《液压式轿车举升机结构设计》9100字

⑤按所设计出来的要求对液压装置进行选配。1.5研究方法与研究手段1.5.1研究方法通过对文献的调研，熟悉举升机的动作原理，分析其特点，在了解其优缺点的同时对其进行改进和进行结构设计。1.5.2研究手段一、分析对比多种型号的举升机的结构优缺点，从而对举升机的设计进行初步的拟定。

二、以初步设计方案为基础，结合前人的设计优点，同时加入自己的思路，完成本文举升机各主要结构的设计。三、轿车举升机属于一种举升设备，作用是把汽车举到需要的高度，所以举升机的结构设计完成后要验算举升机的刚度和强度，使举升机具有一定的载荷能力，确保举升机的安全可靠。

四、本次设计还将对举升机的液压部分进行验算，确保液压缸举升系统中的活塞杆的稳定性满足使用要求。2举升机的方案拟定不同类型的举升机结构有所不同，本次设计的举升机充分考虑了制作成本、维修成本、市场需求以及空间，本章将对举升机的分类、主要结构进行简单说明。2.1举升机的类别举升机种类和形式都各式各样，四柱式、剪式、液压式等，即使是简单的从液压式举升机来看也有普通液压式和龙门液压式之分。根据起重装置的形式，也有螺杆螺母起重、链条传动起重等。另外，驱动举升机械的方式有两种:以电能带动以及液压油带动。2.2举升机的技术标准在完成举升机的电气系统时，需要符合我国的行业规范准则：GB5226的相关规定。举升机的设计最为困难的部分举升液压系统的设计。它们应承受至少2倍的压力（由液压驱动时）或3倍的压力（由气压驱动时）而不会永久变形。软管，安全气囊和波纹管的尺寸应设计成能具备3倍的安全系数。下面是举升机的主要性能要求，比如：举升机应配备限位装置。液压系统应拥有良好的稳定性。为了保证安全液压系统首先得有自锁，除此之外还得有机械锁止装置。举升机自锁的时间应该满足我们的使用需求。举升机运行时，产生的噪音不超过80分贝。举升机运行时，温度在0-40℃范围，其中油温低于60℃。举升时间超过2分钟并且其压力应高于额定压力150％的压力，而且还要保证举升装置不漏油和不会出现变形的情况。2.3液压式轿车举升机主要参数 表2.1为本课题设计的液压式轿车举升机的主要参数。表2.1主要参数钢材45钢举升重量4000kg举升高度1850mm最低高度120mm上升时间55s下降时间50s小臂截面参数70*70方钢，壁厚8mm大臂截面参数100*100方钢，壁厚8mm45号钢广泛用于机械制造，这种钢的机械性能很好，无论是含C量还是其它元素综合性能比较优异，有一定的塑性和耐磨性，并且价格较低，成本低廉。所以选择45号钢作为举升机的钢材。我们常用的家用轿车重量一般在1.6吨到1.8吨左右，考虑到安全因素，所设计的举升机必须要承载更大的重量。市场上绝大部分的龙门双柱式和四立柱式所能承载举升机举升的重量在2.5吨到4吨，所以本次设计的举升机选择承载重量为4吨。方钢的尺寸规格有很多种，在保证足够安全性和理论重量的条件下，所选取的小臂尺寸为70mm的方钢，所选取的大臂尺寸为100mm方钢。支撑结构托臂部分的尺寸为100mm，这里举升机最低的高度取120mm。为了方便人员修理，考虑到人体身高因素，举升到最高时高度取1850mm。在举升的过程中，上升太快有可能造成事故的发生，太慢则会影响人员的修理，造成时间上的浪费，为了避免这种情况，上升时间取一分钟左右比较合适，这里确定为55S。下降的时间也是同样的道理，为了让客户得到更好的服务体验，时间可以快一点，这里取50S。2.4举升机的方案在初步对举升机有了一定的了解后，拟定了举升机设计的方案：液压式的普通双柱轿车举升机。图2.1为本次设计的液压式普通轿车举升机的结构示意图。在图中，举升机的主要组成有举升系统、滑台、立柱、托臂、液压系统、同步机构。该举升机的动力来自液压系统，并由液压系统控制举升机的启动和停止。本次设计了两个液压油缸，结合链条实现托臂的升举，从而完成汽车的举升和下降。3液压轿车举升机的结构设计目前，市面上大部分举升机是通过液压驱动的。它用于推动（或拉动）安装在立柱中的滑动平台组件以实现提升功能。液压驱动举升机是由电动液压站进行驱动的，具有合理的结构设计，稳定的工作状态，同时对机械本身的磨损较少。本章主要介绍举升机的主要结构。3.1举升装置结构拥有更加简单的操作方式，也更加便于控制，能够在各种工况下实现自动化工作循环，如图3.1所示。从图3.1中发现，在左右两个立柱上设置了有液压管进行连接的提升装置，但是在进行提升的过程时，总会出现左右两边提升的起始时间存在时间差，从而导致出现左右不平衡的状况。那么，钢丝绳的增加就显得尤为重要，不仅对举升机的平衡举升有一定帮助，还能对举升机本身所遗留下来的缺点进行弥补。液压升降装置结构如图3.2所示。3.2立柱结构举升机分为左右两列，主要由具有足够刚度和强度的立柱支撑整辆车的重量，滑动平台组件和升降装置放在两个立柱之间的空间。要求水平和垂直立柱壁保持一定的平行度，并且立柱的内外表面都应具有一定粗糙度。3.3支撑结构举升机支撑臂部分属于支撑结构。根据实际的工作状况，调整自身摇臂的方向或角度，进而改变支撑臂的工作范围。该举升机的支撑臂设计为非对称臂，可以有效的扩大臂的工作单位，这种设计可以使支撑臂的臂长拥有部分柔性。如图3.3所示：如图所示，阴影部分为该举升机托臂的工作区域，轨道1是未伸长的托臂的工作区域，而当托臂伸长后，轨道2就是其工作区域。为了达到更好的承重效果，将举升机托臂设计成不对称的结构形式，更能够保证其强度和刚度。托臂的详细结构如下图3-4所示：图3.4托臂结构图3.4平衡结构举升机工作的整个过程中，在举升机进行上升和下降的过程中，都必须要保证汽车是始终平衡的，因此举升机需要具备平衡机构。本设计中，每一个立柱左右都装有一对以钢材为材料所制作的钢丝绳，在同一个立柱当中的所设置的钢丝绳，都存在着两个相反方向的运动趋势，钢丝绳自身的张力能够有效的维持左右滑台的平衡。立柱内钢丝绳如图3.5所示：图3.5立柱内钢丝绳示意图3.5保险结构举升机的安全性无疑是至关重要的，因此会有很多保护措施和安全装置，如机械自锁、起重过载保护和防滑措施等。在这种设计中，电磁安全锁机构由两个配有安全夹杆的滑台组成。当轿厢升起时，与电磁体相连的夹杆和支撑板形成机械自锁机构。如图3.6所示，两根支柱都设计有安全锁，分布的位置是对角线上错开，可以起双重保险作用。电磁安全锁是一种保护装置，用于控制举升机的举升状态，是由电磁铁、保险孔和保险支座所组成的。电磁安全锁是通过同断电来控制滑台是否可以上下运动，从而起到安全保护的作用。3.6举升机三维模型图下图是举升机三维模型图。图3.7举升机三维模型图

4举升机的强刚度分析与校核举升机是通过液压缸来对滑台的运动施加动力，因此本章将对液压缸和立柱的各项性能属性进行计算分析，从而使举升机的安全性能够得到保证。4.1主立柱4.1.1主立柱受力分析考虑到部件自身的重量，近似值取66.37kg。单侧托臂受到的载荷为2000kg，托臂处受力大小为2066.37kg，F1和F2是立柱给予的反力，估算值约为5234.804kg，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：。F1和F2是立柱上的力，FBX和FBY为立柱上的支承力，RHX、RHY和MH为底部支座反力。经计算：图4.1主立柱受力示意图4.1.2强度校核计算画出立柱的弯矩图和剪力图。图4.2立柱上F1作用力及其弯矩图和剪力图l=2600mmb=2415mma=185mm图4.3立柱上F2作用力及其弯矩图和剪力图l=2600mmb=1890mma=710mm图4.4立柱上M作用力及其弯矩图图4.5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，弯矩最大,所以此处是危险截面，，，以下进行强度校核：（1）校核正应力强度：许用应力选：，所选择的材料符合使用的要求。（2）校核剪应力强度：选，而许用应力，所选择的材料符合使用的要求。4.2托臂部分的强度校核4.2.1托臂部分截面特性不论是应力分析或变形分析，都将应用杆件横截面的某些几何量，例如惯性矩、静矩、极惯性矩等，这些几何量都称为截面的几何性质或特性，后面的校核需要用到某些几何量。首先完成对截面特定的计算，如下：（1）初选小臂截面的设计参数为：材料选择方钢，其厚度确定为（2）初选大臂截面的设计参数为：材料选择方钢，其厚度确定为 4.1.2托臂部分强度校核图4.6托臂部件图对上图中几个截面进行分析：考虑到部件自身的重量，近似值取66.37kg。单侧托臂受到的载荷为2000kg，托臂处受力大小为2066.37kg（1）对A进行计算校核：，所选择的材料符合使用要求。（2）对B进行计算校核：所以cm4，所选择的材料符合使用的要求。（3）对C进行计算校核：，所选择的材料符合使用要求。（4）对D进行计算校核：；,，所选择材料符合使用要求。4.1.3托臂挠度悬臂梁作为举升机的托臂，它的端部受到的力，因举升机的托臂分为大小臂，从两部分进行分析：计算小臂处的挠度为：对大臂处的挠度进行计算得：大臂端部受到了两个力，其中一个力的大小为另一个力的大小为；载荷产生的挠度：托臂大小臂之间有1mm的空隙，产生挠度：主体立柱的弯曲绕度是使滑台产生转动运动的重要因素，而滑台发生转动后又会使托臂下沉，计算得：。托臂处总的下沉量为：根据行业的标准，托臂端处最大挠度为6cm，所以此值符合要求。5液压举升机液压系统5.1工作原理通过马达按钮，马达开始运动，带动油泵吸取油箱中的油，并传送至油缸以移动活塞杆。为了不超过额定负载，出厂前设定阀门的压力。液压系统的控制由压力传感完成，当压力达到设定的极限数值时，会自动释放溢流缷荷，同时停止对机械运作的供油，完成举升动作。释放机械安全锁，按下下降阀，开始卸油减油工作。工作原理如下图。5.2液压缸活塞杆5.2.1活塞杆强度校核活塞杆只受压力的工况：式中：F—载荷力。这里σ—活塞杆材料应用应力=σs/n其中：—材料屈服极限，n=安全系数。取=315MPa，n则实际活塞杆直径d=38mm＞＞15.432mm，符合强度要求。5.2.2活塞杆受压稳定性校核液压缸压杆安装形式如下图：图5.2液压缸压杆安装图则因为，按下列公式计算载荷E—弹性模量，取取安全系数nK=3,稳定载荷实际工作载荷，即：满足压杆稳定条件。6有限元分析有限元法是一种运用计算机解决复杂工程结构的数值方法，可以把所计算的工程系统变成结构类似的有限元系统，进而替代原来的工程系统。因为有限元法具有精度高、适应范围广及格式统一规范等优点，在短时间内被广泛应用于汽车、机械、土木、船舶等很多领域。特别是随着计算机技术的发展，核心软硬件环境的不断改善和高级微机核计算机工作站的逐渐普及，为ANSYS的推广和应用创造了优越的条件。6.1模型导入根据设计要求，在UG软件中建立举升机的基本三维图形，并将其导入ANSYS。举升机基本采用45钢来制造，因为举升机需要承载很大的力矩，而此类钢材能够很好的满足这一需求。6.2网格划分将建立后的模型导入ANSYS软件中，并对三维模型进行网格划分。网格尺寸10mm，单元数45146个，节点数157915个。6.3载荷与约束约束底座，在支撑汽车的位置处，施加4000kg向下的载荷。6.4分析结果变形图：最大变形位于支撑汽车的位置处，值为1.486mm。由于梁的跨距是1500，变形量小于跨度的千分之一，满足要求。应力图：最大应力值位于支撑杆与竖梁连接的位置处，值为97.068MPa，梁的材质为钢，屈服强度值在200MPa以上，可以保证设备具有2倍以上的安全系数。总结：从上面的分析结果可以得到举升机的设计满足使用要求，可以满足一辆4000kg轿车的升降过程。

结论本文对不同的汽车举升机的特点及其基本情况进行了简单概述，设计了一款结合多种举升机精华优点的液压式轿车举升机。对于本文中的液压轿车举升机设计，总体归纳情况如下：一、调查市面上举升机的特点，并进行归纳总结，对比现有各类举升机的差异，