因缸14下腔直接连通油箱而产生的右升降臂在重力作用下下降的情况。由于左右两缸在结构上是分离的，两缸之间封闭腔具有一定的体积，当举升机负重上升时，两缸之间封闭腔内压力会突然上升，由于油液具有可压缩性，此封闭腔的体积会有所减小，使左缸在位置上升时会高于右缸，，产生一定的高度误差，但因为油液的可压缩性很小，两缸之间产生的高度差也很小，又因为举升机对两举升臂间的高度误差要求不高，而且两举升臂间的跨度又较大，所以因油液压缩而产生的两缸间的高度差对举升机的正常工作不会产生任何影响，假如对两缸之间的误差要求较高的话，可以在起始位假装两个行程开关，控制补油回路进行补油即可。4.2液压元件的选用本次设计的举升机的主要性能参数为：额定举升载荷3.5吨；在载重3.5吨情况下，由最低位置举升到最高位置需60秒；当拉下操纵杆使溢流阀接通，3.5吨轿车由最高位置降到最低位置所需时间不小于60秒；电动机功率2.2KW；举升臂在最低位置时的举升高度为120mm，最大举升高度为1850mm，工作行程为1730mm。4.2.1液压缸的选用要保证汽车被水平举起而不发生侧偏，两举升臂必须始终保持同一高度，即两液压缸活塞的运行速度必须保持相同，因为缸13上腔流出的液压油全部进入缸14的下腔，所以液压油从缸13上腔流出的流量与流入缸14的下腔的流量相同。设缸13上腔流出的流量为，油缸上腔的截面积为，油缸的内径为,活塞杆直径为,活塞的运行速度,则。同样，设缸14下腔流入的流量为Q14，油缸下腔截面积为S油缸内径为D，活塞的直径为d，40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计3.2.2阀的选择4.3液压缸活塞杆受压校核，活塞运行的速度为，那么，因为，，，所以。又因为两举升臂受到的重力基本相等，所以，。根据机械工业出版社《液压与气压传动》第二版，查表8-8，选择汽车举升机执行原件的工作压力为16～32Mpa,又因为举升重量为3.5t，根据公式，再权衡，取半径得：，，缸13有杆腔面积：==缸14无杆腔面积：因为，所以此液压缸满足液压原理图要求。又因为即经计算得缸13无杆腔压力:满足设计要求。3.2.2阀的选择根据系统最高压力和系统液压油流量选用液压阀:二位三通电磁换向阀：23EY-H10B三位四通电磁换向阀：34D-10B直动式溢流阀：DBD-10齿轮泵：CBX-20214.3液压缸活塞杆受压校核F=19.62kN40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计4.3.2液压缸活塞杆受压稳定性校核4.3.1液压缸活塞杆强度验算根据活塞杆只受压力的工作情况，强度验算公式为：……………………………(4.1)式中：F—载荷力KN。这里：……………(4.2)[σ]—活塞杆材料应用应力MPa………………………………………(4.3)其中：σs—材料屈服极限，n=安全系数。取σs=315MPa，n=3，[σ]=105MPa。则d≥35.7（19.62/105）1/2=15.432mm实际采用之活塞杆直径d=32mm＞＞15.432mm，所以符合受压强度要求。4.3.2液压缸活塞杆受压稳定性校核液压缸压杆安装形式如下图示：图4-2液压缸压杆安装图已知：缸体长度L=1078mm工作行程l=914mm活塞杆直径d=32mm符合受压强度要求40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计5、利用SolidWorks软件进行应力分析计算长度l′=L+l=1992mm活塞杆截面积A=（π/4）×d2活塞杆转动惯量J=（π/64）×d4活塞杆回转半径K=（J/A）1/2=d/4柔性系数m=85末端条件系数n=2则l′/K=4×l′/d=4×1992/32=249m×n1/2=85×21/2=120.21由于l′/K＞m×n1/2，则可按下列公式计算临界载荷PK=π2nEJ/L′2…………………………………(4.4)式中：E—材料弹性模量，取E=2.1×105MPa，J—mm4，l′—mm则：PK=[3.14162×2×2.1×1011×（3.1416/64）×0.0384]/19922=106924.616N取安全系数nK=3,临界稳定载荷PK/nK=106924.616/3=35641.539N实际工作载荷F=1/2G=2000Kgf=19620NF=G=2000Kg·g=19620N＜，所以满足压杆稳定条件。第5章、利用SolidWorks软件进行应力分析立柱和液压缸作为汽车举升机最为重要的部件，对其进行有限元分析是十分有意义的。利用SolidWorks建立立柱和液压推杆的三维模型并利用simulation插件计算分析和液压缸的力学性能分别得出了立柱和液压杆的载荷分布情况，为举升机的优化设计提供重要的科学依据。利用SolidWorks软件建立汽车举升机的三维模型如图5.1所示：满足压杆稳定条件40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计5.1利用SolidWorks软件进行应力分析的过程5.2对立柱进行simulation分析图5-1汽车举升机的三维模型5.1利用SolidWorks软件进行应力分析的过程一：三维模型的简化为了生成理想的网格，节省求解时间，提高求解精度根据经验立柱和液压杆的应力集中并不明显。因此，在建模时对一些附件进行简化。二：进行应力分析的主要步骤：（1），建立一个新算例；(2)指定元素、材料和截面；（3）约束与加载；（4）网格形成；（5）结果显示。5.2对立柱进行simulation分析（1）用silidworks软件建立三维模型；（2）打开simulation操作界面建立新算例；（3）指定材料为合金钢；40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计（4）添加作用力单侧托臂受到的最大载荷为2吨，加上自重，托臂端部受力为2066.37kg,F1和F2是立柱通过滚轮给予的反力（5）形成网格网格划分是将连续的模型剖分成有限单元。这个过程创建的单元类型取决于几何模型的类型和设定分析的类型，又是取决于我们的偏好。当单元因加载变形时，单元需要模拟的几何模型（网格）就会将其变型特征表现出来。对立柱网格化如下图所示图5-2立柱的网格化（5）结果显示：40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计5.3对液压杆进行simulation分析图5-3应力分析结果显示1)应力分析结果图5.3结果显示最大应力147MPa<620MPa,故应力符合要求。2)位移结果显示图5.4结果显示最大位移为9mm,经软件分析符合要求。图5-4位移分析结果显示3)应变结果显示图5.5结果显示最大应变为7.762—004,经软件分析符合要求。40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计图5-5应变分析结果显示各项结果表明该立柱满足设计要求，可以采用。5.3对液压杆进行simulation分析（1）用silidworks软件建立液压杆的三维模型；（2）打开simulation操作界面建立新算例；（3）指定材料为合金钢；（4）添加作用力由式4.2知，顶部受力为19.62kN,方向沿液压杆向下。（5）形成网格对液压杆网格化如图5.6所示：立柱满足设计要求40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计图5-6液压杆的网格化（6）结果显示：1)应力分析结果图5.7结果显示最大应力25.37Mpa<<620MPa,故应力符合要求。图5-7应力分析结果显示2)位移结果显示图5.8结果显示最大位移为1.245e-001,经软件分析符合要求。40 河北建筑工程学院毕业设计计算书设计题目：汽车双柱举升机设计图5-8位移分析结果显示3)应变结果显示图5.9结果显示最大应变为1.015e—004,经软件分析符合要求。图5-9应变分析结果显示各项结果表明该液压杆满足设计要求，可以采用。液压杆满足设计要求40 第七章毕业设计小结为期四个月的毕业设计即将告终，首先感谢孙友亮老师、在这四个月里的悉心指导，设计期间孙老师即要担任教课任务还要挤时间指颜景润老师指导我们做设计，在这里由衷的对老师说一声“谢谢”曾经，老师们都说毕业设计是对我们大学四年学习内容的总结和考验，如今自己才真正体会到这句话的含义。就我们设计的课题——汽车双柱举升机的举升机构的设计来说，用到了机械设计机械原理、液压传动、工程材料、理论力学、材料力学、制造工艺、互换及测量技术等几乎所有我们学过的专业课程，是否全面牢固的掌握了这些只是之间关系到能否顺利出色的完成设计任务，当然这更是一个全面系统学习的机会，我们经常和老师在一起互相讨论，翻阅查看典籍，曾经学习的知识得到了很大的巩固和提高。另一个感触很深的地方是团体合作的重要意义，集体有一种特殊的力量，不能只是说强大，而更可以理解为一种温暖，一种吸引，每天早晨一起床就想早早的来到教室和同学们一起设计讨论。或者，大学四年期间大家个学个的很少体验到一种团体合作，其乐融融的气氛，这样的合作方式就更显得可贵。几个月下来，我们组的同学无论原本是不是一个班的大家都成了很好的朋友，我更是从同学们身上学到了很多东西，比如沉稳踏实，谦和认真，乐于助人，善于调动气氛等等。看着已经打好的图纸，心里真是百感交集，即兴奋又有一点点失落。四个月的努力终于见成果了，可是我们的小组也要解散了，大学生活也要结束了，实在是不舍。对未来即充满希望有感到茫然。但是从毕业设计中得来的收获将使我一生受益。我会满怀信心迎接我的下一段人生。也祝愿我们同组的同学工作顺利，指导老师身体健康！参考文献： 【1】孔红梅，等.液压举升机同步系统[J].液压气动与密封，2000,(1):20--23【2】刘敏杰,等.几种举升机构的结构与性能分析[J].专业汽车，1999,(2):23--25.【3】王惠.举升机液压系统的设计[J].机械设计，1996,(4)：25--27【4】胡均安,等.汽车举升机立柱结构的神经网络模型建立[J].湖北工学院学报，2001,(4):56--58【5】陈耀华.重型自卸汽车多级缸式液压举升系统的设计计算[J].汽车研究与开发,1994,(3):22--26【6】王国彪,杨占敏.液压举升机构定位尺寸的分析[J].矿山机械,1995,(4):39--41【7】林晨.新型液压汽车举升机[J].林产化工通讯,1995,(2):22.【8】文嘉性,冯克良,章武烈.QJ-2型汽车举升机的设计与制造[J].陕西汽车,1995,(3):17-25【9】钟建琳.Pro/Engineer典型机械设计[M].北京：机械工业出版社，2002年：1~10.'