双柱举升机设计

普通式双柱汽车举升机设计摘要:随着社会发展,汽车成了必不可少得交通工具,汽车得维修与保养也越来越多,在各种各样汽车维修厂与保养店中,汽车举升机都就是必不可少得维修机械,而其中双柱式汽车举升机应用得较多。现在，市场上有许多种类得举升机,双柱举升机,四柱举升机，剪式举升机,汽车举升机组合。此文简单得介绍了举升机得种类,我们根据提供得数据来确定举升机得方案之后，选择了龙门双柱式举升机来进行了设计与说明，使得举升稳定且安全，后面又对举升机得结构与工艺进行了分析与计算。然后校核双柱得刚强度，校核计算托臂得强度。后面再对液压缸得活塞杆得安全性与刚度与压杆强度校核，确保提升机按照设计使用要求,安全实用。这次得毕业设计就是汽车维修普通龙门式双柱举升机,我们采用了液压驱动得方式,设计得特点包含有：１操作简单,安全可靠；２价格实惠，拥有较大得市场份额;３龙门式无横梁，拆装方便；4采用可伸缩式非对称托臂，加大托臂工作范围；5适用于各种轿车；6使用寿命较长;７低能耗，节约能源.关键词:龙门式，双柱举升机,举升安全稳定,保险装置，液压启动、强度校核，Ａbstractwitｈthedeｖeｌｏpmentofｓoｃiety,

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streｎgthcｈecｋ。目录ＴＯC\o"1-3”\u第一章绪论ﻩPAGERＥＦ_Tｏc4１9１13７5７\ｈ11、1引言 PAGＥREF＿Tｏc41911３758＼h11、2举升机得方案拟定 PAGEREF_Toｃ４1９１１3759\h11、2、1常用汽车举升机得结构类型 ＰＡGEREF＿Toc４19113760＼ｈ11、2、2汽车举升机得重要参数ﻩＰAGＥＲEF_Tｏc41911376１\ｈ1１、3汽车举升机得主要结构与要求 PAGＥＲEF_Toc４１911376２＼h21、３、1举升装置得要求ﻩＰＡGEＲEF_Toc４19113763\h２1、4普通式双柱汽车举升机结构方案得确定ﻩPAGERＥF_Toc4１９11３７64\h22普通式双柱汽车举升机得结构设计ﻩPAGEＲEF_Tｏc41９11376５\ｈ32、1举升装置ﻩPAGEＲＥF_Toc４19113766\h3２、2平衡机构ﻩＰAGＥRＥF_Ｔoｃ4１9113767\h42、3立柱 PAＧＥREF_Tｏc419113768＼h52、4支撑机构 PAGEREF_Tｏc４１９1１３769\h５2、5保险机构 ＰAGＥRＥF_Toc41911３770\ｈ63普通式双柱汽车举升机得强刚度分析与验算 PAGEREF_Ｔｏｃ4１91１３771\h７3、１普通式双柱举升机立柱得结构分析与验算 PAＧEＲEF_Toc４19１13772\h73、1、1主立柱得受力分析与计算［5] PＡGＥREF_Toｃ４1９11377３\h７3、１、2对立柱截面进行分析与计算. ＰAＧＥＲEＦ_Toc4191１37７4\h83、１、3确定惯性矩ﻩＰAＧERＥF_Toｃ419１1３７75\h93、1、4立柱静矩S得计算：ﻩPＡＧＥREF_Toc41９11３77６\h93、１、5主立柱得强度分析与验算 ＰAＧEREＦ_Toc４１9１１3777\h1０３、1、6滑台部件受力情况分析 PAGＥREF_Toc４191137７8\h１０3、1、7举升机主立柱受力情况分析 PAGＥREF_Ｔoc４191１３7７9\h113、1、8主立柱强度校核计算 ＰAGEREＦ_Tｏc4191１378０\h１23、1、9主立柱得刚度计算ﻩPＡＧERＥF＿Toc419１13781\h１53、2托臂部分得强度校核ﻩＰＡGEＲEF_Toc41911３7８2＼h163、2、1托臂部分截面特性 PAGEREF_Tｏc4191137８3\ｈ1６3、2、2托臂部分强度核算ﻩPAGＥＲEF_Tｏｃ4１91137８４\h163、2、3从托臂处考虑挠度情况 PＡGERＥF_Toc41９１1３785\h1９4液压系统ﻩPAＧＥＲEＦ_Toc4１9113７86\h204、１液压系统工作原理ﻩPAGＥＲEF_Tｏｃ4１9113７8７\h2０4、2液压缸活塞杆受压校核ﻩPＡGＥRＥＦ_Ｔoc4１９１1３７88\h214、2、1液压缸活塞杆强度验算 ＰＡＧEREF_Ｔoc4191137８9\h2１4、2、２液压缸活塞杆受压稳定性校核ﻩPAGEREF＿Tｏc419113790\ｈ２１5结论 PAGEREＦ_Toｃ４191１37９1\h２３参考文献ﻩＰAGEREＦ_Toc419１１3792\h2４致谢ﻩPAGEREF＿Toc4１9１1３793\h25第一章绪论１、1引言随着科学得不断发展,人民生活越来越好，汽车也越来越多，汽车维修与保养得市场也日渐加大.而举升机在汽车维修与保养中至关重要.在各式各样得修理厂与4S店、就算就是平常得一家补胎店中都会配备举升机。所以举升机市场竞争越发激烈。最早得单柱式举升机越来越不适应现在得市场,因其只适应于修理汽车四周得地方，汽车底部得大部分会被阻挡，所以举升机有了很多修改方案,有了简单得如双柱式、四柱式、剪式。还有组合移动汽车式等。而其中双柱式简单可靠，维护简易,安全系数高,而且拥有优秀得价格优势。占据了举升机得一大部分市场。1、2举升机得方案拟定1、2、1常用汽车举升机得结构类型现在，生产汽车维修用举升机得厂家众多,举升机得类型也多种多样。举升机得分类及升降装置得形式也有很多种，包括螺旋升降,升降液压缸，齿轮齿条,起重链条传动升降式提升机等.举升驱动力一般有两种:电机动力式举升机与液压动力驱动式举升机。1、2、2汽车举升机得重要参数下图就是一家厂家普通龙门式双柱举升机一些重要技术参数如表1、2所示。表1、2表１、2为这次设计所要求得数据，我所设计得就是采用T—4、0C得数据要求。１、３汽车举升机得主要结构与要求普通举升机得主要结构设计分为6种，其中有（1)整体结构设计；（2）举升方式设计；(３)驱动模式选择；（4)平衡装置设计;（5）安全与保险设计;(6）托盘结构设计.1、3、1举升装置得要求根据国家GB5226中得相关规定,普通举升机得电器系统得安全绝缘耐压符合要求。液压系统在设计举升机时非常重要得重点，为动力结构。在平常得举升机设计中,其中得液压缸、各种连接管路与接头调压阀所能最大能承受得压力至少要就是设定压力得两倍。且这些装置不能产生永久变形。1、4普通式双柱汽车举升机结构方案得确定根据我们对一般得举升机得要求与认识，我设计了如图１、4得双柱举升机得结构示意图图1、4龙门式双柱举升机得结构示意图从示意图可大致瞧出，这个举升机由立柱、滑台、托臂、液压系统、举升系统、同步机构组成。这个举升机通过液压系统来提供动力并控制机械启动与停止。在这次设计中我们安装了两个液压油缸，由液压缸来通过链条带动托臂上升,来实现汽车得升降。２普通式双柱汽车举升机得结构设计2、1举升装置下图为这次设计得举升机得举升装置得结构得示意图.，图2、１举升装置结构图从上图中可以瞧到，我们通过滑轮机构来使得液压缸行程来缩短，我们将链条放入滑轮槽中,链条得其中一端固定在立柱上,而另一端固定在滑台上.在液压缸举升时，滑台上升得高度就为液压缸行程得两倍，这样变相可以使液压缸行程减半并带动托臂上升。图2、2动力装置示意图这次设计得举升机举升装置就是通过开启电动机来控制液压系统得液压单元,将液压油压进液压缸中,使得活塞杠杆上升,来推动滑台升降。如图2、2从图２、2中可以瞧出这次举升机设计驱动装置得大致示意图,可以瞧出这个液压通过外接得控制单元来控制液压油进出，但由于有这两个液压缸就是通过一个液压胶管来连接得，这会导致左右两个液压缸得举升有一个时间差，有可能使得启动不平稳，还有可能让两边得举升速度不一致而托臂不平衡,这样就不安全稳定。故此，我们在这基础上加上了两套钢丝绳来同步举升.２、２平衡机构举升机得上升与下降时，为了安全，两边得托臂必须同时上升与下降.为了保持平衡,我们应用了平衡装置来保证两边同时上升与下降,而平常我们利用钢丝绳来平衡两边滑台.这次我们安装了两副走向相反，左右对称得钢丝绳，使得这两副钢丝绳得张力一致,这样就能保证平衡。其中一个立柱中得钢丝绳走向如图2、２所示.图2、2钢丝绳得走向示意图2、3立柱双柱举升机,顾名思义，由左右两个立柱构成,立柱需要有较大得强度与刚度,用来支撑整个托举装置与汽车得重量.且立柱内部装有滑台与液压举升装置,为了平稳得上升与下降，立柱必须有一定得行位公差，立柱得内壁必须要有相应得直线度与平行度。这样才能使滑台能平稳安全上升与下降。如图2、3,为这次设计得立柱俯视图。ﻫ图2、3立柱得俯视图2、4支撑机构支撑机构采用非对称式托臂,托臂还具有伸缩性，这样加大了托臂得工作范围,能更好得更安全得托起汽车.适应于各种汽车，达到维修目得.如图2、4为支撑托臂得工作范围示意图。1-托臂未伸缩就是工作路线，2—托臂伸长后得工作路线我们可以瞧出托臂得工作范围为图中得阴影部分,四个托臂都可以伸缩，轨迹1就是未伸缩时得工作线路，轨迹２就是伸缩后得工作路线。1与2所构成得扇形区域为整个托臂得工作范围,这样得设计就更加适应了大多数汽车底盘，加大了适应面.可就是托臂要用来支撑整个汽车得重量，所以我们设计了非对称得托臂,用来保证托臂得刚强度。托臂如图2、5所示。图2、5非对称式托臂得结构图２、5保险机构对于汽车举升机来说,因为维修工作常在车底要求,故安全性能就是其中一项至关重要得要求.所以对平常得举升机,我们都会为其加上多种保险装置与保护措施，防止事故得发生。其中有液压自锁、托臂机械自锁。在这次设计中，通过电磁安全锁来达到保证安全得作用,我们在滑台得一侧设计了棘轮，在汽车上升时，安全锁打开,顶住滑台,预防滑台在失去重力后滑落，从而达到保险得作用.而且我们在左右两个立柱都装有安全锁,防止其中一个失效,达到双保险得作用。滑台一侧为棘轮，在失去动力时,防止滑台滑落,保证安全。图2、７电磁铁安全锁1—电磁铁，２—保险孔板，3-保险孔支撑座如图2、7,为我们设计所需要得电磁安全锁,它主要部分就是由电次铁,保险孔套与保险孔支撑板所构成。保险孔板用来支撑住滑台,而电磁铁来控制保险孔板得开关,如图就是电磁铁失电时，保险孔板顶住滑台,这样滑台就无法下降.3普通式双柱汽车举升机得强刚度分析与验算双柱式汽车举升机,用于举升汽车，一般得工作负荷都好大，而且一定要确保安全,故我们必须要对举升机得主要结构进行强度分析与校核，这次我们对主力柱、滑台、托臂液压缸活塞杠这几个关键部位进行了受力分析与强度校核。图3、0从图3、0中瞧出，这次毕业设计得双柱举升机T-4、0C型号为，可以瞧出举升机得主要性能参数为:额定举升重量为4000kg;举升臂在最低高度100mm，最大举升高度为18０0mｍ，所以工作行程为1７００mm。在举升40００ｋg得时候，从最低位置举升到最高位置得时间为5５ｓ;当将4000ｋｇ汽车下降时，从最高下降到最低点时间为50s;我们所采用得电动机功率2、2ＫW；3、１普通式双柱举升机立柱得结构分析与验算3、1、1主立柱得受力分析与计算［5］举升机得主力柱将承担滑台与棘轮处所受得向内弯得力矩.所以我们必须要在立柱得底部焊接两个加强筋，防止立柱低裂开，造成危险事故。同时立柱为主要受力机构，必须要有一定得刚度与硬度，我们先通过对其截面进行计算确定立柱截面形心得位置，然后来进行计算受力与刚度与强度.3、1、2对立柱截面进行分析与计算。图4、0、我们要计算出整个截面得形心，可以先把主力柱得截面分为A1、A2、A3三个部分，如图4、０所示。Z1，Z2与Z3分别三中性轴复合部分,三部分得面积与中心Z轴距离分别为计算各部分得面积∴重心C到相应边得距离e:[19］………………（4、１）下面计算截面型心C相对在Y轴上距离为；…（４、2）3、1、3确定惯性矩根据图4、０所示,三质心得段分别Ｃ１,Ｃ2，C3，Z1,Z２，Z3得心轴，她们就是从Ｚ轴得距离分别为:由平行移轴公式，三截面对中性轴Z得惯性矩分别为：…………(4、3)、、为三截面对各自心轴Z１、Z2、Z3得惯性矩,将三截面对中性轴Z得惯性矩相加，可得立柱整个截面对中性轴Z得惯性矩：３、1、4立柱静矩Ｓ得计算：(1）先计算举升机主力柱截面上部分得静矩S1:………………(4、4）计算出了、、,将其相加得出立柱截面上部分得静矩S为：(2)然后计算举升机主立柱截面下部分得静矩S2:3、1、５主立柱得强度分析与验算在维修汽车时,托臂需要将汽车固定在一定得高度，且这必须稳定,牢固。所以我们要对举升机构进行强度分析与演算。我们先计算滑台得受力.图4、1滑台部件受力情况示意图3、1、6滑台部件受力情况分析对滑台部件重量进行近似故算,如下：滑台组合件尺寸:采用得滑台体积：摇臂座尺寸：采用10０ｍm×100mm钢材,壁厚８mｍ,长440ｍm摇臂座体积：对托臂部件进行近视估算,如下：托臂近似尺寸:采用100×１00钢材,壁厚8mｍ,长度为111０ｍm=托臂体积：钢材比重选取：分别计算出滑台,托臂座与托臂得重量将滑台、摇臂座与托臂相加，可以得出总质量:因为有两个托臂,最大载重为４吨，所以其中一个得托臂受载为2吨，再加上其本身得重量。计算出滑台应受到得力,如下：……………（4、5）……………（4、6)……………………（4、７)由式4、7得，,代入式４、6假定则由式4、5得：计算出滑台对负载得力,，F１=Ｆ2，FBＸ与FBＢ处就是支承点位置,则：。３、１、7举升机主立柱受力情况分析上面我们已经计算出了滑台对主立柱得力F1、F２、、by。其中与ｂy就是滑台对主力柱得压力;而Ｆ１与F２为滑台对主力柱得衡向力。从图４、3可以瞧出其得具体受力情况。图４、2主立柱受力情况示意图根据图4、2我们可以通过计算得出Mｈ：ＲＨＸ=0RHY=FＢY＝2066、37kg3、1、8主立柱强度校核计算上面我们已经计算出了主立柱得受力，下面我们对主力柱得强度进行校核。我们可以立柱体瞧成就是一个悬臂梁,这样就可以画出主立柱得受力图，详情见图4、4:图4、3主力柱F1所造成得弯矩图与剪力图l=2６00mmb=２4１５ｍma=1８5mm图4、4为力Ｆ2所造成得弯矩图与剪力图。图４、4为力F２所造成得弯矩图与剪力图。l=２600ｍmb=189０mｍa=710ｍm图4、5力Ｆby所造成得弯矩图与剪力图。将上面得所求得力合成。得出图图4、７图4、6F1、F2与Ｆby合成弯矩图与剪力图从上图中可以瞧出C处得受力，剪力与弯矩都达到了最大,所以这个地方为危险截面。所以我们对C处进行强度校核.通过上面计算得得，所以抗弯截面模数应该为:………(4、8）所以我们可以算出截面上半部分静矩为,…………（4、9）下面开始进行强度校核:（1)校核正应力强度:………………(4、10)许用应力选：…………（4、１1），满足强度条件.(2)校核剪应力强度：…（4、1２)选，而许用应力………（４、13)，满足强度条件。（3）折算应力强度校核：可以知道,截面上得最大正应力在离中性轴最远得地方。所以在截面C得边缘去某点k……(4、１4）………………(4、15)因为立柱为塑性材料，故计算Ｋ点得受力,我们应用第四强度理论，将得数值代入，得:…（4、16）所以即…………………(4、１７）∴计算所得得应力应该满足第四强度理论得要求。３、1、9主立柱得刚度计算我们应用迭加法：(1)由F2引起得绕度:用式………（4、18）E：弹性模量得选择:碳钢取；=＝…………（４、19)（2）由F1引起得绕度：（3）由Ｍ引起得绕度：………（4、２０)此植可忽略不计.实际往内弯得绕度3、２托臂部分得强度校核３、2、1托臂部分截面特性我们先计算托臂得力矩.（1）小臂截面尺寸：7０mm×7０mｍ方钢，壁厚8mｍ，ａ＝7０，ｂ=54惯性矩：…………（4、21）……………（４、２2)静矩计算：（2）大臂截面尺寸:92mm×92mm方钢，壁厚８mm，故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4、9左后托臂部件图可以瞧到图中得A、B、Ｃ、D四个截面:下图就是托臂示意图：图４、１0托臂示意图A,B,C，D处各个截面得截面图如下：(a)Ａ处截面(b）Ｂ处截面(同D处截面）（c）Ｃ处截面图４、１０典型截面示意图（1)Ａ截面：惯性矩：I＝129、235cm4；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)2×120０＝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、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满足强度要求.（4）Ｄ截面:惯性矩：Ｉ=318、９66cm4;W=69、33２ｃｍ３MD＝2０6６、37×53=1０9５17、61kgcm,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我们也可以瞧做就是一个悬臂梁，其中力,下面分别计算大臂与小臂得扰度：小臂端部处挠度:…(４、2３）大臂端部处挠度:经受力分析,大臂端部受一个力与一个弯矩…………（4、２4）因载荷引起得挠度为:因为大小托臂中间有了一定得间隙,这样会产生挠度,这个扰度为:又因为主力柱得弯曲扰度会使得滑台发生转动，这样又会导致托臂会一些下沉量。通过计算可得出。故托臂端部总下沉量为：通过查询举升机得专业标准,计算所得符合距立柱最远点得托臂支承下沉量得最低要求。4液压系统4、１液压系统工作原理从图5、1可以瞧出，整个液压系统由电机提供动力,电机带动油泵将油通过单项阀慢慢得输入到液压缸中,从而使活塞杆上升，达到举升得目得.在举升过程中,安全溢流阀就是关闭得，保证安全上升。当需要下降时,打开手动式下降阀，这样液压缸中得油就会开始流回油泵中。举升机也随之下降。图5、1液压系统工作原理图4、2液压缸活塞杆受压校核4、2、1液压缸活塞杆强度验算……………………(5、１）式中：Ｆ—载荷力ＫＮ。…………………（5、２）［σ］活塞杆材料得应用应力应该为［σ］=σs/ｎ………………………（5、3）取则我们采用得活塞杆直径d=3８mm大于１5、４32mm、4、2、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5、2液压缸压杆安装图已知：工作行程ｌ=914mm活塞杆直径d＝３8ｍm计算长度l′＝L+l=1９９２ｍｍ活塞杆截面积活塞杆转动惯量活塞杆回转半径K=（J／A)1/2=d/4柔性系数m=85末端条件系数n=２则m×n1/2=85×21/２=1２0、2１由于,则可以通过下面得公式计算临界载荷PK＝π2ｎＥJ/L′２……………………(5、4）式中:E—材料弹性模量,取故:5结论这次设计我先对于举升机得发展历史，与现在市场上各种各样得汽车举升机进行了一定得了解，知道了汽车举升机得大概结构与各部件得功能。