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摘 要双柱式举升机是一种汽车修理和保养单位常用的举升设备,广泛用于轿车等小型车的维修和保养。它是一种把整车装备重量不大于4吨的各种轿车、面包车、工具车等举升到一定高度内供汽车维修和安全检查作业的保修设备。本文通过对我国汽车举升机现状的调查、研究、分析，参考国内外解决举升机安全与稳定性问题的解决措施，对几种举升机进行了分析，并结合我国举升机存在的实际情况，提出了适合我国汽车修理行业的双柱式汽车举升机设计方案。本文首先阐述了双柱式汽车举升机设计的目的和意义、发展状况以及应用前景。分析论证了一种举升承载质量为3.2t的双柱式汽车举升机总体设计方案，进行了举升机构的机械系统、液压系统、电气系统等主要机构的方案分析和选择，并对机械部分进行了运动分析以及强度和刚度的校核计算，对液压系统进行了设计和计算。本课题基于计算机仿真平台，应用当前CAD/CAE领域应用比较广泛的二维软件AutoCAD进行绘图。全套图纸，加153893706关键词： 升举机；CAD绘图；液压系统；液压系统；计算校核ABSTRACT Double column type elevator machine is a car repair and maintenance units of the commonly used lifting device, widely used in cars compact car repair and maintenance. It is a vehicle weight is not more than four tons of equipment of all kinds of cars, vans, such as vehicle lifting to a certain height for cars in maintenance and safety inspection of homework maintenance equipments. This article through to our country auto lift machine, the investigation of the present situation of research, analysis, reference to solve lifting machine at home and abroad with the stability safety measures to resolve the problem of several lifting machine is analyzed, and in combination with the lifting of the machine are the actual situation, proposed the suitable for Chinas car repair industry double column type auto lift machine design. This paper expounds the double column type auto lift machine design of purpose and meaning, development situation and application prospect. The paper analysis the bearing quality for a lifting of the 3.2 t double column type auto lift machine, the overall design scheme of lifting mechanism of mechanical system, hydraulic system, electrical system, the main institution of the scheme and options, and analysis of the mechanical parts of the movement analysis and the strength and stiffness of the hydraulic system to check calculation, the design and calculation. This subject is based on the computer simulation platform, the application of the current CAD/CAE field is widely 2 d software for drawing AutoCAD.Key words: Rise for machine; CAD drawing; Hydraulic system; Mechanical system; Check calculation 第1章 绪 论1.1 选题背景近年来,我国汽车市场十分活跃, 2002年之后,中国汽车工业的增长一直在以2位数的速度攀升。预计未来的10多年里,中国的汽车需求量仍将保持以10%15%的增幅攀升。随着我国城市化的发展,汽车保有量迅速增加。而加速研究开发和生产拥有自主知识产权的产品和品牌，将我国建成世界级汽车制造基地和销售基地，并逐步建立起汽车一条龙售后服务体系，关键是从生产技术含量高的汽车零部件和汽车维修保养工具做起。开发研制汽车举升机产品适应了这种形势的需要。举升机在汽车维修养护中发挥着至关重要的作用，无论整车大修，还是小修保养，都离不开它。在规模各异的维修养护企业中，无论是维修多种车型的综合类修理厂，还是经营范围单一的汽车维修店，几乎都配备有举升机。双柱托举接触车架式举升机是一个被广泛采纳的举升机，在最近几年所有新销售的举升机中，至少三分之二都是这种类型的。这种设计之所以很流行的原因：一就是这种举升机安装起来很快，不需要大范围的开挖，也不需要对维修厂的整体布局进行一些永久性的变动。二是功能的多样性，一台双柱托举接触车架式举升机几乎可以用来进行所有汽车的维修作业。这种举升机的悬臂和接触衬垫的布局，使得维修工能够很容易地进入汽车的整个底部，进行车底的维修操作。双柱型汽车维修液压同步升降平台作为一种液压技术新产品开发设计研究 ,是利用现代液压技术和计算机控制技术来改善日益兴旺发达的汽车维修产业界劳动者的工作条件,降低劳动强度和维修成本, 提高汽车维修保养整体服务质量。现代汽车工业随着科学技术的飞速发展而日新月异，新工艺、新材料、新技术广泛运用，特别是电子技术、液压技术在汽车上的应用，使当今的汽车是集各种先进技术的大成，新颖别致的汽车时时翻新。而现代汽车的故障诊断不再是眼看、耳听、手摸，汽车维修也不再是师傅带徒弟的一门手艺，而是利用各种新技术的过程。随着汽车技术的快速发展，日益呈现出汽车维修的高科技特征，与其同时汽车维修理念也不断更新。随着汽车技术的发展，维修设备也随之产生了质的变化。汽车保修设备的生产，也不再是多以机具类为主。20世纪90年代以来，一批批先进的进口汽车检测设备和仪器涌入国门。四轮定位仪、解码器、汽车专用示波器、汽车专用电表、汽车专用示波器、汽车专用电表、发动机分析仪、尾气测试仪及电脑平衡机等，这些昔日人们十分陌生的检测设备，已经成为现代维修企业的必备工具。而这些检测设备，本身就是高科技化的产品，是电子检测技术、电脑技术的高级集成物。要熟练地操作使用这些检测设备，技术人员需要经过严格的培训，并掌握外语和电脑技术，才能掌握正确的使用方法，充分发挥检测设备的各项功能。这种高科技化的现代汽车检测设备，使现代汽车维修的科技含量大为提高。加入WTO对中国汽车维修业的影响是巨大的。为了适应售后服务的要求，国外汽车维修业将相继进入中国市场，国外汽车维修业的介入给中国汽车维修市场提供了一个较为先进的高效的国际技术环境，对促进国内汽车维修业的更新改造、加速汽车维修业技术进步的进程，将起到良好的推动作用。传统的汽车维修方式、维修制度以及经营模式必然被现代汽车维修方式所代替。以往的汽车维修往往就维修谈维修，现代汽车维修是汽车销售、零件销售、资讯销售及售后服务四位一体紧密结合。汽车维修的新趋势是维修对象的高科技化、维修设备现代化、维修咨询网络化、维修诊断专家化、维修管理电脑化及服务对象的社会化。国外汽车维修企业以汽车服务贸易的形式进入国内市场，使我国汽车维修行业将面临严峻形势，而在汽车维修企业发展要素中，起主导作用的因素将是:管理、技术、装配和信息。倡导汽车维修行业的服务优质化、品牌化、现代化，势在必行。随着中国经济的蓬勃发展，小客车将逐步进入中国的家庭市场。鉴于中国市场的广阔性，及其中国基础设施的滞后性，给小客车维修带来了不便，特别是轿车底部的维修，给维修师傅带来很多不便，浪费人力物力，还有占地面积，为了解决上述的所有问题，为未来社会的发展带来方便，举升机应运而生。1.2 举升机的发展方向与前景汽车举升机在世界上已经有了80多年的历史。1925年在美国生产的第一台汽车举升机，它是一种由气动控制的单柱举升机，由于我国汽车维修检测设备行业起步晚、起点低，整体上仍然相当落后。举升机制造企业生产规模小、经济技术力量薄弱、各自为政、缺乏专业分工和广泛合作;技术吸收、运用、开发、创新能力不强；抄袭、伪造现象和短期行为严重；市场营销及服务水平低等问题还普遍存在，致使全行业产品质量差、结构不合理、总量增长受到限制。“十一五”规划的发展思路和目标是：建立和完善一整套适应社会主义市场经济要求的汽车维修检测设备行业管理体制；密切结合汽车技术的发展及汽车作业的实际需要，力争在产品质量提高、品种配套、高新技术含量增大等三个方面，使汽车举升机整体上接近国际水平。各种形式各有千秋，适用于不同的场合。最常用的形式是前四种，即：普通双柱式、龙门双柱式、四立柱式和剪式。剪式举升机分为大剪、小剪举升机。双柱式举升机又分为机械式和液压式举升机。机械式举升机曾流行于19921998年间，该举升机特点是同步性好，但由于机械磨损维护成本高（经常需要更换铜锣母以及轴承），每年一台举升机的维修更换需要1000元左右，因此目前不生产此举升级，使用者们最终会将该产品更换为维护成本小的液压举升机。对汽车维修保养行业而言，举升机一定要安全可靠、维护简单，否则在一定程度上会影响工作效率。而传统的机械式举升机安全性较差，所需的维护工作较多，已基本被液压式举升机取代。它具有安全性能好、维护周期长以及工作效率高等优点。国内汽车举升机品牌繁多，质量高低参差不齐，除少数大型专业化企业具有较强的研发队伍、完备地制造设施、完善地质量监控手段外，大多数生产厂场地狭小、制造设施落后、监控手段单一。国内举升机结构上大同小异，在安全保护上也比较雷同。主要零部件有立柱、升降臂、液压动力单元、油缸、保险。在安全保护装置上，不能做到在任何时候都能起到作用。在智能化、人性化上涉及较少。国外举升机在结构、选材上比国内有优势外，在安全性上有比较明显的优势。国外举升机在钢丝绳断裂、油管爆裂、下降过程意外情况等可能情况的安全研究和应用都有涉足。随着汽车技术开发的日新月异，举升机在设计方面越来越智能化和人性化，将会向遥控、电脑控制方向发展。同时随着技术的不断成熟，其标准也将逐步统一化。技术先进、质量稳定的产品将占领市场。1.3 设计内容一.基本方案：由液压驱动的普通式双柱举升机；二.液压系统的传动计算；（1）载荷的组成和计算（2）初选系统工作压力（3）计算液压缸的主要结构尺寸（4）绘制液压系统工况图三.制定基本方案和绘制液压系统图（1）制定基本方案（2）绘制液压系统图四.液压元件的选择与专用件设计：（1）液压泵的选择（2）液压阀的选择（3）管道尺寸的确定（4）液压缸主要零件的结构、材料及技术要求（5）液压缸结构参数的计算（6）活塞杆稳定性校核；五机械部件的校核计算。第2章 双柱式汽车举升机的方案确定2.1 双柱式举升机概述2.1.1 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12。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。2.1.2 汽车举升机的主要参数双柱式举升机、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2.1所示。表2.1 汽车举升机的主要参数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普通式双柱2.5-4 T1700-1800mm110-180mm50-70 Sec20-60 Sec龙门式双柱2.5-4 T1700-1800mm110-180mm50-70 Sec20-60 Sec四立柱式2.5-4.5 T1700-1800mm110-180mm50-70 Sec20-60 Sec双柱式汽车举升机的结构形式有多种，本次设计的举升机是指液压驱动的双柱举升机13。此类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：举升重量3200kg，举升高度1700mm，总高度3450mm，总宽3350mm，立柱内宽2800mm，上升时间60s,下降时间30s,电源220v或380v50Hz。活塞杆上的工作阻力为36000N，行程850mm，活塞上升速度 =14.2mm/s(0.0142m/s),下降速度=28.3mm/s(0.0283m/s)。2.2 双柱式汽车举升机的主要结构与要求双柱式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。2.2.1 举升装置的要求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。（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040，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。2.3 双柱式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。本次设计的是由液压驱动的双柱式汽车举升机。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。2.4 举升装置本次设计的双柱式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，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。2.5 立柱双柱式汽车举升机的立柱有两个，分别是左、右两边各一个立柱。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。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。2.6 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。2.7 平衡机构由于双柱式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，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，这样才能真正的平衡。2.8 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。本次设计采用的是电磁铁安全锁机构。2.9 本章小结本章主要进行双柱式汽车举升机设备总体方案的选择，通过将现有举升机构的结构形式、驱动方式以及传动机构进行了对比，最终选定采用双柱结构的举升类设备，通过液压驱动，工作平稳，操作方便，噪声低，内部设有升程自锁保护保险装置，安全可靠，占地空间小，是举升机的理想设备。第3章 机械部件的计算3.1链条的计算与选择因速度1700/30=56mm/s1m/s，选用片式关节链，安全系数，取，N (3.1)链条承重108000N,依选，公称节距P=25.4,板数组合，极限载荷129KN，链板厚4.09mm，链板孔径9.56mm，销轴直径9.54 mm, 链条通过高度24.38mm，链板高度24.13mm，每米重量3.8kg/m。端接头： ，节数，取。链条总长mm， (3.2)链条质量kg。3.2槽轮的设计 槽轮直径mm, 轮缘间宽mm,轮缘直径mm,式中：p公称节距 链条通过高度 销轴直径 轮缘厚取10mm，槽轮内孔直径为100mm.，内孔与轴承采用过盈配合。3.3槽轮座和槽轮轴的设计 槽轮座孔与槽轮轴直径相同，槽轮轴材料采用45号钢。由，得轴的半径 R=0.01596m，取轴直径32mm，因柱塞杆得螺纹长63mm。图3.1槽轮座槽轮轴直径32mm，长为90 mm。轴与座孔采用过盈配合轴与轴承采用间隙配合。3.4轴承得计算与选择因受得径向载荷大，轴向载荷小因此选用深沟球轴承，要求轴承寿命为20000小时。根据 (3.3)查手册得，求得C=137.349KNKN，选d=35mm，D=100mm，B=25mm，KN,选6407型轴承。3.5钢丝绳的计算与选择根据钢丝绳选用原则（起重工机具8），本设计宜采用线接触钢丝绳6X(19)，6W(19)，8X(19)，8W(19)等（GB110274）。本双柱式汽车举升机采用钢丝绳起吊方式提升动力端，所以选用61911.01850类型钢丝绳。钢丝绳的允许拉力 S= （3.4）钢丝绳的破断拉力 =52 （3.5）式中： d钢丝绳直径，mm;钢丝公称抗拉强度；由于本双柱式举升机丝绳提升过程与起重机相似，所以属起重机械，由于工作载荷不大，所以是轻级机械。根据起重工机具8钢丝绳上的破断拉力由式（3.42）得 =52 =52 =6847.17kg起重时，安全系数k=5,则许用拉力由式（3.42）得S=而实际钢丝绳承重（以主立柱为准）1166Kg 所以选用61911.01850类型钢丝绳合理8。3.7 本章小结本次设计以市场上常用的双柱式举升器为参考，通过对液压传动、机械设计、互换性和机械制造基础等知识的运用，完成了双柱式液压举升器的设计。本次设计的举升器优点：采用双液压缸举升，比单液压缸举升的举升重量大且在长期使用可延长同步钢丝绳的寿命。钢丝绳同步机构保证两举升臂同步上升，可防止车辆举升过程中某液压缸突然压力失效而导致的车辆倾翻。通过本次设计了解了举升器的结构特点及设计的常规思路，学会了灵活运用AutoCAD制图软件及如何参考运用画图中常用的标准。 第4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工作原理 上升时，阀在C位压力油进入液压缸压力增大柱塞上升举升车辆； 停止时，阀在B位泵出的油直接流回油箱柱塞保持原位停止上升； 下降时，阀在A位液压缸与油箱接通柱塞下降。1液压缸 2手动阀 3液压泵 4先导式溢流阀 5滤清器 6油箱图4.1液压系统图选用4 WMM10T型手动阀，工作压力31.5兆帕，通径10毫米；型先导式溢流阀，压力范围0.6到35兆帕，额定流量60到600升每分钟，公称通径10毫米。4.2 液压系统组成4.2.1 液压系统组成液压系统主要由液压发生机构、液压执行机构、液压控制调节机构和辅助装置等四大部分组成13。1、液压发生机构油泵它是由液压系统中供给有压力油的装置和压力传动的机械动力。它的作用是将原动机输入的机械能转换为流动液体的压力能10。2、液压执行机构油缸它是液压传动的执行机构又称液压机，其作用是将液能变为机械能的转换装置，这种装置有两种。此双柱式举升机所采用的是液体压力能转变为直线往复运动机械能的单作用推力油缸。它既能节省动力、又能频繁地进行换向10。液压控制装置方向阀压力阀液压发生装置泵液压执行机构缸活塞 图4.2 液压系统方框图像3、液压控制调节装置各种液压控制阀它是由来控制和调解液压系统中液油流动，方向、压力、流量和满足工况要求的装置。根据用途和特点控制可分为三类。方向控制阀用来控制液压系统中的油流方向和经由路径；根据实际情况利用单向阀或换向阀的作用来改变执行机构的运动方向和工作顺序；压力控制阀（包括溢流阀、减压阀和顺序阀等）用来控制液压系统的压力以满足执行机构所需要的动力或对液压系统起安全保护作用；流量控制阀（包括节流阀、调速阀、分流和集流阀），用来控制和调节液压系统中的流量，以满足执行机构工作时运动速度的要求。由于液压系统控制阀种类很多，为使用方便和结构紧凑，在设计时合理的将各种阀类元件组合在一起构成组合阀10。4.2.2 油箱油箱的主要功用是储存油液，同时箱体还具有散热、沉淀污物、析出油液中渗入的空气以及作为安装平台等作用。油箱属于非标准件，在实际情况下常根据需要自行设计。油箱设计时主要考虑油箱的容积、结构、散热等问题。双柱式汽车举升机液压系统设计的好坏，将直接影响举升的性能和效率。双柱式汽车举升机液压系统主要是举升液压系统。4.3 液压系统主要参数的计算4.3.1初步估算系统工作压力液压缸的有效工作压力可以根据下表确定：表4.1 液压缸牵引力与工作压力之间的关系 牵引力F（能）50工作压P(MPa）57表4.2各种机械常用的系统工作压力机床类型机床农业机械液压机小型工程机械大型挖掘机械磨床组合机床龙门机床拉床建筑工程重型机械液压凿岩机起重运输机械工作压MPa0.82352881010182032由于该液压缸的推力即牵引力为10KN，根据上面两个表，可以初步确定液压缸的工作压力为：p=2MPa。液压执行元件的主要参数 4.3.2液压缸的作用力液压缸的作用力及时液压缸的工作是的推力或拉力，该升降台工作时液压缸产生向上的推力，因此计算时只取液压油进入无杆腔时产生的推力4： F=式中：p液压缸的工作压力 Pa 取p= D 活塞内径 m ，0.09m 液压缸的效率，0.95 代入数据: F = F = 10.3KN 即液压缸工作时产生的推力为10.3KN。 4.3.3缸筒内径的确定 该液压缸宜按照推力要求来计算缸筒内经，计算式如下： 要求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液压缸的内径，活塞的的外径要取标注值是因为活塞和活塞杆还要有其它的零件相互配合，如密封圈等，而这些零件已经标准化，有专门的生产厂家，故活塞和液压缸的内径也应该标准化，以便选用标准件。4.3.4活塞杆直径的确定（1）活塞杆上的工作阻力为36000N，行程850mm，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。（2）活塞杆的强度计算活塞杆在稳定情况下，如果只受推力或拉力，可以近似的用直杆承受拉压载荷的简单强度计算公式进行： 式中： F活塞杆的推力，N d活塞杆直径，m 材料的许用应力，MPa 活塞杆用45号钢 代入数据： =6.3MPa 故活塞杆的强度满足要求。（3）稳定性校核 该活塞杆不受偏心载荷，按照等截面法，将活塞杆和缸体视为一体，其细长比为： 时，在该设计及安装形式中，液压缸两端采用铰接，其值分别为： 将上述值代入式中得： 故校核采用的式子为： 式中： n=1 安装形式系数E活塞杆材料的弹性模量，钢材取 J活塞杆截面的转动惯量，L计算长度，1.06m，代入数据： =371KN 其稳定条件为： 式中： 稳定安全系数，一般取=24 取=3 F液压缸的最大推力 ， N 代入数据： =123KN 故活塞杆的稳定性满足要求。4.3.5确定缸筒壁厚，油口直径，缸底厚度，缸头等厚度1.由前面的计算可知内径D=90mm，活塞杆直径mm，活塞行程850mm，流量m2/s。（1）液压缸储油量L (4.1)液压缸行程850mm,液压缸作用面积。油箱容积为储油量的3-5倍，双液压缸因此为10.8的3-5倍，取40L符合要求。（2）液压缸输出功率：kw (4.2) N液压缸输出功率KW,F液压缸输出力KN，液压缸输出速度m/s。液压缸结构参数的计算 液压缸结构参数包括缸筒壁厚，油口直径，缸底厚度，缸头厚度等4。（1）缸筒壁厚计算按中等壁厚计算： (4.3)取mm。式中：缸筒壁厚试验压力MPa，因工作压力P=14MPa16MPa取MPa缸体材料许用应力钢管MPa，取110MPa强度系数，无缝钢管C计入壁厚公差及腐蚀的附加厚度检验：因满足中等壁厚。（2）缸体外径的计算 mm 缸体外径mm，选108mm，同时确定mm。（3）液压缸油口直径的计算液压缸油口直径应根据活塞最高运动速度及油口最高液流速度而定mm (4.4) 取mm。式中：液压缸油口直径m液压缸内径0.09m液压缸最大输出速度1.698m/s油口液流速度5m/s（3）缸底厚度的计算平行缸底有油孔则厚度 (4.5)式中：缸底厚度m液压缸内径0.09m试验压力MPa缸体材料许用应力选铸钢100MPa（4）缸头厚度的计算采用整体法兰式缸头， (4.6) (4.7)式中：螺纹孔分布圆直径0.122m法兰根部直径0.108m密封环内径0.09m系统工作压力14MPa缸头材料许用应力60MPamm选密封圈 (4.8)内径90.0mm，外径90+2*2.65=95.3mm。（5）缸盖的计算 直径=90mm，=64mm，=95.3mm，圆柱度公差选9级。，与的同轴度公差值为0.03mm。端面A,B与直径轴心线的垂直度公差值按7级精度选取。导向孔的表面粗糙度为m。缸体端部连接采用焊接。 液压缸缸体采用对焊时焊缝的拉应力为 (4.9)式中： F液压缸输出的最大推力NN式中： 液压缸内径0.09m系统最大工作压力14MPa液压缸外径0.108m 焊接效率取焊缝底径mmPa 缸头采用角焊，则焊缝应力为 MPa (4.10)2.活塞与柱塞杆尺寸的确定 活塞宽度为外径的0.6-1.0倍，取0.8则活塞宽度为0.8D=72mm, 活塞内孔径为55mm，活塞材料为耐磨铸铁。柱塞杆尺寸的确定，采用实心杆，端部采用外螺纹结够，柱塞杆采用45号钢。柱塞杆总长63+2+72+850+50+48.21+2+63=1150.21mm。 3.活塞与柱塞杆连接的计算活塞与柱塞杆连接采用螺纹连接(1)柱塞杆危险截面处的拉应力MPa (4.11)N切应力为MPa (4.12)MPa= (4.13)因为柱塞杆材料的许用应力在100-120MPa满足要求。拉应力Pa，螺纹拧紧系数，按动载，螺纹内摩擦系数0.12，螺纹外径0.048，螺纹内径0.045835m，D液压缸内径0.09m，P液压系统压力14MPa，活塞杆直径0.063m，液压缸输出拉力N, 活塞杆材料的许用应力。(2)活塞杆与活塞肩部表面的压应力。 (4.14)材料强度满足要求。式中：活塞上的孔径55mm，C活塞上孔的倒角尺寸0.002m，活塞杆材料的许用压应力450MPa。3.柱塞杆未定性验算计算长度mm=2.03046m杆径63mm。当柱塞杆的计算长度与杆径之比大于10，应校核柱塞杆的稳定性。 (4.15)当按欧拉公式计算临界载荷 (4.16)实心杆45号钢，柱塞杆纵向弯曲破坏的临界载荷，KN (4.17)临界载荷97.4KN。因，。安全系数应在2-4之间，满足要求。柱塞杆纵向弯曲破坏的临界载荷N, 末端条件系数，一端固定一端自由取1/4，E柱塞杆材料弹性模量，钢取Pa，J柱塞杆截面的转动惯量，实心杆m4，柱塞杆直径，柱塞杆计算长度，柱塞杆断面回转半径，柔性系数锻钢取110。4.3.6计算液压缸所需流量 m2/s （4.18） 式中： 液压缸有效作用面积工作速度。4.3.6.1液压泵的选择 当液压泵的压力和流量比较衡定时，所需功率为：p=pBqB/103B (kW).式中：pB为液压泵的最大工作压力(N/m2)；qB为液压泵的流量(m3/s)；B为液压泵的总效率，各种形式液压泵的总效率可参考表4.3估取，液压泵规格大，取大值，反之取小值，定量泵取大值，变量泵取小值16。表4.3 液压泵的总效率液压泵的类型齿轮泵螺杆泵叶片泵柱塞泵总效率0.60.70.650.80.60.750.80.85在工作循环中，泵的压力和流量有显著变化时，可分别计算出工作循环中各个阶段所需的驱动功率，然后求其平均值，即p= 式中：t1，t2，tn为一个工作循环中各阶段所需的时间(s)；P1，P2，Pn为一个工作循环中各阶段所需的功率(kW)。按上述功率和泵的转速，可以从产品样本中选取标准电动机，再进行验算，使电动机发出最大功率时，其超载量在允许范围内。电机的功率也可以根据技术手册找，根据机械设计手册第三版，第五卷，可以查得电机的驱动功率为4KW，本设计以技术手册的数据为标准 ，取电机的功率为4KW 根据上面所计算的最大压力pB和流量qB，查液压元件产品样本，选择与PB和qB相当的液压泵的规格型号。上面所计算的最大压力pB是系统静态压力，系统工作过程中存在着过渡过程的动态压力，而动态压力往往比静态压力高得多，所以泵的额定压力pB应比系统最高压力大25%60%，使液压泵有一定的压力储备。若系统属于高压范围，压力储备取小值；若系统属于中低压范围，压力储备取大值。根据上述计算最终选取三螺杆泵：液压泵为三螺杆泵，其参数如下：规格： 标定粘度： 10转速： 2900压力： 4 流量： 26.6功率： 4吸入口直径： mm 25排出口直径： mm 20重量： Kg 11允许吸上真空高度： m() 5 制造厂： 上海机床厂说明： 三螺杆泵的使用、安装、维护要求。使用要求：一般用于液压传动系统中的三螺杆泵多采用20号液压油或40号液压油，其粘度范围为之间。安装要求：电机与泵的连接应用弹性连轴器，以保证两者之间的同轴度要求，（用千分表检查连轴器的一个端面，其跳动量不得大于0.03mm，径向跳动不得大于0.05mm.）,当每隔转动连轴器时，将一个联轴节作径向移动时应感觉轻快。泵的进油管道不得过长，弯头不宜过多，进油口管道应接有过滤器，其滤孔一般可用40目到60目过滤网，过滤器不允许露出油面，当泵正常运转后，其油面离过滤器顶面至少有100mm,以免吸入空气，甭的吸油高度应小于500mm15。维护要求：为保护泵的安全，必须在泵的压油管道上装安全阀（溢流阀）和压力表。4.3.6.2管道尺寸的确定管路按其在液压系统中的作用可以分为：主管路：包括吸油管路，压油管路和回油管路，用来实现压力能的传递。泄油管路：将液压元件泄露的油液导入回油管或邮箱.控制管路：用来实现液压元件的控制或调节以及与检测仪表相连接的管路。本设计中只计算主管路中油管的尺寸。（1）吸油管尺寸油管的内径取决于管路的种类及管内液体的流速，油管直径d由下式确定： 式中： d油管直径，mm Q油管内液体的流量， 油管内的允许流速， 对吸油管，取 ，本设计中取： 代入数据： 取圆整值为： （2）回油管尺寸回油管尺寸与上述计算过程相同：，取为代入数据：取圆整值为： （3）压力油管压力油管： ，本设计中取为：代入数据：取圆整值为：（4）油管壁厚：举升机系统中的油管可用橡胶软管和尼龙管作为管道，橡胶软管装配方便，能吸收液压系统中的冲击和振动，尼龙管是一种很有发展前途的非金属油管，用于低压系统，压力油管采用的橡胶软管其参数如下：内径： 10mm外径： 型，17.5-19.7mm工作压力：型，16最小弯曲半径：130mm4.3.6.3油箱容量的确定由经验公式 L (4.19)液压泵每分钟排出压力油的容积，L/min，经验系数，本系统属中压系统在3-5之间取。根据液压泵站的油箱公称容量系列选40L。4.4执行元件类型、数量和安装位置类型选择：表4.4 执行元件类型的选择运动形式往复直线运动回转运动往复摆动短行程长行程高速低速摆动液 压马达执行元件的类型活塞缸柱塞缸 液压马达和丝杠螺母机构高速液压马达低速液压马达根据上表选择执行元件类型为活塞缸，再根据其运动要求进一步选择液压缸类型为双作用单活塞杆无缓冲式液压缸。数量：故其采用的液压缸数量为2个完全相同的液压缸，其运动完全是同步的，但其精度要求不是很高。安装位置：在举升机的一侧。4.5选择电机根据上述计算过程，现在可以进行电机的选取，本液压系统为一般液压系统，通常选取三相异步电动机就能够满足要求，初步确定电机的功率和相关参数如下： 型号：额定功率：4满载时转速： 电流： 效率： 85.5% 净重： 45Kg 额定转矩：电机的安装形式为 型，其参数为：基座号：112M 极数：4 国际标准基座号：4.6控制阀的选用液压系统应尽可能多的由标准液压控制元件组成，液压控制元件的主要选择依据是阀所在的油路的最大工作压力和通过该阀的最大实际流量，下面根据该原则依次进行压力控制阀，流量控制阀和换向阀的选择。4.6.1压力控制阀压力控制阀的选用原则压力：压力控制阀的额定压力应大于液压系统可能出现的最高压力，以保证压力控制阀正常工作。压力调节范围：系统调节压力应在法的压力调节范围之内。流量：通过压力控制阀的实际流量应小于压力控制阀的额定流量。结构类型：根据结构类性及工作原理，压力控制阀可以分为直动型和先导型两种，直动型压力控制阀结构简单，灵敏度高，但压力受流量的变化影响大，调压偏差大，不适用在高压大流量下工作。但在缓冲制动装置中要求压力控制阀的灵敏度高，应采用直动型溢流阀，先导型压力控制阀的灵敏度和响应速度比直动阀低一些，调压精度比直动阀高，广泛应用于高压，大流量和调压精度要求较高的场合。此外，还应考虑阀的安装及连接形式，尺寸重量，价格，使用寿命，维护方便性，货源情况等。根据上述选用原则，可以选择直动型压力阀，再根据发的调定压力及流量和相关参数，可以选择DBD式直动式溢流阀，相关参数如下：型号：DBDS6G10 最低调节压力：5MPa 流量： 40L/min 介质温度： 4.6.2流量控制阀流量控制阀的选用原则如下： 压力：系统压力的变化必须在阀的额定压力之内。流量：通过流量控制阀的流量应小于该阀的额定流量。测量范围：流量控制阀的流量调节范围应大于系统要求的流量范围，特别注意，在选择节流阀和调速阀时，所选阀的最小稳定流量应满足执行元件的最低稳定速度要求。该升降机液压系统中所使用的流量控制阀有分流阀和单节分流阀，单节分流阀的规格和型号如下：型号： FDL-B10H 公称通径：10mm公称流量: P,O口 40L/min A，B口 20L/min连接方式：管式连接 重量：4Kg 分流阀的型号为：FL-B10 其余参数与单节分流阀相同。4.6.3方向控制阀方向控制阀的选用原则如下：压力：液压系统的最大压力应低于阀的额定压力流量：流经方向控制阀最大流量一般不大于阀的流量。滑阀机能：滑阀机能之换向阀处于中位时的通路形式。操纵方式：选择合适的操纵方式，如手动，电动，液动等。方向控制阀在该系统中主要是指电磁换向阀，通过换向阀处于不同的位置，来实现油路的通断。所选择的换向阀型号及规格如下：型号：4WE5E5OF 额定流量：15L/min 消耗功率：26KW 电源电压：工作压力：A.B.P腔 T腔： 重量：1.4Kg4.7液压系统性能验算液压系统性能估算的目的在于评估设计质量。估算内容一般包括：系统压力损失，系统效率，系统发热与温升，液压冲击等。对于大多数要求一般的系统来讲，只采用一些简化公式进行验算，定性说明情况。4.7.1系统压力损失验算 系统压力损失包括管道内沿程损失和局部损失以及法类元件的局部损失之和，计算时不同的工作阶段要分开来计算7，回油路上的压力损失要折算到进油路上去，因此某一阶段的系统总的压力损失为： 式中： 系统进油路的压力总损失 系统回油路的压力总损失现在根据上式计算液压系统工作过程中压力损失。液压油在管内的流速：根据油管尺寸的计算项目，取则雷诺数： 可见液流为层流。摩擦阻力系数： 管子当量长度及总长度：标准弯头2个所以： 进油路的压力损失为： 各阀的压力损失为：分流阀： 0.6换向阀为：0.04油路的总压力损失为：由此得出液压系统泵的出口压力为： 油箱中油液的温度一般推荐为30-50，最高不超过65，最低不低于15，对于工具机及其它装置，工作温度允许在40-55。4.7.2 计算液压系统的发热功率（1）液压泵的功率损失： 式中： P液压泵的输入功率，KW液压泵的实际输出压力，Pa液压泵的实际输出流量， 液压泵的效率，该系统中为螺杆泵，代入数据： （2） 阀的功率损失其中以泵的流量流经溢流阀时的损失为最大： 式中： P溢流阀的调整压力，Pa q经过溢流阀流回油箱的流量，代入数据： （3） 管路及其它功率损失此项损失包括很多复杂因素，由于其值较小，加上管路散热等原因，在计算时常予以忽略，一般可取全部能量的0.03-0.05，即 取 （4）系统的总功率损失为： 4.8 本章小结本次设计的举升机，主要用于举升汽车。液压举升机的液压系统完成一个完整的工作循环上升、停止、下降、停止的工作过程，实现2个液压缸同步运行。本设计采用等量分流阀与单项节流阀串联，从而提高了2个液压缸同步的精度，满足维修工人对举升机的使用要求。第5章 双柱式汽车举升机校核计算5.1 双柱式举升机立柱的结构分析和验算5.1.1 主立柱的截面特性分析与计算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
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