液压双柱式举升器的设计（含CAD图纸和说明书）

液压双柱式举升器的设计（含CAD图纸和说明书）,液压,双柱式举升器,设计,CAD,图纸,说明书 本科毕业论文答辩2014级机械设计制造及其自动化专业液压双柱举升机的设计目 录选题背景及意义1优缺点以及改进3举升机结构以及原理21.选题背景及意义汽车几乎成为每人必备的日常用品了，随着汽车数量的增长，汽车的维修与保养变得更加习以为常，而举升机是在这个过程中使用起来非常方便的一种举升装置，举升机设计的好坏决定了维修和保养的工作质量，好的举升机可带来优质，高效的服务。背景及意义2.举升机结构以及原理1立柱2举升臂3液压系统4安全装置5平衡装置123452.举升机结构以及原理输入2.举升机结构以及原理 液压系统图2.举升机结构以及原理 安全锁装置2.举升机结构以及原理3.优点以及改进液压双柱举升机的优点是特点是举升力大更加平稳而且噪音较小改进之处是采用了钢丝绳进行举升机的辅助平衡 谢谢老师 摘 要 现如今市场上常把举升机作为惯用的特定的用来抬起汽车的设备，现如今广泛的被用在汽车维修管理行业中，双柱式液压举升机属于举升机的一种重要类型。本说明书着重介绍了我国举升机的应用以及熟悉程度。然后又对比研究了国内发生过的各种安全事故案例和国外设计者对事故的防范手段，通过对比分析国内外的案例，考虑到本地现存的实际应用条件，最终选取出了一种较为合适安全的液压动力双立柱举升机方案。 设计说明书首先对比分析了所设计机构的历史，随后点明了设计针对的目标。在这之后又讲述了本机械装置的可发展之处，规定了需要设计的方向。设计说明书第一章引言介绍了液压动力双柱体式举升机的背景知识以及基本构造。第二大章节选择了合适的举升机零件。第三章对重要载荷部件进行受力分析计算与校核。而第四章介绍了液压系统的相关信息。第五章总结全文，通过对各个部件的分析与校核，最终完成液压双柱举升机的设计。 关键词： 升举机；双柱式；液压系统；计算校核 ABSTRACT Double - injection lift is a commonly used equipment for lifting, mainly used for car repair and maintenance. It is a main type of lift. This paper investigates and analyzes the present situation of automobile lift. And through the analysis to solve security problems of lifting machine at home and abroad, and the solution of the problem, carries on the comparison to several kinds of lifting machines, and combined with the actual situation of lifting machine now exist in China, put forward the suitable for double column type auto lift machine design. In this paper, the background of the background is introduced, and the purpose and significance of the research are put forward. Then, the development direction and prospect of lifting machine are briefly introduced, and the design content is briefly described. In the second chapter, the structure of double - injection car lift is introduced. The third chapter is the design of lifter. Through the analysis and selection of the mechanical, hydraulic and electrical systems, and the design of mechanical system and hydraulic parts. Finally, the design of double column lifter is completed. Key words: Rise for machine; Double type; Mechanical system; Check calculation 目 录 引 言 1 1.1 选题背景 1 1.2 举升机未来的研究趋势 1 1.3 设计内容 2 一.选择方案： 2 二.各部件详细参数； 2 三.设计液压系统工作方式并用制图软件画出原理图 2 四. 对各个机械零件进行校核。 2 五．液压系统介绍 2 第二章 双柱式举升机的方案 3 2.1 各种举升机的分析介绍 3 2.1.1 被广泛使用的举升机的介绍 3 2.1.2 各种举升机的性能对比 3 2.1.3举升机装置的要求 3 2.2 液压动力双柱式举升机的结构和工作原理 4 2.3 通过对比最终选择设计类型 5 2.4链条的计算与选择 6 2.5槽轮的设计 6 2.6槽轮座和槽轮轴的设计 6 2.7举升构架的设计 7 2.8立柱 8 2.9安全锁装置 9 2.10 钢丝绳平衡装置 10 2.11钢丝绳的计算与选择 11 第三章 举升机刚度强度的分析与校核 12 3.1双立柱载荷分析与计算 12 3.1.1双立柱截面形心与中性轴位置的确定 12 3.1.2截面惯性矩的确定 13 3.1.3 计算求得立柱的静矩S 14 3.2立柱的强度计算与校核 14 3.2.1滑台受力的分析与校核 14 3.2.2举升机双立柱的载荷情况分析 16 3.2.3立柱强度校核 17 3.3主立柱刚度计算 20 3.4举升臂的强度计算与校核 21 3.5关于举升臂的强度校核 21 第四章 双柱式举升机液压控制系统设计 25 4.1 双柱式举升机液压控制系统分析 25 4.2 液压系统主要参数的计算 26 4.2.1初步估算系统工作压力 26 4.2.2液压缸的作用力 26 4.3执行元件类型的选择 27 4.4活塞杆的强度计算与校核 28 4.4.1活塞杆的强度计算 28 4.4.2活塞杆稳定性校核 28 4.5选择控制阀 29 结 论 31 参考文献 32 致 谢 33 引 言 1.1 选题背景 随着时代的发展和进步，汽车已经成为每个家庭的日常品。所以汽车市场前景远大。预计在未来的一段时间内，我国的汽车需求量会呈上升趋势。随着汽车进口数量越来越庞大，加足马力研制属于我们自己的汽车产品并打破技术壁垒是重中之重。用尽全力研制出拥有完全自主产权的汽车生产技术，随之而来的便是配套的后期检修保养。这样开发研究新的汽车举升机的产品来适应这种环境的发展是非常必要的。汽车的举升机在整车大修，还是小修维护保养中都是起着一个比较重要的作用。 作为新产品的开发和设计研究，双柱型汽车的维修液压同步升降台的研发是比较新颖的，它是利用现代科技技术加上计算机的控制来实现的。它的出现代表的了我国日益发展的汽车维修行业，能够给维修工人带来许多便利，可大大的减少维修难度以及维修时间，使汽车修理及保养变得效率量更高，为未来的社会发展奠定了一定的基础。 1.2 举升机未来的研究趋势 各种形式的举升机都有很久的发展过程。这些器械是起到在汽车检修时候用于将汽车举起的作用，方便工人进行汽车检修。而且无论是大的4S店还是小的汽车修理部都是离不开它的我国汽车维修检测设备行业整体上比较落后，这样就需要我们尽快的生产有自己特色的装备，建立成我们有特色的汽车维修行业，不仅仅要有良好的服务态度，还要有优秀的维修技术手段，这样当然离不开专业的维修设备。所以举升机在这里显得就是极其重要的。因为有了好的工具才能铸就好的工程，而且举升机在一定程度也是保障了维修工在修理汽车的安全性。随着时代的发展举升机也会随着改良进步，跃升成为汽车修理中不可或缺的修理工具。 如今常用的举升机有如下几种：单柱、双柱、四柱等。机械式举升机特点是同步性好，但由于经常需要更换螺母和轴承，举升机维修费用过高，因此目前不推荐使用。广泛采用的是液压动力的双柱式举升机，举升力量大，而且操控性好，更为安全，并且相对来说更容易保养。随着日新月异的汽车技术开展，我们只能研发出越来越多的举升机来适应这个社会的发展速度，而且会越来越智能化，大大减少人工和出错率。 1.3 设计内容 一.举升机介绍： 举升机历史背景级=及发展前景； 二.方案选择以及各部件详细参数； （1）确定举升机方案 （2）举升机各个零件的参数及其选择 三.对举升机重要载荷部件进行强度分析并校核 （1）举升机立柱的强度刚度分析与校核 （2）举升臂的强度分析与校核 四. 液压系统的简介。 （1）液压系统分析 （2）液压缸受力分析与计算 （3）液压杆的受力分析与校核 （4）选用合适的控制阀 五．结论 第二章 双柱式举升机的方案 2.1 各种举升机的分析介绍 2.1.1 被广泛使用的举升机的介绍 就现如今举升机的使用情况而言，被我们熟知的就有很多种包括沟式、还有各种柱式还有应用范围较小的剪刀式门式的举升机；他们的动力源也不尽相同，有纯机械动力还有流体压力动力。机械式动力主要是丝杠驱动，磨损大，消耗成本大，逐渐被淘汰。而液压动力的举升机成为后起之秀，凭借操控性好，维护成本小的优点，得到各个维修厂的青睐，本次的设计就是围绕液压动力展开的。 2.1.2 各种举升机的性能对比 我通过走访和问卷调查了市面上应用最为广泛的举升机，得到以下结果，这三种液压动力举升机被应用的最为广泛，他们有着不同的性能参数，普通双柱式的性能还是比较优秀的，各个性能参数都很优秀，为了直观的了解到应用最为广泛的举升机类型和性能参数我绘制了对比表如表2.1所示。 表2.1各类型汽车举升机参数对比 全程下降时间 单位（秒） 全程上升时间 单位（秒） 最大举升高度 单位（毫米） 盘踞地升高度 单位（毫米） 额定举升质量 单位（吨） 普通双柱举升机 2.5-4 1700-1800 110-180 50-70 20-60 龙门双柱举升机 2.5-4 1700-1800 110-180 50-70 20-60 四柱立式举升机 2.5-4.5 1700-1800 110-180 50-70 20-60 2.1.3举升机装置的要求 对于举升机来说有很多的要求来保证正常运行，和安全运行，还有安静的工作环境，在国外的设计中，不仅对举升机性能有很高的要求，对其他的性能要求也很高，并且做出了相关的标准规范，本文对其进行了参考，并结合我国的现实情况，综合之下做出了调整，包括和零件的材料选择要求规范，例如油软管，他的材料选取很重要，需要考虑到气温变化带来的影响，还有由于输油管常年裸露在外，老化的问题也需要考虑。还有各个接头处的耐压能力等等，综合总结起来说，对液压举升机的要求有如下几点： （1） 液压系统做做需平稳缓慢； （2） 需要有特定的安全所装置； （3） 液压举升机不能有超过80分贝噪音； （4） 举升机的散热要求，一般工作环境为40摄氏度，在连续上升下降20次内，油温不得超过65摄氏度。 （5） 为了应对意外状况，需要举升机能够在额定载荷的1.5倍压力下坚持至少120S无漏油以及突然泄压的情况； （6） 正常使用工作9000次不会发生质量上的损坏。 2.2 液压动力双柱式举升机的结构和工作原理 需要从下面所列出的几个方面对液压动力双柱式举升机进行了解分析（1）分析整个机械结构；（2）如何进行举升作业；（3）分析其动力来源；（4）如何抵消由液压缸带来的举升臂不协调问题；（5）安全锁与整体的安全性能；（6）举升臂的构造。 液压双柱式举升机运作原理整体来说非常简单，在你举升的过程中，在你按下启动开关之后，液压马达随之开始工作，液压电动机抽出油箱里的液压油进入两液压缸内，液压缸内注入油液，液压杆随之上升，带动由链条连接的举升滑台，滑台上升带动举升臂向上举，当脚步声比已经上升到我们想要的高度之后，这是我们按下停止键，就可以将上升的举升臂停止，这时候的液压电动机是停止工作的，这样我们就完成了托举汽车的过程了。在举升完成之后维修保养工人就可以开始检修和保养了。 在整个检修的过程中我们需要注意电磁安全锁的状态。在工作人员完成维修保养作业之后，才可以关闭电磁安全锁，这时候便解除了举升臂不能下降限制，我们再按下下降开关，液压马达带动油液回到油箱，这个时候举升臂就会随这液压活塞的下降而下降，一直到最低位置。在举升据的液压缸最上端和最下端还有一对行程开关，它们保证了液压缸工作质量，通过以上的机构，我们大大的提高了维修人员的操作环境的安全性。就是因为这个双柱举升机的自动化系统，所以让维修人员在整个操作过程中享受便捷安全的工作环境。 2.3 通过对比最终选择设计类型 图2.1双柱液压举升机结构示意图 举升机的主要零部件有顶部和底部的行程开关、两根垂直立柱、液压系统混合零部件、还有滑台、链条和举升臂组成的举升臂部件、还有底板结构、防滑的垫片，电箱控制部件、液压油箱等。 我们对举升机有了较为深入的了解，首先查找资料和做调查并分析调查数据随之确立了驱动方式，紧接着分析对比了使用较为广泛的几大种举升机类型，进行主要参数对比，并且分析了它的工作原理还有工作方式，通过各种对比分析我们最终确立了合适的举升机类型。首先，我们先通过机械对机械部件的计算，计算出链条、槽能、槽轮座和槽轮轴、轴承、钢丝的计算，然后根据参数进行选择。 然后，对双柱是的举升机液压控制整体的系统进行设计，通过对液压系统主要的参数计算，确定所用的零件。最后，对设计完成的双柱式的举升机进行校核计算。这样整个由液压系统组成的就完成了，它主要是有液压缸来推动的，连接立柱与滑台，托臂与立柱滑台相连接，托臂随着滑台移动，这样才能实现滑台的上下移动。我下面就对这种举升机进行详细的参数设计以及计算，液压动力双柱式举升机的的结构形式如图上2.3图所示。 2.4链条的计算与选择 由于速度，本次设计选择片式关节链，安全系数取6，N 承受重量为，按照,P为25.4，组合板数 组合的载荷极限为，链板厚度，，，销轴直径链条通过高度 端接头 。 节数为： 2.5槽轮的设计 ， 。 轮缘直径， 式中 轮缘厚度值取10mm，槽轮内孔直径值取100mm.，内孔与轴承的配合形式采用过盈配合。 2.6槽轮座和槽轮轴的设计 由于液压活塞上的槽轮座孔和槽轮轴横截面直径是相同的，本次设计槽轮轴的材料是45号钢。有公式，横截面积公式可以计算得出轴的半径值，取槽轮轴直径。 图2.2槽轮座 轴和槽轮座孔采用的配合方式是适用于轴与轴承之间常用的的间隙配合。这样的好处是可以是定位更精准并且为实际的安装过程提供了方便。至于尺寸方面，槽轮轴截面直径为32毫米，整根轴的长度是90毫米。 2.7举升构架的设计 举升机的动力来源至关重要，影响着整个举升机的工作性能，本次设计的举升机是液压提供动力的双柱液压举升机，两个空心的立柱里面两个举升液压缸，用螺栓固定在地面上，液压缸头有槽轮座，以及槽轮，用于安置链条，在一侧的举升机外壳上由电箱和液压马达已经液压油箱。还有几根液压油管链接油箱以及两个液压缸内部空间。他们的位置是十分固定，需要保持牢靠并且无相互移动，这样才能保证整个举升机的工作安全。 由于此次设计的举升机的举升动作是由电箱控制的液压动力系统提供的，电箱控制液压系统的启动和停止，液压马达的启动和停止，还有安全锁装置的启动与停止，补油装置也是有他控制的，液压缸带动链条连接的举升滑台完成整个举升机的举升动作。举升机的构架设计十分的重要，以上即使本次设计的举升机构思路。具体的举升机动力来源结构形式如下图所示： 图2.3举升结构动力示意图 2.8立柱 立柱的设计至关重要，举升机所有的载荷都集中于两个立柱之上，它支撑起了举升机举升臂的重量以及举升汽车的重量，一般汽车的重量不超过3.5吨，我们计算时按照3.5吨来计算，综上所述，立柱的力学性能影响着举升机的举升能力，既要安全耐用，又要保证不浪费材料，两个立柱是空心的，内部的空心设计是为了保证滑台的移动顺畅，由于需要有滑台在内部移动，立柱内部的尺寸公差有很高的要求，要保证不会因为摩擦力而浪费能源并造成滑台严重的磨损，两个立柱也需要保证有较高的平行度，以此来确定滑台上下移动顺畅，立柱与地面也要有一定的垂直度。下图中即说明了这些问题： 图2.4立柱俯视剖面图 2.9安全锁装置 为了作业安全特意在立柱上面加入了一个特殊的安全锁，这个安全锁可以保证在液压系统失效失控的情况下保证汽车修理工人还有汽车保养工人的生命安全并且可以保证被举升机举起来的停在举升机托举臂上的汽车免于在液压举升机失控的时候受到第二次损害，这个安全锁的名字叫做电磁铁式安全锁，它镶嵌在双立柱上，两个立柱上都有分布，左边立柱上有两个，右边立柱上有一个，左边立柱上的上和下各一个，右边立柱的位于上方的位置，这三个安全锁，左下和右上构成了对角线，这样可以保证十足的稳定性，左上的和右上的两个安全锁保证了在举升机上极限的时候的平衡。 本次添加的安全锁具体构造比较复杂，在两个滑台上安装有安全卡位条，是一种锯齿链条式的卡位条，用螺母固定在上面，紧密相接，在立柱上滑台的滑道上安装了的外置安全装置，这个外置安全锁由三大部分组成，分别是电磁铁，保险板，还有保险板支承座。保险版支承座安装在立柱内壁，保险板安装在保险支承座上，两个部分可以围绕一定点相对转动一定角度，而什么时候转动是由安装在立柱外部的电磁铁控制的，当电磁铁通电时，吸附保险板向，保险板则紧贴立柱内壁，此时滑台上下移动，卡位条不会与外置电磁安全锁接触，保险处于关闭状态。而当电磁铁失去电源的时候，保险板在内置弹簧的作用下弹出，与滑台上的卡位条接触，此时滑台只能上移，并且上移时会听到保险板与滑胎上的卡位条齿不停碰撞的噪声。上升到指定高度之后，此时就算泄油压滑胎与举升臂也会在保险的作用下保持举升状态。起到了很好的保险作用。具体结构图如下所示： 图2.5电磁安全锁结构图 2.10 钢丝绳平衡装置 本次设计还加装了钢丝平衡装置，通常情况下由于液压油箱只有一个，液压是先通过靠近邮箱一侧的液压缸内，然后液压油在通过连个液压缸之间的连接导管进入另一侧的液压缸内，这就导致两个液压缸启动时间有差别，这一差别会造成举升不平衡，先工作的液压缸的柱塞杆上升高度会高于另外一个。本次设计加入了钢丝连接来保持两举升臂的高度一致，左右举升臂之间由钢丝相连，钢丝的作用方向是相反的，但是整体看起来在两立柱内却是对称的，钢丝连接在两个滑台之上，绕过举升臂顶端连接在一起，在液压双柱举升机启动的时候，通过一条钢丝链接就可以做到两滑台同时启动，同时降落。但是有以一个需要注意的问题，就是两边对称的钢丝张力必须是相同的，这样才能真正的保持平衡。并且在这个平衡的过程中，钢丝会受到相当大的拉力，钢丝材料的强度必须要又保证。这个是除了补油装置以外的一种强制性的平衡装置，虽然简陋，但是能够保证百分之百的平衡。关于保养，需要定期检查钢丝强度，以免受损失效，失效可能会造成滑台联动举升机的突然移动，造成整个机身晃动剧烈，甚至被举升汽车的不稳定掉落。造成难以估计的人员伤亡以及财产损失。 图2.6钢丝绳平衡装置示意图 2.11钢丝绳的计算与选择 根据《起重工机具》来选择钢丝绳，本次设计的的举升机应该采用的国际标准的线接触钢丝绳。因为在本次设计中，需要依靠钢丝绳来保证左右举升臂的平衡，那么对这个钢丝线的允许拉力就要计算的基准一些，还要计算钢丝绳所能承受的最大拉力的准确数值。 许用拉力 S= （3.4） 承受的最大拉力 =52 （3.5） 在上述公式中： D代表钢丝直径单位是毫米 为确定参数；他代表材料的抗拉强度系数； 举升机也属于起重机械，但是他本质上与起重机还是有些差别的，但是相同点就是他们的工作过原理都是液压动力带动工作臂，还有他们的某些零件机构也有些雷同。但是根据《起重工机具》[8]因其工作方式是举升重量不算太大的汽车，而起重机则是起重较为重型的大型机械，所以本质上还是有区别的，举升机属于轻机械。起重机属于大型机械，不能一概而论。 我们选择的是6 19—11.0—1850型号钢丝 它可承受的力的极限由式（3.5） =52 =52 =6847.17kg 可得到其的拉力极限系数是k=5。 则许用拉力由式（3.5）得： S== 它在实际举升机的应用中所能承受到的最大的立委1256Kg 所以选用由此可见我们所选用的钢丝类型非常的可靠。 第三章 举升机刚度强度的分析与校核 3.1双立柱载荷分析与计算 由于整个举升机的载荷均由立柱承载，并且载荷主要受力点在两立柱中央的举升臂上面，并且由于有电磁安全锁，载荷不是垂直加载在立柱之上，整体的分析由于上述原因，两个立柱都有受力弯曲的趋势，并且是向内弯曲，立柱与底板是和焊接关系，所以，在此向内弯曲的趋势下，电焊口容易产生开裂绷断的趋势，所以必要时需要在立柱内部根部需要添加肋板以及加强筋。 3.1.1双立柱截面形心与中性轴位置的确定 两个立柱是主要的承重部件，由此可见其截面特性就显得尤为的重要，有良好的截面特性可以保证工作过程中不会出现错误并且用合理的材料承载最大的载荷，而在截面特性分析中，形心的位置以和中性轴位置分析起着决定性的作用。 图3.1举升机立柱三个截面示意图 我们把立柱俯视剖视图分成三个部分来分析，这三个部分。在直角坐标系中，我们需要选择一个轴线作为参考轴，Z轴与截面底边重合，方便于计算。我们选择Z轴作为参考轴。组合截面的中心轴分别取，可以通过计算求得组合截面的面积与他们的形心位置与参考轴的距离，计算过程如下： 如此可求得截面重心到边界的距离 通过联立以上公式可求得立柱截面形心在对称轴Y上的位置： 3.1.2截面惯性矩的确定 我们把组合截面的形心分别标记为，形心轴同中心轴设为，具体参考图4.1所示，我们可以列式求得形心轴距离参考轴Z轴直间的距离，公式如下： 再通过平行轴移动公式，可以求得三个截面相对于参考中心轴的惯性矩： 相加即可求得组合截面即立柱相对于参考轴的惯性矩的值 3.1.3 计算求得立柱的静矩S 立柱截面特性分析中，静力矩也是重要的一项参数，以下公式可求得立柱上半部分截面静力矩： 三个公式计算出不同的数值，之前我们将截面分为了三个部分，这三个公式计算出的不同结果就分别为这三部分的静力矩，整个立柱上半截面的静力矩的值即为三个数值之和： 以上是上半部分截面的静力矩，下半部分的静力矩求法略有不同： 此结果即为下半部分截面静力矩数值。 3.2立柱的强度计算与校核 3.2.1滑台受力的分析与校核 要分析立柱的强度，必须要先对滑台进行受力的计算与分析，因为举升臂在举升机作业的过程中，举升臂端部成为了载荷的直接承载处，即滑台为直接的载荷处。 对滑台进行分析的时候，必须要先了解滑台，举升机滑台有很多种，由于需要上下滑动，所以滑轮成为了主要的零件，滑轮在举升机滑台中的应用有很多种，比如整个滑台中只有两个大滑轮一上一下分布，还有一种是四个小滑轮分别位于滑台的四个顶角上，还有一些其他应用不是很广泛的形式，比如没有使用滑轮而采用的是滑块，两个滑块或者是四个小顶角滑块。应用最多的还是摩擦力低，磨损较小的“两个大圆柱滑轮”这种滑轮形式，圆柱滑轮还有很多有点，比如相对于滑块更容易操控，滑动起来更加顺畅等等优点，由于摩擦力很小，所以机身不容易产生震动，而且噪音更小，平衡性更好。滑台在工作时的受力分析如图所示： 图3.2滑台受力分析图 下面进行详细计算： 滑台的材料质量大致如下: 举升臂尺寸如下： 钢材所占比重的计算 由以上可得到滑台与举升臂的总质量，计算公式如下： 综合考虑滑台以及举升臂： 在上面图4.4中，每一侧的举升臂手里大致为2吨，再加上自身的重量，举升臂端即滑台所受力为，F1F2分别是滚轮压制立柱内壁所得到的返力，FBX和FBY是电磁铁安全锁的保险板给予的支持力,B为受力点，起到支撑的作用。按照特殊情况来计算，所有的重量集中负载于B点。可得以下计算： (1) (2) (3) (4) 由（4）可以得到: ,将此结果带入（2） 假设 可以由（1）式得出 通过以上的计算我们发现，其实在真实的应用场景之中，负载处不仅仅是收到这两个因素影响，除了举升臂所受重力的影响之外，还需要多一种考虑，那就是一种特殊的情况，负载处承受了全部的重力，如此算下来的话总值大约是66.37公斤。两个举升臂中的任何一个需要承受的负载重量达到了1600公斤，除此之外还有连接滑台的所受的重力也需要加到负载处，如此综合下来任何一个托臂负载重量达到了1666.37公斤， F1的大小是与F2相同的。受力集中在支撑点，由以上的分析计算可得如下公式: 。 3.2.2举升机双立柱的载荷情况分析 举升机中每一个立柱的受载荷情况在图3.2.2双柱举升机立柱载荷分析图中，由图可知，F1F2分别是滚轮压制立柱内壁所得到的返力，FBX和FBY是电磁铁安全锁的保险板给予的支持力，RHX、RHY、MH为底座底板给予的支反力，通过对以上载荷进行分析，可得出以下算式： RHX=0 RHY=FBY=2066.37kg 图3.3双柱举升机立柱载荷分析图 3.2.3立柱强度校核 由以上立柱受力载荷分析与计算可已看出，立柱可以看做成悬臂梁来进行分析计算于校核，由CAD画出以下弯矩图以及剪力图，见图3.2.3： 图3.4 立柱在F1以及F2作用下产生的弯矩图以及剪力图 在F1作用下时， 在F2作用下时， 除了F1以及F2 还有由FBY产生的M造成的弯矩，绘制弯矩图如下所示： 图3.5在FBY作用下产生的弯矩图 相关计算如下： 通过计算以及分析如下的载荷情况，根据立柱整体受到的弯矩以及剪力绘制弯矩图以及剪力图 图3.6整体受弯矩以及剪力图 看图分析得出以下计算 在我们所选的截面中，剪力最大的时候，受到的最大弯矩，可以得出我么所选的截面即是危险截面。 通过以上的分析与计算，我们得到了以下数据： 而抗弯截面模数的数值是 上面求得截面上半部分静力矩， 得知以上数据我们可以进行强度校核： （1）校核正应力强度： ： 经过对比可得，满足强度条件。校核成功。 （2）： 我们选取， 而许用应力数值 通过对比分析可得到以下结论，校核成功。 3.3主立柱刚度计算 使用叠加法来计算： （1） 由F2引起的扰度往外弯时的计算： 对于E的解释：弹性模量的选择：碳钢 取： 取 （2） 由由F1引起的绕度往内弯时的计算 （3）由M引起的挠度往外弯时的计算 由于此数值太小，忽略不计 所以总的挠度值为： 3.4举升臂的强度计算与校核 由于举升臂属于不规则形状，有大臂和小臂，分开分析大臂以及小臂的截面特性， (1) 小臂截面尺寸为 惯性矩： （2）大臂的截面尺寸为 惯性矩 3.5关于举升臂的强度校核 如图所示，下图为两个举升臂零件图，在分析过程中，选取几个特定的截面，图片中的ABCD即为本次分析所选取的四个截面 图3.7举升臂部件零件图 单独拿出截面来具体分析，以下三个图片即为截面示意图，从左至右分别为ABCD四个截面： 图4.8-2ABCD四个典型截面示意图 （1） 对于A截面 由计算可知，满足强度要求，校核成功。 （2） 对于B截面 由此可见，校核成功。 （3） 对于C截面 满足强度要求。 （4） 对于D截面分析 由此可知，校核成功。 第四章 双柱式举升机液压控制系统设计 4.1 双柱式举升机液压控制系统分析 举升机的工作系统图如下，此图有AUTO CAD生成，调节9三位四通控制阀，当A处于工作状态时，11液压马达抽出油液，经过12过滤，油液沿管道经过单向阀6，随后又进图1液压缸下腔内，再经管道流入2液压缸下腔，完成举升动作。 当需要下降的时候9拨到C位置，由于举升重物，以及液压马达的作用，液压油通过节流阀7回到油箱内。4和5为调节器，是两位三通电次换向阀，当左右两缸体不平衡的时候，便会启动补充油液。 图4.1液压工作原理 选用9这种三位四通手动控制阀，它最大可以在压力大小为31.5MPa的环境下工作，可以满足使用条件，10为先导性溢流阀，它的作用是保证进入液压系统内部的油压恒定，它是有标准的，它最大承受油压大小35MPa，油压在0.6MPa时候它便可以启动，它最大的吞吐量为600L/min。由此可见他能够完成调节油压的作用。 油管通径结尾1cm。 4.2 液压系统主要参数的计算 4.2.1初步估算系统工作压力 液压缸个参数之间有定量的函数关系，下表明确的表示了牵引力与工作压力之间的相互关系： 由于我们选用的这根液压缸可以提供的最大举升力大小为10千牛顿，通过细致研究参考上面两个信息表格的数据我们可以提取到有用的信息来完成本次设计，首先，我们可以根据各机床液压缸之间的对比来确定我们所选用的液压缸的实际运作是的压力大小，其数值大约是p=2兆帕。 4.2.2液压缸的作用力 由于液压缸的工作性质以及工作方式，他所能提供的一是拉力，而是推力，由于是液压举升机，所以得知此液压缸提供推力，推力大小数值为： 在上述计算公式中： 将以上数据代入计算公式 由此可得，液压缸在工作时，由活塞杆传出的最大推力数值是10.3kN。 4.2.3缸筒内径的确定 通过液压缸的推来，来计算缸筒的内径计算式如下： 当活塞无杆腔的推力为F时，其内径为： 式中： D —活塞杆直径 缸筒内经 m F —无杆腔推力，N P —工作压力，MPa —液压缸机械效率，0.95 代入数据： D= =0.083m D= 83mm 取圆整值为 D=90mm 这就是活塞内径的选取。 4.3执行元件类型的选择 通过观察以上的表格，我们需要选择出一种最完美的活塞缸，考虑到我们的活塞工作性质，本次设计选取一种活塞为进出直线循环的活塞缸。这样我们可选的范围缩小，再接下来更精确的选择我们对照以上表格，单活塞杆双作用无缓冲的液压缸为最好。由于本次设计的是双柱液压举升机，需要保证两个液压缸的型号与参数完全一致，彻底同步，所以本次设计选取两个完全一模一样的单活塞杆双作用无缓冲的液压缸安置在两个立柱内部，并用链条连接滑台，活塞杆向上运动，带动链条连接的滑台，滑台链接举升臂运动，以此带动举升臂，举升臂上的汽车保持完全平衡的状态被举升起来。 4.4活塞杆的强度计算与校核 4.4.1活塞杆的强度计算与校核 活塞杆的直径计算：活塞杆上工作阻力为36000N，它的行程850mm，加上活塞上升速度=14.2mm/s, 下降速度=28.3mm/s, 速比.柱塞直径mm，选63mm。 维持在正常稳定的工作主状态的时候，活塞杆受力只有两种情况，要么是推力，要么是拉力；取一种近似算法，把活塞当作直杆进行强度的计算与校核： 式中： 将数值代入公式： 可得故活塞杆的强度满足要求。 4.4.2活塞杆稳定性校核 由于液压缸的工作性质，它只有径向的载荷，而没有偏心载荷，在计算的时候把活塞杆与液压缸结合在一起看作是一长杆，那么可得细长比： ， 液压缸应该选取铰接的方式进安装，数值分别是： 代入数据： 稳定性校核的公式为： 式中： 将数据代入公式： 要想保证稳定，则必须满足以下条件： 式中： 数值代入公式： 满足以上条件，即可保证稳定性。 4.5选择控制阀 由于需要操控的东西比较多，所以我们应该选取合适的控制阀门，选取好的控制阀门省时省力有更加安全，他的作用也十分巨大，控制阀门在系统中充当闸门，控制所有系统中的油液流量，所以在液压系统中最好都是由标准的控制元件组成。所以我们就要着重确定压力阀门、流量控制阀门、换向阀门的选择。压力控制阀选择最好是宣动型的压力阀门，选择的相关参数如下图4.2所示： 图4.2控制阀参数图 手动控制液压举升机的升降，并考虑到一共有三种工作状态，一是举升过程，二是保压持平状态，三是下降过程，三种状态综合考虑，所以选择了三位四通的手动控制阀，再加上上限位自动停止加压，并自动平衡，还有下限位自动停止降压，并保持平衡，所以又选择了两个二位三通电磁控制阀。 结 论 本次设计之前通过对市场现有的举升器分类有了一个了解之后，随后又调查了市场上使用广泛的几种修理工人推荐的举升机，对这几种举升机的性能参数，使用体验，以及不足之处等等方面的的问题进行了研究和分析。在了解了现有举升机的情况后，我秉承着创新求是的态度，制定了本次设计举升机的大致方向和目标，着手开始设计。根据指定的主要目标及方向，分级别的制定了类别关系，将液压系统与安全作为首要设计重点，知道什么是需要特定注意的，因为汽车举升机的种类还是比较多的，在设计的过程我们也要和其他的举升器进行比较，这样才能解决本身可能会出现的问题，能发挥液压传动的有点，扬长避短。通过数据的计算，我们可以清楚的计算出 本设计基于的是各种算法进行数据处理，可能最终的设计还是有一定的缺陷的。但是基于理论上还是可行的。虽然双柱举升机的优越性很强，但是还是有一些不能忽视的双柱举升机存在的问题。比如这次设计中没有底板的设计，这样就对立柱的刚度和稳定性有很高的要求，同时对地面的压力比较大，对地面强度要求比较高等。所以在设计方面首先要保证的就是拖动的要求，而且安全可靠，结构简单，比较容易操作。 参考文献 [1] 李宝顺.液压与气动[J].2005年第4期 [2] 孙成通.液压传动[M].北京化学工业出版社.2001.4 [3] 王守城、段俊勇，液压元件及选用[M].北京化学工业出版社.2007.1 [4] 张利平.液压传动系统及设计[M].化学工业出版社，2005.4 [5] 张玉莲.液压和气压传动与控制[M].浙江大学出版社，2006.12 [6] 陈启松.液压传动与控制手册[M].上海科学出版社,2006 [7] 李笑.液压与气压传动[M].北京国防工业出版社,2006.2 [8] 机械设计手册编委会.起重工机具[M].北京机械工业出版社,2007.7 [9] 郑银环、胡均安、宋庭新.双柱汽车举升机立柱结构的有限元分析[J].2000年第3期 [10] 周士昌.液压系统设计图集[M].北京机械工业出版社,2003.9 [11] 左健民.液压与气动传动[M].北京机械工业出版社,2006.6 [12] 张义智、李建国.液压举升机构平稳性的研究[J],2002年第3期 [13] 路甬祥.液压气动技术手册[M].北京机械工业出版社,2002 [14] 雷天觉.新编液压工程手册[M].北京理工大学出版社,1998 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